83180

Несиметричні короткі замикання

Реферат

Энергетика

Найбільш частим виглядом КЗ є несиметричні КЗ – однофазні, двофазні, двофазні на нейтраль. Вони є граничним випадком несиметричного навантаження. При несиметричних коротких замиканнях сталі струми короткого замикання досягають максимальних значень.

Украинкский

2015-03-10

71.15 KB

5 чел.

Міністерство освіти і науки України

Харківський Національний Університет Міського Господарства

ім. О.М. Бекетова

(ХНУМГ ім. О.М. Бекетова)

Реферат

За темою:

Несиметричні короткі замикання

Виконав:  студент 3-го курсу групи ЕСЕ-2011-2  Малько В.М.

Перевірив: доцент, к. т. н.   Швець С.В.

Харків 2014


ВСТУП

В електроенергетичних системах виникають короткі замикання (КЗ) та інші порушення нормального режиму роботи, які викликають появу електромагнітних перехідних процесів. На підставі розрахунків і досліджень електромагнітних перехідних процесів вирішуються практично всі важливі питання проектування та експлуатації систем електроспоживання.

Розрахунок коротких замикань в електроустановках потрібен для вибору електрообладнання, як силового так і обладнання вторинної комутації.

Найбільш частим виглядом КЗ є несиметричні КЗ – однофазні, двофазні, двофазні на нейтраль.


1 Загальне Визначення

Коротке замикання (КЗ) — електричне з'єднання двох точок електричного ланцюга з різними значеннями потенціалу, не передбачене конструкцією пристрою, що порушує його нормальну роботу.

Коротке замикання може виникати в результаті порушення ізоляції струмопровідних елементів або механічного зіткнення неізольованих елементів. Також коротким замиканням називають стан, коли опір навантаження менше внутрішнього опору джерела живлення.

Найбільш частим виглядом КЗ є несиметричні КЗ – однофазні, двофазні, двофазні на нейтраль. Вони є граничним випадком несиметричного навантаження. При несиметричних коротких замиканнях сталі струми короткого замикання досягають максимальних значень.

Якщо з точки зору динамічної стійкості системи найбільш важким є трифазне КЗ (правда, із-за малої вірогідності воно не є визначальним в розрахунках динамічної стійкості), то несиметричні короткі замикання неприємні появою великих знакозмінних моментів і значних перенапружень на вільній фазі за відсутності поперечної демпферної обмотки. З несиметричних коротких замикань найбільш важким є двофазне коротке замикання на землю, потім двофазне коротке замикання без землі і найменш важким - однофазне коротке замикання на землю.

Крім того, при несиметричних коротких замиканнях з'являється повний спектр гармонік в струмах, які за наявності відповідної ємкості в ланцюзі стартера можуть значно посилитися. Подібні резонансні явища можливі, наприклад, при роботі генераторів через лінію передачі значної протяжності.

Нарешті, слід зазначити, що при однофазному короткому замиканні ударний струм в стартері перевищує аналогічний струм при трифазному короткому замиканні.  Аналіз несиметричних коротких замикань буде вироблений для випадку, коли зовнішній ланцюг до точки короткого замикання заміщається послідовно сполученими опорами Rвн і Xвн. Цим умовам задовольняє, зокрема, і випадок, коли між точкою КЗ і затискачами включений трансформатор.

Обмежимося розглядом лише однофазного і двофазного коротких замикань, що виникають при роботі генератора в режимі холостого ходу, коли він не має зв'язку з електричною мережею.

2 Загальні фізичні уявлення

При однофазном і двофазному коротких замиканнях фізична картина явища ідентична.

Пояснюється це тим, що в обох випадках на стартері утворюється однофазний короткозамкнутий контур, що створює пульсуюче магнітне поле, якщо по ньому протікає змінний струм.

Використовуючи теорему постійності потокозціплень, можна намалювати наступну картину на прикладі однофазного короткого замикання.  При виникненні короткого замикання в ланцюзі якоря генератора (при комутації ланцюга якоря) в машині утворюються вільні магнітні потоки, один з яких практично нерухомий відносно короткозамкнутого контура на стартері, інший – відносно обмотки збудження. Якщо активні опори контурів дорівнюють нулю, то ці потоки залишаються незмінними за значенням. Постійність потокозціплень з однофазною обмоткою на стартері забезпечується в першу чергу постійним струмом; тому в обмотці стартера з'являється такий зрівняльний струм. Нерухомий в просторі вільний потік статора індукує ЕРС основної частоти в обмотці ротора, що обертається з синхронною частотою. Оскільки обмотка ротора замкнута через збудник, в ній виникає струм основної частоти, що обумовлює пульсуюче поле. Це поле надає, у свою чергу, електромагнітну дію на стартер, визначити яке можна найпростіше, замінивши однофазне пульсуюче поле двома полями, що обертаються.  Відомо, що однофазне пульсуюче поле обмотки можна розкласти на прямо- і оберненорухомі поля, причому частота їх обертання відносно обмотки дорівнює кутовій частоті пульсуючого потоку. Тому прямообертаєме поле обмотки збудження, рухоме відносно ротора у напрямі його обертання, індукує в статорі другу гармоніку ЕРС, внаслідок чого в стартері утворюється друга гармоніка струму; оберненорухоме поле залишається в просторі нерухомим і, таким чином, бере участь в створенні вільного потоку стартера. Друга гармоніка струму в однофазній обмотці статора створює своє магнітне поле, пульсуюче з подвійною частотою. Це поле, яке є полем взаємної індукції обмоток стартера і ротора, надаватиме електромагнітну дію на обмотку збудження. Замінивши це поле прямо- і оберненорухомими полями, які переміщаються відносно обмотки стартера з подвійною синхронною частотою, знайдемо, що перше з них непорушно відносно прямообертаємого поля обмотки збудження, а друге індукує в роторі ЕРС потрійної частоти. Таким чином, в обмотці збудження з'являється третя гармоніка струму. Продовжуючи послідовний розгляд прямо- і оберненорухомого полів, замінюючих однофазні пульсуючі поля, що створюються гармоніками струму в обмотках, прийдемо до виводу, що як в обмотці стартера, так і в обмотці ротора утворюються нові гармоніки струму, вищого порядку. При цьому струм стартера буде мати гармоніки парного, а струм ротора – непарного порядку.  Аналогічні міркування, засновані на постійності потокозціплень з обмоткою ротора при рівності нулю її активного опору, приведуть до виводу, що в роторі з'являться зрівняльні складові струму постійного напряму (f=0) і парні гармоніки, а в стартері – магнітно-пов'язані з ними непарні гармоніки. Вся ця замкнута система струмів затухатиме до сталого значення, оскільки вільний потік ротора в кінці перехідного процесу досягне сталого значення потоку збудження. Постійна часу загасання вказаної системи струмів повинна визначатися активним опором обмотки збудження, в якій протікає струм постійного напряму.  

Отже, при несиметричному короткому замиканні в однофазних контурах стартера і ротора виникають постійні складові струмів і повні спектри гармонік, затухаючі з двома різними постійними часу.  Теоретично безконечний ряд гармонік струму обумовлений характером короткозамкнутих контурів стартера і ротора: однофазні контури створюють фізично пульсуючі, а не магнітні поля, що обертаються.

Відзначимо що наслідком спільності фізичних процесів при однофазном і двофазному коротких замиканнях є подібність аналітичного їх дослідження: рівняння однофазного короткого замикання можуть бути отримані з рівнянь двофазного замикання збільшенням параметрів машини на величину, рівну 0.5xo.

3 Розрахунок струмів несиметричних коротких замикань

3.1 Метод симетричних складових.

Дані несиметричні режими обмежені умовою, що несиметрія виникає лише в одному якому-небудь місці системи, тоді як вся остання частина залишається строго симетричною. Аналіз несиметричних режимів виробляється на основі методу симетричних складових, згідно з яким при виникненні несиметрії розглядаються окремо схеми заміщення прямою, зворотною, нульовою послідовностей даної системи, розглядаються струми і напруга в них і визначаються по ним фазні величини, IA=IA1+IA2+IA0.

Відповідно до правила еквівалентності прямої послідовності, струм прямої послідовності будь-якого несиметричного к.з. може бути визначений як струм при трифазному к.з. у крапці, віддаленій від дійсної точки к.з.на додатковий опір X(n)∆ , визначуване виглядом к.з:

Iка1(n) =   Еа1∑ / j(X1∑+X(n) ) , де

Еа1∑ - результуюча ЕРС схеми прямої послідовності;        

X1∑ -  результуючий опір схеми прямої  послідовності відносно точки к.з..

При цьому струми зворотньої і нульової послідовностей, напруга всіх послідовностей пропорційна струму прямої послідовності в місці к.з. Ці співвідношення, а також їх величини для різних видів к.з. вказані в таблиці 1.

Правило еквівалентності прямої послідовності дозволяє застосовувати при розрахунку будь-якого вигляду несиметричного к.з. практичні методи і прийоми розрахунку перехідного процесу при трифазному к.з.. Для проведення розрахунків необхідно скласти схеми заміщення прямої зворотньої та нульової послідовностей і визначити результуючі опори цих схем відносно точки к.з.

Таблиця 1 – Розрахункові формули для визначення струмів несиметричного короткого замикання.

Вид

к.з.

X(n)

İА2

İА0

ŮА1

ŮА2

ŮА0

n(2)

X2

-İА1

0

İA1

İA1

0

n(1)

İА1

İА1

İA1

- İA1

- İA1

n(1,1)

İA1

İA1

İA1

İA1

İA1

3.2 Схема заміщення трансформатора.

Рис.2.1 – Схема заміщення трансформатора.

3.3 Порядок розрахунку струмів несиметричних к.з.

Порядок розрахунку:

1. Складаються схеми заміщення прямої, зворотньої і нульової послідовностей (для двофазного к.з. складаються схеми  прямої і зворотної послідовностей).

2. Визначаються значення опорів прямої, зворотньої і нульової послідовностей елементів схеми в іменованих одиницях за наближеною схемою заміщення (з врахуванням середньої номінальної напруги рівнів).

3. Застосовуючи методи перетворення, визначаються еквівалентні опори схем  прямої  – X1∑  , зворотньої  – X2∑ і нульової  – X0∑  послідовностей, а в схемі прямої послідовності крім того визначається еквівалентна ЕРС ЕА1∑.

4. Визначається допоміжний опір X(n) для відповідного вигляду  к.з. (див. таблицю 1).

5. Визначається струм прямої послідовності несиметричного короткого замикання:

Iка1(n) =   Еа1∑ / j(X1∑+X(n)).

6.  Визначаються струми  зворотної і нульової послідовностей, а також напруга всіх послідовностей (див. таблицю 1).

7.   Визначаються фазні величини струмів і напруги для точки к.з., які дорівнюють даній сумі складових окремих послідовностей.     

Модулі струмів к.з. у пошкоджених ділянках можуть також визначатися за допомогою коефіцієнтів пропорційності, m(n) :

Iк(n) =   IКА1(n) * m(n) ,

де значення  m(n) розраховується по формулах з таблиці 2.

Таблиця 2 – Розрахункові формули визначення k пропорційності, m(n)

Вид к.з.

Позначення К(n)

k

пропорційності, m(n)

Двофазне

К(2)

Однофазне

К(1)

3

Двофазне к.з. із землею

К(1.1)

ВИСНОВОК

Розрахунок перехідних процесів — це необхідна умова рішення багатьох задач, які виникають під час проектування і експлуатації систем електропостачання. Ці задачі зв’язані з дослідженням електромагнітних перехідних процесів, вибором принципів дії автоматичних засобів протиаварійного керування, аналізом електромеханічних перехідних процесів з метою розробки методів для забезпечення безперервної роботи промислових підприємств в різних режимах системи електропостачання.

Хоча несиметричні короткі замикання існують короткочасно, оскільки пошкоджені ділянки мереж відключаються релейним захистом, вони роблять сильний вплив на роботу генераторів і мережі в цілому. При раптових несиметричних коротких замиканнях виникають також перехідні процеси, проте нижче для виявлення головних особливостей явищ розглядаються перш за все сталі несиметричні режими роботи.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

39681. КОММУНИКАЦИЯ В РАЗЛИЧНЫХ СФЕРАХ ОБЩЕСТВЕННОЙ ЖИЗНИ 57.5 KB
  Различие состоит в том что основной функцией PR является управленческая и приоритет отдается межличностной коммуникации. На отдельных предприятиях для внутренней коммуникации имеются замкнутые системы радиовещания и телевидения. Результативность коммуникации складывается из многих компонентов. Она зависит и от выбора слов и речевых образцов принятых в деловой сфере коммуникации и от правильная ориентация на тип коммуникации межличностной внутригрупповой или массовой.
39682. Коммуникаторы и коммуниканты как субъекты коммуникации 63.5 KB
  Исходным понятием для изучения коммуникативной личности понятие личность. Множественность подходов и многообразие теорий и концепций личности раскрывает сложность проблемы обоснования социально значимых признаков личности. Социологическая концепция личности сформировалась в конке 19 в начале 20 века. В зависимости от придаваемой роли стадиям процесса формирования личности различаются подходов в исследовании личности.
39683. АУДИТОРИЯ И КОММУНИКАЦИЯ 28 KB
  Информация пронизывает весь процесс управления все его стадии. В такой системе обратная связь проявляется как реакция на управленческое действие которое осуществляет субъект управления в виде системы информации о состоянии управляемого объекта и его изменении в соответствии с заданной программой. Наличие такой обратной связи позволяет корректировать управленческие действия в процессе управления социальным развитием. Таким способом через обратную связь объект управления воздействует на субъект управления и оперативно оценивается...
39684. Основные этапы развития отечественной отоларингологии 347.5 KB
  Конец эпохи средневековья и период Возрождения характеризуются заметным прогрессом в медицине и прежде всего в развитии анатомии человека в том числе и анатомии уха носа и горла. К первым отечественным руководствам по болезням уха носа и горла следует отнести соответствующий раздел капитального труда по хирургии выдержавшего с 1807 по 1823 г. описана операция на лобных пазухах носа. Основой объединения болезней уха носа и горла в специальную дисциплину явилось анатомотопографическое единство этих органов их тесная физиологическая и...
39685. Проектирование технологических процессов 1.21 MB
  Задачами технологического проектирования являются определение условий изготовления изделий определение типа производства видов исходных заготовок проектирование технологического маршрута обработки выявление необходимых средств производства и порядка их применения определение себестоимости и трудоемкости изготовления изделий определение исходных данных для календарного планирования для организации технического контроля определение состава рабочей силы. Руководящая информация включает: стандарты устанавливающие требования к...
39686. ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В МАШИНОСТРОЕНИИ 70 KB
  Общие принципы технической подготовки производства Рациональная организация производственного процесса невозможна без проведения тщательной технической подготовки производства. Техническая подготовка производства включает в себя следующее. 1 Конструкторскую подготовку производства.
39687. Расчетный метод определения точности 465 KB
  Блоксхема факторов влияющих на качество обрабатываемой заготовки на настроенном станке в общем виде представлена на рис. К числу первичных погрешностей обработки относятся: погрешность установки заготовки; погрешность от упругих деформаций технологической системы; погрешность настройки станка; погрешность от износа режущего инструмента; погрешность изза геометрической неточности станка и изготовления режущего инструмента; погрешность изза температурных деформаций системы; погрешность изза остаточных напряжений в заготовке....
39688. Современные перспективные направления повышения точности 61 KB
  Все сказанное определяет виртуальный образ технологической системы. Следовательно технологическая система станка должна быть оснащена соответствующими вычислительными средствами возмещающими деятельность человека и соответствующую часть технологической системы. Вычислительная система станка кроме традиционных задач управления процессом обработки должна выполнять следующие задачи: оценку точностных возможностей технологической системы на основе информации полученной подсистемами диагностики состояния станка и инструмента; оценку...