Приложение Ж

Методическое пособие по лабораторной работе № 1.7

«Переходный процесс при однофазном коротком замыкании с разрывом фазы в электрической сети с заземленной нейтралью, питающейся от источника практически бесконечной мощности»

Содержание

«Переходный процесс при однофазном коротком замыкании с разрывом фазы в электрической сети с заземленной нейтралью, питающейся от источника практически бесконечной мощности» 1

Программа изучения переходного процесса: 2

Цель работы:

Изучение переходного процесса при однофазном коротком замыкании с разрывом фазы в электрической сети с заземленной нейтралью, питающейся 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:

Рисунок 1 - Разрыв фазы в электрической сети.

Граничные условия в месте разрыва фазы:

; (1)

; (2)

. (3)

Уравнения падения напряжения в схемах с прямой, обратной и нулевой последовательностью имеют вид:

=- (4)

=- (5)

=- (6)

Ток прямой последовательности:

, (7)

где

Токи обратной и нулевой последовательности:

; (8)

. (9)

Токи в повреждённых фазах выражаются через симметричные составляющие тока фазы А следующим образом:

(10)

(11)

Падение напряжения в месте разрыва:

(12)

Для определения напряжения с одной стороны обрыва вычисляют составляющие этих напряжений. Прибавив к ним , определяют симметричные составляющие напряжений с другой стороны обрыва. Суммируя симметричные составляющие напряжений одноименных фаз, находят напряжения фаз в месте разрыва. Очевидно, что напряжения здоровых фаз по краям разрыва равны между собой.[1]

Распределение напряжений при разрыве одной фазы:

Важным этапом расчёта неполнофазных режимов является определение параметров этого режима в периферийных точках. Такой расчёт позволяет оценить уровень несимметрии в узлах, электрически удалённых от места несимметрии, а также вычислить предельные передаваемые мощности по линиям системы.[2]

Для схемы прямой последовательности имеем:

, где (3)

Напряжение в точке разрыва будет равно:

. (4)

В схеме обратной последовательности напряжение левого края разрыва вычислим по формуле:

(5)

С другой стороны разрыва имеем:

(6)

В схеме нулевой последовательности напряжение по краям разрыва определяется аналогично:

(7)

Данные для выполнения работы:

Электрическая схема соединений

Перечень аппаратуры

Обозначение	Наименование	Тип	Параметры
A1, А4	Блок однофазных трансформаторов	325	3 х 160 ВА; 115, 127, 133, 220, 230, 240 В
А2, А3	Модель линии электропередачи	313	400 В~; 3х0,5 А 0…1,5 Гн/0…50 Ом 0…20,45 мкФ 0…250 Ом
А5	Активная нагрузка	306	220/380 В; 50Гц; 30…50 Вт
А6	Индуктивная нагрузка	324	220/380 В; 50Гц; 3х40 Вар
А7	Блок измерительных трансформаторов тока и напряжения	401	3 трансформатора напряжения 600 / 3 В; 3 трансформатора тока 0,3 А / 3 В
А8	Коннектор	309	8 аналог. диф. входов; 2 аналог. выхода; 8 цифр. входов/выходов
А9	Персональный компьютер		IBM совместимый, Windows XP, плата сбора информации PCI 6024E
G1	Трехфазный источник питания	201	400 В ~; 16 А
Р1	Блок мультиметров	508	3 цифровых мультиметра

Указания по проведению эксперимента

• Убедитесь, что устройства, используемые в эксперименте, отключены от сети электропитания.

• Соедините гнезда защитного заземления "" устройств, используемых в эксперименте, с гнездом "РЕ" трехфазного источника питания G1.

• Соедините вилки питания 220 В устройств, используемых в эксперименте, сетевыми шнурами с розетками удлинителя.

• Соедините аппаратуру в соответствии с электрической схемой соединений.

• Смоделируйте режим работы сети:

• соедините точки K1 и K2 для нормального режима работы сети;

• соедините точки K2 и N1 – для режима однофазного КЗ с разрывом фазы (с регистрацией тока КЗ).

• Соедините точки K1 (K2) и K3 для фиксации напряжения в точке разрыва с той или другой стороны от него.

• Номинальные фазные напряжения трансформаторов А1 и А4 выберите равными 127 В.

• Выберите мощность индуктивной нагрузки А6 – 100 % от 50 Вар во всех фазах, активной А5 – 10% от 50 Вт во всех фазах.

• Установите следующие параметры моделей линий электропередачи А2 и А3: R = 0 Ом, L/R = 1,2/40 Гн/Ом, C = 0,15 мкФ.

• Приведите в рабочее состояние персональный компьютер А9 и запустите программу «Многоканальный осциллограф».

• Включите автоматические выключатели и устройство защитного отключения источника G1.

• Включите ключ-выключатель источника G1.

• С помощью выпадающих списков выберите каналы, подлежащие сканированию. Выберите подходящие множители (0,1 для токов и 200 – для напряжений). Для измерения токов и напряжений схемы также можно использовать блок мультиметров P1.

• Нажмите кнопки «ВКЛ» включения сканирования используемых каналов виртуального осциллографа.

• Нажмите кнопку «ВКЛ» источника G1. Включите выключатель «СЕТЬ» трехполюсного выключателя А5.

• По цифровым индикаторам определите значения установившихся токов и напряжений. Измените режим работы сети (с нормального на аварийный или наоборот). Вновь определите значения установившихся токов и напряжений.

• Занесите полученные данные в таблицу 1.

Таблица 1 Данные полученные в ходе экперимента

	Нормальный режим		Аварийный режим
	Iуст, А	Uуст, В	Iуст, А	Uуст, В
К1
К2
К3

• Для анализа влияния удаленности точки короткого замыкания от генератора можно изменять положение точки КЗ и параметры моделей элементов.

• По окончании эксперимента отключите все блоки, задействованные в нем.

Содержание отчета:

1. титульный лист

2. цель работы

3. данные полученные при выполнении эксперимента

4. вывод о проделанной работе

Контрольные вопросы:

1. Напишите уравнения падения напряжения в схемах с прямой, обратной и нулевой последовательностью при однофазном коротком замыкании с разрывом фазы в электрической с заземленной нейтралью.

2. Напишите уравнения токов прямой, обратной и нулевой последовательности при однофазном коротком замыкании с разрывом фазы в электрической сети с заземленной нейтралью.

3. Как оценить уровень несимметрии в узлах, электрически удалённых от места несимметрии при однофазном коротком замыкании с разрывом фазы в электрической с заземленной нейтралью?

4. Поясните векторную диаграмму токов и напряжений при однофазном коротком замыкании с разрывом фазы в электрической сети.

5. Как влияет положение точки короткого замыкания и параметры моделей элементов на значения установившихся токов и напряжений?