Материал: Лабораторная работа №1 - 2018

ЗАДАНИЕ НА ПРЕДВАРИТЕЛЬНУЮ ПОДГОТОВКУ

Воздушная сеть 35 кВ с изолированной нейтралью характеризуется следующими параметрами: Cф' = 6 нФ/км, Cмф' = 0,17Cф' , Lc = 8 мГн,

d= 0,1. Протяженность сети lс = 44 км.

1.Рассчитайте емкостный ток сети при замыкании на землю. Оцените собственные частоты и периоды колебаний в схеме при наличии замыкания на землю ω1 и при его отсутствии ω2 .

2.Определите угол замыкания, при котором кратность перенапряжения, сопровождающего «металлическое» однофазное замыкание на землю, максимальна (рассмотрите случай замыкания в фазе А). Постройте для этого случая качественно (от руки, без применения компьютера) кривые из-

менения во времени фазных напряжений UA(t), UB(t) и UC(t) при «металлическом» замыкании. Для удобства построения начертите пунктиром кри-

вые напряжений установившегося режима UBA(t) и UCA(t). Напряжения следует строить в относительных единицах, приняв в качестве базисного амплитудное значение фазного напряжения.

3.Постройте качественно, следуя гипотезе Петерсена, кривые измене-

ния во времени фазных напряжений UA(t), UB(t) и UC(t) и напряжения смещения нейтрали UN(t) при неустойчивом дуговом замыкании на землю в течение двух циклов зажигания и гашения дуги. Зажигания дуги происходят в момент максимума фазного напряжения сети.

4.Рассчитайте необходимое значение сопротивления резистора для высокоомного заземления нейтрали сети.

18

ЗАДАНИЕ НА ИЗМЕРЕНИЯ

Соберите расчетную модель сети, схема которой представлена на рис. 3. Сопротивление в месте дугового замыкания Rз = 8 Ом. Активное сопротивление сети Rс = 6 Ом. Проводимость фаз на землю gф = 1 мкСм. Остальные параметры примите как в п.1 предварительной подготовки.

1. Определите с помощью расчетной модели ток однофазного замыкания на землю. Сопоставьте результат с полученным в ходе предварительной подготовки, заполнив табл. 2.

Таблица 2 – Определение значения тока ОЗЗ сети

Расчет (п.1 задания на предвариЭксперимент

тельную подготовку)

Действующее значение емкостного тока ОЗЗ сети Iз, А

2. Замените фазные ЭДС короткими замыканиями и установите последовательно с емкостью фазы С источник ЭДС частотой 50 Гц так, чтобы один из его выводов был заземлен. Добавьте в модель блок частотного анализатора и измерьте частотную характеристику входной проводимости сети относительно ветви с емкостью фазы С. Определите с помощью частотной характеристики собственные частоты колебаний схемы. Сопоставьте результат с данными предварительной подготовки, заполнив табл. 3.

Таблица 3 – Определение собственных частот колебаний сети

f1, Гц

f2, Гц

3. Верните в схему фазные ЭДС, соответствующие наибольшему рабочему напряжению сети, и воспроизведите с помощью модели напряжения UA(t), UB(t), UС(t) и UN(t) по условиям п. 2 предварительной подготовки. Постройте графики этих напряжений и тока в месте замыкания. Построение напряжений целесообразно сделать в относительных единицах, приняв в качестве базового напряжения ЭДС источника. Сопоставьте ре-

19

зультаты с кривыми из предварительной подготовки. Определите кратность перенапряжений, заполните табл. 4.

Таблица 4 – Определение максимальных перенапряжений при «металлическом» ОЗЗ

4. Изменяя угол замыкания, измерьте максимальные напряжения при металлическом замыкании, и заполните табл. 5. Постройте зависимость кратности перенапряжений от угла замыкания. Определите угол замыкания, при котором перенапряжения максимальны. Сравните с результатом п. 2 предварительной подготовки.

Таблица 5 – Зависимость кратности перенапряжения от угла замыкания при «металлическом» ОЗЗ

20

5. Постройте осциллограммы фазных напряжений и смещения нейтрали при перемежающихся замыканиях на землю в соответствии с гипотезами Петерсена и Петерса и Слепяна, полагая, что первое зажигание происходит в максимум напряжения в фазе А (угол 90º). Определите максимальные кратности перенапряжений и заполните табл. 6.

Таблица 6 – Кратности перенапряжений для различных гипотез перемежающегося дугового ОЗЗ в сети с изолированной нейтралью

Максимальная кратность перенапряжения, о.е.

6. С помощью модели определите условия, при которых гипотеза Белякова (Uп.г. ≤ 0,4Uфm) дает максимальные перенапряжения, и заполните табл. 7. Приведите в отчете осциллограммы напряжений и тока ОЗЗ, соответствующие максимальным перенапряжениям.

Таблица 7 – Экспериментальное моделирование гипотезы Белякова

7.Установите в фазах сети ОПН1, задав параметры моделей ОПН в соответствии с данными табл. 9. Смоделируйте 5 повторных зажиганий (ПЗ) дуги по гипотезе, указанной преподавателем. Оцените среднюю энергию, рассеиваемую в ОПН при одном ПЗ. Для этого экспортируйте расчетные напряжения и токи ОПН в текстовый файл и с помощью MATLAB рассчитайте мощность и энергию. Оцените предельно допустимое число ПЗ по условию энергетической стойкости ОПН.

8.Повторите измерения и вычисления п. 7 для ОПН2. Сравните результаты и сделайте выводы об областях применимости аппаратов.

9.В модели сети подключите к нейтральной точке резистор с активным сопротивлением, рассчитанным в п. 4 предварительной подготовки, и повторите измерения п. 5. Определите максимальные кратности перенапряжений, заполните табл. 8. Будут ли нагреваться ОПН?

Таблица 8 – Кратности перенапряжений для различных гипотез перемежающегося дугового ОЗЗ в сети с высокоомным заземлением нейтрали

21

Максимальная кратность перенапряжения, о.е.

10. Письменно сделайте выводы по результатам работы.

Таблица 9 – Параметры ОПН

† Обратите внимание, что в соответствии с ГОСТ Р 52725–2007 для классификационного тока Iкл приводится амплитудное значение активной составляющей тока промышленной частоты, а для классификационного напряжения – действующее значение.

22