Составить схему замещения простейшей цепи.
Рисунок 1
Рисунок 2
) Используя традиционные методы расчета электрических цепей, вычислить токи короткого замыкания входной и выходной обмоток первого трансформатора при трехфазном коротком замыкании на шинах первичной и вторичной обмоток второго трансформатора.
4) На основании паспортных данных элементов системы и предыдущих вычислений рассчитать параметры элементов для использования при моделировании.
Рисунок 3
) Последовательно открывая окна параметров элементов модели электрической системы, ввести цифровые данные, полученные в результате предварительного расчета.
) Открыть файл модели простейшей системы передачи электрической энергии LR11.С помощью осциллографов проконтролировать законы изменения мгновенных значений токов и напряжений во времени.
) Открыть файл модели простейшей системы передачи электрической энергии LR12. Осуществляя симуляцию модели на рисунке 3 снять зависимости тока вторичной обмотки трансформатора и тока нагрузки от длины линии и от сопротивления короткого замыкания трансформатора.
) Построить и проанализировать графики данных зависимостей.
Ход работы:
Номер вариантаUг кВUл кВUн кВР МВтCos цL км12153306,62000,77100
Расчет параметров трансформатора:
Рисунки 4 и 5 - параметры повышающего и понижающего трансформатора
Время симуляции устанавливаем равным 5 с. Время замыкания ключа 0.5с.В результате симуляции схемы на рис.2 получили следующие результаты:
Рисунок 6 - Осциллограмма тока на обмотке низкого напряжения 1-ого трансформатора
Амплитудное значение установившегося тока Ia=200 кА
Рисунок 7 - Осциллограмма тока на обмотке высокого напряжения 1-ого трансформатора
Амплитудное значение установившегося тока Ia=9 кА
Рисунок 8 - Осциллограмма тока на обмотке низкого напряжения 2-ого трансформатора
Амплитудное значение установившегося тока Ia=13 А
Рисунок 9 - Осциллограмма напряжения генератора
Амплитудное значение установившегося напряжения Ua=21 кВ
Рисунок 10 - Осциллограмма напряжения на обмотке высокого напряжения 2-ого трансформатора
Амплитудное значение установившегося напряжения Ua=47 кВ
Рисунок 11 - Осциллограмма напряжения на обмотке низкого напряжения 2-ого трансформатора
Амплитудное значение установившегося напряжения Ua=21 кВ
В результате симуляции схемы на рис.3 получили следующие результаты:
) Зависимость действующих значений токов на вторичной обмотке 1-ого трансформатора и токов на вторичной обмотке 2-ого трансформатора от длины линии.
а) Длина линии L=100 км, ток на вторичной обмотке низкого напряжения 1-ого трансформатора I1a=3700 A. Ток на вторичной обмотке 2-ого I2a=12A.
Рисунок 12 - Осциллограмма тока на обмотке низкого напряжения 1-ого трансформатора
Рисунок 13 - Осциллограмма тока на вторичной обмотке 2-ого трансформатора
Рисунок 14 - Осциллограмма напряжения генератора
Напряжение генератора остается постоянным(21000В) т.к. мы считаем наш источник идеальным, т.е. его сопротивление мало.
Рисунок 15 - Осциллограмма напряжения на обмотке высокого напряжения 2-ого трансформатора
Амплитудное значение установившегося напряжения U=180000 В
Рисунок 16 - Осциллограмма напряжения на обмотке низкого напряжения 2-ого трансформатора
Амплитудное значение установившегося напряжения U=20000 В
б) Длина линии L=50 км, ток на вторичной обмотке низкого напряжения 1-ого трансформатора I1a=4000 A. Ток на вторичной обмотке 2-ого трансформатора I2a=10A.
Рисунок 17 - Осциллограмма тока на обмотке низкого напряжения 1-ого трансформатора
Рисунок 18 - Осциллограмма тока на вторичной обмотке 2-ого трансформатора
в) Длина линии L=200 км, ток на вторичной обмотке низкого напряжения 1-ого трансформатора I1a=2400 A. Ток на вторичной обмотке 2-ого трансформатора I2a=12,5A.
Рисунок 19 - Осциллограмма тока на обмотке низкого напряжения 1-ого трансформатора
Рисунок 20 - Осциллограмма тока на вторичной обмотке 2-ого трансформатора
г) Длина линии L=300 км, ток на вторичной обмотке низкого напряжения 1-ого трансформатора I1a=1900 A. Ток на вторичной обмотке 2-ого I2a=13A.
Рисунок 21 - Осциллограмма тока на обмотке низкого напряжения 1-ого трансформатора
Рисунок 22 - Осциллограмма тока на вторичной обмотке 2-ого трансформатора
д) Длина линии L=400 км, ток на вторичной обмотке низкого напряжения 1-ого трансформатора I1a=1400 A. Ток на вторичной обмотке 2-ого I2a=14A. трансформатор трехфазный замыкание обмотка
Рисунок 23 - Осциллограмма тока на обмотке низкого напряжения 1-ого трансформатора
Рисунок 24 - Осциллограмма тока на вторичной обмотке 2-ого трансформатора
е) Длина линии L=500 км, ток на вторичной обмотке низкого напряжения 1-ого трансформатора I1a=1200 A. Ток на вторичной обмотке 2-ого трансформатора I2a=15A.
Рисунок 25 - Осциллограмма тока на обмотке низкого напряжения 1-ого трансформатора
Рисунок 26 - Осциллограмма тока на вторичной обмотке 2-ого трансформатора
Результаты занесем в таблицу:
Длина линии, км10050200300400500I1a, А370040002400190014001200I2a, А121012,5131415
) Зависимость токов к.з. от активного сопротивления и индуктивности обмоток трансформатора.
а) Исходные данные 2-ого трансформатора:
Рисунок 27 - Осциллограмма тока на обмотке низкого напряжения 1-ого трансформатора
Рисунок 28 - Осциллограмма тока на вторичной обмотке 2-ого трансформатора
б) При увеличении активного сопротивления и индуктивности первичной и вторичной обмоток трансформатора в 20 раз:
Ток на вторичной обмотке низкого напряжения 1-ого трансформатора I1a=2350 A. Ток на вторичной обмотке 2-ого трансформатора I2a=12,5A.
Рисунок 29 - Осциллограмма тока на обмотке низкого напряжения 1-ого трансформатора
Рисунок 30 - Осциллограмма тока на вторичной обмотке 2-ого трансформатора
в) При увеличении активного сопротивления и индуктивности первичной и вторичной обмоток трансформатора в 30 раз:
Ток на вторичной обмотке низкого напряжения 1-ого трансформатора I1a=1900 A. Ток на вторичной обмотке 2-ого трансформатора I2a=12,5A.
Рисунок 31 - Осциллограмма тока на обмотке низкого напряжения 1-ого трансформатора
Рисунок 32 - Осциллограмма тока на вторичной обмотке 2-ого трансформатора
г) При увеличении активного сопротивления и индуктивности первичной и вторичной обмоток трансформатора в 40 раз:
Ток на вторичной обмотке низкого напряжения 1-ого трансформатора I1a=1550 A. Ток на вторичной обмотке 2-ого трансформатора I2a=12,5A.
Рисунок 33 - Осциллограмма тока на обмотке низкого напряжения 1-ого трансформатора
Рисунок 34 - Осциллограмма тока на вторичной обмотке 2-ого трансформатора
д) При увеличении активного сопротивления и индуктивности первичной и вторичной обмоток трансформатора в 50 раз:
Ток на вторичной обмотке низкого напряжения 1-ого трансформатора I1a=1300 A. Ток на вторичной обмотке 2-ого трансформатора I2a=12,5A.
Рисунок 35 - Осциллограмма тока на обмотке низкого напряжения 1-ого трансформатора
Рисунок 36 - Осциллограмма тока на вторичной обмотке 2-ого трансформатора
е) При увеличении активного сопротивления и индуктивности первичной и вторичной обмоток трансформатора в 60 раз:
Ток на вторичной обмотке низкого напряжения 1-ого трансформатора I1a=1100 A. Ток на вторичной обмотке 2-ого трансформатора I2a=12,5A.
Рисунок 37 - Осциллограмма тока на обмотке низкого напряжения 1-ого трансформатора
Рисунок 38 - Осциллограмма тока на вторичной обмотке 2-ого трансформатора
Полученные данные занесем в таблицу:
Параметры трансформатора, о.е.R(pu)=0.001 L(pu)=0.05R(pu)=0.02 L(pu)=0.1R(pu)=0.03 L(pu)=0.15R(pu)=0.04 L(pu)=0.2R(pu)=0.05 L(pu)=0.25R(pu)=0.06 L(pu)=0.3I1a, А370023501900155013001100I2a, А1212.512.512.512.512.5
Вывод
Выполнив лабораторную работу, освоили методику определения токов короткого замыкания в электроэнергетических системах путем моделирования в среде Mathlab и путем использования традиционных методов расчета электрических цепей. Построили графики зависимости токов в линии и нагрузке от длины линии и параметров трансформаторов.
При коротком замыкании на шинах нагрузки токи короткого замыкания получаются больше, чем при к.з. на первичной обмотке второго трансформатора.
Токи короткого замыкания уменьшаются с увеличением длины линии и с увеличением активного сопротивления и индуктивности трансформаторов.