1.4 Вопросы для самоконтроля знаний

1) Что представляет собой двухобмоточный трансформатор?

2) Что представляют собой трансформаторы тока и напряжения и в чем их отличие?

3) Назовите виды погрешностей измерений, проводимых с помощью трансформаторов тока и напряжения;

4) Перечислите паспортные данные двухобмоточного трансформатора;

5) Объясните опыт холостого хода и опыт короткого замыкания двухобмоточного трансформатора;

6) На что расходуются потери активной и реактивной мощности в сердечнике трансформатора?

7) На что расходуются потери активной и реактивной мощности в обмотках трансформатора?

8) Из чего складываются потери электроэнергии в трансформаторе?

9) Чем представляется в схеме замещения поперечная ветвь? Что она учитывает?

10) Чем отличаются паспортные данные однофазных и трехфазных трансформаторов?

11) Как осуществляет регулирование напряжения трансформаторами?

12) Как найти потери напряжения на участках сети и в трансформаторах по экспериментальным данным?

13) Какое условное обозначение на схеме имеет автотрансформатор?

14) Как определяется номинальный коэффициент трансформации?

15) По какой схеме соединяются на подстанциях электрических сетей однофазные трансформаторы?

Лабораторная работа № 2 измерение параметров установившегося режима работы линии электропередачи

Цель работы. Изучение электрической схемы соединений; приобретение навыков по определению потери активной и реактивной мощности в линиях электропередачи.

2.1 Общие сведения

Линии электропередачи характеризуются параметрами (сопротивлениями и проводимостями), равномерно распределенными по длине линии.

Представление элемента электрической сети его параметрами называется схемой замещения. При расчетах симметричных режимов схемы замещения составляются для одной фазы.

Воздушные и кабельные линии электропередачи при расчетах электрических сетей представляются в общем случае П-образной схемой замещения, которая представлена на рисунке 2.1. Такая схема является наиболее удобной расчетной моделью линии, отражающей главные характеристики происходящих в линии явлений.

Рисунок 2.1 Схема замещения линии электропередачи

Схема замещения линии электропередачи состоит из продольной ветви и двух поперечных ветвей. В соответствии с этим различают продольные и поперечные параметры линии.

Продольные параметры – это активное и индуктивное сопротивления и одной фазы линии, поперечные – это активная и емкостная проводимости и между фазой и землей (точкой нулевого потенциала).

Проводниковые материалы (алюминий, медь, сплавы на их основе), используемые для проводов воздушных линий и жил кабельных линий электропередачи, обладают электрическим сопротивлением. При протекании по линии тока в этом сопротивлении теряется активная мощность, идущая на нагревание материала проводника.

Различают два вида электрического сопротивления: омическое и активное. Омическое сопротивление – это сопротивление проводника постоянному току, активное – переменному току.

Активное сопротивление больше омического вследствие эффекта вытеснения тока к поверхности проводника. Для промышленной частоты 50 Гц этот эффект проявляется незначительно, отличие активного и омического сопротивлений не превышает 0,5% и этим отличием обычно пренебрегают /3/.

Электрическое сопротивление проводника зависит от его температуры

, (2.1)

где температурный коэффициент изменения сопротивления; для алюминия и меди 1/ С;

сопротивление проводника при 20 С, Ом;

фактическая температура проводника, С.

В реальном диапазоне изменения температуры проводника его сопротивление меняется незначительно. Поэтому при выполнении инженерных расчетов температурным изменением сопротивлений проводников, как правило, пренебрегают.

Продольное активное сопротивление линии электропередачи, Ом, составляет

, (2.2)

где погонное активное сопротивление, Ом/км;

длина линии, км.

Индуктивное сопротивление линии электропередачи составляет

, (2.3)

где погонное индуктивное сопротивление, Ом/км.

Величина погонного индуктивного сопротивления рассчитывается по формуле

, (2.4)

где среднегеометрическое расстояние между проводами, м;

радиус провода, м.

Первая составляющая выражения (2.4) определяется магнитным полем вне провода и называется внешним индуктивным сопротивлением. Вторая составляющая определяется магнитным полем внутри провода и называется внутренним индуктивным сопротивлением.

Кроме потерь активной мощности, расходуемой на нагревание проводников, в линии электропередачи имеют место потери активной мощности, обусловленные:

• токами утечки через изоляцию вследствие ее несовершенства;

• ионизацией воздуха вокруг провода (явлением общей короны).

Эти два фактора обуславливают активную проводимость линии электропередачи.

Токи утечки через изоляцию ВЛ очень незначительны и ими, как правило, пренебрегают. Токи утечки через изоляцию кабельной линии электропередачи имеют заметную величину при напряжениях 220 кВ и выше.

Явление общей короны возникает при высокой напряженности электрического поля на поверхности проводника и сопровождается характерным потрескиванием и видимым свечением. Процессы ионизации воздуха вокруг коронирующего провода приводят к потерям активной мощности.

Потери активной мощности зависят от погодных условий и напряжения линии.

При дожде, мокром снеге, понижении атмосферного давления и увеличении напряжения потери на корону увеличиваются /3/.

Полная активная проводимость линии электропередачи

, (2.5)

где погонная активная проводимость, См/км.

Величина погонной активной проводимости рассчитывается по формуле

, (2.6)

где погонные значения потерь на корону, кВт/км;

номинальное напряжение линии, кВ.

Погонная емкостная проводимость линии электропередачи , См/км рассчитывается по формуле

. (2.7)

а полная реактивная проводимость линии электропередачи, См

. (2.8)

Мощность, теряемая в активных сопротивлениях линии электропередачи и расходуемая на ее нагрев, определяется по формуле:

, (2.9)

где активная мощности, кВт;

реактивная мощность, кВар;

полная мощность, кВт;

линейное напряжение, кВ.

Потери реактивной мощности на участке линии электропередачи обусловлены индуктивными сопротивлениями проводов и кабелей.

Реактивная мощность, теряемая в индуктивных сопротивлениях линии электропередачи, рассчитывается по формуле

. (2.10)

Суммарные потери энергии в линии определяются по формуле

, (2.11)

где годовые потери энергии в линии, зависящие от нагрузки кВт ч;

потери энергии, не зависящие от нагрузки, кВт ч.

Годовые потери энергии, зависящие от нагрузки

, (2.12)

где максимальные потери мощности на нагрев проводов, кВт ч;

число часов максимальных потерь мощности на нагрев проводов.

, (2.13)

где число часов использования максимальной нагрузки, ч.

Максимальные потери мощности на нагрев проводов линии

, (2.14)

где номинальное напряжение линии, В;

коэффициент мощности.

Потери энергии, не зависящие от нагрузки

, (2.15)

где суммарные среднегодовые потери мощности на корону, кВт ч;

, (2.16)

где количество цепей линии;

длина линии, км.