Лабораторная работа № 4 Переходный процесс при двойном замыкании на землю в электрической сети с изолированной нейтралью, питающейся от источника практически бесконечной мощности.

Продолжительность работы: 4 часа.

Цель работы: Изучение переходного процесса при коротком замыкании в сетях с изолированной нейтралью, питающихся от источника практически бесконечной мощности.

Программа изучения переходного процесса:

1. Ознакомиться с теоретической частью.

2. Ознакомиться с конструкцией стенда.

3. Ознакомится с порядком выполнения работы.

4. Собрать схему лабораторной работы согласно указаниям.

5. Провести необходимые испытания.

6. Составить отчет по проделанной работе.

Краткие теоретические сведения:

Сети с изолированной нейтралью в нормальном режиме.

В сетях с изолированной нейтралью провода трехфазной системы связаны с землей через емкости и активные сопротивления изоляции, распределенные по длине линий. На рис. 6.1 приведена схема замещения незаземленной сети без нагрузки. Схема замещения включает источник питания, эквивалентную линию, емкости фаз (C_A,C_B,C_C) и активные проводимости G_A ,G_B,G_C , которые приняты сосредоточенными. Внутреннее сопротивление источника питания и продольные сопротивления линий сети намного меньше, чем сопротивления фаз относительно земли, поэтому при устойчивых замыканиях ими также можно пренебречь. [4, раздел 3.1]

Рис. 3.1. Схема замещения сети с изолированной нейтралью.

При принятых допущениях можно записать:

, ,

Где - напряжение на нейтрали относительно земли,

, , - э.д.с. источника питания;

, , ;

ω - круговая частота промышленного тока.

Режим устойчивого замыкания на землю

В незаземленных сетях замыкания на землю могут быть устойчивыми или дуговыми. Устойчивые замыкания в свою очередь разделяют на металлические замыкания и замыкания через переходное сопротивление, которое обозначим R_п. Этим сопротивлением может быть сопротивление тлеющей изоляции, сопротивление растеканию тока в земле.

Рассмотрим режим устойчивого замыкания фазы А. Для этого режима справедливо соотношение:

(6.1)

Где - проводимость в месте замыкания.

Выразим из (6.1) :

(6.2)

При определении напряжения на нейтрали в режиме однофазного замыкания можно пренебречь возможной несимметрией фаз сети, то есть считать .

При этом :

(6.3)

Делаем вывод, что напряжение на нейтрали увеличивается по мере уменьшения сопротивления в месте повреждения. При R_п = 0 напряжение на нейтрали имеет максимальное значение, равное фазной э.д.с. [4, раздел 3.2.]. Напряжение фаз относительно земли при однофазном замыкании могут быть определены следующим образом:

В неповрежденной фазе А:

(6.4)

Для неповрежденных фаз В и С:

(6.5)

По мере увеличения сопротивления в месте замыкания напряжение нейтрали уменьшается.

На рис. 6.2 показано как изменяются напряжения на нейтрали и фазах сети при изменении сопротивления в месте замыкания, выраженного в долях от эквивалентного емкостного сопротивления сети относительно земли. Все напряжения также представлены в относительных единицах при базисном напряжении, равном E_Ф .

Кривые на рис. 6.2 построены на основе формул (6.3) – (6.5). При этом принято, что активное сопротивление изоляции фаз бесконечно велико, то есть G_Ф = 0. Из рис. 6.2. следует, что при некотором значении R_{П }напряжение на одной из неповрежденных фаз может несколько превысить линейное напряжение.

Далее определим ток в месте замыкания. Согласно схеме на рис. 6.1.

Подставим в это выражение значение :

Рис. 6.2. График зависимости напряжения на нейтрали и в фазах сети от R_П.

Рис. График зависимости тока замыкания от сопротивления R_П.

Данные для выполнения работы:

Электрическая схема соединений