INSTYTUT ARATÓW ELEKTRYCZNYCH

POLITECHNIKI ŁÓDZKIEJ

ROK AKADEMICKI........1997/98

NAZWISKO I IMIĘ..........DOMANOWSKI JACEK

SEMESTR.........................VI

STUDIUM ........................MAGISTERSKIE

SPECJALNOŚĆ................ELEKTROWNIE

LABORATORIUM...........PONIEDZIAŁEK godz. 17⁰⁰-20⁰⁰

LABORATORIUM

Z TECHNIKI ŁĄCZENIA

ĆWICZENIE NR 9

TEMAT: NAPIĘCIE POWROTNE PRZY WYŁĄCZANIU ZWARĆ POBLISKICH.

DATA WYKONANIA ĆWICZENIA	DATA ODDANIA SPRAWOZDANIA	OCENA ZA SPRAWOZDANIE	OCENA ZA ZALICZENIE TEORETYCZNE	UWAGI
25.03 1998r.	30.03 1998r.

1. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z modelem linii długiej i zachowaniem się jej na zwarcia pobliskie.

2. Przebieg ćwiczenia i opis modelu linii.

W celu dokonania pomiarów zwarliśmy zaciski 2 i 3, oraz linię na końcu. Przy otwartym wyłączniku W_L i zamkniętym W_S nastawiliśmy autotransformator Atr na żądaną wartość napięcia w obwodzie wg wskazań woltomierza V, i porównaliśmy ze wskazaniami oscyloskopu. Po zamknięciu W_L określiliśmy wg A i V wartości prądu zwarciowego I_W oraz napięcia U_LL. Przesuwając punkt zwarcia co 0,5km w kierunku zwarcia zmierzyliśmy charakterystyki I_W = f(l) oraz U_LL = f(l).

W ćwiczeniu wykorzystaliśmy model linii elektroenergetyczej niskiego napięcia. Do budowy modelu przyjęto następujące parametry linii:

- sieć zasilająca o mocy zwarciowej S = 3000MVA i częstotliwości drgań własnych f_ś = 600Hz,

- napięcie znamionowe U_n = 110kV,

- skala zmniejszania napięć k_u = 1:10⁴,

- skala zmniejszania prądów k_i = 1:10⁴,

- linia napowietrzna jednotorowa wykonana z przewodu AFL 3*150mm² w układzie płaskim, odległość przewodów b = 4360mm, promień przewodu r = 8.65mm, długość linii l_max = 10km,

- model odwzorowuje jednofazowe zwarcie doziemne przy skutecznie uziemionym punkcie zerowym sieci zasilającej,

- linia odwzorowana jest linią łańcuchową złożoną z n = 40 czwórników typu π wg rysunku.

Parametry modelu.

Napięcie: U_mn = U_n k_u = 1. Dla zachowania przyjętej skali prądu i zachowania częstotliwości drgań własnych obwodu parametry układu mogą pozostać bez zmian, gdyż stosunek: k_p = k_i/k_u = 1. Stąd:

Dla pojedynczego czwórnika z powyższego rysunku parametry są nzstępujące:

R_om = R_Lm/n = 1.96/40 = 0,049Ω

L_om = L_Lm/n = 13/40 = 0,325mH

C_om = C_Lm/n = (89,2/40)*10^-9 = 2,23*10^-9F

3. Wyniki pomiarów i obliczeń.

Przykładowe obliczenia wykonane dla punktu 1:

Iw=U_LL/( Xs+X₀*l)=76/(5+0,4*10)=8,4 kA

U_p(T/2)=2Em-2√2*Xs*Iw=2*110-2√2*5*8.4=101.2 kV

dU_p/dt=EmωZo/( Xs+X₀*l)=110*314*380/(5+0,4*10)=1.5 kV/μs

l.p		1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
l	km	10	9.5	9	8.5	8	7.5	7	6.5	6	5.5	5
Iw	kA	5.5	5.6	5.7	5.8	5.9	6.0	6.1	6.2	6.4	6.5	6.6
ULL	kV	76	74	74	74	74	74	74	72	72	72	72
Up(T/2)	kV	97	93	90,5	85,5	83	77,5	71,5	67	62,5	58	55
T/2	μs	61.4	60.7	59	55.1	52.4	50.5	45.1	39.7	37.9	36.6	35.4
dUp/dt	kV/μs	3.16	3.1	3.1	3.1	3.17	3.07	3.17	3.37	3.3	3.17	3.11
Up(T/2)	kV	101.2	101.1	98.37	95.4	92.4	89.2	85.7	84.2	82.4	78.3	65.8
dUp/dt	kV/μs	1,46	1.49	1.53	1.56	1.6	1.64	1.68	1.73	1.77	1.82	1.87
Iw	kA	8.4	8.41	8.6	8.81	9.02	9.25	9.5	9.6	9.73	10	10.9

4. Charakterystyki : Iw=f(l), U_LL=f(l), U_p(T/2)=f(l), dU_p/dt=f(l), dla wyników otrzymanych z pomiarów i obliczeń

S_w [kV/μs]

5. Schemat układu pomiarowego.

6. Wnioski.

W ćwiczeniu badaliśmy zachowanie się linii wysokiego napięcia na zwarcia pobliskie czyli na zwarcia występujące w niewielkich odległościach od wyłącznika. Zwarcia takie są bardzo trudne do wyłączania i niebezpieczne dla aparatury wyłączającej. Trudność ta wynika z występowania niekorzystnych przebiegów napięcia powrotnego, które charakteryzują się między innymi dużą stromością początkową. Napięcie to jeśli przekroczy wartość wytrzymałości powrotnej wyłącznika powoduje ponowny zapłon łuku. Na podstawie przeprowadzonych przez nas pomiarów widzimy że napięcie powrotne maleje wraz ze zmniejszaniem odległości punktu zwarcia od wyłącznika. Zupełnie inaczej sprawa ma się z prądem zwarcia. Prąd ten maleje wraz ze wzrostem odległości zwarcia od wyłącznika. W ćwiczeniu wyznaczaliśmy także strefę niebezpieczną przy wyłączaniu zwarć pobliskich i jak wynika z wykresu strefa ta przypada na odległość zwarcia od wyłącznika w zakresie 1,2-3,8 km. Także w tym zakresie wystąpienia zwarcia istnieje bardzo duże niebezpieczeństwo uszkodzenia wyłącznika (np. sklejenie styków wyłącznika ).

---