Лабораторные работы Работа 1. Исследование режимов работы линии с двухсторонним питанием

Содержание работы

1. Определить опытным путем точки токораздела активных и реактивных токов (или мощностей): при одинаковом напряжении питающих пунктов А и В и при двух различных значениях сопротивлений нагрузок z_н; при неодинаковых напряжениях питающих пунктов А и В и при двух различных значениях z_н.

2. Определить наибольшую потерю напряжения в линии при наиболее тяжелом послеаварийном режиме (т.е. при питании всех нагрузок либо от источника А, либо от источника В и наибольшей нагрузке z_н).

3. Найти распределение мощностей по участкам сети аналитическим путем.

4. Подсчитать максимальные потери напряжения в нормальном и наиболее тяжелом аварийном режимах работы линии.

5. Результаты измерений и вычислений свести в таблицы и построить графики изменения вдоль линии значений тока, напряжения, активной и реактивной мощностей.

6. Сравнить экспериментальные и расчетные данные и дать заключение по выполненной работе.

Общие сведения

Линии с двухсторонним питанием в последнее время получают все более широкое распространение в практике сельского электроснабжения.

Основное преимущество их заключается в повышении надежности электроснабжения. Недостатками являются: большие затраты при сооружении, трудоемкость расчетов и сложная релейная защита.

Сложность расчета замкнутых сетей, частным случаем которых является линия с двухсторонним питанием, заключается в определении мощностей (токов) по участкам схемы, т.е. в распределении мощностей (токов) по участкам сети.

Мощность, поступающая в линию от источника питания А, определяется формулой

(1.1)

где S_i – мощность нагрузки, присоединенной в i-й точке схемы; z_ib – сопротивление линии от точки присоединения нагрузки i до источника В; z_AB – сопротивление всей линии; U_н – номинальное напряжение линии.

Аналогично от источника В

(1.2)

При равенстве напряжений источников питания U_А =  второй член формул (1.1) и (1.2), определяющий уравнительную мощность, равен нулю. Расп­ре­­­деление активной Р и реактивной Q мощностей можно определить раздельно, подставляя в формулы (1.1) и (1.2) соответственно P_i или Q_i вместо S_i-.

Расчет аварийного режима, когда один из источников питания отключен, значительно упрощается, так как ничем не отличается от расчета радиальной схемы.

Когда известно, распределение мощностей, потери напряжения на участках линии с двухсторонним питанием определяются по тем же формулам, что и для радиальной схемы, т.е.

(1.3)

Максимальной потерей напряжения нормального режима линии с двухсторонним питанием называется сумма потерь напряжения на отдельных участках схемы от источника питания до точки токораздела, т.е.

ΔU_max = ΔU_A-1 + ΔU_1-2 + …

Рис. 1.1. К лабораторной работе № 1

Моделирование линии с двухсторонним питанием облегчает определение точек токораздела и потери напряжения в линии.

Принципиальная схема моделируемой линии показана на рис. 1.1а. Схема имеет два источника питания (А и В) и четыре нагрузки (S₁, S₂, S₃ и S₄) с различными коэффициентами мощности.

На стенде модель линии изображена в виде действующей однолинейной схемы замещения (рис. 1.1б), в которую входят следующие элементы:

два автотрансформатора (ЛАТР), имитирующих источники питания А и В; активные сопротивления по 5 Ом, имитирующие полные сопротивления участков высоковольтной линии (z_A-1…z_4-5; дроссели z_н-1…z_н-4), имитирующие нагрузку потребителей с коэффициентом мощности, равным 0,8…0,9.

Кроме того, стенд снабжен выключателями В1 и В2 источников тока и набором измерительных приборов: амперметром, вольтметром и ваттметром.

Измерительные приборы могут включаться в различные точки линии (1...4, А и В) при помощи специальных кнопок.

Питание на стенд подается пакетным выключателем.

Указания к выполнению работы

Для определения точки токораздела и наибольшей потери напряжения следует замерить в различных точках модели напряжения, токи и мощности.

Перед началом замеров при включенных выключателях В1 и В2 следует установить значения напряжений источников питания, заданные преподавателем. Напряжение регулируют автотрансформаторами.

Напряжение в первом приближении измеряют щитовыми вольтметрами, установленными над выключателями В1 и В2, и уточняют по вольтметру, подключаемому кнопкой включения к соответствующему источнику (А или В). Значение напряжения не должно превышать 90 В. Для опытов, когда разница между ними не должна превышать 10 В.

Активную мощность измеряют астатическим ваттметром, позволяющим определить направление (знак) активной мощности.

Показания вольтметра дают разность потенциалов между замеряемой точкой схемы и точкой нулевого потенциала.

По экспериментальным данным максимальные потери напряжения могут быть получены как разность напряжений источника питания и напряжения точки схемы, являющейся точкой токораздела:

ΔU_max = U_A – U_n (1.4)

где U_А – напряжение источника питания; U_n – напряжение точки токораздела.

Значения мощностей S и Q для всех условий опыта определяется следующими формулами:

S = UI; (1.5)

Сравнивая данные, полученные экспериментальным и аналитическим путем, можно определить погрешность эксперимента:

(1.6)

Экспериментальные данные и результаты аналитических расчетов следует свести в таблицы.