1.3. Робоче завдання

Перед виконанням роботи слід встановити на моделі задані ви­кладачем ємність фаз відносно землі та активний опір ізоляції лінії електропередачі.

На моделі необхідно:

1. Дослідити роботу таких електричних мереж:

а) трипровідної з ізольованою нейтраллю;

б) трипровідної з компенсованою нейтраллю;

в) трипровідної з заземленою нейтраллю

в нормальному та після аварійному (замикання однієї з фаз на землю) в режимах. При цьому фіксуються фазні та лінійні напруги мережі, напруга зміщення нейтралі, струм замикання фази на землю. В випадках а), б) візуально фіксується, як поводять cебе асинхронні двигуни, то живляться від даної мережі.

2. Дослідити замикання фази на корпус обладнання, що живиться від мережі з ізольованою нейтраллю у випадках, коли:

а) корпус обладнання ізольований від землі;

б) корпус обладнання заземлений.

При цьому фіксуються напруги фаз відносно землі, напруга корпусу від­носно землі, струм у колі корпусу, що замкнений на землю.

3. Дослідити подвійне замкнення на землю в мережі з ізольованою нейтраллю. Замикання здійснюється відносно заземлених корпусів обладнання, що живиться від мережі. При цьому фіксуються напруги фаз від­носно землі в місці розміщення кожного виду обладнання, напруги кор­пусів відносно землі, струми в колах корпусів обладнання, що замкне­не на землю.

В звіті мають бути:

1. Мета роботи та короткі теоретичні відомості.

2. Спрощена принципова схема мережі, що досліджується.

3. Результати лабораторних вимірювань.

4. Векторна діаграма напруг та струмів, побудована для випадку замикання фази на землю в мережі з ізольованою нейтраллю. Векторну діаграму слід будувати зазначивши масштаб за струмом та напругою.

5. Висновки про надійність та безперебійність електропостачан­ня за різних режимів роботи нейтралі.

6. Висновки про безпеку обслуговування обладнання, що підключене до електричної мережі за різних режимів роботи нейтралі та в ра­зі відсутності та наявності заземлення корпусів.

A

B

Пр4

Пр5

Гн3

Гн4

Гн5

C

Пр6

Л1

Л2

Л3

Пр 1,2,3

N

В1

~ мережа

Гн1

В3

В2

Гн2

R_A

R_B

R_C

R_N

C_A

C_B

C_C

C_N

В4

Гн7

Гн6

Гн8

Кн1

Корп1

В5

Гн10

R15

В8

Кл1

Кл2

В6

Гн15

Гн11

Гн12

Гн13

Гн14

Гн16

Кн2

Корп2

В7

Гн18

R18

В9

Кл3

1.4. Програма роботи та методичні вказівки до виконання робочого завдання

1.4.1. Підготовка стенда до роботи

Перед початком роботи стенд приводиться у вихідне положення:

1. Ручками блоків імітації ізоляції фаз та нульового проводу (ручки R_A, R_B, R_C, R_N та С_A, С_B, С_C, C_N) виставити опір ізоля­ції та ємності проводів відповідно до завдання, одержаного у викладача.

2. Встановити тумблери В2, В3, В4, В5, В6, В7 у положення „Вимкнено”.

3. Встановити тумблери В8, В9 у положення "Ввімкнено".

4. Підключити в кінці лінії електропередачі (гнізда Гн11, Гн12, Гн13) фазопокажчик, що імітує реальний асинхронний двигун.

1.4.2. Проведення вимінювань

Лінійні напруги вимірюють відносно гнізд Гн3, Гн4, Гн5 або Гн11, Гн12, Гн13. Фазні напруги вимірюють відносно гнізд Гн3, Гн4, Гн5 або Гн11, Гн12, Гн13 та гнізда Гн2 (землі). Вимірювання фазних на­пруг в місці розміщення першого двигуна (Корп1) проводять відносно гнізда Гн10 (землі), а відповідні вимірювання в місці розміщення дру­гого двигуна (Корп2) - відносно гнізда Г18 (землі). Напруги корпу­сів відносно землі вимірюють відносно гнізд Гн9, Гн10 та Гн17, Гн18. Напруги зміщення нейтралі вимірюють відносно гнізд Гн1, Гн2.

Фазні та лінійні напруги, напруги корпусів відносно землі, на­пруги зміщення нейтралі вимірювати вольтметром з межею виміру 150 В.

Вимірювання струмів замикання фази на землю в мережі з ізольованою та компенсованою нейтраллю, а також вимірювання струмів замкнень фази на корпус у тих самих мережах проводити амперметрами з ме­жею виміру 100 мА. Струм замикання фази на землю в мережі з глухо-заземленою нейтраллю вимірювати амперметром з межею виміру 1 А.

1.4.3. Трипровідна мережа з ізольованою нейтраллю

1. Виміряти лінійні, фазні напруги та напругу зміщення нейтра­лі в нормально працюючій мережі. Результати вимірювань занести до табл. 1.3.

Таблиця 1.3

Режим роботи нейтралі та харак-теристики мережі	Режим роботи	Лінійні напруги,В			Фазні напруги, В			Напру-га змі-щення нейт-ралі, В	Ємніс-ний струм зами-кання на зем-лю, А
		UAB	UBC	UCA	UA	UB	UC
Три провідна з ізольваною нейтраллю	Нормальний
	Замикання на землю фази
Три провідна з компенсованою нейтраллю	Нормальний
	Замикання на землю фази
Три провідна з заземленою нейтраллю	Нормальний
	Замикання на землю фази

При ньому слід мети на увазі, що на моделі важко досягти рівності опорів фазної ізоляції, ємності проводів, у зв'язку з чим співвідношення може бути дещо порушено через асиметрію фазних параметрів. Однак для всіх побудов то обчислень слід взяти .

2. Натиснути кнопку на фазопокажчику і переконатися, що асинхронний двигун працює.

3. Замкнути одну з фаз (за вказівкою викладача) на землю, для чого з'єднати зазначену фазу з землею (Гн2) через амперметр.

4. Виміряти ємнісний струм замикання фази на землю та значення напруг, наведених у п.1. Результати вимірювань занести до табл. 1.3.

5. Натиснувши кнопку на фазопокажчику, переконатися, що режим роботи двигуна не змінився.

6. Зафіксувати стан ламп схеми контролю ізоляції до і після за­микання фази на землю.

1.4.4. Трифазна мережа з компенсованою нейтраллю

1. Знаючи напругу зміщення нейтралі U_ЗМ мережі з ізольованою нейтраллю в разі замикання фази на землю та ємнісний струм землі I_γ при цьому самому пошкодженні, визначити згідно із законом Ома опір індуктивності, який необхідно підключити до нейтралі, щоб ком­пенсувати зазначений струм. Визначити також індуктивність.

2. Заземлити нейтраль через регулюючу індуктивність (підключається до гнізд Гн1, Гн2) та замкнути на землю через амперметр ту саму фазу, що і в підрозділі 4.3. Змінюючи індуктивність, досягти максималь­ного зменшення струму, що проходить через землю.

Як регульовану індуктивність використовують лабораторний авто­трансформатор (ЛАТР). Підключення його до мережі здійснюють через затискачі „Навантаження”. В момент вмикання стенда ручку ЛАТРу слід встановити в середнє проміжне положення.

3. Зробити ті самі вимірювання, що і в пп.1.4 підрозділу 1.4.3. Результати вимірювань занести до табл. 1.3.

4. Натиснувши кнопку на фазовказівнику, зафіксувати, як працює асинхронний двигун.

5. Залишивши нейтраль компенсованою, ліквідувати замикання фази на землю та виміряти лінійні, фазні напруги, напругу зміщення нейтралі в нормально працюючій мережі. Результати вимірювань занести до табл. 1.3.

1.4.5. Трипровідна мережа з глухозаземленою нейтраллю

1. Заземлити нейтраль мережі (тумблер В2 ввімкнений) та виміряти лінійні, фазні напруги, напругу зміщення нейтралі в нормально працюючій мережі. Результати вимірювань занести до табл. 1.3.

2. Замкнути через амперметр на землю ту саму фазу, що і в підрозд. 1.4.3 та виміряти вищезазначені напруги та струм замикання фази на землю. Результати вимірювань занести до табл. 1.3.

Слід мати на увазі, що такий режим є аварійним і в рояльній мережі при цьому відмикається або пошкоджена фаза або мережа зага­лом. Тому в процесі цього досліду стенд вмикають лише на момент про­ведення відповідного вимірювання, через те, що по моделі проходить значний для неї струм. Фазопокажчик у цьому і наступних дослідах по­винен бути відімкнений від мережі.

1.4.6. Замикання фази на корпус обладнання, що живиться від мережі з ізольованою нейтраллю

1. Переконатися, що мережа працює з ізольованою нейтраллю (тумблер В23 вимкнений).

2. Для вимірювання струму, що протікатиме в колі замкненого на землю корпусу (Корп1) увімкнути амперметр у гнізда Гн7, Гн8.

3. Корпуси обладнання (Корп1, Корп2) не повинні бути зазем­лені, отже тумблери В5, В7 вимкнені.

4. Ввімкнути стенд, поставити перемикач В4 у положення „А” та здійснити замикання фази А на корпус, натиснувши кнопку Кл1. Виміря­ти фазні напруги в місці розміщення обладнання, напругу корпусу від­носно землі. Результати вимірювань занести до табл. 1.4.

Таблиця 1.4

Характеристика роботи обладнання мережі	Пошкодження		Фазні напруги, В			Напруга корпусу відносно землі, В	Струм в колі корпусу обладнан-ня, А
			UA	UB	UC
Ізольоване від землі	Замикання на корпус фази	А
		В
		С
Заземлене	Замикання на корпус фази	А
		В
		С

Переставити В4 в положення „В”, потім "С" і провести ті самі вимірювання гри замиканні на корпус фази В, а потім фази С. Резуль­тати вимірювань занести до табл. 1.4.

5. Заземлити корпус обладнання (В5 ввімкнено). Провести подібні досліди, що і в п.4 діл заземленого обладнання. Результати вимірювань занести до табл. 1.4.

1.4.7. Подвійне замикання на землю в мережі з ізольованою нейтраллю

1. Нейтраль мережі залишається ізольованою (тумблер В2 вимкне­но), корпуси обладнання заземлені (тумблери В5, В7 ввімкнені).

2. Для вимірювання струмів, що протікають у колах замкнених на землю корпусів Корп1, Корп2) увімкнути амперметри в гнізда Гн7, Гн8 та Гн15, Гн16.

3. Перемикачі В4 та В6 встановити в різні фази (задані викла­дачем).

4. Натиснувши одночасно кнопки Кн1 і Кн2, замкнути дві різні фази на корпуси. Зафіксувати фазні напруги в місці розміщення кожного корпусу, напруги корпусів відносно земні, струми, що протікають у колах замкнених на землю корпусів. Результати вимірювань занести до табл. 1.5.

Таблиця 1.5

Пошкодження	Корп1					Корп2
	Напруги фаз відносно землі, В			Напруга корпусу відносно землі, В	Струм в колі корпу-су,А	Напруги фаз відносно землі, В			Напруга корпусу відносно землі, В	Струм в колі корпу-су,А
	UA	UB	UC			UA	UB	UC
Замикання фази____ на Корп1 та фази ____ на Корп2

1.4.8. Особливі зауваження

Підключення та відключення вимірювальних приладів (амперметрів), а також зміни в схемі, що потребують перез’єднання провідників, схід проводити при відімкненій схемі. Схема вмикається та вимикається тумблером В1.

Контрольні запитання

1. Що називають нейтраллю електричної мережі? Які існують ре­жими роботи нейтралі?

2. З яким режимом нейтралі працюють мережі різних номінальних напруг і за яких умов?

3. Якими вимогами визначаються режими роботи нейтралі мереж до і понад 1000 В?

4. Побудувати векторну діаграму напруг та струмів мережі до і понад 1000 В, що працює з ізольованою нейтраллю при замиканні однієї з фаз на землю.

5. Як можна компенсувати ємнісний струм замикання фази на зем­лю в мережі, що працює з ізольованою нейтраллю?

6. Які значення має ємнісний струм замикання фази на землю в мережах, що працюють з ізольованою нейтраллю?

7. За яких значень ємнісного струму замикання фази на землю мереж має працювати з компенсованою нейтраллю?

8. Що означав вираз „мережа з ефективним заземленням нейтралі”?

9. Які значення мають внутрішні перенапруги в мережах, що працюють із різними режимами нейтралі?

10. Як режим роботи нейтралі впливає на надійність та безперебійність електропостачання?

11. Як змінюються лінійні та фазні напруги в мережах з ізольованою та компенсованою нейтраллю при замиканні однієї з фаз на землю?

12. Як можне забезпечити безпеку персоналу, що обслуговує обладнання у низьковольтних електричних мережах, які працюють з ізольованою або компенсованою нейтраллю?

Література

1. Петренко Л.П. Электрические сети и системы: Учеб. пособие для студентов вyзов. - К.: Высш шк.. 1981. - 320 с.

2. Боровиков В.А., Косарев В.К., Ходот Г.А. Электрические сети и энергетические системы: Учебник для техникумов. – Л.: Энергия, 1977. – 392 с.

3. Стенд для исследования защитных заземляющих устройств. Тип ОТ-10. Паспорт. - Одесса: УФ СКБ МВ и ССО СССР, 1981. – 14 с.