Главная Случайная страница


Полезное:

Как сделать разговор полезным и приятным Как сделать объемную звезду своими руками Как сделать то, что делать не хочется? Как сделать погремушку Как сделать неотразимый комплимент Как противостоять манипуляциям мужчин? Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами Как сделать идею коммерческой Как сделать хорошую растяжку ног? Как сделать наш разум здоровым? Как сделать, чтобы люди обманывали меньше Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили? Как сделать лучше себе и другим людям Как сделать свидание интересным?

Категории:

АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника







ВЕКТОРНЫЕ ДИАГРАММЫ ТОКОВ И НАПРЯЖЕНИЙ ПРИ КЗ





 

Назначение и условия построения векторных диаграмм.Для уяснений условий работы реле удобно использовать векторные диаграммы подведенных к ним напряжений и токов. За основу построения векторных диаграмм приняты следующие исходные положения: для упрощения рассматривается начальный момент КЗ на ЛЭП с односторонним питанием при отсутствии нагрузки (рис.1.3, а); для получения действительных углов сдвига фаз между токами и напряжениями учитывается падение напряжения не только в индуктивном, но и в активном сопротивлении R цепи КЗ; электрическая система, питающая место КЗ, заменяется одним эквивалентным генератором с фазными ЭДС ЕА, ЕВ, ЕС, представляющими симметричную и уравновешенную1 систему векторов, относительно которых строятся векторы токов и напряжений [11, 18].

Для упрощения построения диаграмм обычно рассматриваются металлические КЗ, при которых переходное сопротивление в месте замыкания RП = 0. За положительное направление токов принимаетсяих направление от источника питания к месту повреждения, соответственно положительными считаются ЭДС и падения напряжения, направления которых совпадают с направлением положительного тока.

Векторная диаграмма при трехфазном КЗ. На рис.1.4, а показана ЛЭП, на которой возникло металлическое замыкание трех фаз в точке К. Построение векторной диаграммы (рис.1.4, б) начинается с фазных ЭДС ЕА, ЕВ, ЕС. Под действием фазных ЭДС в каждой фазе возникает ток КЗ:

где ЕФ – фазная ЭДС системы; ZС, RС, XС; ZЛ.К, RЛ.К, XЛ.К – противления системы и поврежденного участка ЛЭП (рис. 1.4, а).

Токи IАк=IВк=IСк=Iк имеют сдвиг по фазе относительно соответствующих ЭДС:

 


1Уравновешенной называется система векторов, геометрическая сумма которых равна нулю.

   

 


Рис.1.4. Трехфазное КЗ:

а – схема; б — векторная диаграмма токов и напряжений

 

Напряжения в точке К равны нулю: UАк=UВк=UСк=0. Фазные напряжения в месте установки РЗ, в точке Р (рис.1.4, а), UАР=IАкRЛ.К+jIАкXЛ.К определяются на диаграмме (рис.1.4, б) как сумма падений напряжения в активном сопротивлении IАкRЛ, совпадающего по фазе с вектором IАк, и в реактивном сопротивлении IАкXЛ , сдвинутого на 90° относительно IАк. Аналогично строятся векторы UBP и UCP. Модули (абсолютные значения) UAP, UBP, UCP имеют одинаковые значения, каждый из этих векторов опережает ток одноименной фазы на угол φк = arctg(XЛ.К/RЛ.К). Для ЛЭП 35 кВ этот угол равен 45 – 55°, 110 кВ – 60–78°, 220 кВ (один провод в фазе) – 73–82°, 330 кВ (два провода в фазе) – 80–85°, 500 кВ (три провода в фазе) – 84–87°, 750 кВ (четыре провода в фазе) – 86–88°. Большее значение φк соответствует большему сечению провода, так как чем больше сечение, тем меньше R.


Из рассмотренных диаграмм трехфазных КЗ следует: 1) векторные диаграммы токов и напряжений являются симметричными и уравновешенными, так как в них отсутствуют составляющие обратной и нулевой последовательностей; 2) трехфазное КЗ сопровождается резким снижением всех междуфазных напряжений (как в месте КЗ, так и вблизи от него). В результате этого К(3) является самым опасным повреждением для устойчивости параллельной работы энергосистемы и потребителей электроэнергии.

Двухфазное короткое замыкание. На рис.1.5, а показано металлическое КЗ между фазами В и С ЛЭП. Под действием междуфазной ЭДС ЕВС (рис.1.5, а) возникают токи КЗ IВк и IСк.

Их значения определяются по формуле IК(2)ВС/2ZФ, где 2ZФ – полное сопротивление прямой последовательности двух фаз (2ZФ=ZВ+ZС). Токи в поврежденных фазах равны по значению, но противоположны по фазе, а ток в неповрежденной фазе равен нулю (при неучете нагрузки):

Ток нулевой последовательности (НП) при К(2) отсутствует, так как сумма токов трех фаз IA+IB+IC= 0.

Векторная диаграмма в точке К. На рис.1.5, б построены векторы фазных ЭДС и ЭДС между поврежденными фазами ЕВС. Вектор тока КЗ IкВ отстает от создающей его ЭДС

Напряжение неповрежденной фазы А одинаково в любой точке сети и равно фазной ЭДС: UA=EA. Поскольку междуфазное напряжение при металлическом КЗ в точке КЗ UBCк=UBкUCк = 0, то:

(1.3)

т.е. фазные напряжения поврежденных фаз в месте КЗ равны по модулю и совпадают по фазе.

Поскольку фазные напряжения при двухфазном КЗ не содержат составляющих НП, в любой точке сети должно удовле­творяться условие:

(1.3а)

Учитывая, что в месте КЗ UBK=UCK и UAK=EA, находим

(1.3б)

Следовательно, в месте КЗ напряжение каждой поврежденной фазы равно половине напряжения неповрежденной фазы и противоположно ему по знаку. На диаграмме вектор UAK совпадает с вектором EA, а векторы UBK и UCK равны друг другу и противоположны по фазе вектору EA.

Векторная диаграмма в точке P приведена на рис.1.5, в. Векторы токов остаются без изменения. Напряжения фаз В и С в точке Р равны:

(1.4)

Чем дальше точка Р отстоит от места КЗ, тем больше напряжение: UBСР=UВРUСР. Напряжение неповрежденной фазы UAP=EA. Вектор тока IBP отстает от междуфазного напряжения UBCP на угол φк=arctg(XЛ/RЛ).

Двухфазные КЗ характеризуются двумя особенностями:

1) векторы токов и напряжений образуют несимметричную, но уравновешенную систему, что говорит об отсутствии составляющих НП. Наличие несимметрии указывает, что токи и напряжения имеют составляющие обратной последовательности (ОП) наряду с прямой;

2) фазные напряжения даже в месте КЗ существенно больше нуля, только одно междуфазное напряжение снижается до нуля, а значение двух других равно 1,5UФ. Поэтому двухфазное КЗ менее опасно для устойчивости ЭЭС и потребителей электроэнергии.

Однофазное короткое замыкание (К(1)). Замыкание на землю одной фазы вызывает появление тока КЗ только в электрических сетях 110 кВ и выше, работающих с глухозаземленными нейтралями трансформаторов. Характер токов и напряжений, появляющихся при этом виде повреждения на фазе А, поясняет рис.1.6, а.

Ток КЗ Iак возникающий под действием ЭДС ЕА, проходит по поврежденной фазе от источника питания G и возвращается обратно по земле через заземленные нейтрали N трансформаторов:

(1.5)

Рис.1.6. Однофазное КЗ:


а - схема; векторные диаграммы токов и напряжений в месте КЗ (б) и в месте установки реле Р (в), токов (г) и напряжений (д) симметричных составляющих в месте КЗ

 

Индуктивные и активные сопротивления в этом выражении соответствуют петле фаза-земля и отличаются от значений сопротивлений фаз при междуфазных КЗ. Вектор IАк отстает от вектора ЭДС ЕА на угол В неповрежденных фазах токи отсутствуют.

Напряжение поврежденной фазы А в точке К UАК=0. Напряжения неповрежденных фаз1 В и С равны ЭДС этих фаз:

(1.6)

Векторная диаграмма для места повреждения изображена на рис.1.6, б. Междуфазные напряжения UABK= UBK; UBCK= UBKUCK; UCAK= UCK.

Геометрические суммы фазных токов и напряжений равны:

(1.6a)

Отсюда ясно, что фазные токи и напряжения содержат составляющие НП:

Вектор I0K совпадает по фазе с IAK вектор U0K противоположен по фазе EA и равен 1/3 нормального (до КЗ) значения напряжения поврежденной фазы А:

U0K= – 1/3EA= –1/3UAN. Ток I0K опережает напряжение U0K на 90°.

Векторная диаграмма в точке Р при К(1) приведена на рис.1.6, в. Ток фазы А остается неизменным. Напряжение поврежденной фазы

(1.7)

Вектор UAP опережает IАк на угол φк=arctg(Xл(1)/Rл(1)).

Напряжения неповрежденных фаз В и С не изменяются:UBP=EB; UCP=EC. Междуфазные напряжения UABP UACP и увеличиваются. Векторы НП I0P и U0P равны:

Как следует из диаграммы, UoP<UoK по модулю и смещается по фазе из-за наличия активного сопротивления RKP(1) (фаза-земля). Отметим некоторые особенности векторных диаграмм (рис.1.6, б и в):

1) токи и фазные напряжения образуют несимметричную и неуравновешенную систему векторов, что говорит о наличии кроме прямой составляющих ОП и НП;

2) междуфазные напряжения в точке К больше нуля, площадь треугольника, образованного этими напряжениями, отличается от нуля. Однофазное КЗ является наименее опасным видом повреждения с точки зрения устойчивости ЭЭС и работы потребителей.

Двухфазное короткое замыкание на землю(1,1)). Этот вид КЗ также может возникать только в сети с глухозаземленной нейтралью (см. рис.1.2, г). Векторная диаграмма КЗ на землю двух фаз приведена на рис.1.7 для точек К и Р.

Под действием ЭДС ЕВ и ЕС в поврежденных фазах В и С

протекают токи IВк и IСк замыкающиеся через землю:

(1.8)

В неповрежденной фазе ток отсутствует:

(1.9)

Сумма токов всех трех фаз с учетом (1.8) и (1.9) не равна нулю: IАк+IВк+IСк=IК(3)=3I0, полные токи содержат составляющую НП.

В месте КЗ напряжения поврежденных фаз В и С, замкнутых на землю, равны нулю: UBK=UCK=0. Напряжение между поврежденными фазами также равно нулю: UBCK=0. Напряжение неповрежденной фазы UAK остается нормальным (если пренебречь индукцией от токов IВк и IСк). В точке К треугольник междуфазных напряжений (рис.1.7, в) превращается в линию, а междуфазные напряжения между поврежденными и неповрежденными фазами UAB и UCA снижаются до фазного напряжения UAK.. Диаграмма токов и напряжений для точки Р построена на рис.1.7, б.

В связи с увеличением напряжений UBР и UСР увеличиваются и междуфазные напряжения, растет площадь треугольника междуфазных напряжений и уменьшается напряжение НП:

 

1 В действительности ток IАк проходящий по поврежденной фазе, наводит в фазах В и С дополнительную ЭДС взаимоиндукции ΔЕ, которая отстает по фазе от тока IАк на 90°. С учетом взаимоиндукции U'BK=EBE и U'СK=EСE ЭДС взаимоиндукции увеличивает напряжения неповрежденных фаз и уменьшает угол сдвига фаз между ними (0 < 120°). Для упрощения диаграммы ΔЕ не учитывается.


Рис.1.7. Двухфазное КЗ на землю:

а — схема; векторные диаграммы токов и напряжений в месте КЗ и в месте установки реле Р (б); напряжения нулевой последовательности и фазных напряжений в месте КЗ (в) и в точке Р (г)

 

Векторные диаграммы при двухфазных КЗ на землю имеют следующие особенности:

1) токи и напряжения несимметричны и неуравновешены, что обусловливает появление кроме прямой составляющих НП и ОП;

2) из-за резкого снижения напряжений в месте КЗ этот вид повреждения после К(3) является наиболее тяжелым для устойчивости энергосистемы и потребителей электроэнергии.


Двойное замыкание на землю (К(1)). Подобное КЗ возникает в сети с изолированной или заземленной через дугогасящий реактор нейтралью. Под двойным замыканием подразумевается замыкание на землю двух фаз в разных точках сети (К1 и К2 на рис.1.8). Под действием разности ЭДС поврежденных фаз ЕВ-ЕС в фазах В и С возникают токи К3 IВк и IСк, замыкающиеся через землю в точках К1 и К2. В этих точках и в поврежденных фазах токи КЗ равны по значению и противоположны по фазе: IВк=- IСк; неповрежденной фазе А ток IАК = 0.

Векторная диаграмма токов на участке между источником питания и ближайшим местом повреждения (точкой К1) будет такой же, как при двухфазном КЗ без земли (см. § 1.3, рис.1.5). Сумма токов фаз на этом участке равна нулю (IАк+IВк=IСк=0), следовательно, в токах фаз отсутствуют составляющие НП.

На участке ЛЭП между точками замыкания на землю К1 и К2 в условиях одностороннего питания ток КЗ протекает только по одной фазе (фаза В на рис.1.8), т.е. так же, как и при однофазном КЗ (см. § 1.3). Векторная диаграмма полных токов и напряжений на этом участке аналогична диаграмме при однофазных КЗ (см. рис.1.6, б), а в токах и напряжениях на участке К1, К2 появляются составляющие НП. С учетом того, что на этом участке . Поскольку точки К1 и К2 имеют потенциал земли, то в точке К2 , а в точке К1 .








Date: 2015-07-23; view: 989; Нарушение авторских прав

mydocx.ru - 2015-2017 year. (0.012 sec.) - Пожаловаться на публикацию