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

19426. Величины: константы, переменные, типы величин. Присваивание, ввод и вывод величин. Линейные алгоритмы работы с величинами 62.5 KB
  Величины: константы переменные типы величин. Присваивание ввод и вывод величин. Линейные алгоритмы работы с величинами. Вам уже известно что всякий алгоритм составляется для конкретного исполнителя. Сейчас в качестве исполнителя мы будем рассматривать компьютер осн...
19427. Логические величины, операции, выражения. Логические выражения в качестве условий в ветвящихся и циклических алгоритмах 44 KB
  Логические величины операции выражения. Логические выражения в качестве условий в ветвящихся и циклических алгоритмах. Для того чтобы понять работу ветвящихся и циклических алгоритмов рассмотрим понятие логического выражения. В некоторых случаях выбор варианта де...
19428. Представление о программировании: язык программирования (на примере одного из языков высокого уровня) 32 KB
  Представление о программировании: язык программирования на примере одного из языков высокого уровня; примеры несложных программ с линейной ветвящейся и циклической структурой. Для представления алгоритма в виде понятном компьютеру служат языки программирования. С
19429. Основные компоненты компьютера, их функциональное назначение и принципы работы. Программный принцип работы компьютера 306 KB
  Основные компоненты компьютера их функциональное назначение и принципы работы. Программный принцип работы компьютера. С давних времен люди стремились облегчить свой труд. С этой целью создавались различные машины и механизмы усиливающие физические возможности челов...
19430. Программное обеспечение компьютера, состав и структура. Назначение операционной системы. Командное взаимодействие пользователя с компьютером 673 KB
  Программное обеспечение компьютера состав и структура. Назначение операционной системы. Командное взаимодействие пользователя с компьютером. Графический пользовательский интерфейс. В 5060е годы когда компьютер еще назывался ЭВМ электронновычислительная машина он...
19431. Понятие файла и файловой системы организации данных (папка, иерархическая структура, имя файла, тип файла, параметры файла) 76 KB
  Понятие файла и файловой системы организации данных папка иерархическая структура имя файла тип файла параметры файла. Основные операции с файлами и папками выполняемые пользователем. Понятие об архивировании и защите от вирусов. Все программы и данные хранятся в д...
19432. Информационные ресурсы общества. Основы информационной безопасности, этики и права 60.5 KB
  Информационные ресурсы общества. Основы информационной безопасности этики и права. Информационные ресурсы. Ресурс это запас или источник некоторых средств. Традиционно различают следующие виды общественных ресурсов: материальные энергетические трудовые финанс
19433. Технологии работы с текстовыми документами. Текстовые редакторы и процессоры: назначение и возможности 44 KB
  Технологии работы с текстовыми документами. Текстовые редакторы и процессоры: назначение и возможности. Основные структурные элементы текстового документа. Шрифты стили форматы. Основные приемы редактирования документа. Встраиваемые объекты. Понятие гипертекста. Дл
19434. Технологии работы с графической информацией. Растровая и векторная графика. Аппаратные средства ввода и вывода графических изображений 303 KB
  Технологии работы с графической информацией. Растровая и векторная графика. Аппаратные средства ввода и вывода графических изображений. Прикладные программы работы с графикой. Графический редактор. Основные инструменты и режимы работы. Раздел информатики занимающийс...