Отчет Тпст

5. Дадим количественную оценку для конкретных числовых значений, задаваемых преподавателем.

Нам задано: В, реактор сглаживающего устройства РБФА–У–6500

(А), индуктивность которого 10 мГН, а активное сопротивление составляет 0,008 Ом. Внутреннее сопротивление подстанции вычисляется по формуле:

где А — коэффициент относительного наклона внешней характеристики преобразовательного агрегата (А=0,5 — для шестипульсовых выпрямителей; А=0,26 — для двенадцатипульсовых выпрямителей). По указанию преподавателя принимаем, что выпрямитель двенадцати пульсовый.

Uн — номинальное напряжение на шинах выпрямленного напряжения, Uн=3300B.

— число выпрямительных агрегатов. Примем, по указанию преподавателя.

— номинальный ток одного выпрямительного агрегата. Для выпрямителя ТПЕД-3150- 3,3к-У1, .

— суммарное индуктивное сопротивление, включенное в каждый из линейных выводов вентильных обмоток преобразовательного агрегата, выраженное в относительных единицах. Это сопротивление определяется по выражению:

где , — номинальные мощности первичных обмоток соответственно тягового (преобразовательного) и понизительного трансформаторов, МВА. Для задаваемого преобразовательного трансформатора ТРДП-12500/10 ЖУ1

МВА, а для понижающего трансформатора ТДТН-25000/110-76 У1 — МВА.

, — напряжения короткого замыкания соответственно тягового и понизительного трансформаторов, %. Для задаваемых трансформаторов из имеем , а ;

— заводской допуск на величину напряжения КЗ. Принимается равным 0,05 со знаком плюс для режима максимума и со знаком минус для режима минимума энергосистемы; Sc — мощность КЗ на вводах тяговой подстанции. Значение Sc задается энергосистемой. По

указанию преподавателя принимаем	MBA;
— число включенных в работу понизительных трансформаторов. Принимаем		.
Сопротивление фидера длиной 0,5 км, состоящего из 4-х проводов А-185 составляет Rф =0,025 Ом.
Сопротивление отсасывающего фидера принимаем	Rоф =0,002 Ом, а для сглаживающего
устройства допускается принимать Rcy= 0,02 Ом.

В результате можно вычислить :

Тогда внутреннее сопротивление подстанции будет равно: p=0,0517 Ом Суммируем последовательно включенные активные сопротивления: Ом.

	t := 0 ,0.01.. 0.5		L
	U := 3600 L := 0.01 R := 0.1	τ :=
			R

	U				−t
					τ
i(t) :=			1	− e
	R

21

	4	.	4
		10
	3.5	.	4
		10
	3	.	4
		10
	2.5	.	4
		10
i(t)	2	.	4
		10
	1.5	.	4
		10
	1	.	4
		10
		5000
			00	0.05	0.1	0.15	0.2	0.25	0.3	0.35	0.4	0.45	0.5

t

Рис.21 График изменения тока КЗ от времени.

6. Рассмотрим влияние R и L цепи КЗ на процесс КЗ.

Влияние индуктивности на процесс короткого замыкания при неизменном напряжении питания и величины активного сопротивления приведено на рисунке 22.

	t := 0,0.0001.. 0.5	r := 1	l := 0.05	τ :=	l
					r

−t

−t

−t

y1(t) := 1 − exp

y3(t) := 1 − exp

y2(t) := 1 − exp τ

0.1

0.008

0.8

0.6

0.4

0.2

0

0.1

0.2

0.3

0.4

Рисунок 22 Влияние R и L цепи КЗ на процесс КЗ.

22

Вывод:

1.ток короткого замыкания достигает десятков килоампер;

2.время короткого замыкания мало, в связи с чем отключение токов КЗ производится с помощью быстродействующих выключателей (БВ).

7. Общие сведения о быстродействующих выключателях постоянного тока.

Быстродействующие выключатели (БВ) применяемые на тяговых подстанциях являются основными отключающими аппаратами. В распределительных устройствах постоянного тока 3,3 кВ служат для включения и отключения питающих линий и выпрямителей и для автоматического отключения в аварийном режиме (когда протекающий через выключатель ток превышает уставку выключателя).

БВ сочетают две функции:

1.выключатель, который рвет ток и гасит дугу;

2.является мгновенной направленной или ненаправленной максимальной токовой защитой.

Вцепях постоянного тока выключатель должен гасить дугу при отключении КЗ и при оперативном отключении (отключении по инициативе персонала). В этом случае отключается ток нагрузки.

Процесс размыкания цепи постоянного тока можно разбить на 3 отрезка времени:

1.время t0 (за которое ток КЗ возрастает до тока уставки); ток уставки срабатывания – Iу. ср.;

2.собственное время выключателя – t1, равное времени от начала отключения до момента остановки контактов, после этого начинает гореть дуга;

3.время гашения дуги t3 - заканчивается, когда дуга погасла. Время отключения: tоткл = t0 + t1

+ t3.

Рис. 23 Процесс отключения БВ.

Ток уставки – ток, при котором приходит в действие механизм отключения выключателя. Время нарастания тока КЗ до тока уставки определяется параметрами цепи выключателя (активное сопротивление, индуктивность). Ток КЗ достигает расчетного значения установившейся величины за 0,02…0,1 с, в зависимости от соотношения активного и индуктивного сопротивления в цепи КЗ. Основным параметром конструкции БВ является уменьшение времени отключения. Время гашения дуги не может быть уменьшено в больших пределах по причине возникновения перенапряжения в результате явления самоиндукции, поэтому желательно уменьшать время t1, которое должно быть у современных выключателей 0,005 с. Желательно уменьшать время t3, вводя в цепь дуги дополнительно активное сопротивление (что и делается в некоторых типах выключателей, камерах). Время t1 зависит от конструкции выключателей; время t3 – от конструкции камеры. Полное время отключения современных выключателей – 0,08 с. БВ характеризуется отключающей способностью, выражающейся наибольшим током КЗ, который выключатель может отключить в неблагоприятных условиях.

Выключатель классифицируется по назначению:

23

1.линейные (фидерные) – устанавливаются на отходящих от подстанции фидерах контактной сети (КС);

2.катодные – защищают выпрямители.

БВ делятся по направленности действия:

1.поляризованные (срабатывающие в зависимости не только от величины тока, но и от его направления);

2.неполяризованные (срабатывающие только в зависимости от величины тока).

Способ быстродействия БВ может быть пружинным, магнитопружинным и электромагнитным.

Рис.24 БВ, применяемые на железных дорогах постоянного тока 3,3 кВ.

На подстанциях постоянного тока в основном применяются:

ВАБ-49, ВАБ-28, Gerapid.

24

Тема 3. Исследование процессов короткого замыкания в системе электроснабжения переменноготока.

Цель работы:

1.Исследование процесса КЗ в системе электроснабжения переменного тока и влияния начальнойфазынапряжениянапроцесскороткогозамыкания.

2.Исследование влияния нагрузки, предшествующей короткому замыканию, на процесс короткого замыкания.

3.Исследование процесса трёхфазного короткого замыкания (в фазах А,В,С) в зависимости от начальной фазы напряжения в фазе А.

Порядок выполнения работы:

1.По заданной упрощенной электрической схеме подстанции (рис.25) рассчитать ток короткого

замыкания и ударный ток на шинах заданного напряжения (10 или 35 кВ).

2. Для заданной преподавателем начальной фазе напряжения фазы А и при Iн=0, построить процесс трёхфазного короткого замыкания для фаз А, В, С.

~

Sкз 110кВ

27.5 кВ

Rн

Рисунок 25 Упрощенная электрическая схема подстанции переменного тока.

Ход работы:

Расчет токов короткого замыкания.

СуществуетдваосновныхметодарасчетатоковКЗ:

•метод расчетных (типовых) кривых, который применяется в случае, когда мощность источника питания ограничена ипри этом, следовательно, происходитизменениеамплитудытокаКЗ;

•аналитический метод, который применяется в случае, когда мощность источника питания не ограничена и при этом, следовательно, не происходит изменениеамплитудытокаКЗ.

В настоящее время в основном используется аналитический метод, который далее и рассматривается.

Как известно, в основе расчета тока КЗ лежит закон Ома, в связи с чем необходимо определить результирующее сопротивление от источника питания до места КЗ. Сопротивления элементов цепи КЗ можно выражать в именованных или относительныхединицах.

В цепи КЗ присутствуют различные элементы — ЛЭП, трансформаторы (двухобмоточные и трехобмоточные), система внешнего электроснабжения. Выражения для определения этих сопротивлений в именованных и относительных единицах для различныхэлементовцепиКЗприведены

втабл. 2.9.

При определении сопротивлений в именованных единицах лучше находить их сразу для напряжений, где определяются токи КЗ. Если же сопротивления определеныпридругомнапряжении, то ихприводяткнапряжениюточкик. з. повыражению:

25

	X O = X	UCP12
				,
		UCP2	2
где	— сопротивление в именованных единицах на соответствующей ступени;

—среднее напряжение ступени приведения;

—среднее напряжение ступени, для которой определено сопротивление .

При выражении сопротивлении в относительных единицах все элементы приводятся к одним и тем же базовым условиям. В качестве таких условий выбирается произвольное значение базовой мощности S6 и базовое напряжение, принимаемое равным среднему напряжению ступени, где находится ток КЗ, т. е. Uб=Ucp.

После определения всех сопротивлений цепи КЗ производится преобразование схемы замещения с целью приведения ее к простейшему виду, т. е. к одному результирующему (суммарному) сопротивлению x∑ или х*б∑.

На основании этих значений определяется действующее значение тока КЗ — Тк. Так как питание места КЗ осуществляется от системы бесконечной мощности, то найденное значение Iк будет равно начальному значению периодической составляющей тока КЗ (Iпо)> установившемуся току КЗ (I∞), и току КЗ для произвольного момента времени (It).

Выполнение работы:

1.1 По заданной упрощенной электрической схеме подстанции (см. рис. 25) рассчитаем сопротивление до шин заданного напряжения (10 или 35 кВ).

Рассчитаем сопротивление до шин ОРУ-35 кВ (рис.26). Дано:

Трансформатор ТДТН 25000/110 ; ;

.

Расчет будем вести способом относительных единиц.

26

Рисунок 27 Упрощенная схема замещения.

,

Определяемтоккороткогозамыкания

Определяемударный ток

1.2 Исследовать влияние начальной фазы напряжения на процесс короткого замыкания. Процесс короткого замыкания для одной фазы рассмотреть для нескольких

(произвольно задаваемых) фаз напряжения. Считать, что. Исследование будем вести методом математического моделирования.

ЧертимсхемузамещениядляопределениятокаКЗiKA=f(t) (рис. 28).

27

Рис.28 Схема замещения.

Полученную математическую модель решаем классическим методом. По второму закону Кирхгофа для фазы А имеем:

,

, ,

, .

Получили обычное дифференциальное уравнение. Трехфазное КЗ можно рассматривать на примере однофазного КЗ. Чертим схему замещения для однофазного КЗ (рис.29).

x		r

iК(t)

Рис.29 Схема замещения для однофазного КЗ.

Записываем ОДУ для однофазного КЗ.

,

Решаем это уравнение классическим методом.

	,
,	,

.

— периодическая составляющая,

28

— апериодическая составляющая.

, .

.

—начальная фаза,

—мгновенные значения,

— действующие значения,

— амплитудные значения.

, ,

находится из начальных условий.

Пусть в частном случае , — система электроснабжения находится на холостом

ходу.

Рассмотрим процесс КЗ при, . Строим векторную и временную диаграммы.

Рис.30 Векторная и временная диаграмма для фазы А при	,	.
,	с.

— наибольшее значение полного тока КЗ, возникающее через 0,01с, при условии, что начальная фазабыларавна0° или180° иотсутствоваланагрузка.

,

— постояннаявременицепи,

,

,

29

— ударныйкоэффициент.

.

Длявысоковольтныхтрехфазныхцепей .

,

.

Времяпереходногопроцесса

,

Примерно10 периодов. ПостроимдиаграммыдляфазыВ

Рис.31. Диаграммадляфазы В при, .

Рассмотримслучай, когда, . Строимвекторнуюивременнуюдиаграммыдля фазы А.

Рис.32. Диаграммадляфазы А при

,

.

Для получения зависимости тока КЗ ik(t) в трехфазной цепи с помощью виртуального физического моделирования используем программный пакет Electronics Workbench. Для этого составляем схему, аналогичную приведенной на рисунке 28, для каждой фазы и задаем значениянапряжениянашинахподстанции, активногосопротивленияииндуктивности.

Результатытакогомоделированияпредставленынарисунке33.1 – 33.6.

30