Отчет. ОТЧЕТ 6М1. Отчет по лабораторной работе пн6 "Перенапряжения при дуговых замыканиях на землю в сетях с изолированной и компенсированной нейтралью"

• Название: Отчет по лабораторной работе пн6 "Перенапряжения при дуговых замыканиях на землю в сетях с изолированной и компенсированной нейтралью"
• Анкор: Отчет
• Дата: 28.11.2022
• Размер: 446 Kb.
• Имя файла: ОТЧЕТ 6М1.doc
• Тип: Отчет; #817394

ОТЧЕТ

по лабораторной работе ПН-6 “Перенапряжения при дуговых замыканиях

на землю в сетях с изолированной и компенсированной нейтралью”
Цель работы: изучение установившихся и переходных процессов, возникающих при дуговых однофазных замыканиях на землю в сетях с изолированной нейтралью.

Рис.1.Схема замещения сети с дугогасящим реактором в нейтрали

Предварительная подготовка

1.Расчет напряжений по теории Петерсена

Исходные данные: С_А = С_В = С_С = С_ф = 3,07 мкФ; С_АВ = С_АС = С_ВС = 0,5 мкФ; коэффициент затухания d = 0,4; U_фm = 87 В; U_ф=61,5 В; угол первого замыкания на землю ₁ =  .



U_Вмакс = U_фmsin(₁ – 120) – U_фmsin₁  U_фmsin₁(1 – k)(1 – d) =
U_Cмакс = U_фmsin(₁ + 120) – U_фmsin₁  U_фmsim­₁(1 – k)(1 – d) =


U_Ауст = U_фm + U =

U_пг = 2 [ U_фmsin₁ + U] =

Повторное зажигание дуги по теории Петерсена происходит при ₂ = 90, тогда

U_Вмакс2 = U_Cмакс2 =



2.Расчет зависимости I_o/I­_c = f(q).

Настройка реактора

Результирующий ток в месте замыкания на землю .

Активная составляющая тока

Индуктивная составляющая тока

Емкостная составляющая тока

мА

Используя вышеприведенные формулы и табл.13, производим расчеты, и результаты сводим в табл.1.

Таблица 1.Результаты расчета зависимости I_o/I_c = f(q)

№ отв.	1	2	3	4	5	6	7
q
IL, мА
Ia, мА
Io, мА
Io/Ic

3.Расчет зависимости напряжения смещения нейтрали от настройки дугогасящего реактора для заданного значения m = .

Напряжение смещения нейтрали при обрыве части фазы А рассчитывается по формуле

Результаты расчета U_нр для различных значений q приведены в табл.2.

Таблица 2.Результаты расчета зависимости U_нр/U_ф = f(q)

q
Uнр, В
Uнр/Uф

Результаты измерений и выводы

1.Установившиеся режимы в сети с изолированной нейтралью

1.1.Симметричный режим.

U_A = В; U_B = В; U_C = В; U_н = В; U_{ф ср} = В; %

U_AB = В; U_BC = В; U_AC = В.

Вывод о симметричности сети:

1.2.Несимметричные режимы.

Однофазное замыкание на землю (ОЗЗ).

U_A = В; U_B = В; U_C = В; U_н = В; U_AB = В; U_BC = В; U_AC = В; I_A = мА; I_B = мА; I_C = мА; I_Bз = мА; I_Сз = мА; I_з = мА; U_реал = кВ; I_{з реал} = А.
Вывод о необходимости установки ДГР в данной сети:

Несимметрия сети (обрыв провода), U_фm= мм.

Результаты измерений и расчетов напряжений при разных значениях m сведены в табл.3. и представлены в виде рис. 2.

Таблица 3. Опытные и расчетные значения напряжений при неполнофазных режимах

m	UA	UB	UC	Uн	UA/Uф	UB/Uф	UC/Uф	Uн/Uф	Uнс/Uф
0,9
0,7
0,5
0,3
0,1

Рис.3. Векторные диаграммы токов и напряжений для ОЗЗ и несимметрии сети при m=
2.Переходные процессы в сети с изолированной нейтралью при замыкании фазы на землю.

2.1.Однократное замыкание фазы А на землю. U_фm = мм

Изменяя угол зажигания дуги, находим максимальные значения напряжений в фазах и нейтрали:

U_Вмакс= мм; U_Вмакс/U_фm= ; U_Смакс= мм; U_Смакс/U_фm= ; U_н= мм; U_н/U_фm= .
2.2.Повторное зажигание дуги (теория Петерсена). U_фm = мм

По осциллограмме U_{Cмакс ­}/U_фm = ; U_{Вмакс ­}/U_фm = , а по расчету:

По осциллограмме U / U_фm = , по расчету .

Совпадение расчетных и опытных значений:

В установившемся режиме U_Bуст2 = U_Cуст2 = U_Aуст2 = U_фm + U = Кратность U_уст/U_фm=

Выводы:


2.3. Влияние обрыва фазы А на кратность перенапряжений при дуговых замыканий на землю.

Однократное замыкание фазы А на землю. U_фm = мм

При каждом значении m, изменяя угол , получены максимальные значения напряжений на фазах и нейтрали, значения которых и их кратности приведены в табл.4 и на рис. 4, а.
_{Таблица 4. Значения напряжений (в мм) и их кратности в зависимости от m при однократном дуговом ОЗЗ}

m	UA	UC	Uн	UA/Uфm	UC/Uфm	Uн/Uфm
1,0
0,9
0,7
0,5
0,1

Повторное замыкание фазы А на землю. При каждом значении m, изменяя угол , получены максимальные значения напряжений на фазах и нейтрали, значения которых и их кратности приведены в табл.5 и на рис.4,б.

Таблица 5. Значения напряжений (в мм) и их кратности в зависимости от m при повторном дуговом ОЗЗ

m	UA	UC	Uн	UA/Uфm	UC/Uфm	Uн/Uфm
1,0
0,9
0,7
0,5
0,1

3.Установившиеся режимы в сети с дугогасящим реактором

3.1. Замыкание фазы А на землю.

Изменяя настройку реактора, измеряется ток через реактор и результирующий ток в месте замыкания фазы на землю. Результаты измерений приведены в табл.6.

Экспериментальные и расчетные зависимости I_p/I­_c = f(L_p) и I_o/I_c =f(q) представлены на рис.5. L_рез = Гн. Векторные диаграммы токов для отпаек 3,4 и 5 представлены на рис.6.
Таблица 6. Значения токов I_p и I_o в зависимости от настройки ДГР

№ отп	1	2	3	4	5	6	7
Lp, Гн	0,9	0,98	1,05	1,1	1,4	1,74	2,17
Ip , мА
q=Ip/Ic
Io , мА
Io/Ic

Р
ис.5.Расчетные и экспериментальные зависимости q = f(L_p) (а) и I_o/I_c = f(q) (б)


Рис.6. Векторные диаграммы токов
3.2.Несимметрия сети (обрыв провода). ОЗЗ нет.

При настройке дугогасящего реактора с недокомпенсацией q= (отв.5) и перекомпенсацией q= (отв.3) измерены напряжения на фазе С и на нейтрали. Результаты измерений сведены в табл.7 и представлены на рис. 7 и 8. ; ; ; d=0,4. Значения U_нс и U_фm=U_фср взяты из п.1.1.

Таблица 7. Опытные и расчетные значения напряжений при различной несимметрии сети

m	UС	UC/Uфm	Uн	Uн/Uфm			q`		v`		Uнp		Uнp/Uфm
q= , отв.3
1,0
0,9
0,7
0,5
0,3
0,1
q= , отв.5
1,0
0,9
0,7
0,5
0,3
0,1

В
ыводы о влиянии несимметрии сети и настройки ДГР

4.Переходные процессы в сети с ДГР.

4.1.При настройке ДГР близкой к резонансу (отв. 4), изменяя угол зажигания дуги, измеряем максимальные значения напряжений в фазах и нейтрали при однократном ОЗЗ:

U_Вмакс= мм; U_Вмакс/U_фm= ; U_Смакс= мм; U_Смакс/U_фm= ;

U_Амакс= мм; U_Амакс/U_фm= ; U_н= мм; U_н/U_фm= ; U_фm = мм.
Вывод из сопоставления значений перенапряжений пунктов 2.1 и 4.1:


4.2.Определение времени восстановления напряжения на фазе А.

Для угла зажигания дуги ₁ по осциллограммам напряжения на фазе А, полученным для каждой отпайки ДГР, находится время t_в по числу периодов n_в , которое требуется для восстановления напряжения на поврежденной фазе до номинального фазного. Результаты измерений приведены в табл.8, а на рис.9 построена зависимость t_в = f(q).

Таблица 8.Влияние настройки ДГР на время восстановления напряжения

№ отп.	1	2	3	4	5	6	7
q
nв
tв102, с

Вывод о влиянии настройки ДГР на вероятность появления повторного зажигания дуги:


Рис.9. Зависимость времени восстановления напряжения на дуговом промежутке от настройки ДГР

4.3. Влияние несимметрия сети на напряжение фазы С и нейтрали при однократном ОЗЗ и разной настройке ДГР.

При настройках ДГР, соответствующих отв.3 и 5, для каждого значения m, изменяя угол , получены максимальные значения напряжений на фазах и нейтрали, которые приведены в табл.9. U_фm = мм
_{Таблица 9. Значения напряжений (в мм) и их кратности в зависимости от m при однократном дуговом ОЗЗ}

m	Отв. 3				Отв. 5
	UС	Uн	UC/Uфm	Uн/Uфm	UС	Uн	UC/Uфm	Uн/Uфm
1,0
0,9
0,7
0,5

Вывод о влиянии несимметрии сети и настройки ДГР

5.Установившиеся режимы в сети с резистивным заземлением нейтрали

Симметричный и несимметричные режимы без ОЗЗ.

В нейтрали включен резистор 880 Ом, ОЗЗ нет. Для каждого значения m от 0,1 до 1,0 измерены напряжения на фазах и нейтрали. Результаты измерений сведены в табл.10.

Таблица 10. Значения напряжений и их кратностей при резистивном заземлении нейтрали

m	UA, В	UB, В	UC, В	Uн, В	UA/Uф	UB/Uф	UC/Uф	Uн/Uф
1,0
0,9
0,7
0,5
0,3
0,1

Из сравнения полученных результатов с данными п.1 и п.3.2 можно сделать следующие выводы:

6.Переходные процессы в сети с резистивным заземлением нейтрали.

6.1.Однофазное дуговое замыкание на землю в симметричной сети.

Изменяя угол зажигания дуги, находим максимальные значения напряжений в фазах и нейтрали как в переходном, так и в установившемся режиме:

U_Вмакс= мм; U_Вмакс/U_фm= ; U_Смакс= мм; U_Смакс/U_фm= ; U_н= мм; U_н/U_фm= .
Из сравнения полученных результатов с данными п.2.1 и п.4.1 можно сделать следующий вывод:

6.2. Влияние несимметрии сети на напряжения фаз и нейтрали при однократном ОЗЗ и резистивном заземлении нейтрали.
При каждом значении m, изменяя угол , получены максимальные значения напряжений на фазах и нейтрали, значения которых и их кратности приведены в табл.11. U_фm = мм.

Таблица 12. Значения напряжений (в мм) и их кратности в зависимости от m при однократном дуговом ОЗЗ

m	UA	UC	Uн	UA/Uфm	UC/Uфm	Uн/Uфm
1,0
0,9
0,7
0,5
0,1

Выводы о влиянии несимметрии сети при резистивном заземлении нейтрали

7. Заключение о влиянии режима работы нейтрали на перенапряжения.

Для составления заключения о влиянии режима работы нейтрали на перенапряжения, используя результаты измерений на модели сети с дуговым замыканием на землю и без него, на рис. 10 и 11 построены зависимости кратностей напряжений на фазах и нейтрали в функции m для всех исследованных режимов работы нейтрали.

Заключение