Зависимость токов КЗ от фазы напряжения источника

ЗАОЧНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

кафедра Электроснабжения

Лабораторная работа

по предмету «Переходные процессы в электроэнергетических системах»

Выполнили - студенты 3'го курса Энергетического факультета

Специальность 140211.65 – электроснабжение

Проверил – Юрганов Алексей Анатольевич

доктор техн. наук, профессор

Санкт – Петербург

20011 г

Работа №1. Исследование процесса КЗ в простейшей сети

Цель работы – определение периодической и апериодической составляющих тока КЗ, оценка ударного тока КЗ, исследование влияния на ток КЗ фазы напряжения источника питания и постоянной времени цепи КЗ.

Основные теоретические положения

Пусть в момент времени t=0замыкается ключ К1, моделируя КЗ на линии W. Ток в линии W в предшествующем режиме равен нулю i(t=0)= 0.

Переходный процесс КЗ будет описываться дифференциальным уравнением

Решение этого уравнения имеет вид:

i = i_п + i _а = I_{п m} sin(wt+a–j_к) – I_{п m} sin(a–j_к)

где i_п – вынужденная периодическая составляющая фазного тока КЗ, обязанная своим существованием наличию напряжения U источника;

i_а – свободная апериодическая составляющая фазного тока КЗ, обеспечивающая неизменность тока КЗ в начальный момент времени;

I_{п m} = – амплитуда периодической составляющей тока КЗ;

U_m – амплитуда фазного напряжения источника;

a – фазный угол напряжения источника в момент возникновения КЗ;

j_к= – угол сдвига тока в цепи КЗ;

Т_к = – постоянная времени цепи КЗ.

В большинстве практических случаев wL>>R, поэтому j_к≈π/2.

Анализ решения дифференциального уравнения показывает, что на величину тока КЗ влияют:

- величина напряжения U источника питания;

- фазный угол a напряжения источника в момент возникновения КЗ;

- постоянная времени Т_к цепи КЗ.

Наличие затухающей апериодической составляющей обусловит изменение тока КЗ во времени. Максимальное мгновенное значение тока КЗ достигается приблизительно через 0,01 с после возникновения КЗ. Это значение тока КЗ называется ударным током,рассчитываемым по формуле

i_у = Ö2 К_у I_n,

где К_у = 1+ – ударный коэффициент;

I_n – действующее значение периодической составляющей тока КЗ.

Исходные данные:

Uл=6 кВ Uф=3,464 кВ;

R=0,2 Ом;

L=2 мГн.

Действующее значение тока: I_¥=5,251кА

Амплитудное значение тока: I_{¥ ампл} =Ö2 I_¥=Ö2∙ 5,251=7,426кА

По каналу А осциллографа измеряется напряжение U_R0 на шунте

R0=1 mW, а ток КЗ определяется по формуле

I_КЗ= =10,343 kА.

По каналу В осциллографа измеряется мгновенное значение напряжения U источника.

Электрическая схема с измерительными приборами

3,464 kVrms 50Hz

200 мОм

2 mH

Апериодическая и периодическая составляющие тока КЗ

Зависимость токов КЗ от фазы напряжения источника

№	Начальная фаза напряжения источника a, °	Максимальное мгновенное значение тока КЗ, kA	Установившееся значение тока КЗ I¥, kA
		10,34
		10,15	7,42
		9,58	7,42
		8,64	7,42
		7,36	7,42
		5,84	7,42
		4,19	7,42
		2,61	7,42
		1,25	7,42
		0,32	7,42
		0;-10,34	7,42

Зависимость токов КЗ от постоянной времени Т_к

№	R, W	L, mH	Х, W	Z,W	Tк, ms	iу, kA	I¥, kA
	0,1	2,07	0,65	0,65	0,021		5,26
	0,2		0,62	0,65	0,01	10,3	5,25
	0,4	1,66	0,52	0,65	0,0042	8,3	5,26

Вывод: Выполняя данную работу, мы научились пользоваться виртуальной моделью электрических схем в (программой Muilisim) для исследования процесса КЗ в простейшей сети.

Определили периодическую и апериодическую составляющие тока КЗ, показали их на графике.

Оценили значение ударного тока КЗ.

Определили зависимость тока КЗ от начальной фазы напряжения источника. Чем больше угол, тем меньше значение ударного тока КЗ. Максимальные значения ударного тока при начальной фазе напряжения 0⁰ и 360⁰.

Определили зависимость тока КЗ от постоянной времени цепи КЗ. Чем выше значение постоянной времени Тк (при увеличении значения индуктивности и уменьшении активного сопротивлении), тем выше значение ударного тока КЗ.