Видео:Короткое замыкание! Электрик 150-го уровня!!!😄 Это было ожидаемо😉Скачать
Трехфазное КЗ в цепи, питающейся от шин энергосистемы неизменного напряжения.
Под определением «энергосистема неизменного напряжения», которым часто пользуются при расчетах токов КЗ, подразумевается мощный источник питания, напряжение на шинах которого остается практически постоянным при любых изменениях режима сети — сбросах нагрузки, перегрузках, коротких замыканиях.
На рис.1 показана простая симметричная трехфазная цепь с активноиндуктивным сопротивлением, что характерно для большинства реальных электрических сетей. Цепь питается от источника, у которого в нормальном режиме работы и при КЗ на зажимах сохраняется симметричная и неизменная по значению трехфазная система напряжений.
Рис.1. Трехфазная симметричная цепь, питаемая от шин неизменного напряжения
(от источника бесконечной мощности)
Короткое замыкание делит цепь на две части: правую с сопротивлениями r1 и x1 = ωL1 в каждой фазе и левую, содержащую источник питания и сопротивления цепи КЗrK и xK = ωLK. Процессы в обеих частях схемы при трехфазном КЗ протекают независимо.
Правая часть рассматриваемой цепи оказывается зашунтированной КЗ, и ток в ней будет поддерживаться лишь до тех пор, пока запасенная в индуктивности L1 энергия магнитного поля не перейдет в тепло, выделяющееся в активном сопротивлении r1. Этот ток при активно-индуктивном характере сопротивления цепи не превышает тока нормального режима и, постепенно затухая до нуля, не представляет опасности для оборудования.
Изменение режима в левой части цепи, содержащей источник питания, при наличии индуктивности LK также сопровождается переходным процессом. Из курса «Теоретические основы электротехники» известно уравнение, описывающее этот процесс:
где u и i — соответственно мгновенные значения напряжения и тока рассматриваемой фазы.
Решение этого уравнения дает выражение для мгновенного значения тока в любой момент времени t от начала КЗ:
(2)
где Um — амплитудное значение фазного напряжения источника; ZK — полное сопротивление присоединенного к источнику участка цепи (цепи КЗ); α — фазовый угол напряжения источника в момент t = 0; φK — угол сдвига тока в цепи КЗ относительно напряжения источника той же фазы; Тa — постоянная времени цепи КЗ:
(3)
Как видно из (2), полный ток КЗ слагается из двух составляющих: вынужденной, обусловленной действием напряжения источника (первый член в правой части уравнения), и свободной, обусловленной изменением запаса энергии магнитного поля в индуктивности LK (второй член уравнения).
Вынужденная составляющая тока КЗ имеет периодический характер с частотой, равной частоте напряжения источника. Называют эту составляющую обычно периодической составляющей тока КЗ
(4)
где Iп,m — амплитудное значение периодической составляющей тока.
Угол сдвига φK между векторами тока и напряжения определяется соотношением активных и индуктивных сопротивлений цепи КЗ. Для реальных цепей обычно хK » rK и φK = 45-90°. Векторная диаграмма для периодической составляющей КЗ при φK = 90° показана на рис.2,б. Свободная составляющая тока
(5)
имеет апериодический характер изменения, на основании чего эту составляющую тока называют также апериодической составляющей тока КЗ.
Начальное значение апериодической составляющей тока КЗ в каждой фазе определится по выражению (2) для момента времени t=0:
(6)
здесь iK,0 — начальное значение тока КЗ, которое с учетом невозможности изменения тока скачком в цепи с индуктивностью равно i(0) — току предшествующего режима в данной фазе к моменту t=0. Значение периодической составляющей тока при t=0 определится как
(7)
Видео:Короткое замыкание 6 кВСкачать
Короткое замыкание в цепи, питающейся от шин неизменного напряжения
Рассмотрим короткое замыкание на примере простейшей трехфазной цепи при условии, что собственное сопротивление источника питания (ИП) равно нулю и напряжение ИП имеет постоянную амплитуду и частоту. То есть питание осуществляется от системы неограниченной мощности.
Читайте также: Как определить камерная или бескамерная шина
Электромагнитный переходной процесс в такой сети имеет место при коротких замыканиях в относительно маломощных установках или протяженных сетях питаемых от крупных энергетических систем. Переходные процессы в простейших трехфазных цепях подобны изучаемым в курсе электротехники. Схема простой симметричной цепи приведена на рисунке 2.1.
В некоторых осях координат обозначим векторы напряжения до режима КЗ – , векторы тока — . Проекции этих векторов на вертикальную ось t-t покажут мгновенные значения отдельных величин, рисунок 2.2.
В момент КЗ вектор фазы А находится под некоторым углом a к горизонтали. Векторы остальных фаз на 120 0 и минус 120 0 по отношению к нему
Рассматриваемая цепь разделится на два независимых участка. Участок за местом КЗ окажется, зашунтирован и ток в нем будет протекать до тех пор,
Рисунок 2.1 – Простейшая трехфазная электрическая цепь
в режиме короткого замыкания
пока запасенная в индуктивности L1 энергия магнитного потока не перейдет в тепло, рассеиваемое активным сопротивлением r1.
Общее дифференциальное уравнение равновесия каждой фазы имеет вид
Ток в цепи определится как (2.2)
где Та – некоторая постоянная времени, зависящая от параметров цепи, в секундах.
Это означает, что переходной процесс имеет экспоненциальный затухающий характер вида приведенного на рисунке 2.3 и по цепи протекает свободный ток, не зависящий от ИП после момента КЗ.
Рисунок 2.2 — Векторные диаграммы токов и напряжений
Начальное значение свободного тока зависит от предшествовавшего мгновенного значения тока цепи в каждой фазе. Свободные токи в каждой фазе различны, но затухание происходит с одной постоянной времени — Та.
Рассмотрим участок до места КЗ, который связан с ИП. Ток КЗ складывается из свободной и вынужденной составляющих тока. У вынужденного тока величина больше предыдущего и сдвиг по фазе другой.
Рисунок 2.3 – Апериодический затухающий переходной процесс
Пусть векторы обозначают токи нового режима. Общее дифференциальное уравнение каждой фазы имеет вид
где — результирующая индуктивность фаз, с учетом влияния двух других.
Решением уравнения является выражение
где — полное сопротивление участка, присоединенного к ИП;jК»90 0
— угол сдвига тока в фазе. .
Первая часть (2.5) это вынужденный ток с постоянной амплитудой или периодическая составляющая тока.
Вторая часть выражения (2.5) свободная составляющая, затухающая по экспоненте, называемая апериодической составляющей тока и, в общем, при t=0 можно записать
Выражение для апериодической составляющей равно
Так как токи являются проекциями векторов , то и , можно рассматривать как проекцию вектора на ту же линию. В зависимости от фазы a начальное значение может изменяться от наибольшей величины до нуля. Максимальное значение будет при jК»90 град. Это соответствует прохождению через нуль напряжения в момент КЗ и тока в цепи до КЗ не было. Максимальное мгновенное значение наступает обычно через 0,01с после начала процесса КЗ. Это ударный ток — , для момента t=0,01c равен
где выражение в скобках ударный коэффициент, зависящий от постоянной времени.
В трехфазной системе такие условия возможны только для одной фазы. На рисунке 2.4 представлены осциллограммы токов трехфазного КЗ для рассматриваемой цепи.
Переходной процесс заканчивается после затухания апериодической составляющей. Далее полный ток равен периодической составляющей, неизменной по амплитуде.
Действующее значение тока для произвольного момента времени t периодической составляющей
апериодической составляющей , ударного тока
Рисунок 2.4 – Осциллограмма тока КЗ
Читайте также: Эксплуатация летних шин сколько по времени
Осциллограммы токов КЗ в зависимости от фазы начала режима на рисунках 2.5.
Видео:Короткое Замыкание Фазы│Расчет трехфазной цепи Звезда без нейтрального проводаСкачать
Трёхфазное КЗ в простейшей цепи, питаемой от шин неизменного напряжения.
Программа изучения переходного процесса: 2
Краткие теоретические сведения. 2
Трёхфазное КЗ в простейшей цепи, питаемой от шин неизменного напряжения. 4
Наибольшее действующее значение полного тока. 9
Данные для выполнения работы.. 10
Электрическая схема соединений. 10
Указания по проведению эксперимента. 12
Цель работы:
Изучение переходного процесса при симметричном коротком замыкании в сетях, питающихся от источника практически бесконечной мощности.
Программа изучения переходного процесса:
1. Ознакомиться с теоретической частью.
2. Ознакомиться с конструкцией стенда.
3. Ознакомится с порядком выполнения работы.
4. Собрать схему лабораторной работы согласно указаниям.
5. Провести необходимые испытания.
6. Составить отчет по проделанной работе.
Краткие теоретические сведения:
Характер электромагнитного переходного процесса при трёхфазном КЗ зависит от степени удаленности точки КЗ от источников питания. Вначале рассмотрим короткое замыкание в точке, удаленной от станции и системы. На схеме электрической системы изображенной на рис. 1, таковой является точка КЗ. Линия 35 кВ, на которой происходит короткое замыкание, находится на второй ступени трансформации от генераторов станции и системы. Поскольку она электрически удалена от источников питания, все аварии, возникающие на ней и на элементах более низкого напряжения, не оказывают существенного влияния на работу генераторов системы. Это обстоятельство позволяет считать напряжение высшей ступени трансформации системы (220 кВ на схеме рис. 2.1) неизменным. Шины высокого напряжения трансформатора Т-2 (220 кВ) называются шинами неизменного напряжения или шинами бесконечной мощности (ШБМ) для сети 35 кВ и ниже.
Рисунок 1 — Пример принципиальной схемы системы электроснабжения: М и МS – асинхронный и синхронный двигатели; ТЭН – теплоэлектронагреватели; ЛН – лампы накаливания; ШМ – магистральный шинопровод.
Трёхфазное КЗ в простейшей цепи, питаемой от шин неизменного напряжения.
С учётом введения понятия шин неизменного напряжения схему электрической системы, показанную на рис. 1, можно существенно упростить и привести к виду, изображённому на рис. 2,а (при отключенном выключателе В6). Схема замещения простейшей системы в трёхлинейном исполнении показана на рис. 2, б.
Рисунок 2 — Принципиальная схема простейшей системы (а) и схема её замещения (б)
Рассмотрим переходный процесс при трёхфазном КЗ, вызываемом выключателем В. Ток режима, предшествующего короткому замыканию, может быть определён так:
где — суммарное сопротивление схемы в нормальном режиме; – аргумент суммарного сопротивления ; – фаза напряжения.
Следовательно, векторы (рис. 3) образуют предшествующий режим рассматриваемой схемы. Если вертикаль tt является неподвижной линией, то проекции векторов напряжений и токов на эту линию определяют их мгновенные значения. Угол между горизонталью и вектором называется фазой включения КЗ.
Рисунок 3 — Векторная диаграмма (а) и изменение токов в левой и правой частях схемы простейшей системы (б, в)
После включения выключателя В схема делится точкой КЗ на две части – правую и левую. Ток в правой части будет существовать до тех пор, пока энергия, запасённая индуктивности LH , не перейдет в тепло в активном сопротивлении rH . Дифференциальное уравнение равновесия в каждой фазе этого участка имеет вид:
Решение этого уравнения общепринято:
Оно показывает, что в этой части схемы имеется лишь свободный ток, затухающий с постоянной времени, которая определяется по формуле:
Постоянная времени Tа численно равна времени, в течение которого апериодический ток затухает в e раз, или до 0,368 своего начального значения. При этом начальное значение свободного тока в каждой фазе правой части равно предшествующему мгновенному значению тока, так как в индуктивной цепи не может произойти скачкообразного изменения тока (рис. 3, в).
Читайте также: Датчики давления шин для мерседес а0009052102
В левой части схемы кроме свободного тока появляется новый принуждённый ток, который будет больше предшествующего тока из-за уменьшения суммарного сопротивления рассматриваемой системы. Дифференциальное уравнение равновесия для фазы этой части имеет вид:
Учитывая, что в симметричном режиме iА = -(iВ + iC) , выражение (5) можно представить иначе:
Оно справедливо для любой фазы. Здесь величина Lк = L — M является результирующей индуктивностью фазы. Решение (6) имеет вид:
где – полное сопротивление короткозамкнутого участка цепи; – аргумент ; Tа — постоянная времени короткозамкнутой цепи. Первое слагаемое выражения (7)является периодической (вынужденной) составляющей, второе – представляет собойапериодическую (свободную) составляющую. Начальное значение свободнойсоставляющей определяется из начальных условий КЗ: ток предшествующего режима i0 равен сумме начальных значений периодической и апериодической составляющих, т.е. откуда можно выразить , используя выражения (5) и (7):
Вернёмся к векторной диаграмме (рис. 3, а). Токи , a также являются проекциями векторов на ось tt . Векторы свободных составляющих тока в каждой фазе ( ) в любой момент времени переходного процесса определяются мгновенными значениями свободных токов фаз. Свободный ток любой фазы может быть наибольшим, если вектор ( ) параллелен оси tt , или равен нулю, если этот вектор перпендикулярен к ней.
На рис. 3, б показаны кривые изменения тока КЗ в фазе А и его составляющих во времени. Видно, что чем больше начальное значение апериодической составляющей тока, тем больше смещение кривой полного тока относительно оси времени и тем больше максимальный ток КЗ. Как следует из выражения (8), наибольшее начальное значение апериодической составляющей определяется фазой включения КЗ и амплитудой тока предшествующего режима . При = 0 (холостой ход в предшествующем режиме) и = 0 (вектор напряжения фазы А проходит через 0) величина достигает значения амплитуды периодической составляющей, если в момент КЗ проекция этой слагающей на ось tt достигает максимума. Важным обстоятельством является то, что аргумент сопротивления 90 о из-за очень малых значений активных сопротивлений короткозамкнутой цепи.
В практических расчётах максимальное мгновенное значение полного тока КЗ находят при наибольшей апериодической составляющей. Это наибольшее значение называется ударным током КЗ. Условия его определения следующие (рис. 4): = 0,
С учётом этих условий выражение для ударного тока КЗ можно записать так:
Где – ударный коэффициент; IП – действующее значение периодической составляющей тока в начальный момент КЗ.
Рисунок 4 — Определение ударного тока
Ударный коэффициент изменяется в пределах 2 > KУ >1, при изменении постоянной времени Tа ( ∞ > Tа > 0 ). Чем меньше Tа, тем быстрее затухает апериодическая составляющая и тем меньше ударный коэффициент. В высоковольтных сетях (35 кВ и выше) апериодическая составляющая исчезает через 0,1. 0,3 с, в сетях низкого напряжения она практически незаметна [2, глава 5].
Наибольшее действующее значение полного тока
Действующим значением тока в произвольный момент времени называют среднеквадратичное значение за один его период Т, в середине которого находится рассматриваемый момент времени t. Наибольшее действующее значение полного тока КЗ IУ определится в первом периоде переходного процесса (t = 0,01с) и записывается так:
(10) где — действующее значение периодической составляющей тока КЗ.
Отношение находится в пределах > >1, которые определяются изменением Tа от 0 до ∞.
Данные для выполнения работы:
- Свежие записи
- Нужно ли менять пружины при замене амортизаторов
- Скрипят амортизаторы на машине что делать
- Из чего состоит стойка амортизатора передняя
- Чем стянуть пружину амортизатора без стяжек
- Для чего нужны амортизаторы в автомобиле
🔍 Видео
Короткое замыкание в тяговом трансформаторе электровоза 3ЭС5КСкачать
Воздействие токов короткого замыкания на проводники и шины. ЭкспериментСкачать
110 kV power line short circuit. Короткое замыкание ЛЭП - 110 кВ.Скачать
Обрыв нулевого провода в трехфазной сети. К чему это приводит?Скачать
ПОЧЕМУ АВТОМАТ НЕ ОТКЛЮЧАЕТ ТОК ЗАМЫКАНИЯ? РАСКРЫВАЮ ТАЙНУ ПЕТЛИ ФАЗА-НОЛЬ! #энерголикбез #фазаСкачать
Трехфазная система. Анимация электрических процессовСкачать
ПОЧЕМУ ВЫБИВАЕТ УЗО, ЕСЛИ СОЕДИНИТЬ "НОЛЬ" И "ЗЕМЛЮ"? #энерголикбез #за2минутыСкачать
Короткое замыканиеСкачать
Несимметрия напряжений в сетях до 1000ВСкачать
Все про короткое замыканиеСкачать
ЧТО ТАКОЕ КОРОТКОЕ ЗАМЫКАНИЕ [РадиолюбительTV 67]Скачать
короткое замыкание в цепи постоянного токаСкачать
Трехфазные цепи. Схема соединения "ЗВЕЗДА"Скачать
Элементы вторичной схемы РЗА. Трансформатор напряженияСкачать
Почему нельзя размыкать вторичную обмотку трансформатора тока. Короткозамкнутый режим трансформатораСкачать
Почему линейное напряжение Uл больше фазного Uф в √3?│ТРЕХФАЗНЫЕ ЦЕПИСкачать
![ЧТО ТАКОЕ КОРОТКОЕ ЗАМЫКАНИЕ [РадиолюбительTV 67]](https://i.ytimg.com/vi/EeZZAdAldrE/0.jpg)
