Короткое замыкание реферат. Реферат по дисциплине Электротехника

• Название: Реферат по дисциплине Электротехника
• Анкор: Короткое замыкание реферат
• Дата: 16.02.2022
• Размер: 345.28 Kb.
• Имя файла: Korotkoe_zamykanie.docx
• Тип: Реферат; #364252

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
«КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» (КГАСУ)


Кафедра физики,

автоматики и

электротехники

«Режим короткого замыкания»

Реферат по дисциплине «Электротехника»


Выполнил: студент группы 0ИЗ01

Мингазов Д.Р.
Проверил: доц., к. т. н.

Марфина О.П.

Казань

2021

Содержание

Введение 3

1. 
   Понятие о симметричных составляющих 5
   
2. 
   Режим короткого замыкания в трансформаторе 7
   

Заключение 12

Список используемой литературы 14

Введение

Коро́ткое замыка́ние (КЗ) - электрическое соединение двух точек электрической цепи с различными значениями потенциала, не предусмотренное конструкцией устройства и нарушающее его нормальную работу.

Короткие замыкания, возникающие в электрических сетях, машинах и аппаратах, отличаются большим разнообразием как по виду, так и по характеру повреждений. В электрических сетях имеет место наибольшее количество повреждений по сравнению с другими элементами электрической системы. Основные виды повреждений линий в трехфазных сетях:

1. Трехфазные замыкания:

замыкания между тремя фазами;

замыкания между тремя фазами на землю.

2. Двухфазные замыкания:

замыкания между двумя фазами;

замыкания между двумя фазами на землю.

3. Двойные замыкания на землю.

4. Однофазные замыкания на землю.

5. Обрыв фазы.

Возможны и более сложные виды повреждений, представляющие сочетание некоторых из перечисленных. Так, например, при обрыве провода линии один его конец, расположенный близко к изолятору, может остаться изолированным, а другой, упав на землю, образует однофазные замыкания на землю. В процессе развития повреждения возможны переходы одного вида повреждения в другой (однофазных в многофазные).

Причинами повреждений линий являются:

-Перекрытия или пробои изоляторов линий в результате прямых ударов молний или перенапряжений;

короткое замыкание электрическая цепь

-Неправильные действия эксплуатационного персонала (включение на заземления, разрыв разъединителем рабочего тока ВЛ);

-Гололед и вибрация проводов;

-Перекрытие изоляции при загрязнении;

-Нарушение изоляции животными или птицами;

-Замыкания проводов стрелами кранов и т.п.;

-Механические повреждения опор, изоляторов, разъединителей и т.п.

-Вероятность возникновения того или иного вида КЗ характеризуется данными, приведенными в таблице №1, где указаны значения для разных уровней напряжения электроустановки, конструкций линий электропередачи, климатических и других факторов.
Таблица №1 - Виды коротких замыканий

1. Понятие о симметричных составляющих

При однофазных или двухфазных к. з., когда трехфазная система становиться несимметричной, фазы оказываются в разных условиях, что не позволяет выполнить расчет, как это делается при 3-х ф. к. з., только для одной из них. с целью управления расчетов несимметричных режимов в трехфазной системе предложен метод симметричных составляющих.

Сущностью этого метода состоит в том, что любая трехфазная несимметричная система векторов токов и напряжений может быть заменена суммой трех симметричных систем:
I_a = I_a1+I_a2+I_a0; U_a = U_a1+U_a2+U_a0;

I_b = I_b1+I_b2+I_b0; Ub = U_b1+U_b2+U_b0;

I_c = I_c1+I_c2+I_c0; Uc = U_c1+U_c2+U_c0
Затем производится расчет этих трех симметричных систем с учетом уже упоминавшегося нами упрощения, т.е. по расчетным формулам для одной фазы. Таким образом вместо одной схемы используется три, но более простые. (Рис.1.1)

Система прямой последовательности состоит из трех векторов A_1, B₁, C₁ равных по величине и повернутых друг относительно друга на 120⁰. Причем вектор B₁ отстает от вектора A₁ на 120⁰, а вектор C₁ опережает на 120⁰. Используя оператор трехфазной системы a=e^j120 можно записать:
В₁=a²А₁; С₁=aА₁.
Система обратной последовательности состоит из трех векторов A₂, B₂, C₂ равных по величине и повернутых по отношению друг к другу на 120⁰. Причем вектор B₂ опережает A₂ на120⁰:
В₂=aА₂; С₂=a²А₂.
Система нулевой последовательности состоит из трех векторов А₀, В₀, С₀ совпадающими по фазе:
А₀ = В₀ = С₀


Рисунок 1.1 - Система симметричных составляющих

2. Режим короткого замыкания в трансформаторе

В режиме короткого замыкания сопротивление внешней цепи равно нулю, т. е. вторичная обмотка трансформатора замкнута накоротко. Этот режим следует рас­сматривать как аварийный. При нем во вторичной обмотке транс­форматора протекает ток, во много раз превышающий номинальный. Такой ток безусловно опасен для трансформатора и допустим толь­ко на очень короткое время.

Так как при режиме короткого замыкания можно получить ряд данных для характеристики рабо­ты трансформатора и оп ределить потери короткого замыкания, равные электрическим потерям в обмотках, этот режим создают искусственно при проведении опы­та короткого замыкания. Для это­го к первичной обмотке подводят пониженное напряжение U_K._З., при котором токи в обмотках I₁ и I₂ имеют номинальные значения.

Эт о пониженное напряжение, выраженное в процентах от номинального, называется напряжением короткого замыкания:

Напряжение короткого замыкания является очень важным параметром трансформатора и обычно указывается на его щитке-паспорте. Для силовых трансформаторов оно составляет от 5,5 до 10,5%, причем чем больше мощность трансформатора, тем выше зна­чение u _KЗ

Величиной напряжения короткого замыкания определяется и кратность тока короткого замыкания



На рис. 8.10 дана векторная диаграмма для режима короткого замыкания. Эта диаграмма строится так же, как и векторная диа­грамма работы трансформатора под нагрузкой. Векторы E₁ и E₂' отстают от вектора магнитного потока Ф на 90⁰. Вектор тока I₂



отстает от вектора э. д. с. Ё₂' на угол Ψ₂. Так как напряжение U_K._З, приложенное к первичной обмотке трансформатора, невелико и ток холостого хода I₀ будет мал, то им можно пренебречь. Тогда вектор тока I₁ будет сдвинут относительно вектора тока I₂ на 180° и  равен ему по величине, что видно из следующего. Если прене­бречь током Iо, то

В приведенном трансформаторе  , тогда

Вектор падения напряжения I₂' r₂' на активном сопротивлении г₂' совпадает по фазе с вектором тока I₂', а вектор падения напря­жения jI₂'x₂' на реактивном сопротивлении x₂' сдвинут по фазе на 90⁰ относительно вектора тока I₂', он откладывается от конца вектора I₂'r₂'. Вектор напряжения короткого замыкания U_1К.З оп­ределится в результате сложения векторов I₁r₁ и jI₁x₁. Для этого отложим вверх составляющую напряжения – E₁ геометрически сложим с ней векторы I₁r₁ и jI₁x₁. Этому режиму соответствует упрощенная схема замеще­ния, приведенная на рис. 8.11, так как при коротком замыкании трансформатор может быть представлен в виде цепи, состоящей из пос­ледовательно соединенных активных и индуктивных соп­ротивлений первичной и вто­ричной обмоток. Из вектор­ной диаграммы для режима короткого замыкания получа­ют треугольник короткого замыкания ОВГ (рис. 8.12). Для этого век­торы напряжения и э. д. с. вторичной обмотки поворачивают на 180° так, чтобы вектор E₂' совпал по направлению с вектором —E₁. При этом векторы токов первичной и вторичной обмоток I₂' и I₁ также совпадают.

Складывая между собой векторы активного падения напряжения I₁r₁ и I₂' r₂' и индуктивные падения напряжения jI₁x₁ и jI₂'x₂' получаем треугольник короткого замыкания, в котором





Рис. 8.12. Треугольник короткого замыка­ния

Сопротивления   и x_К,_З=x₁+ x₂' называются актив­ным и индуктивным сопротивлениями короткого замыкания или параметрами короткого замыкания.

Активная U_K,₃.а и реактивная U_к.з.х составляющие напряжения короткого замыкания U_K.₃ также выражаются в процентах от но­минального напряжения:



Опыт короткого замыкания производят по схеме, данной на рис. 8.13. Чтобы иметь в цепи меньшие токи, выгоднее подводить напряжение к обмотке высшего напряжения, а обмотку низшего напряжения замыкать накоротко. Постепенно повышая напряже­ние, подводимое к первичной обмотке трансформатора, от 0,3 U_H доводят его до величины, при которой токи в обмотках будут равны номинальным. При этом по приборам измеряют мощность и напря­жение.

Если в трехфазном трансформаторе токи и напряжения в фазах отличаются друг от друга, то ток короткого замыкания определяют из отношений:



Мощность короткого замыкания определя­ется как алгебраическая сумма показаний двух ваттметров:



По данным опыта короткого замыкания нахо­дят полное сопротивление короткого замыкания трансформатора



Активное и реактивное сопротивления ко­роткого замыкания определяются по формулам:



Коэффициент мощности при коротком замыкании



Опыт короткого замыкания позволяет определить потери в меди. Так как напряжение, приложенное к трансформатору, не­значительно и магнитный поток мал, потерями в стали можно пре­небречь. Тогда показания ваттметра в опыте короткого замыкания соответствуют потерям мощности в меди.

Заключение

При возникновении коротких замыканий в системе электроснабжения ее общее сопротивление уменьшается, что приводит к увеличению токов в ее ветвях по сравнению с токами нормального режима, а это вызывает снижение напряжения отдельных точек системы электроснабжения, которое особенно велико вблизи места короткого замыкания. При большой удаленности короткого замыкания величина тока короткого замыкания может составлять лишь незначительную часть номинального тока питающих генераторов и возникновение такого короткого замыкания воспринимается ими как небольшое увеличение нагрузки. Сильное снижение напряжения получается только вблизи места короткого замыкания, в то время как в других точках системы электроснабжения это снижение менее заметно. Следовательно, при рассматриваемых условиях опасные последствия короткого замыкания проявляются лишь в ближайших к месту аварии частях системы электроснабжения. Ток короткого замыкания, являясь даже малым по сравнению с номинальным током генераторов, обычно во много раз превышает номинальный ток ветви, где произошло короткое замыкание. Поэтому и при кратковременном протекании тока короткого замыкания он может вызвать дополнительный нагрев токоведущих элементов и проводников выше допустимого.

Токи короткого замыкания вызывают между проводниками большие механические усилия, которые особенно велики в начале процесса короткого замыкания, когда ток достигает максимального значения. При недостаточной прочности проводников и их креплений могут иметь место разрушения механического характера. Внезапное глубокое снижение напряжения при коротком замыкании отражается на работе потребителей. В первую очередь это касается двигателей, так как даже при кратковременном понижении напряжения на 30-40% они могут остановиться (происходит опрокидывание двигателей). Опрокидывание двигателей тяжело отражается на работе промышленного предприятия, так как для восстановления нормального производственного процесса требуется длительное время и неожиданная остановка двигателей может вызвать брак продукции предприятия. При малой удаленности и достаточной длительности короткого замыкания возможно выпадение из синхронизма параллельно работающих станций, т.е. нарушение нормальной работы всей электрической системы, что является самым опасным последствием короткого замыкания. Возникающие при замыканиях на землю неуравновешенные системы токов способны создать магнитные потоки, достаточные для наведения в соседних цепях (линиях связи, трубопроводах) значительных ЭДС, опасных для обслуживающего персонала и аппаратуры этих цепей.

Вывод: чтобы обеспечить безаварийное электроснабжение всех потребителей - необходимо проектировать и сооружать СЭС с учетом возможных КЗ, а это значит необходимы расчеты переходных процессов. Расчеты переходных процессов предусматривают определение токов и напряжений в короткозамкнутой цепи при заданных (расчетных) условиях для интересующего момента времени или вычисляют их изменение с течением времени в зависимости от поставленной задачи.

Список используемой литературы

1. Анчарова Т.В., Рашевская М.А., Стебунова Е.Д. Электроснабжение иэлектрооборудование зданий и сооружений: учебник. - М.: ФОРУМ; НИЦ ИНФРА-М. 2012. - 416 с.

2. Б.И. Кудрин, Б.В. Жилин, Ю.В. Матюнина. Электроснабжение по-требителей ирежимы: учебное пособие. - М.: Издательский дом МЭИ, 2012. - 412 с.

3. Б.И. Кудрин. Электроснабжение: учебник для студ. учреждений высш. проф. образования. - М.: Издательский центр "Академия", 2012. - 352 с.

4. Электротехнический справочник: В 4-х т.: Т.3. Производство, передача ираспределение электрической энергии / Под общ. ред. профессоров МЭИ В.Г. Герасимоваи др. (гл. ред.А.И. Попов). - М.: Издательский дом МЭИ, 2009. - 964 с.

5. Правила устройства электроустановок. / Минэнерго СССР. - М.: Энергоатомиздат, 1985, 640 с.

6. Основы электроснабжения. Часть1. Методические указания/ "РХТУ им.Д.И. Менделеева, Новомосковский институт (филиал). Сост.: Жилин Б.В., Ильин А.И., Стебунова Е.Д., Чиркова Т.Ю. Новомосковск 2012 - 48 с. Веников В.А., Путятин Е.В. Введение в специальность: Электроэнергетика. Учеб. для вузов - 2-е изд. М.: Высшаяшкола, 1988.

7. Правила устройства электроустановок. - М.: Атомиздат, 1995.

8. Введение в электроэнергетику. Методические указания /РХТУ им.Д.И. Менделеева, Новомосковский ин-т; Сост.: Е.Д. Стебунова, А.Ю. Стекольников, Т.Ю. Чиркова. Новомосковск, 2004. - 68 с.

9. Федоров А.А. Основы электроснабжения промышленных предприятий.К., "Энергия", 1979.

10. Электрическая часть станций и подстанции. Под редакцией C. Усова.П., "Энергия", 1977

11. Рожкова Л.Д., Козулин B. C. Электрооборудование станция и подстанций, М,"Энергия", 1980.

12. Кудрин Б.И. Учебник для студентов высших учебных заведений / - 2-еизд. - М.: "Интернет Инжиниринг", 2006. - 672с.