Главная страница
Навигация по странице:

  • Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение Высшего образования «Воронежский государственный технический университет»

  • (ФГБОУ ВО «ВГТУ», ВГТУ) Факультет энергетических систем и электроснабженияКафедра электромеханических систем и электроснабженияЛабораторная работа №1

  • 1. Назовите основные схемы соединения нейтралей и области их применения по мощности и величине напряжения.

  • 2. Какие системы называются “системами с большими токами замыкания на землю”

  • 3. В чем состоит физический смысл введения понятия “коэффициент заземления”

  • 4. Какие факторы учитываются при выборе способа заземления нейтрали.

  • 5. Назовите недостатки систем с изолированной нейтралью.

  • РЕЖИМЫ РАБОТЫ НЕЙТРАЛЕЙ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ. ЛР №1, ЭС. Факультет энергетических систем и электроснабжения Кафедра электромеханических систем и электроснабжения Лабораторная работа 1 По дисциплине "Электроснабжение" Тема " режимы работы нейтралей электроэнергетических систем "


    Скачать 342.03 Kb.
    НазваниеФакультет энергетических систем и электроснабжения Кафедра электромеханических систем и электроснабжения Лабораторная работа 1 По дисциплине "Электроснабжение" Тема " режимы работы нейтралей электроэнергетических систем "
    АнкорРЕЖИМЫ РАБОТЫ НЕЙТРАЛЕЙ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ
    Дата05.10.2022
    Размер342.03 Kb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлаЛР №1, ЭС.docx
    ТипЛабораторная работа
    #715890

    Министерство образования и науки Российской Федерации
    Федеральное государственное бюджетное образовательное

    учреждение
    Высшего образования

    «Воронежский государственный технический университет»

    (ФГБОУ ВО «ВГТУ», ВГТУ)
    Факультет энергетических систем и электроснабжения
    Кафедра электромеханических систем и электроснабжения
    Лабораторная работа №1
    По дисциплине: “Электроснабжение”
    Тема: “ РЕЖИМЫ РАБОТЫ НЕЙТРАЛЕЙ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ ”
    Отчет
    Выполнили студенты группы бЭС-191: ________________________

    Проверил: ___________________.
    Воронеж 2022

    Цель: Целью настоящей лабораторной работы является изучение влияния способа заземления нейтрали электроустановок напряжением до 1 кВ и свыше 1 кВ на надежность работы системы электроснабжения.

    Ход работы:

    Ниже представлена электрическая принципиальная схема лабораторной установки с краткой технической характеристикой лабораторного оборудования:



    Рис. 1 Схема электрическая принципиальная лабораторной установки

    Лабораторная установка состоит из испытательного стенда, представляющего собой имитатор трехфазной системы напряжений, трехфазного трансформатора типа ТСН-1,5 и образцовой катушки индуктивности.

    Условно графические обозначения питающего трансформатора Тр1 и катушки индуктивности Lk показаны на лицевой панель стенда, в то время как сами аппараты установлены за стендом.

    Распределенные емкости фаз относительно земли представлены на стенде в виде групп конденсаторов CА (CА1, CА2, CА3), CВ (CВ1, CВ2, CВ3) и CС (CС1, CС2, CС3). Включение отдельных емкостей производится тумблерами SA5-SA13.

    Ввод трехфазного переменного напряжения на стенд осуществляется автоматическим выключателем QF1. Подключение емкостной нагрузки к трансформатору осуществляется пакетным выключателем SA1. Включение и выключение индуктивности в нейтраль трансформатора осуществляется тумблером SA2. Заземление нейтрали трансформатора через активное сопротивление R0 выполняется тумблером SA3. Заземление фазы А (во всех аварийных режимах) тумблером SA4.

    Измерение токов и напряжений в схеме стенда выполняется щитовыми приборами магнитоэлектрического типа (с выпрямителем) имеющими равномерную шкалу. Всего на стенде установлено 9 приборов (4 вольтметра и 5 амперметров). Для более точных измерений присутствуют также три выносных амперметра, дублирующих щитовые приборы.

    Автоматический предохранитель QF2 отключает нейтраль трансформатора в аварийном режиме, если превышено значение номинального тока предохранителя 10А.

    Результаты экспериментов представлены ниже в виде таблиц:

    1. Система с глухозаземленной нейтралью в нормальных и аварийных режимах

    Таблица 1

    № опытов

    Положение тумблеров SA2, SA3, SA4

    Параметры системы

    СА, СВ, СС, Lk

    Результаты измерений

    UА,В

    (V1)

    UВ,В

    (V2)

    UС,В

    (V3)

    UО,В

    (V4)


    IА,

    А

    (A1)



    IВ,

    А

    (A2)


    IC,

    А

    (A3)

    IО,

    А

    (A4)

    IЗ,

    А

    (A5)

    1

    0-1-0

    80-80-80

    21

    19

    20

    0

    0,5

    0,5

    0,5

    0

    -

    2

    0-1-0

    50-80-135

    22

    18

    19

    0

    0,25

    0,45

    1

    0,627

    -

    3

    0-1-1

    50-80-135

    6

    24

    26

    4

    0

    0,7

    0,5

    28,2

    -




    1. Система с нейтралью трансформатора, заземленной через активное сопротивление в нормальном и аварийном режимах (эффективное заземление нейтрали).

    Таблица 2

    № опытов

    Положение тумблеров SA2 – SA4

    Параметры системы

    СА – СС,Lk

    Результаты измерений

    UА,В

    (V1)

    UВ,В

    (V2)

    UС,В

    (V3)

    UО,В

    (V4)


    IА,

    А

    (A1)



    IВ,

    А

    (A2)


    IC,

    А

    (A3)

    IО,

    А

    (A4)

    IЗ,

    А

    (A5)

    4

    0-1-0

    80-80-80

    20

    20

    20

    0

    0,48

    0,47

    0,48

    0

    0

    5

    0-1-0

    50-80-135

    26

    18

    16

    4

    0,3

    0,35

    0,8

    0,34

    0

    6

    0-1-1

    0-80-80

    0

    32

    34

    19

    0

    0,25

    0,23

    1,8

    3,1




    1. Система с изолированной нейтралью трансформатора в нормальном и аварийном режимах.

    Таблица 3

    № опытов

    Положение тумблеров SA2 – SA4

    Параметры системы

    СА– СС,Lk

    Результаты измерений

    UА,В

    (V1)

    UВ,В

    (V2)

    UС,В

    (V3)

    UО,В

    (V4)


    IА,

    А

    (A1)



    IВ,

    А

    (A2)


    IC,

    А

    (A3)

    IО,

    А

    (A4)

    IЗ,

    А

    (A5)

    7

    0-0-0

    80-80-80

    20

    20

    20

    0

    0,39

    0,41

    0,4

    0

    0

    8

    0-0-0

    50-80-135

    24

    22

    12

    4

    0,31

    0,54

    0,67

    0

    0

    9

    0-0-1

    80-80-80

    0

    33

    35

    21

    0

    0,87

    0,8

    0

    0,7

    10

    0-0-1

    50-80-135

    0

    32

    35

    20

    0

    1

    1,8

    0

    1,87




    1. Система с нейтралью трансформатора, заземленной через катушку индуктивности.


    Таблица 4


    № опытов

    Положение тумблеров SA2 – SA4

    Параметры системы

    СА– СС,Lk

    Результаты измерений

    UА,В

    (V1)

    UВ,В

    (V2)

    UС,В

    (V3)

    UО,В

    (V4)


    IА,

    А

    (A1)



    IВ,

    А

    (A2)


    IC,

    А

    (A3)

    IО,

    А

    (A4)

    IЗ,

    А

    (A5)

    11

    1-0-0

    50-50-50

    20

    20

    20

    0

    0,37

    0,37

    0,38

    0

    0

    12

    1-0-1

    50-50-50

    0

    32

    32

    19

    0

    0,7

    0,6

    5

    1,3

    13а



    1-0-1

    80-80-80

    С катушкой



    0



    32



    32



    19



    0



    0,75



    0,8



    5



    1,55

    13б



    0-0-1

    80-80-80

    Без катушки



    0



    33



    36



    20



    0



    0,78



    0,8



    0



    1,2

    13в



    1-0-1

    135-135-135 с катушкой



    0



    32



    35



    20



    0



    1,73



    1,7



    5



    2,5

    13г



    0-0-1

    135-135-135 без катушки



    0



    32



    36



    20



    0



    1,8



    1,75



    0



    3,1




    1. Влияние обрыва фазы питающего трансформатора в различных схемах включения нейтрали.

    Таблица 5

    № опытов

    Положение тумблеров SA2 – SA4

    Параметры системы

    СА– СС,Lk

    Результаты измерений

    UА,В

    (V1)

    UВ,В

    (V2)

    UС,В

    (V3)

    UО,В

    (V4)


    IА,

    А

    (A1)



    IВ,

    А

    (A2)


    IC,

    А

    (A3)

    IО,

    А

    (A4)

    IЗ,

    А

    (A5)

    14

    0-1-0

    0-80-80 Обрыв фазы в системе с глухозазем-ленной нейтралью

    20

    20

    20

    0

    0

    0,65

    0,5

    1,8

    0

    15



    0-0-0

    0-80-80 Сизолиро-ванной нейтралью



    30



    16



    16



    10



    0



    0,37



    0,4



    0



    0

    16



    1-0-0

    0-80-80 Скомпенси-рованнойнейтралью



    22



    10



    30



    10



    0



    0,375



    0,7



    1,8



    0

    17

    0-1-0

    0-80-80

    6

    22

    26

    5

    0

    1

    0,55

    2,5

    28,4

    18

    0-0-0

    0-80-80

    0

    32

    36

    20

    0

    0,84

    0,8

    0

    2,2


    Векторные диаграммы напряжений и токов для нормальных и аварийных режимов работы - масштаб по току приняли m1 = 0,2 А/см, масштаб по напряжению приняли mu = 5,0 В/см.


    Рис. 2 Векторная диаграмма токов и напряжений



    Рис. 3 Векторная диаграмма токов и напряжения для аварийного режима с глухозаземленной нейтралью



    Рис.4 Векторная диаграмма токов и напряжения для аварийного режима с нейтралью, через активное сопротивление



    Рис.5 Векторная диаграмма токов и напряжения для аварийного режима с изолированной нейтралью



    Рис. 6 Векторная диаграмма токов и напряжения для аварийного режима при несимметричной нагрузке с изолированной нейтралью



    Рис. 7 Векторная диаграмма токов и напряжений для аварийного режима с заземлением через индуктивную катушку



    Рис. 8 Векторная диаграмма токов и напряжений в системе при обрыве фазы с глухозаземленной нейтралью


    Рис. 9 Векторная диаграмма токов и напряжения при обрыве фазы в системе с изолированной нейтралью



    Рис.10 Векторная диаграмма токов и напряжения при обрыве фазы с компенсированной нейтралью



    Рис. 11 Векторная диаграмма токов и напряжения для аварийного режима при однофазном к. з. на землю и обрыве фазы в системе с глухозаземленной нейтралью



    Рис.12 Векторная диаграмма токов и напряжения для аварийного режима при однофазном к. з. на землю и обрыве фазы в системе с изолированной нейтралью

    Вывод: В системах электроснабжения напряжением 6, 10, 20 и 35 кВ применяется, в основном, изолированная нейтраль, если величины емкостных токов замыкания на землю не превосходят указанных ранее допустимых значений, в противном случае применяются нейтрали, заземленные через дугогасящие аппараты, компенсирующие емкостной ток замыкания на землю. Применение дугогасящих катушек с автоматической компенсацией в настоящее время способствует более широкому распространению систем с компенсацией емкостных токов, технически более совершенных, чем системы с изолированной нейтралью. При напряжениях 6 и 10 кВ нейтраль генераторов обычно заземляется через активное сопротивление. В системах напряжением 110, 220 и 500 кВ применяется глухое либо эффективное заземление нейтрали с разземлением нейтрали части трансформаторов при необходимости ограничения тока однофазного к. з.

    Ответы на контрольные вопросы:

    1. Назовите основные схемы соединения нейтралей и области их применения по мощности и величине напряжения.

    Способы заземления нейтрали:



    а) изолированная нейтраль (6, 10, 20 и 35 кВ);

    б) нейтраль, заземленная через дугогасящую катушку (6, 10, 20 и 35 кВ);

    в) глухо заземлённая нейтраль (110, 220 и 500кВ);

    г) нейтраль, заземленная через активное сопротивление (эффективно-заземлённая нейтраль)( 6 и 10 кВ).

    2. Какие системы называются “системами с большими токами замыкания на землю”?

    Электроустановки с большими токами замыкания на землю - это те установки, в которых ток однофазного короткого замыкания на землю превышает 500 А.

    3. В чем состоит физический смысл введения понятия “коэффициент заземления”?

    Под коэффициентом заземления понимается отношение наивысшего напряжения, возникающего при однофазном коротком замыкании на землю на неповрежденной фазе к междуфазному (линейному) напряжению, выраженное в процентах. Коэффициент заземления определяет выбор того или иного уровня изоляции электроустановок.

    4. Какие факторы учитываются при выборе способа заземления нейтрали.

    При выборе способа заземления нейтрали должны учитываться следующие общие требования к эксплуатации электросетей высоких напряжений:

    1) надежность работы электрических сетей;

    2) бесперебойность электроснабжения приемников электроэнергии;

    3) экономичность системы;

    4) возможность устранения опасных перенапряжений;

    5) ограничение электромагнитного влияния на линии связи;

    6) безопасность системы;

    7) возможность дальнейшего развития системы без значительной реконструкции.

    5. Назовите недостатки систем с изолированной нейтралью.

    Основными недостатками систем с изолированной нейтралью являются:

    1) повышенные капитальные вложения, вызываемые требуемым уровнем изоляции электроустановок (увеличение напряжения неповрежденных фаз относительно земли до величины линейного напряжения);

    2) возможность замыкания фазы на землю через электрическую дугу и появление перемежающихся дуг, имеющих при определенных условиях устойчивый характер и вызывающих перенапряжения, превосходящие в 2,5 3,2 раза нормальное фазное напряжение, которое распространяется на всю электрически связанную сеть.


    написать администратору сайта