Исследование работы
простейшей системы передачи электрической энергии
в режиме трехфазного короткого замыкания
Цель работы: освоение методики определения токов короткого замыкания в электроэнергетических системах путем моделирования в среде MatLAB.
Рабочее задание:
Подготовка к лабораторной работе
Подготовка к лабораторной работе предполагает:
– Используя рекомендованные для курса учебники, материал лекций и вспомогательной литературы, изучить теоретические основы вычисления токов короткого замыкания в системах передачи электрической энергии.
– По заданным в табл. 1 номинальным значениям напряжений источника, линии, напряжения нагрузки и ее мощности выбрать типы трансформаторов и линии электропередач простейшей системы, схема которой представлена на рис. 1.
Примечание. Схема составлена с учетом предположения, что источником электрической энергии для системы является генератор бесконечно большой мощности.
– Составить схему замещения простейшей цепи. Рекомендуется привести параметры элементов системы к линии электропередачи.
|
|
Рис. 1 – Схема электрической сети
Таблица 1
Номер варианта | U г, кВ | U л кВ | U н кВ | P, МВт | cos φ | l, км |
1 | 6,6 | 500 | 38,5 | 100 | 0,6 | 200 |
2 | 10,5 | 330 | 38,5 | 125 | 0,65 | 250 |
3 | 6,3 | 220 | 11 | 32 | 0,7 | 170 |
4 | 11 | 115 | 6,6 | 16 | 0,75 | 130 |
5 | 6,6 | 115 | 10,5 | 16 | 0,8 | 220 |
6 | 10,5 | 500 | 6 | 120 | 0,85 | 250 |
7 | 6,3 | 330 | 15,75 | 200 | 0,9 | 100 |
8 | 11 | 230 | 6,6 | 200 | 0,95 | 150 |
9 | 11 | 115 | 6,6 | 16 | 0,62 | 100 |
10 | 10,5 | 115 | 38,5 | 25 | 0,67 | 200 |
11 | 6,3 | 500 | 10,5 | 125 | 0,72 | 250 |
12 | 15 | 330 | 6,6 | 200 | 0,77 | 100 |
13 | 8,5 | 220 | 6,6 | 200 | 0,82 | 150 |
14 | 11 | 115 | 6,6 | 40 | 0,87 | 200 |
15 | 6,6 | 115 | 11 | 40 | 0,92 | 150 |
16 | 8,5 | 500 | 11 | 125 | 0,97 | 200 |
17 | 11 | 330 | 6,6 | 200 | 0,6 | 250 |
18 | 10,5 | 220 | 8,5 | 200 | 0,65 | 200 |
19 | 6,6 | 115 | 11 | 63 | 0,7 | 140 |
20 | 11 | 115 | 6,6 | 63 | 0,75 | 250 |
21 | 11 | 500 | 10 | 125 | 0,8 | 100 |
22 | 10,5 | 330 | 15 | 200 | 0,85 | 150 |
23 | 6,6 | 220 | 11 | 40 | 0,9 | 160 |
24 | 6,6 | 115 | 11 | 80 | 0,95 | 150 |
25 | 11 | 115 | 6,6 | 15 | 0,62 | 200 |
26 | 10,5 | 500 | 38,5 | 250 | 0,67 | 150 |
27 | 6,3 | 330 | 11 | 200 | 0,72 | 220 |
28 | 6,6 | 220 | 11 | 40 | 0,77 | 200 |
29 | 6,3 | 115 | 10,5 | 10 | 0,82 | 250 |
30 | 11 | 115 | 6,6 | 10 | 0,87 | 150 |
31 | 6,3 | 500 | 38,5 | 250 | 0,92 | 170 |
32 | 10 | 330 | 38,5 | 125 | 0,97 | 130 |
33 | 11 | 220 | 6,6 | 40 | 0,6 | 170 |
34 | 10,5 | 115 | 6,6 | 63 | 0,65 | 180 |
35 | 6,6 | 115 | 11 | 63 | 0,7 | 230 |
– На основании паспортных данных элементов системы рассчитать параметры элементов для использования при моделировании. Следует обратить внимание на то, что в модели используются параметры элементов в абсолютных и относительных единицах. На рис. 2 представлена модель простейшей системы передачи электрической энергии
Рис. 2 – Модель простейшей системы передачи электрической энергии
Экспериментальные исследования
Экспериментальные исследования заключаются в следующем:
– Открыть файл модели простейшей системы передачи электрической энергии el_magn_lab1.
|
|
– Последовательно открывая окна параметров элементов модели электрической системы, ввести цифровые данные, полученные в результате предварительного расчета.
– При заполнении параметров выключателя установить его начальное положение «открыто». Время срабатывания выключателя установить равным 1 с.
– Запустить моделирование и дождаться его окончания.
– С помощью осциллографов проконтролировать законы изменения мгновенных значений токов и напряжений во времени.
– Запомнить полученные с помощью осциллографов кривые для дальнейшего анализа и составления отчета.
– Открыть файл модели простейшей системы передачи электрической энергии el_magn_lab1_1. Следует обратить внимание на то, что короткозамыкатель подключен к выходу второго трансформатора. Это сделано для того, чтобы проанализировать влияние параметров второго трансформатора на силу токов короткого замыкания.
Рис. 3 – Модель простейшей системы передачи электрической энергии
– Установить параметры элементов модели так, как это было сделано ранее (рис. 3).
– Запустить симуляцию модели и дождаться ее окончания.
– С помощью осциллографов проследить изменение токов и напряжений системы при коротком замыкании на шинах нагрузки.
– Запомнить графики изменения токов и напряжений элементов системы для дальнейшего анализа и составления отчета.
– По законам изменения токов, полученных с помощью осциллографов 1 и 3 определить действующие значения токов вторичной обмотки первого трансформатора и нагрузки. Полученные значения занести в таблицу зависимости токов от длины линии.
– Открыть окно параметров линии и уменьшить ее длину в два раза.
– Запустить симуляцию модели и по ее окончании измерить токи вторичной обмотки первого трансформатора и нагрузки. Полученные значения занести в таблицу.
– Открыть окно параметров линии, сначала восстановить прежнее значение длины, а затем увеличить его в два раза. Запустить симуляцию модели и измерить значения токов. Занести полученные значения в таблицу.
– Повторить подобные исследования, увеличивая длину линии в три, четыре и пять раз.
– Восстановить параметры элементов модели.
– Запустить симуляцию модели при расчетных значениях параметров второго трансформатора. Измерить значения токов короткого замыкания и занести в таблицу зависимости токов от сопротивления короткого замыкания. Значения сопротивлений записывать в относительных единицах. За базисное значение принять рассчитанное ранее сопротивление короткого замыкания.
– Открыть окно параметров второго трансформатора. Увеличить активные сопротивления и индуктивности первичной и вторичной обмоток трансформатора в два раза.
– Запустить симуляцию модели и по ее окончании измерить токи вторичной обмотки первого трансформатора и ток нагрузки. Занести полученные значения в таблицу.
– Повторить исследования, увеличивая значения сопротивления в 3, 4, 5 и 6 раз.
– По окончании исследований показать результаты преподавателю.
Обработка экспериментальных данных
Обработка предполагает следующие этапы:
– Проанализировать графики изменения токов и напряжений, полученные с помощью осциллографов при трехфазном коротком замыкании на шинах первичной обмотки второго трансформатора. Обратить внимание на изменение напряжения на выходе первого трансформатора в момент наступления короткого замыкания. Определить силу токов линии и нагрузки после нарушения режима работы. Сравнить полученные значения с результатами предварительных расчетов. Сделать выводы.
– Проанализировать графики изменения токов и напряжений, полученные с помощью осциллографов при трехфазном коротком замыкании на шинах нагрузки. Обратить внимание на изменение напряжений на входе и выходе линии в момент короткого замыкания. Определить силу токов линии и нагрузки после нарушения режима работы. Проанализировать результаты и сделать выводы.
|
|
– Построить графики зависимости токов трехфазного короткого замыкания при изменении длины линии и пояснить полученные зависимости.
– Построить графики зависимости токов трехфазного короткого замыкания при изменении параметров второго трансформатора и прокомментировать полученные зависимости.
Составление отчета