Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Переходные процессы / Лабораторные работы / Лабораторная работа 14.1.pdf
Скачиваний:
22
Добавлен:
22.05.2015
Размер:
263.85 Кб
Скачать

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Кубанский государственный технологический университет (КубГТУ)

Кафедра электроснабжения промышленных предприятий ( ЭПП)

ИССЛЕДОВАНИЕ СИММЕТРИЧНОГО ТРЕХФАЗНОГО КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ С ПОМОЩЬЮ МОДЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Методические указания к лабораторной работе № 14.1 по дисциплине «Переходные процессы в системах электроснабжения»

для студентов всех форм обучения специальности 140211 – Электроснабжение

Краснодар

2007

Составители: д-р техн. наук, проф. Б.А. Коробейников; канд. техн. наук, доц. А.И. Ищенко

УДК 621.311.1.001.45(076.5)

Исследование симметричного трехфазного короткого замыкания с помощью модели постоянного тока. Методические указания к лабораторной работе № 14.1 по дисциплине «Переходные процессы в системах электроснабжения» для студентов всех форм обучения специальности 140211 – Электроснабжение / Сост. Б.А. Коробейников, А.И. Ищенко; Кубан. гос. технол. ун-т. Кафедра электроснабжения промышленных предприятий. – Краснодар: Изд. КубГТУ, 2007. – 12 с.

Рассматривается конкретный пример расчета электрической системы при симметричном коротком замыкании (в соответствии с вариантом). Определяются токи в различных элементах системы и остаточные напряжения в заданных узлах.

Ил. 4. Библиогр.: 3 назв.

Печатается по решению Редакционно-издательского совета Кубанского государственного технологического университета

Рецензенты: д-р техн. наук, проф.

 

кафедры электротехники

А. Н. Плахотнюк;

канд. техн. наук, доц.

 

кафедры электроснабжения

 

промышленных предприятий

Ж. И. Шевченко

1 ВВЕДЕНИЕ

Расчет токов короткого замыкания (КЗ) в сложных электрических системах связан со значительными трудностями. Применение расчетных столов (моделей) позволяет существенно упростить эти расчеты и свести их к непосредственным замерам величин и весьма простому приведению полученных значений к действительным. При расчетах коротких замыканий в высоковольтных системах, как правило, пренебрегают активными сопротивлениями, рассчитываю распределение токов в схеме замещения с индуктивными элементами [1]. Кроме того, известно, что углы сдвига между векторами электродвижущих сил (ЭДС) генераторов в системе не превышает 20 – 300, что позволяет не учитывать различие в начальных фазах ЭДС генераторов. Из вышеуказанного вытекает возможность применения модели постоянного тока для расчета токов короткого замыкания.

Вданной работе используется расчетный стол постоянного тока (модель), позволяющий регулировать шесть ЭДС независимо друг от друга, а также определить токи короткого замыкания, токораспределение и остаточные напряжения в любой точке системы при КЗ в одной точке. Кроме того, с помощью модели можно найти сопротивление всей схемы относительно любой точки КЗ.

Врассматриваемой работе с помощью расчетного стола постоянного тока необходимо произвести расчет трехфазного короткого замыкания для указанного варианта.

2ЦЕЛЬ И ПРОГРАММА РАБОТЫ

2.1Цель работы – использование расчетного стола для расчета симметричного короткого замыкания в электрической системе.

2.2Программа работы:

а) ознакомление с устройством и принципом действия расчетного стола постоянного тока;

б) составление схемы замещения электрической системы; в) расчет параметров схемы замещения в относительных единицах; г) сборка схемы на расчетном столе;

д) определение тока короткого замыкания в месте короткого замыкания и токов в каждой ветви;

е) определение ударного тока и наибольшего действующего значения тока в месте короткого замыкания;

ж) определение остаточного напряжения в узлах схемы; з) выводы.

4

3 ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ

Описание установки приведено в [3].

4УКАЗАНИЕ МЕР БЕЗОПАСНОСТИ

4.1.Следует установить потенциометр на панели расчетного стола в нулевое положение до подачи напряжения на стол.

4.2.По окончании работы следует выключить тумблер «сеть» на па-

нели.

5 МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ РАБОТЫ

5.1.Для указанного преподавателем варианта (см. приложение) следует составить схему замещения. Исходная схема системы приведена на рис.1.

5.2.Требуется рассчитать элементы схемы замещения в относитель-

ных единицах. Для этого необходимо задаться базисной мощностью Sб, базисными напряжениями Uб на различных ступенях трансформации и привести все заданные величины к базисным условиям по следующим формулам:

 

 

 

 

Sб

 

 

2

 

 

X б = X ном

 

 

Uном

,

(5.1)

 

 

 

 

 

 

 

 

Sном

Uб

 

 

либо

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

б

= X

Sб

 

,

 

 

(5.2)

 

Uб2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E

= E

Uном ,

 

(5.3)

 

б

 

ном

 

Uб

 

 

где X б

– значение сопротивления, отнесенное к базисным условиям;

X ном – значение сопротивления, отнесенное к номинальным условиям;

Sном

– номинальная мощность элемента системы, МВ А;

 

X

– сопротивление элемента системы, Ом;

 

E*б

– значение ЭДС, отнесенное к базисным условиям;

 

E*ном

– значение ЭДС, отнесенное к номинальным условиям;

 

Uном

– номинальное напряжение элемента системы.

 

5

G

 

 

G1

1

 

 

 

10,5 кВ

4

 

220 кВ

 

 

 

 

 

L2

К3

5

Т1

 

 

L1

 

 

 

L4

 

 

 

 

 

 

L3

 

 

 

L4

 

К2

 

 

К1

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

Т2

Т3

 

 

 

Т4

3

10,5 кВ

 

 

 

10,5 кВ

 

 

 

7

G2

G3

 

 

 

Н

Рисунок 1 – Схема структурная электрической системы. G – система;

G1 – ГЭС;

G2, G3 – ТЭЦ;

Н – обобщенная нагрузка.

6

Значения ЭДС с генераторов определяется по приближенной форму-

ле:

Еr ном = 1 + X d′′ sinϕном,

(5.4)

Для обобщенной нагрузки принимается:

 

′′

 

= 0,35;

 

X нагр. ном

 

′′

 

= 0,85.

 

Eнагр. ном

 

Базисный ток определяется по формуле:

 

Iб =

Sб

.

(5.5)

 

 

3 Uб

 

5.3. Схема замещения изображается с указанием нумерации шнуров, которыми набраны сопротивления элементов. Схема набирается на расчетном столе.

Масштаб сопротивления

mx =

X

,

(5.6)

 

 

Rмод

 

где Rмод – сопротивление, набираемое на модели.

Целесообразно принимать для mx числа 0,001; 0,01. Следует иметь в

виду, что при малых сопротивлениях элементов схемы могут сказаться переходные сопротивления гнезд магазинов к штекерам соединительных шнуров, а при больших сопротивлениях – недостаточная чувствительность применяемого миллиамперметра.

Если схема имеет одинаковые ЭДС, то необходимо создать фиктивный угол, объединяющий все точки питания с одинаковыми ЭДС, что делается включением ряда ключей набора узлов. Затем в одно из штепсельных гнезд соединительных шнуров, соединенных ключами набора узла, вставляется вилка одного из генераторов модели. При этом необходимо строго следить за тем, чтобы в пределах одного узла сходившиеся к нему ветви имели только смежные, т. е. непрерывной последовательности номера. После обработки узлов на коммутационном поле постепенно собирается вся схема.

5.4. После набора сопротивлений всех элементов штекеры шнуров, имеющие те же номера, что и концы каждого элемента на схеме, необходимо вставить в соответствующие гнезда магазинов сопротивлений.

5.5. В одном из шнуров схемы следует создать короткое замыкание. Для этого штекер шнура короткого замыкания вставляется в гнездо порядкового номера того узла, где предполагается короткое замыкание.

7

5.6. Непосредственными изменениями по приборам определяются токи и напряжения в модели при коротком замыкании.

Для этого необходимо:

а) подвести питание к набранной схеме, включить тумблер питания. При этом предварительно проверяют вывод потенциометра генераторов (до отказа против часовой стрелки);

б) двухпозиционные переключатели измерительных приборов установить в верхнее положение. Нажимая на кнопку вызова измерений генератора, медленно поворачивая рукоятку потенциометра, поднять напряжение до тех пор, пока показания прибора будут удобны для отсчета. Масштаб ЭДС:

m =

E

,

(5.7)

U Uмод

где Uмод – установленное напряжение генераторов на модели;

Е– расчетное ЭДС генератора.

Рекомендуемый масштаб напряжения mU = 1.

в) двухпозиционный переключатель приборов МВ-1 (миллиамперметра) перевести в нижнее положение, а МВ-2 (милливольтметр) – в верхнее положение.

Нажимая кнопку вызова измерения шнура короткого замыкания определить по миллиамперметру суммарный ток КЗ.

При помощи кнопок вызова измерений соединительных шнуров найти токи в отдельных ветвях схемы.

г) с помощью кнопок вызова измерений найти напряжения в отдельных узлах схемы. При этом переключатели приборов МВ-2 перевести в нижнее положение, а МВ-1 – в верхнее.

После окончания измерений ручку потенциометра и переключатели следует установить в исходное положение, после чего снять питание с модели.

5.7. На основании результатов измерений производится подсчет тока короткого замыкания в месте короткого замыкания и токов каждой ветви по формуле

 

Ik′′= Iмод

mU

Iб,

(5.8)

 

mX

где Iк′′

– сверхпереходный ток;

 

 

 

I мод – измеренный на модели ток, А;

 

 

Iб

– базисный ток, кА;

 

 

 

mU

– масштаб ЭДС;