II. Краткие теоретические сведения

Переходные процессы в системах электроснабжения

Лабораторный практикум по дисциплинам «Электромагнитные переходные процессы» для студентов специальности 140211 «Электроснабжение» и «Переходные процессы» для студентов специальности 140610 «Электрооборудование и электрохозяйство предприятий, организаций и учреждений» очной и заочной форм обучения

Тольятти 2007

УДК (621.31)(075.8)

ББК 31.27 - 05

С 31

Рецензент:

К.т.н., доцент кафедры «Электроснабжение и электротехника»

Тольяттинского государственного университета

Шаповалов В.А.

С 31 Переходные процессы в системах электроснабжения: лаб. практикум / сост. В.В. Сенько. – Тольятти: ТГУ, 2007. – 40 с.

Лабораторный практикум включает в себя описание лабораторных стендов, подробное изложение порядка выполнения лабораторных работ, контрольные вопросы для защиты отчетов.

Содержание лабораторного практикума составлено в соответствии с программой дисциплины «Электромагнитные переходные процессы» для студентов специальности 140211 «Электроснабжение» и дисциплины «Переходные процессы» для студентов специальности 140610 «Электрооборудование и электрохозяйство предприятий, организаций и учреждений».

Предназначено для студентов очной и заочной форм обучения.

Рекомендовано к изданию научно-методической комиссией электротехнического факультета Тольяттинского государственного университета.

© В.В. Сенько, составление 2007

© Тольяттинский государственный

университет, 2007

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ. 4

Лабораторная работа № 1. 5

Трехфазное короткое замыкание в цепи на стороне ниже 1000 В.. 5

Лабораторная работа № 2. 10

Трехфазное короткое замыкание в цепи на стороне выше 1000 В.. 10

Лабораторная работа № 3. 16

Несимметричные короткие замыкания в сети напряжением выше 1000 В.. 16

Лабораторная работа № 4. 22

Моделирование симметричного короткого замыкания на стороне ниже1000 В.. 22

Лабораторная работа № 5. 27

Моделирование несимметричного короткого замыкания на стороне ниже 1000 В 27

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 33

ЛИТЕРАТУРА.. 34

ПРИЛОЖЕНИЯ.. 35

ВВЕДЕНИЕ

Основной целью данного лабораторного практикума является обучение студентов практическим навыкам анализа, расчета и моделирования коротких замыканий, возникающих в системах электроснабжения (СЭС) промышленных предприятий и энергетических объектов.

Практические задачи, при решении которых возникает необходимость количественной оценки тех или иных параметров электромагнитного переходного процесса, многочисленны и многообразны, но все они, в конечном итоге, объединены одной целью - обеспечить надежную и эффективную работу как отдельных электроприёмников, так и всей СЭС в целом.

Переходный процесс (ПП) характеризуется совокупностью электромагнитных (изменение токов, напряжений) и электромеханических (изменение скоростей вращения машин) процессов. При известных условиях (например, в задачах расчёта режимов короткого замыкания) удается рассматривать электромагнитную слагающую процесса без учета механической.

Цель данного практикума – научить студентов основам расчёта режимов коротких замыканий в СЭС; принципам моделирования электромагнитных переходных процессов с использованием новых информационных технологий; дать практические навыки по составлению схем замещения различных последовательностей и научить практическим методам расчёта трёхфазных и несимметричных КЗ.

Лабораторная работа № 1

Трехфазное короткое замыкание в цепи на стороне ниже 1000 В

I. Цель работы

Получить практические навыки расчёта тока трёхфазного короткого
замыкания в цепях ниже 1000 В.

II. Краткие теоретические сведения

Расчёт трёхфазных КЗ в сетях до 1 кВ ведётся в именованных единицах, приведённых к базисной ступени напряжения. При расчёте учитываются как
реактивные, так и активные сопротивления. Для расчёта тока короткого
замыкания используются типовые формулы, приведённые ниже:

1. Трансформатор:

- приведенное индуктивное сопротивление трансформатора, где: - напряжение КЗ трансформатора;

- активные потери х.х. трансформатора;

- базисное напряжение в кВ (средненоминальное напряжение ступени).

2. Линии воздушные, кабельные:

где: , - удельное активное и реактивное сопротивление линии (Ом/км);

- длина линии (км);

- её средне номинальное напряжение.

3. Отдельные сопротивления:

где: - средне номинальное напряжение ступени, где это сопротивление включено.

Порядок расчета трехфазных КЗ в сетях напряжением ниже 1кВ.

1. По исходной схеме составляется схема замещения (рис.1), приведённая к одной ступени напряжения U_б. В схеме замещения учитываются как индуктивные, так и активные сопротивления элементов сети.

2. По типовым формулам рассчитываются все сопротивления схемы в именованных единицах, приводятся к U_б. При этом напряжение источника питания в ней будет определяться как

Расчетная схема приведена на рис. 1.1

Рис. 1.1 Расчетная схема

3. Далее схема приводится к одной ступени напряжения (рис. 1.2).

Рис. 1.2 Приведенная схема

4. Путём последовательных преобразований получают простейшую схему замещения (рис. 1.3).

Рис.1.3 Схема замещения

5. Затем рассчитывают приведённый ток КЗ по формулам:

6. Последовательно развертывая схему к исходному виду можно найти приведённые значения напряжения и тока во всех нужных точках. По этим значениям вычисляем, применяя формулы обратного пересчета, их истинные значения:

Этот ток протекает через линию Л2, катушку автоматического выключателя, первичную обмотку трансформатора тока. Ток в линии Л1 равен:

- средненоминальное напряжение этой линии.