4

Лабораторная работа 2 исследование вл 0,38/0,22 кВ при неравномерной нагрузке фаз

Целью работы является исследование режима работы воздушной линии напряжением 380/220В при неравномерной нагрузке по фазам для выявления влияния несимметрии на качество напряжения у потребителей и на потери электрической мощности и энергии в проводах линии.

Запомните, что в линиях напряжением 0,38/0,22 кВ неравномерная нагрузка по фазам вызывается подключением однофазных потребителей: освещения, нагревательных элементов и бытовых приборов.

Несимметрия нагрузок по фазам нежелательна, так как приводит:

- к увеличению потерь напряжения, мощности и энергии в линии;

• к образованию несимметрии фазных напряжений, особенно в конце линии (при этом в трехфазных электродвигателях появляется обратное электромагнитное поле, снижающее момент и вызывающие дополнительный нагрев электродвигателя; нагревательные элементы и лампы накаливания одной и той же мощности, подключенные к разным фазам, работают по-разному);

• к возникновению в разгруженной фазе напряжения, в конце линии больше, чем в начале. В загруженной фазе напряжение снижается на большую величину, чем в линии с равномерной нагрузкой, равной нагрузке загруженной фазы.

При проектировании линии однофазных потребителей стараются распределить равномерно, а сельские сети всех напряжений, рассчитываются при условии равномерной нагрузки по фазам. Однако, в процессе эксплуатации по мере роста нагрузок может наблюдаться рост их асимметрии. Эксплуатационный персонал обязан проверять симметрию нагрузок и напряжений и при необходимости перераспределять нагрузки для выравнивания потерь напряжения по фазам.

1. Пояснения к работе

При проведении этой работы Вы должны убедиться, что расчет сетей с несимметричной (неравномерной) нагрузкой значительно усложняется. Потеря напряжения в такой сети для каждой фазы складывается из потери напряжения в фазном и нулевом проводах. Рассмотрим пример оценки потери напряжения фазы А:

ΔU_А=ΔU'_А+ ΔU"_А, (1)

где ΔU'_А - потеря напряжения в активных сопротивлениях фазы А (в фазном проводе и нулевом от тока фазы А); ΔU"_А - то же самое в реактивных сопротивлениях.

Значения ΔU'_А и ΔU"_А можно выразить через токи и сопротивление по участкам линии

ΔU'_А= (2)

ΔU"_А= (3)

где I_аA, I_аВ, I_ас - активные токи фаз А, В₃ С на участке; I_рА, I_рВ, I_рс -реактивные токи А, В, С на участке; r_А и x_А - активное и реактивное сопротивление провода фазы А на участке; r_N и x_N - активное и индуктивное сопротивление нулевого провода на участке.

Составляющая Σ I_аA r_A, представляет собой потери напряжения в активных сопротивлениях фазного провода фазы А, а – потери напряжения в активных сопротивлениях нулевого провода от тока несимметрии, совпадающие по направлению с напряжением фазы А.

Познакомьтесь с расчетом потерь напряжения в фазах В и С. Он проводится аналогично выражениям (2) и (3).

ΔU'_В= (4)

ΔU"_В= (5)

ΔU'_С= (6)

ΔU"_С= (7)

Обычно в линиях 380/220 В все три фазы выполнены одним проводом и, следовательно:

r_A= r_В= r_С= r и х_A= х_В= х_С= х

При коэффициенте мощности cosφ≥0.85 можно пренебречь потерей напряжения в реактивных сопротивлениях ΔU" и вести расчет только потерь напряжения в активных сопротивлениях ΔU'.

По значениям токов по фазам в любой точке линии можно графически определить ток нулевого провода (рис. 1а). Чтобы графически определить напряжение в любой точке неравномерно загруженной по фазам линии, необходимо знать падение напряжения в фазных и нулевом проводах (рис. 16).

Можно легко убедиться, что расчет потерь напряжения по формулам (2)-(7) применим также при расчетах потерь напряжения в сети с неполнофазным режимом. Так, полагая, что Iв = 0 или I_C = 0 в формулах (2)-(7), можно получить потери напряжения в двухфазном ответвлении трехфазной сети. Если принять Iв = 0 и I_C = 0, то получим выражения для потерь напряжения в однофазном ответвлении.

При симметричной нагрузке, когда I_A = Iв = I_C тока в нулевом проводе нет (выражения в скобках уравнений (2) - (7) равны нулю), потери напряжения определяются только потерями в фазных проводах

Рис. 1. Векторные диаграммы токов: а) напряжений б) при неравномерной активной нагрузке по фазам линии; U_A, U_B, U_C - напряжения в начале линии; ΔU'_A, ΔU'_B,, ΔU'_С, - напряжения в рассматриваемой точке; U_фА, U_фВ, U_фС - падение напряжения в фазных проводах от начала линии до рассматриваемой точки; ΔU_N - падение напряжения в нулевом проводе от тока несимметрии; ΔU_NA? ΔU_NB? ΔU_NC - проекции вектора падения напряжения в нулевом проводе на соответствующие фазные напряжения начала линии; I _NA, I _nb, I _nc - проекции вектора тока в нулевом проводе на соответствующие токи фаз.