На головну

Пояснення до роботи

  1. D) У роботі
  2. I. 10. Що таке резонанс? Поясніть явище акустичного резонансу в лабораторній роботі.
  3. I. 9. Поясніть дію магнітного поля Землі на магнітну стрілку. Чому ми можемо в роботі виміряти тільки горизонтальну складову напруженості магнітного поля Землі?
  4. I. Загальні вимоги до курсової роботи
  5. I. Загальні вимоги, що пред'являються до контрольної роботи
  6. II. 11. Наведіть принципову схему установки і поясніть, як в лабораторній роботі визначали чутливість осцилографа.
  7. II. 7. Поясніть метод визначення довжини світлової хвилі в лабораторній роботі.

Для розрахунку несиметричних коротких замикань методом симетричних складових [1] використовують комплексні схеми заміщення [2,5].

Кожен вид КЗ характеризується відповідною, цілком певною комбінацією схем заміщення прямої, зворотної та нульової послідовностей і визначається співвідношенням симетричних складових струмів і напруг для особливої ??фази [2].

Особливою прийнято називати фазу, яка знаходиться в особливих умовах по відношенню до двох інших фаз. За особливу в розрахунках завжди приймають фазу А. Всі співвідношення в методі симетричних складових даються для фази А.

Схема заміщення прямої послідовності являє собою звичайну схему, яка складається при розрахунку струмів трифазного КЗ. Всі елементи моделюється схеми входять в схему заміщення прямої послідовності своїми реактивними опорами прямої послідовності. Початком схеми заміщення прямої послідовності є точка нульового потенціалу джерел і навантажень, кінцем - точка короткого замикання.

Схема заміщення прямої послідовності наведена на рис. 3.2.

Мал. 3.2 - Схема заміщення прямої послідовності

Схема згортається щодо точки КЗ до еквівалентної схемою виду, зазначеного на рис. 3.3.

Мал. 3.3 - Еквівалентна схема заміщення прямої послідовності

Схема заміщення зворотній послідовності повторює за структурою схему прямої послідовності, але не містить ЕРС джерел і генератор вводиться в неї своїм опором зворотній послідовності  . Опір зворотній послідовності системи слід прийняти рівним .

Почала всіх генераторних гілок в схемі зворотній послідовності можна об'єднати з кінцями навантажувальних гілок тої ж схеми в загальну точку, яка і буде початком схеми зворотній послідовності. Кінцем схеми є точка короткого замикання. Вид схеми заміщення зворотній послідовності при КЗ в точці К2 наведено на рис. 3.4. Схема згортається до одного результуючого опору .

Мал. 3.4 - Схема заміщення зворотній послідовності

Дослідження двухфазного КЗ  проводиться за допомогою схем заме-щення прямий і зворотної послідовностей. Еквівалентна комплексна схема заміщення для даного випадку зображена на рис. 3.5.

Мал. 3.5 - Еквівалентна комплексна схема заміщення для розрахунків двухфазного КЗ

Для розрахунку струмів і напруг при двофазному КЗ на землю  і однофазном КЗ необхідно використовувати схеми заміщення всіх трьох послідовностей. При складанні схеми заміщення нульової послідовності слід звертати увагу на режим роботи нейтралей трансформаторів. Опір ліній для нульової послідовності вище, ніж для прямого і зворотного, а опір трансформаторів при прийнятій схемі з'єднання обмоток нижче і приймається рівним

.

Навантаження і генератори зазвичай не беруть участі в схемі нульової послідовності, так як виявляються відокремленими від шляхів протікання струмів нульової послідовності обмотками трансформаторів, з'єднаних трикутником, крім того, у них зазвичай відсутні заземлені нульові точки. Замкнутість контуру для струмів нульової послідовності можлива, якщо в ланцюзі, електрично пов'язаної з точкою КЗ, є хоча б одна заземлена нейтраль. Так само, як і схема зворотній послідовності, схема нульової послідовності не містить ЕРС. Поєднуючи заземлення нейтрали, через які струм повертається в землю, отримаємо початок схеми нульової послідовності; кінцем схеми буде точка КЗ.

Схема заміщення нульової послідовності при КЗ в точці К2 і глухому заземленні нейтралей обох трансформаторів наведена на рис. 3.6. Схема також перетвориться до результуючому опору нульової послідовності  . Якщо в нейтраль трансформатора включений реактор  , То він вводиться в схему заміщення нульової послідовності послідовно з трансформатором потроєною величиною .

Мал. 3.6 - Схема заміщення нульової послідовності

Еквівалентна комплексна схема заміщення для розрахунків двухфазного КЗ на землю зображена на рис. 3.7.

Мал. 3.7 - Еквівалентна комплексна схема заміщення для розрахунків

двухфазного КЗ на землю.

Еквівалентна комплексна схема заміщення для розрахунків однофазного КЗ показана на рис. 3.8.

Мал. 3.8 - Еквівалентна комплексна схема заміщення для розрахунків

однофазного КЗ

Перетворення схем заміщення в еквівалентні комплексні схеми виробляються при підготовці до лабораторної роботи. У програмі при розрахунках на ЕОМ такі перетворення не виробляються, а моделюються комплексні схеми заміщення без еквівалентування дозволяють визначати струми окремих послідовностей в будь-якої гілки схеми, а напруги окремих послідовностей в будь-якому вузлі. Такі розрахунки проводяться шляхом вирішення системи алгебраїчних рівнянь за методом вузлових напруг для комплексної схеми заміщення.

При розрахунках всіх видів несиметричних коротких замикань, відповідно

з правилом еквівалентності прямої послідовності, досить

змоделювати лише пряму послідовність струму  . Всі решта

розрахункові величини виражаються через  [5], і представлені в табл. 3.1.

Таблиця 3.1 - Основні співвідношення методу симетричних складових

 Обозначеніевелічіни  Вид короткого замикання
-

Струм прямої послідовності визначається при цьому за формулою:

 , (3.1)

де  - Трифазне КЗ;

 - Двофазне КЗ;

 - Двофазне КЗ на землю;

 - Однофазне КЗ.

Модуль повного струму в місці КЗ визначається як:

 , (3.2)

де  - Коефіцієнт, що залежить від виду КЗ і рівний:

 - Трифазне КЗ;

 - Двофазне КЗ;

 - Двофазне КЗ на землю, ;

 - Однофазне КЗ.

Схеми зворотної та нульової послідовностей при вирішенні задачі розрахунку струму КЗ можуть бути згорнуті до одного результуючого опору, і у вигляді шунта приєднуватися до точки КЗ.

Знайдені розрахункові значення визначають струми напруги окремих послідовностей для особливої ??фази. Для визначення струмів і напруг в інших фазах використовується оператор повороту и  . Для струмів і напруг фаз А, В і С маємо [1]:

 , (3.3)

.

Струм, що протікає в землі при и  , визначається як

 . (3.4)

За отриманими значеннями симетричних складових будуються векторні діаграми струмів і напруг, як окремих послідовностей, так і повних величин. Побудова векторних діаграм слід зробити для точки короткого замикання. Крім цього, будуються векторні діаграми залишкових напружень для заданої точки системи.

Для визначення залишкових напружень в вузлах системи і на шинах генератора необхідно знайти залишкові напруги прямої, зворотної та нульової послідовностей. При цьому слід пам'ятати, що в міру віддалення від точки КЗ напруга прямої послідовності збільшується і для генератора визначається, згідно рис. 3.9, за формулою

 . (3.5)

Мал. 3.9 - Розрахункова схема прямої послідовності

Залишкові напруги зворотної та нульової послідовностей зменшуються в міру віддалення від точки КЗ і визначається відповідно до рис. 3.10 за формулами

 , (3.6)

 . (3.7)

Мал. 3.10 - Розрахункова схема

На шинах генератора залишкову напругу нульової послідовності дорівнює нулю. Повні фазні значення залишкових напружень знаходяться векторних підсумовуванням згідно формул (3.3).

При трансформації окремих послідовностей необхідно враховувати групу з'єднання обмоток трансформатора [2]. Так при групі з'єднання зірка-трикутник-11 вектор прямої послідовності повертається на 30  проти годинникової стрілки, а вектор зворотній послідовності на 30  за годинниковою. При цьому генератор сприймає однофазное КЗ як двофазне.

Побудова слід зробити в іменованих одиницях із зазначенням масштабу. Векторні діаграми напруг повинні вписуватися в трикутник лінійних напруг. Центр трикутника визначається напругою зміщення нейтралі (  ). Фазні величини трикутника лінійних напруг в іменованих одиницях визначаються за виразом

.

При розрахунках струмів КЗ в перший період (початкового струму короткого замикання) Використовуються сверхпереходние опір і ЕРС. Сверхпереходная ЕРС визначається за формулою

 , (3.8)

де , ,  відповідають доаварійних (номінальному) режиму.

при розрахунку усталеного режиму КЗ генератор вводиться в схему заміщення синхронними параметрами - синхронним опором  і синхронної ЕРС  . При розрахунках усталеного режиму генераторів з автоматичним регулюванням збудження можливі два режими:

1. Режим граничного збудження при близьких КЗ. При цьому зовнішнє по відношенню до генератора опір  менше критичного, що визначається співвідношенням

,

а струм більше критичного струму рівного .

Генератор вводиться в цьому випадку в схему заміщення своїми и .

2. Режим номінальної напруги при віддалених КЗ. При цьому зовнішнє по відношенню до генератора опір  більше критичного,

а струм менше критичного. Генератор вводиться при цьому в схему заміщення номінальною напругою и .

Для координації рівнів струмів однофазного короткого замикання з відключає здатністю вимикачів високої напруги, в енергосистемах використовують токоограничивающие опору, що включаються в нейтрали силових трансформаторів. З включенням в нейтраль опору в режимі однофазного КЗ підвищується рівень напруги на самій нейтрали трансформатора і на непошкоджених фазах. У лабораторній роботі аналізується допустиме значення реактивного опору, який вмикається в нейтраль трансформатора Т1.

Напруга на непошкоджених фазах в аварійному режимі не повинно перевищувати напруги гасіння восьмідесятіпроцентного розрядника

 . Це визначає максимально допустимий опір реактора в нейтралі .

Оскільки силові трансформатори високої напруги виконувалися з ослабленою ізоляцією нейтралі класу 35 кВ при виборі величини опору в нейтралі необхідно стежити за тим. щоб напруга на нейтралі в режимі однофазного КЗ не перевищило однохвилинного випробувальної напруги  ізоляції нейтрали. Для ізоляції класу 35 кВ  кВ. Розрахункова величина напруги може бути визначена за формулою .

Максимально допустимий опір реактора в нейтралі виходячи з цього умови .

Струмообмежуючими пристрій повинен задовольняти обидві умови, тобто

.

Всі розрахунки в лабораторній роботі слід проводити в відносних одиницях при наближеному приведення. В якості базисних величин рекомендується приймати номінальну потужність генератора  і середнє номінальне напруга в точці КЗ. базисний струм  . Остаточні результати повинні бути наведені в іменованих одиницях. Детальніше техніка проведення розрахунків приведена в [6].

Опис схеми алгоритму програми

Програма написана на мові модульного програмування Borland Delphi 7 в режимі діалогу. Алгоритм програми складається з чотирьох основних блоків:

I- введення; II -I етап роботи; III - II етап роботи; IУ - Ш етап роботи. Блок введення I починається з виведення на екран монітора назви лабораторної роботи і досліджуваної схеми. Для запуску програми необхідно ввести з клавіатури дані обраного варіанту (табл.3.2) і номер точки КЗ. Потім вводяться розрахункові дані. Ці дані необхідно підготувати будинки для заданого варіанту. Програма контролює введення розрахункових даних і, якщо помилка розрахунку перевищує 5%, на екрані з'являється повідомлення про помилку і введення потрібно повторити. Причому в програмі передбачені тільки чотири спроби введення розрахункових даних.

Виконання роботи розбито на три етапи. На I етапі (блок II) для досліджуваної схеми визначаються симетричні складові струмів і напруг в місці КЗ для початкового моменту трифазного КЗ і всіх видів несиметричних КЗ. Також визначаються складові залишкових напружень і повні величини залишкових напружень в чотирьох точках системи і на шинах генератора. Основна частина I етапу складається з рішення системи алгебраїчних рівнянь методом вузлових напруг і виведення на екран векторних діаграм. Отримані векторні діаграми потрібно вивести на принтер, або списати з екрану таблицю симетричних складових для їх побудови.

В кінці I етапу на екрані одночасно з'являються повні значення залишкових напружень трьох фаз у всіх точках для різних видів КЗ і співвідношення між струмами. Етап закінчується порівнянням отриманих величин з розрахунковими для однієї з точок і аналізом отриманих результатів.

На II етапі (блок III) виробляються аналогічні розрахунки усталеного режиму генератора з АРВ без побудови векторних діаграм. Для кожного виду КЗ визначається режим генератора з висновком повідомлення на екран. Для отриманих значень повних величин струмів і напруг в місці КЗ і залишкових напружень в інших точках системи виробляється висновок інформації на екран для їх аналізу та порівняння з аналогічними величинами в початковий момент (перший період) КЗ.

На Ш етапі (блок IУ) виробляються оцінка впливу струмообмежувального реактивного опору в нейтралі Т1 на величину струму однофазного КЗ в заданій точці. При цьому виробляється вибір максимальної величини цього опору з умов допустимого напруги на непошкоджених фазах і нейтрали. Для цього при дискретно завданні величини опору будуються залежності зазначених напружень від величини опорів з виведенням на екран. Результатом цього етапу є величина допустимого опору струмообмежувального реактора і значення струму однофазного КЗ при цьому.

Завдання до роботи.

1. Для варіанту, вказаного викладачем, необхідно розрахувати параметри схем заміщення прямої, зворотної та нульової послідовностей і визначити результуючі опору , ,  і еквівалентну ЕРС .

2. Розрахувати струм трифазного КЗ, симетричні складові струму однофазного КЗ і повні величини струмів і напруг в точці короткого замикання при однофазному КЗ.

3. Визначити симетричні складові залишкового напруги на шинах генератора при однофазному КЗ і повні фазні величини.

Порядок виконання роботи.

1. Включити ЕОМ і завантажити програму Lab3.

2. Ввести базисні величини, вихідні дані заданого варіанту (табл.1) і номер точки КЗ, розрахункові результуючі опору , ,  і еквівалентну ЕРС .

3. Ввести розрахункові значення симетричних складових струмів і напруг в місці КЗ а також симетричні складові напруги на шинах генератора.

4. Виконати I етап роботи (Розрахунок симетричного і несиметричного КЗ в початковий момент часу) Для цього:

а) визначити симетричні складові струмів і напруг в місці КЗ для початкового моменту трифазного КЗ і всіх видів несиметричних КЗ.

Порівняти отримані дані з розрахунковими для однофазного КЗ.

б) обчислити складові залишкових напружень і повні величини залишкових напружень в чотирьох точках системи і на шинах генератора. Порівняти отримані дані з розрахунковими для напруги на шинах генератора при однофазному КЗ.

в) Накреслити векторні діаграми струмів і напруг в місці КЗ і напруги на шинах генератора при однофазному КЗ. Векторні діаграми побудувати в іменованих одиницях із зазначенням масштабу. Для векторних діаграм напруг побудувати трикутник вихідних лінійних напруг нормального режиму.

г) визначити ставлення струмів несиметричних КЗ до симетричного;

д) оцінити основні результати I етапу.

5. Виконати П етап роботи (Розрахунок симетричного і несиметричного КЗ в сталому режимі) Для цього:

а) визначити симетричні складові струмів і напруг в місці КЗ для сталого режиму трифазного КЗ і всіх видів несиметричних КЗ. Провести аналіз режимів генератора з АРВ і порівняти отримані дані з аналогічними величинами для початкового моменту часу.

б) обчислити складові залишкових напружень і повні величини залишкових напружень в чотирьох точках системи і на шинах генератора. порівняти отримані дані з аналогічними величинами для початкового моменту часу;

в) визначити ставлення струмів несиметричних КЗ до симетричного і ставлення струмів однойменного КЗ для сталого режиму і початкового моменту часу;

г) оцінити основні результати П етапу.

6. Виконати Ш етап роботи (Оцінка впливу струмообмежувального реактивного опору в нейтралі Т1). Для цього:

а) зробити вибір максимальної величини реактивного опору з умов допустимого напруги на непошкоджених фазах Т1, Т2 і нейтрали Т1. Для цього при завданні величини опору в діапазоні від 0 до 1,0 о. е. побудувати залежності зазначених напружень від величини опорів з виведенням на екран. Графіки уявити в звіті;

б) з умови допустимості обох напруг шляхом інтерполяції вибрати максимальний опір реактора і визначити його опір в іменованих одиницях. Визначити струм однофазного КЗ при обраному опорі реактора;

в) оцінити основні результати Ш етапу.

1. Скласти звіт, який повинен містити:

а) досліджувану схему, вихідні дані, розрахунок параметрів схеми;

б) розрахункові та експериментальні величини складових і повних струмів і напруг в початковий момент часу, а також відносини струмів несиметричних КЗ до симетричного;

в) векторні діаграми відповідно до завдання;

г) розрахункові величини складових і повних струмів і напруг в сталому режимі КЗ, а також відносини струмів;

в) побудувати графіки залежності напруг непошкоджених фаз трансформаторів Т1, Т2 і напруги на нейтралі Т1 від величини опорів в нейтрали;

д) оцінити основні результати роботи і зробити висновок.

Таблиця 3.2 - Вихідні дані елементів електричної системи

 ва-  Елементи електричної системи
 ри  Турбогенератори з АРВ  Трансформатори  лінія
 ант МВт  кВ МВА  кВ  кВ %  СхемаТ2 lкм Uн, кВ
 0,8  6,3  0,143  0,174  2,46  6,3  10,5
 0,8  10,5  0,146  0,18  1,4  10,5  10,5  
 0,85  10,5  0,183  0,223  1,6  10,5  10,5  
 0,85  10,5  0,214  0,26  1,78  10,5  10,5  
 0,85  10,5  0,19  0,232  2,15  15,7  10,5  
 0,85  10,5  0,214  0,26  1,7  10,5  10,5
 0,85  10,5  0,183  0,223  1,88  10,5  
 0,8  6,3  0,146  0,18  2,2  6,3  
 0,8  10,5  0,143  0,174  2,49  10,5  
 0,8  10,5  0,12  0,25  2,48  10,5  10,5  

 Примітки:

1. ТГ - турбогенератор (  ).

2. Всі наведені в табл. 3.2 параметри віднесені до номінальної

потужності елемента і його номінальній напрузі.

3. Гранична ЕРС генератора з АРВ .

Питання до захисту лабораторних робіт

Лабораторна робота № 1

МОДЕЛЮВАННЯ НА ЕОМ холостого ходу трансформатора.

1. Магнітна характеристика, апроксимація характеристики.

2. Залежність  (Формула і графік).

3. Порядок побудови струму по кривій намагнічування.

4. Коефіцієнт  , В яких межах він змінюється?

5. Намалювати залежність  при граничних значеннях .

6. Коефіцієнт  , В яких межах він змінюється?

7. Намалювати залежність  при граничних значеннях .

8. Пояснити метод умовної лінеаризації.

9. Намалювати характер зміни струму намагнічування при лінійної магнітної характеристиці.

10. Побудувати залежності = и = .

Лабораторна робота № 2

МОДЕЛЮВАННЯ НА ЕОМ ПРОЦЕСУ раптово МЕТАЛЕВОГО трифазного короткого замикання

1. Дати визначення поняттю «джерело нескінченної потужності».

2. Записати рівняння попереднього струму, визначити всі параметри цього рівняння.

3. Записати рівняння для миттєвого значення струму трифазного короткого замикання, визначити всі параметри цього рівняння.

4. Як визначити діюче значення струму КЗ за перший період?

5. Зобразити хвильової графік повного струму короткого замикання і його складових.

5. В яких межах змінюється ударний коефіцієнт в індуктивно - активної ланцюга?

6. Намалювати залежність  при граничних значеннях .

7. Зобразити залежності  (при  ) і  (при  ).

8. У якому випадку можна знехтувати активним опором ланцюга при розрахунках струмів КЗ?

9. Як визначити ударний струм в складному ланцюгу?

10. Записати вираз для чинного значення струму довільної форми.

Лабораторна робота № 3

МОДЕЛЮВАННЯ несиметричних короткого замикання НА ЕОМ

1. Записати співвідношення методу симетричних складових для струмів і напруг фаз.

2. Дати визначення оператора повороту фази.

3. Сформулювати правило еквівалентності прямої послідовності.

4. Написати формулу визначення струму несиметричного КЗ виду (n).

5. Якими ЕРС і опорами задається генератор в початковий момент КЗ?

6. Якими ЕРС і опорами задається генератор в сталому режимі КЗ?

7. Записати співвідношення між струмом несиметричного КЗ виду (n) і симетричного трифазного КЗ.

8. Від яких факторів залежить вибір опору в нейтралі транс-форматора?

9. У якому випадку величина струму однофазного КЗ перевищує струм трифазного?

10. Як зміниться струм однофазного КЗ у разі роз'єднання обмотки трансформатора з'єднаної трикутником?


 



Пояснення до роботи | АНОТАЦІЯ

ТРАНСФОРМАТОРА | Опис схеми алгоритму програми | Порядок виконання роботи. | МОДЕЛЮВАННЯ НА ЕОМ ПРОЦЕСУ раптово МЕТАЛЕВОГО трифазного короткого замикання |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати