Главная

Популярная публикация

Научная публикация

Случайная публикация

Обратная связь

ТОР 5 статей:

Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия

Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века

Ценовые и неценовые факторы

Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка

Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы

КАТЕГОРИИ:






Методика эксперимента




РЕЖИМЫ НЕЙТРАЛЕЙ ИСТОЧНИКОВ И ПРИЕМНИКОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИИ

 

 

Методические указания

к выполнению лабораторной работы

по курсу «Электроэнергетика»

для студентов специальностей 100400 «Электроснабжение»

и направления 551700 «Электроэнергетика»

 

Электронное издание локального распространения

 

Одобрено

редакционно-издательским советом Саратовского государственного

технического университета

 

Саратов – 2006

 

Все права на размножение и распространение в любой форме остаются за разработчиком.

Нелегальное копирование и использование данного продукта запрещено.

 

 

Составитель: доц. Хусаинов Игорь Миргазианович

асс. Курдя Василина Васильевна

 

Под редакцией: Курди В.В.

 

 

Рецензент: доц. Степанов Сергей Федорович

 

410054, Саратов, ул. Политехническая, 77

Научно-техническая библиотека СГТУ

Тел. 52-63-81, 52-56-01

htpp: // lib.sstu.ru

 

 

Регистрационный номер……

 

© Саратовский государственный

технический университет, 2006


Цель - работы: на лабораторной установке-модели системы электроснабжения познакомиться с режимами нейтрали электроустановок напряжением выше 1000 В, изучить вопросы выбора способа заземления нейтрали, влияние его на надежность работы сети, бесперебойность электроснабжения потребителей.

Основные понятия.

Надежность систем электроснабжения в значительной мере зависит от режима нейтрали источников и приемников трехфазного тока.

Наиболее частым повреждением в системе электроснабжения (более двух третей всех повреждений) является однофазное замыкание на землю. При этом величина тока замыкания на землю, а следовательно и степень повреждений в результате такого замыкания зависит от режима нейтрали системы. ПУЭ определяют три режима нейтрали систем электроснабжения: системы с глухозаземленной нейтралью, системы с изолированной нейтралью и системы с компенсированной нейтралью.

При глухом заземлении нейтрали ток замыкания получается наибольшим, поэтому такие системы называют системами с большими токами замыкания на землю.

При изолированной нейтрали ток однофазного замыкания на землю значительно меньше, так как может протекать только через емкостную проводимость электрической сети по отношению к земле.

В системах с компенсированной нейтралью емкостная проводимость компенсируется специальными устройствами, поэтому ток замыкания на землю еще меньше. Системы с изолированной нейтралью и системы с компенсированной нейтралью называют системами с малыми токами замыкания на землю. В электроустановках с изолированной или компенсированной нейтралью замыкание одной фазы на землю коротким замыканием не является (ввиду малости тока замыкания ).

Электроустановки до 1000 В работают в основном с глухозаземленной нейтралью. Режим изолированной нейтрали рекомендуется ПУЭ для электроустановок, работающих в условиях повышенной опасности поражения людей электрическим током (в шахтах, карьерах, на торфоразработках).

В общем случае выбор того или иного режима нейтрали производится с учетом следующих факторов:

-надежность работы сетей;

-бесперебойность электроснабжения;

-экономичность система электроснабжения;

-возможность предотвращения опасных перенапряжений;

-ограничение электромагнитного влияния на линии связи;

-электробезопасность;

-возможность дальнейшего развития системы электроснабжения без значительной реконструкции.

Как известно, провода воздушных линий электропередачи обладают некоторой емкостью по отношению к земле.

В системе с изолированной нейтралью при замыкании одной из фаз на землю ток поврежденной фазы может замыкаться только через емкостные проводимости неповрежденных фаз (рис.1). При этом возникает несимметричный режим, который можно представить как результат наложения друг на друга двух симметричных систем напряжений - прямой и нулевой последовательности.

Напряжения прямой последовательности UA, UВ и UС равны фазным напряжениям системы в нормальном режиме и образуют симметричную звезду векторов (рис.2). Напряжения нулевой последовательности UОА, UОВ и UОС одинаковы для всех трех фаз и равны фазному напряжению поврежденной фазы с обратным знаком. При сложении этих векторов видно, что напряжения неповрежденных фаз по отношению к земле и возрастают в корень из трех раз и достигают значений линейного напряжения

 

 

Рис. 1.Система с изолированной

нейтралью при КЗ

Рис. 2.Звезда векторов при КЗ

 

Ток замыкания определяется выражением:

  (1)

 

где Хс - емкостное сопротивление относительно земли всех линий, электрически связанных с точкой замыкания.

Поскольку емкостное сопротивление линий относительно земли достаточно велико (сотни килоом на километр для воздушных линий и десятки килоом для кабельных), то при замыкании одной фазы на землю ток замыкания получается небольшим, и,безусловно, неопасным для системы электроснабжения. Поэтому поврежденная линия релейной защитой, как правило, не отключается. Кроме того, поскольку треугольник линейных напряжений при замыкании не искажается, а лишь перемещается параллельно самому себе (на рис.2), то электроснабжение потребителей не нарушается. Эти обстоятельства являются достоинством систем с изолированной нейтралью.

С другой стороны, при однофазных замыканиях на землю напряжения «здоровых» фаз относительно земли повышаются в корень из трех раз, а неустойчивое (ввиду малости тока замыкания) горение дуги в месте замыкания может вызывать опасные перенапряжения, поэтому при сооружении линий в системах с изолированной нейтралью приходится идти на дополнительные капиталовложения на усилие изоляции. Ток замыкания, неопасный сам по себе, складываясь с током нагрузки линии, при длительном протекании может вызвать недопустимую перегрузку линии.

Эти недостатки ограничивают применение систем с изолированной нейтралью рекомендуется применять в распределительных сетях в-35 кВ в случаях, когда ток однофазного замыкания на землю не превышает 30 А при номинальном напряжении 6 кВ; 20 А при 10 кВ и 10 А при 35 кВ.

Если ток замыкания превышает указанные значения, то либо его компенсируют специально созданным индуктивным током, либо нейтраль наглухо заземляют, и тогда поврежденная линия быстро отключается релейной защитой.

В системах с компенсированной нейтралью между нейтралью источника и землей включают индуктивность, или так называемую дугогасящую катушку.

В нормальном режиме катушка не играет никакой роли, поскольку система симметрична и по катушке ток не течет. Если же в какой либо точке сети происходит однофазное замыкание, то в поврежденной фазе на участке между источником и точкой замыкания протекают два тока: ток , обусловленный емкостью сети относительно земли, рассмотренный выше, и ток дугогасящей катушки , являющийся по характеру индуктивным (рис.3). Так как эти токи противоположны по фазе, то ток замыкания равен арифметической разности этих токов. При соответствующем подборе индуктивности дугогасящей катушки ток замыкания близок к нулю.

Рис.3. КЗ в системе с компенсированной нейтралью

 

Рис.4. Векторная диаграмма системы с

компенсированной нейтралью при КЗ

 

На практике точной компенсации добиться обычно не удается, так как, во-первых, дугогасящая катушка обязательно обладает каким-то активным сопротивлением, и компенсирующий ток поэтому помимо индуктивной IL содержит активную составляющую Ir (рис.4), Во-вторых, отключение или подключение отдельных линий, необходимое в процессе эксплуатации систем электроснабжения, изменяет величину емкости сети относительно земли, а, следовательно, и емкостную составляющую тока замыкания. При хорошей настройке дугогасящей катушки при однофазном замыкании на землю дуга не возникает.

Помимо отсутствия дуги при однофазных замыканиях на землю, к достоинствам систем с изолированной нейтралью относят также отсутствие больших электромагнитных влияний на линии связи.

К недостаткам можно отнести значительные капитальные затраты (аналогично системам с изолированной нейтралью здесь при однофазных замыканиях на землю в корень из трех раз повышается напряжение «здоровых» фаз относительно земли), сложность эксплуатации из-за необходимости вести постоянное наблюдение за состоянием компенсации, сложность релейной защиты.

В системах с глухозаземленной нейтралью однофазное замыкание на землю представляет собой короткое замыкание, сопровождаемое мощной дугой и весьма значительным по величине током КЗ, ограниченным только сопротивлениями источника и линии от источника до места повреждения (рис.5).

 

 

Рис.5. КЗ в системе с глухозаземленной нейтралью

 

Напряжения неповрежденных фаз относительно земли повышаются незначительно, только за счет падения напряжения в линиях.

Благодаря большим токам, сопровождающим режим однофазного короткого замыкания, поврежденный участок очень быстро отключается релейной защитой.

Основные достоинства систем с глухозаземленной нейтралью состоят в следующем:

Облегчается работа изоляции, благодаря чему возможна экономия капиталовложения и повышается надежность работы;

-обеспечивается четкая, надежная работа релейной защиты. К недостаткам этой системы относят:

-нарушение электроснабжения потребителей в результате однофазных КЗ;

-значительное электромагнитное влияние замыканий на линии связи;

-возможность повреждения элементов системы электроснабжения большим током однофазного КЗ;

За счет разземления нейтралей некоторых трансформаторов или введение в заземленные нейтрали токоограничивающих реакторов величину тока однофазного КЗ удается снизить.

Выбор режима нейтрали производится на основании всего вышеизложенного. Как уже указывалось, в системах электроснабжения напряжением 6-35 кВ применяется изолированная нейтраль, если величина тока однофазного замыкания не превосходит допустимых значений. В противном случае производится компенсация емкостного тока, то есть нейтрали заземляются через дугогасящую катушку (сети. 35 кВ) или через активное сопротивление (сети 6-10 кВ). В системах напряжением 110 кВ и выше используют глухое соединение нейтрали с землей; если при этом требуется ограничение тока однофазного КЗ, то нейтрали части трансформаторов остаются незаземленными. В сетях до 1000 В применяются следующие режимы нейтрали:

-глухое заземление нейтрали трансформаторов и генераторов;

-полностью изолированная нейтраль (только у генераторов);

-нормально изолированная нейтраль трансформатора с включенным в нейтраль или фазу заземленным пробивным предохранителем.

В соответствии с ПУЭ в четырехпроводных сетях постоянного тока 380/220 В или трехпроводных сетях постоянного тока глухое заземление обязательно. В трехфазных трехпроводных сетях 660 В, 380 В, 220 В применяется и изолированная нейтраль и глухозаземленная нейтраль (например, в шахтах и на торфоразработках применяется изолированная нейтраль).

 

Методика эксперимента

 

Лабораторная установка состоит из испытательного стенда, трехфазного разделительного трансформатора Т и катушки индуктивности с подмагничиванием выпрямленным током. На испытательном стенде моделируется система электроснабжения с различными режимами нейтрали.

Распределенные емкости проводов относительно земли представлены на стенде в виде сосредоточенных емкостей этих величин при помощи выключателей SA1 -SА9, можно менять параметры системы.

Подача трехфазного напряжения на стенд осуществляется автоматом QF 1.Катушка индуктивности подключается к нейтрали трансформатора автоматом QF 2. Заземление нейтрали трансформатора через активное сопротивление Rо выполняется автоматом QF 3.

 

Рис.6. принципиальная схема лабораторного стенда

 

Автомат QF 4 создает аварийный режим, путем заземления фазы С. Индуктивность катушки регулируется с помощью переключателя ответвлений SA10 и реостата R в цепи обмотки подмагничивания. Напряжение постоянного тока к цепи подмагничивания подключается автоматом QF 5. Принципиальная схема стенда (рис. 6).

На лабораторной установке, моделируя различные режимы нейтрали, можно при помощи приборов определить соотношения между токами и напряжениями в нормальном режиме и режиме однофазного замыкания на землю. При этом снятие каких-либо зависимостей в задачу лабораторного исследования не входит.

Перед началом работы автоматы выключатели на стенде должны быть в положении «отключено».

 






Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:

vikidalka.ru - 2015-2024 год. Все права принадлежат их авторам! Нарушение авторских прав | Нарушение персональных данных