Указания по проведению эксперимента

• Убедитесь, что устройства, используемые в эксперименте, отключены от сети электропитания.

• Соедините гнезда защитного заземления " " устройств, используемых в эксперименте, с гнездом "РЕ" однофазного источника питания G1.

• Соедините аппаратуру в соответствия со схемой электрической соединений, приведенной на рис. 4.1.2.

• Установите переключателями желаемое значение напряжения вторичных обмоток трансформаторов группы А1, например, 220 В.

• Установите переключателями желаемые параметры моделей А5, А6 линий электропередачи, например, R = 0 Ом и L = 0,3 Гн.

• Установите переключателями желаемые параметры нагрузок А2, А3, например, 50% и 50% соответственно.

• Включите источник G2.

• Включите выключатель «СЕТЬ» измерительного прибора Р1.

• Включите источник G1. О наличии напряжения на его выходе должна сигнализировать светящаяся лампочка.

• Меняя положение от 1 до 4 переключателя коммутатора А8, с помощью прибора Р1, определяйте величины потоков активной, реактивной и полной мощностей, а также напряжения в начале и конце моделей А5 и А6 линий электропередачи.

• Меняя положение переключателей трехфазной трансформаторной группы А1 измеряйте коэффициент трансформации используемых в ней трансформатора и тем самым осуществляйте встречное регулирование напряжения сети.

• По завершении эксперимента отключите источники G1, G2, выключатель «СЕТЬ» прибора Р1.

Контрольные вопросы

1. Для каких потребителей используется встречное регулирование?

2. Суть встречного регулирования?

3. Что такое стабилизация напряжения и в каких случаях оно применяется?

4. Средства регулирования напряжения?

5. Как регулируется напряжение на шинах электростанций и подстанций?

2. Регулирование напряжения путем поперечной компенсации реактивной мощности с помощью конденсаторной батареи

Продольное и поперечное регулирование напряжения выполняется с помощью линейных и последовательных регулировочных трансформаторов. Линейные регулировочные трансформаторы и последовательные регулировочные трансформаторы ( вольтодобавочные) используются для регулирования напряжения на шинах подстанций, где установлены трансформаторы без регулирования коэффициента трансформации под нагрузкой. Кроме того, они могут устанавливаться для регулирования напряжения на отдельных линиях или группах линий.

Для регулирования напряжения на шинах подстанций регулировочные трансформаторы (РТ) включаются последовательно с силовым трансформатором(Т) без РНП. Линейные регуляторы (ЛР), используемые для регулирования напряжения на отдельных линиях или группах линий, устанавливаются на шинах низшего напряжения подстанций непосредственно в линии. Линейные регулировочные трансформаторы устанавливаются также на подстанциях с автотрансформаторами (АТ), если необходимо изменять напряжение на шинах низшего напряжения под нагрузкой. В этом случае линейный регулятор устанавливается последовательно с обмоткой низшего напряжения автотрансформатора.

Линейные и последовательные регулировочные трансформаторы состоят из двух трансформаторов: последовательного (ПТ) и питающего регулировочного (ПРТ).

Если на первичную обмотку фазы А регулировочного трансформатора ПРТ подается напряжение фазы А, то дополнительная ЭДС ±∆E_A совпадает по направлению с ЭДС E_A обмотки силового трансформатора и результирующая ЭДС E_A∑ совпадает по фазе с ЭДС E_A.

E_A∑= E_A±∆E_A

При этом регулирование с помощью РПН трансформатора ПРТ выполняется по модулю и называется продольным регулированием. Коэффициент трансформации при этом регулировании является действительной величиной.

Если первичная обмотка фазы А ПРН включена на соседние фазы В и С, то дополнительная ЭДС ±∆E_A сдвинута на 90° по отношению к ЭДС фазы А Е_А обмотки ВН силового трансформатора, и такое регулирование называется поперечным.

Одним из способов регулирования напряжения в электрической сети является изменение величины падения или потери напряжения на элементах электрической сети при помощи изменения перетоков реактивной мощности.

Изменение перетоков реактивной мощности в сетях может быть достигнуто изменением выдачи реактивной мощности синхронных генераторов на электростанциях. Однако такой принцип изменения реактивных перетоков часто не эффективен, так как приводит к загрузке сети реактивной мощностью и, как следствие, к увеличению потерь сети. Поэтому для изменения перетоков реактивной мощности с целью регулирования напряжения в электрических сетях используют компенсирующие устройства (КУ).

КУ предназначены для выработки и потребления реактивной мощности.

Для выработки используются: батареи статических конденсаторов, статические тиристорные компенсатора, синхронные компенсаторы в перевозбужденном режиме.

Для потребления реактивной мощности служат шунтирующие реакторы и синхронные компенсаторы в недовозбужденном режиме.

Батареи статических конденсаторов (БСК) применяются для генерации реактивной мощности в узлах сети и включаются на шинах понижающих подстанций (шунтовые батареи). БСК собирают из отдельных конденсаторов, соединенных параллельно или последовательно. Последовательное соединение конденсаторов позволяет увеличить рабочее напряжение БСК, а параллельное - мощность БСК. Батареи конденсаторов бывают регулируемые (управляемы) и нерегулируемые. В нерегулируемых число конденсаторов неизменно, а величина реактивной мощности зависит только от квадрата напряжения. Суммарная мощность нерегулируемых батарей конденсаторов не должна превышать наименьшей реактивной нагрузки сети.

В регулируемых батареях конденсаторов в зависимости от режима автоматически или вручную изменяется число включенных конденсаторов, также они снабжены пускорегулирующим устройством, необходимым для автоматического изменения мощности батареи ( контакторами или выключателями).

Включение в качестве компенсирующего устройства БСК позволяет лишь повышать напряжение , так как батареи конденсаторов только вырабатывают реактивную мощность.

Выбор мощности устройства, и если в качестве КУ выступает батарея конденсаторов, определяется следующей формулой:

Q_k­^ст≥Q_k

где Q_К определяется:

Q_k=((U_2доп-U₂)/X_c)*U_2доп

При использовании БСК необходимо проверять уровни напряжения в режимах минимальных нагрузок. Это связано с увеличением выдачи реактивной мощности БСК при росте напряжения в сети в минимальных режимах. Указанное обстоятельство может привести к превышению предельно допустимых значений напряжений в сети в режимах минимальной нагрузки. Для того, чтобы не допустить большого увеличения напряжения при снижении нагрузок, следует предусматривать отключение БСК или ее части.

Цель работы: Провести регулирование напряжения путем продольной компенсации реактивной мощности с помощью конденсаторной батареи.

Схема моделируемой электрической сети

Рис. 5.2.1. Схема электрической сети для изучения регулирования напряжения путем поперечной компенсации реактивной мощности с помощью конденсаторной батареи.

Схема электрических соединений и перечень используемых блоков

Рис. 5.2.2. Схема для изучения регулирования напряжения путем поперечной компенсации реактивной мощности с помощью конденсаторной батареи.

Обозначение	Наименование	Тип	Параметры
G1	Трехфазный источник питания	201.4	~ 3×220 В / 6 А
G2	Однофазный источник питания	218.8	~ 220 В / 6 А
А1	Трехфазная трансформаторная группа	347.3	3×80 В*А (звезда) 220, 225, 230 В / 133, 220, 225, 230, 235, 240, 245 В
А3	Активная нагрузка	306.1	220 / 380 В; 50 Гц 3×50 Вт
А4	Индуктивная нагрузка	324.2	220 / 380 В; 50 Гц 3×40 ВАр
А5	Модель линии электропередачи	313.2	400 В ~; 3×0.5 А
А7	Емкостная нагрузка	317.2	220 / 380 В; 50 Гц 3×40 ВАр
А8	Коммутатор измерителя мощностей	349	5 положений
Р1	Многофункциональный электроизмерительный прибор	550	Трехфазный для четырехпровод- ной сети/ 3×0...220В / 0...1 А