ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное  учреждение

высшего профессионального  образования

«ТОМСКИЙ  ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ  УНИВЕРСИТЕТ»

ИНСТИТУТ  ДИСТАНЦИОННОГО ОБРАЗОВАНИЯ 
 
 
 
 
 
 

ОТЧЕТ

ПО  ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №1

по  предмету: "Электромагнитные переходные процессы

в электроэнергетических  системах"

Название  работы: «Исследование режима трехфазного короткого

замыкания в простейшей цепи» 
 
 
 
 
 

                                          Выполнили: студенты гр. З-9331

                                          Кулаева Н. М. 

                                          Сощенко Н. Н.    

     Леоненко А. Г.

     Рябцев С. А.

     Шапкин А. Г.

                                          Проверил: доцент

                                          Юшков А. Ю. 
 
 
 
 
 
 
 

Томск 2008

 

      Исследование  режима трехфазного  короткого замыкания 

      в простейшей цепи 

      

1. Цель  работы: исследовать влияние режима, предшествующего короткому замыканию (КЗ), и момента возникновения КЗ на слагаемые тока КЗ.

 
      

2. Основные  расчетные выражения

 

      Исследование  переходного режима ведется на базе схемы рис.1, состоящей из активно-индуктивных  сопротивлений  , и источника неограниченной мощности. Указанный источник характеризуется неизменным напряжением в любых режимах внешней сети (нормальном или аварийном) и сопротивлением . Отсутствие в схеме емкостей исключает возникновение колебательных контуров и упрощает анализ переходного процесса.

                     

                                 

        

      Рис.1. Принципиальная схема 

            В рассматриваемой  схеме закон изменения тока 3-х  фазного КЗ в точке К в функции времени (t) описывается выражением [1,2]

      где - индекс фазы;

      Начальное значение апериодической слагаемой  тока КЗ (вычисляется для t=0), представляет собой разность мгновенных значений периодической слагаемой тока нормального режима и периодической слагаемой тока КЗ.

        - амплитуда тока нагрузочного режима, предшествующего режиму КЗ;

       - амплитуда фазного напряжения источника питания;

        - комплексное сопротивление цепи нормального режима в соответствии со схемой рис.1;

        - амплитуда периодической слагаемой тока КЗ;

        - комплексное сопротивление цепи в режиме КЗ;

        - угол сдвига напряжений фаз В и С относительно фазы А; ( для фазы В и для фазы С);

       - постоянная времени затухания апериодической слагаемой определяется параметрами схемы ( и ) в режиме КЗ;

        - угловая скорость трехфазной системы напряжений (токов);

        - угол, определяющий положение вектора напряжения фазы А при t=0 «фаза включения».

            Для принятых условий  амплитуда периодической слагаемой  тока КЗ остается неизменной и определяется величиной напряжения и удаленностью КЗ. Апериодическая слагаемая существенно зависит от двух факторов:

      ·  режима предшествующего КЗ ( );

      ·  момента возникновения КЗ (значения угла ).

      Апериодическая  составляющая является криволинейной  осью симметрии полного тока КЗ. В трехфазной сети апериодическая слагаемая по фазам индивидуальна, при этом возможны условия, когда в одной из фаз она вообще отсутствует. Таким образом, апериодический ток существенно влияет на полный ток КЗ. Скорость затухания апериодического тока определяется его постоянной времени . Существует несколько способов косвенного определения .

1. Подкасательная к любой точке экспоненты (рис. 2) в принятом для оси времени масштабе дает значение постоянной времени . Для большей точности точку, в которой проводят касательную, нужно брать в начальной (более крутой) части кривой.
2. Отрезок на оси времени, при котором отношение токов, соответствующие его началу и концу, составляет 2,720, равен постоянной времени (рис. 2).

      Для практических расчетов важным является режим и условия, при которых мгновенное значение полного тока КЗ (пик тока) достигает максимального значения ( ), которое называют ударным током короткого замыкания. Как известно [1,2], для активно-индуктивной цепи это достигается при следующих условиях:

      · до КЗ цепь была ненагруженной (режим ХХ, );

      · в момент КЗ угол или 180  (имея в виду фазу А).

      Как видно из (2), при этих условиях начальное  значение апериодической слагаемой несколько меньше своего максимально возможного значения, равного , а время возникновения ударного тока зависит от     , что создает определенные неудобства в расчете по (1).

      При отсутствии предшествующего тока начальное значение апериодической слагаемой (2) достигает максимума при . Для цепей с преобладающей индуктивностью  , поэтому условие   возникновения   наибольшей   апериодической   слагающей

      

                                                                   +  

      Рис. 2. Графическое определение 

затухающей экспоненты 

      и условие, при котором достигается максимум мгновенного значения полного тока, очень близки друг к другу. Поэтому в практических расчетах   находят при наибольшем значении периодической слагаемой, т.е. при и времени 0,01 с после возникновения КЗ:

      где - ударный коэффициент;

        -  действующее значение периодической составляющей тока КЗ. 

      

3. Ввод  исходных данных

 

      В табл. 1 представлены варианты исходных данных. 
 

      После запуска программы на экране появляется табл.1.

      По  запросу необходимо ввести:

 
      

4. Расчет  режимов трехфазного  замыкания

 

      В соответствии с принятой схемой (рис.1) рассчитываются: 

 

      В данной лабораторной работе моделируются два режима КЗ.

1. На интервале времени - нормальный режим. При происходит КЗ с заданной фазой включения, режим КЗ рассчитывается по (1) на отрезке времени .
2. До КЗ – холостой ход. В момент КЗ начальное значение апериодической слагаемой имеет максимально возможное значение, равное при фазе включения .

 
      

5. Результаты  расчета

 

      На  печать выводятся исходные данные по принятому варианту и результаты экспериментов.

      По  первому эксперименту (табл.2) выводятся  токи для фаз А,В,С в функции времени.

      Таблица 2

      Нагрузочный режим, токи фаз А,В,С (см. приложение) 
 

      Дополнительно вне табличной формы выводятся:

 
 
 

 

      

       Рисунок 2 Осциллограмма  токов фазы А