Двухфазное короткое замыкание на землю. Анализ основных соотношений и построение векторных диаграмм при двухфазном КЗ землю в сети с глухозаземленной нейтралью с помощью теории симметричных составляющих

Лабораторная работа № 7

Двухфазное короткое замыкание на землю

1. Цель работы: Анализ основных соотношений и построение векторных диаграмм при двухфазном КЗ землю в сети с глухозаземленной нейтралью с помощью теории симметричных составляющих.

2. Краткие теоретические сведения

При  КЗ фаз B и C на землю (рис.7.1,а)  граничные условия будут:

;  ;  .                              (7.1)

Найдем симметричные составляющие напряжений:

а. Прямой последовательности:

;

с учетом граничных условий:

.

б. Обратной последовательности:

.

в. Нулевой последовательности:

.

Таким образом:

                                .                            (7.2)

Основные уравнения между ЭДС и падениями напряжений отдельных последовательностей будут:

                                       ;

                                         ;                                          (7.3)                                                

                                       .

Из уравнений (7.3) с учетом (7.2), получим:

                                        .                                             (7.4)

Из теории симметричных составляющих для тока фазы А имеем:

                             .                               (7.5)

Определим из выражения (7.5) значение тока   и подставим это значение в выражение (7.4). После промежуточных преобразований, получим для тока нулевой последовательности:  

.                                        (7.6)

Аналогично определим ток обратной последовательности:

.                                    (7.7)

Из выражений (7.3) с учетом (7.2) и (7.6) имеем:

 ;

 , но     и поэтому:

.

Токи поврежденных фаз в месте КЗ будут:

,

(7.8)

.

Ток в земле I_КЗ =3I_К0.

Модули выражений (7.8) одинаковые и составляют:

.

В зависимости от отношения между Х_0С и Х_2С значение m находится в пределах  1,5  m .

Нижний предел наступает при Х_2С  Х_0С , верхний при  равном 0 или . На векторной диаграмме токов угол θ может изменяться в пределах  стремясь к нижнему пределу при Х_0С →0, и к верхнему пределу при Х_0С → ∞, что соответствует условиям двухфазного КЗ без соединения с землей.

Выражение (7.2) позволяет построить векторную диаграмму напряжений двухфазного КЗ на землю, которая приведена на рис.7.1. в.

3.Порядок выполнения работы

1. Изучить получение с помощью теории симметричных составляющих  основных соотношений между токами и напряжениями и их симметричными составляющими при двухфазном КЗ  на землю в сети с глухозаземленной нейтралью

2. Собрать схему испытаний на лабораторном стенде, приведенную на рис.7.2. В таблице 7.1 указаны закорачиваемые фазы в соответствии с номером бригады.

Варианты заданий                                                                        Таблица 7.1

	UC1
			UB2		UC2

 

 

Рис 7.1. Принципиальная схема (а), векторные диаграммы токов (б), напряжений (в) двухфазного КЗ на землю

3. Включить стенд и произвести измерения линейных и фазных напряжений. Результаты измерений занести в таблицу 7.2.

Результаты измерений и вычислений                                         Таблица 7.2

КЗ фаз на землю	Измерено						Вычислено
	UA,В	UB,B	UC,B	UAB,B	UBC,B	UCA,B	U1,B	U2,B	U0,B
							Формула, результат	Формула, результат	Формула, результат

4. Определить напряжение прямой, обратной и нулевой последовательностей в точке КЗ на основании теории симметричных составляющих. Результаты вычислений занести в таблицу 7.2.

5. По результатам измерений и вычислений построить в масштабе векторную диаграмму напряжений, аналогичную приведенной на рис.7.1,б.

Рис.7.2.Схема измерения фазных напряжений U_A, U_B, U_C, линейных напряжений и токов прямой, обратной и нулевой последовательности

6. В испытательную схему  подключить фильтры токов прямой (ФТПП), обратной (ФТОП) последовательности и произвести замеры  I₁, I₂, I₀ при закороченных фазах, указанных в табл.7.1. Результаты измерений занести в табл.7.3.

Результаты измерений                                                                   Таблица 7.3

КЗ фаз на землю	Измерено
	IA,A	IB,A	IC,A	I1,A	I2,A	I0,A

7. По результатам измерений в  масштабе построить векторную диаграмму токов (рис.7.1.в), используя метод симметричных составляющих.

4.Содержание отчета

1.  Цель работы.

2.  Схема и граничные условия двухфазного КЗ на землю.

3.  Схема для определения параметров двухфазного КЗ на землю.

4.  Результаты измерений и вычислений  в табличной форме.

5.  Векторные диаграммы напряжений и токов.

6.  Выводы из анализа двухфазного КЗ на землю.

5.Контрольные вопросы

1.  Каковы схема и граничные условия двухфазного КЗ на землю?

2.  Как вычислить напряжения прямой, обратной и нулевой последовательности при двухфазном КЗ на землю?

3.  Как вычислить токи прямой, обратной и нулевой последовательности при двухфазном КЗ на землю?

4.  Как построить векторные диаграммы напряжений и токов при двухфазном КЗ на землю?