Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Энергосбережение в электроэнергетике и электроприводе. Методические указания к практическим занятиям по дисциплине «Энергосберегающие технологии» для
.pdf
PR
S ; cos
cos Z
=
(2.9)
U,I
t
U
I
cosPS
sinQS
S
а
б
Реактивную мощность можно уменьшить, последовательно включив в
цепь емкостное сопротивление Хс, например, в виде батареи конденсаторов.
Это следует из векторного характера рассматриваемых параметров. Полная
мощность S зависит от коэффициента мощности (), показывающего
степень запаздывания тока от напряжения (рис. 2.2.)
Рис. 2.2. Изменение тока и напряжения в цепи переменного тока – а;
треугольник мощностей – б
Составляющая реактивной мощности всегда присутствует в цепях переменного тока, т.к. потребителями реактивной мощности наряду с активной
кроме трансформаторов являются электродвигатели, сварочные аппараты,
индукционные электропечи, флуоресцентные лампы и другое
электротехническое оборудование, содержащее катушки или обмотки. За счет
ЭДС самоиндукции в сети появляется индуктивная составляющая
сопротивления XL, которую можно уменьшить введением емкостного
сопротивления.
Пример решения типовой задачи
Задача 2.1. Электрическая цепь переменного тока содержит
последовательно включенные активное сопротивление R=80 Ом и индуктивное
сопротивление ХL=100 Ом. Для компенсации реактивной мощности в цепь
добавлено емкостное сопротивление ХC=40 Ом. (рис. 2.3.) Напряжение цепи
осталось без изменения и равно U = 110 В.
11
R
X
L
X
C
Рис. 2.3. Схема к задаче 2.1. с
добавленным емкостным
сопротивлением
Решение:
Сопротивление цепи с активным и
индуктивным сопротивлением:
22
1L
Z R X ,=
(2.10)
22
1
Z 80 10 0 128,1 О м .=
Сопротивление цепи с активным,
индуктивным и емкостным сопротивлением:
2 2 2
2 L C
Z R X X .=
(2.11)
2
2
2
U
P U Z
R
S = ;
R
co s R
Z
=
(2.12)
2
1
2
11 0 1 2 8,1
S 24 2,1 В А ;
80
=
2
2
2
11 0 1 0 0
S 18 9,1 В А ;
80
=
12
S S S 24 2 ,1 189 ,1 = 5 3 В А. =
Определить, на какую величину изменилась полная потребляемая
мощность.
Потребляемая полная мощность определяется по формуле (2.9):
Ответ: Потребляемая мощность снизилась на 53 ВА.
3. Потери энергии в электрических сетях
В соответствии с ПУЭ при напряжениях 110 кВ и выше провода должны
проверяться на коронирование. Наиболее действенным средством уменьшения
потерь на корону является увеличение радиуса проводов или расщепление
проводов фазы. Правилами установлены минимальные значения диаметров
одиночных проводов, применяемых для сооружений линий 110-330 кВ (табл.
3.1). Для линий напряжением 35 кВ и ниже диаметры проводов не
нормируются.
12
Номинальное
напряжение, кВ
110
150
220
330
Диаметр, мм
11,3
15,2
21,6
33,1
Стандартное
сечение, мм2
АС-70
АС-120
АС0-240
АС0-600
Расстояние между
проводами, м
3,5-4
4,5-5
5-6
6-7
2
K0
0,18 r
P [U U ] ,
D
=
(3.1)
0,3 86 p
,
273 t
=
(3.2)
0 1 2
D
U 8 4, 6 m m r lg ,
r
=
(3.3)
Таблица 3.1.
Наименьшие допустимые диаметры одиночных проводов воздушных линий по
условиям потерь на корону
Примечания:
1. Эквивалентный радиус проводов в пучке расщепленной фазы
определяется специальным расчетом.
3.1. Аналитический расчет потерь активной мощности на корону
Потери на корону во всех трех проводах, кВт/км, при частоте
переменного тока 50 Гц определяют из зависимости:
где - относительная среднегодовая плотность воздуха;
U - линейное напряжение, кВ;
U0 - критическое напряжение, кВ;
– радиус одиночного провода, см;
– расстояние между проводами, см,
где p – среднегодовое барометрическое давление, мм рт. ст.;
t – среднегодовая температура воздуха, .
Критическое линейное напряжение, кВ
– коэффициент негладкости провода (0,82 – 0,85);
ненастной погоды (0,8).
.
действ
13
K
n
22
0
P
E
,
E
nr
=F
(3.4)
01
0, 3
E 1 .
r
= 3 0 ,3m
(3.5)
1ма кс 2 м ак с 3 ма кс
ср. мак с
E E E
E,
3
=
(3.6)
n
nм ак с
CU
E 0 , 0 1 4 7 ,
r
(3.7)
При использовании расщепленных проводов в формулу вводится
эквивалентный радиус.
3.2. Расчет потерь на корону по обобщенным характеристикам
Обобщенные характеристики (рис. 3.1) составлены на основе опытных
замеров потерь мощности на корону в линиях при различных погодных
условиях. Зависимость определяют графически
кВ
макс
где
/см;
потери на все три провода линии, кВт/км;
фактическая напряженность у поверхности каждого провода,
критическая напряженность, кВ
макс
Наличие короны рассчитывают сравнением средней напряженности у
поверхности проводов Е
с величиной критической напряженности,
ср.макс
соответствующей появлению общей короны, Е
Критическую напряженность определяют по формуле
Средняя напряженность у поверхности проводов
/см.
табл. (3.2)
0макс
где
- фактическая напряженность у поверхности любого из
проводников, получаемая из выражения
где С
рабочая емкость провода, пФ/м ;
n -
U- действующее значение рабочего линейного напряжения, кВ.
14
Рис. 3.1. Обобщенные характеристики потерь мощности на корону для
различных состояний погоды: 1 - хорошая погода, 2 - снег, 3 - дождь,
4 - изморозь
Если предварительный расчет показывает, что
15
ср м ак с о
E 0,5E ,
(3.8)
срм ак с о
E 0,95 E ,
(3.9)
Марка провода
АС0-240
АС0-300
АС0-500
АС0-600
АСУ-240
Радиус, см
1,08
1,175
1,51
1,65
1,12
Напряженность,
кВ/см
31,9
31,6
30,9
30,6
31,8
Марка провода
АСУ-300
АСУ-400
АС-240
АС-300
АС-400
Радиус, см
1,26
1,45
1,08
1,21
1,4
Напряженность,
кВ/см
31,4
31,0
31,9
31,6
31,1
Город, регион
Продолжительность за год, ч
Хорошая
погода
Дождь
Тд
Снег
Тс
Изморозь
Т
Красноярск
6680
390
1280
410
Москва
7040
640
790
290
Санкт-Петербург
6800
810
740
410
Омск
7340
300
460
680
Екатеринбург
6890
410
880
580
Челябинск
7620
360
580
200
Средняя полоса
7120
500
800
340
Условный
7000
760
1000
-
то расчета потерь на корону не требуется, так как потери малы.
Если оказывается, что
то потери недопустимо велики, сечение проводов по условиям потерь на
корону следует увеличить.
Таблица 3.2
Расчетные радиусы и критические напряженности Е
для сталеалюминиевых
0макс
проводов при = 1
Обобщенные характеристики (рис. 3.1.) дают функциональную
зависимость для различных состояний погоды: хорошая, ясная погода – Fх ,
дождь – Fд , снег – Fс , изморозь – Fиз .
Для расчета годовых потерь мощности должны быть заданы
статистические данные по продолжительности всех видов погоды в часах в
году для географического района, пересекаемого трассой ЛЭП (табл. 3.3).
Продолжительность различных видов погоды
Таблица 3.3
16
ср
24 ,1 3
С
D
lg
r
(3.10)
Последовательность выполнения расчета
1. Из зависимости (3.5) определяем начальную напряженность.
2. Рассчитываем среднюю рабочую емкость для всей линии, пФ/м:
3. Используя характеристики (рис. 3.2), определяем среднюю рабочую
емкость каждого из проводов С1, С2, С3; при горизонтальном расположении
проводов С1 = С3.
Рис. 3.2. Рабочие емкости линии электропередачи с расположением проводов в
горизонтальной плоскости
4. По формулам (3.6) и (3.7) находим рабочую напряженность у по-
верхности каждого из проводов и среднюю напряженность. Сравнивая ее с
критической, убеждаемся в наличии короны и необходимости дальнейших
расчетов.
17
(3.11)
(3.12)
5. Определяем отношение Еn / Е0 для каждого из проводов.
6. Используя обобщенные характеристики, находим функцию для каж-
дого вида погоды.
7. По данным табл. 3.3находим продолжительность каждого вида погоды
за год и рассчитываем искомые среднегодовые потери, кВт/км
Для расчета годовых потерь активной мощности, кВтч/км, полученные
среднегодовые потери следует умножить на 8760 часов
Примеры решения задач.
Задача 3.1. Линия электропередачи напряженностью 150 кВ пересекает
горное плато на высоте 2000 м над уровнем моря. Давление воздуха
(среднегодовое) 600 мм рт. ст., среднегодовая температура воздуха 10 °С.
Определить по аналитическим формулам потери мощности и корону для
всей линии, если известно, что провода АС-240 (радиус 1,08 см), а протяженность линии 100 км. Коэффициент негладкости принять равным 0,82, а
коэффициент погоды 0,8; Dср = 600 см.
Решение. Используя зависимость (3.2), определяем среднегодовую
плотность воздуха:
По формуле (3.3) находим значение для критического напряжения, при
котором возникает корона:
Полученные данные вводим в формулу (3.1) и находим потери мощности
18
на 1 км линии:
Заданная линия имеет протяженность 100 км, поэтому потери на всем ее
протяжении составят:
Потери находятся в допустимых пределах, несмотря на значительное
разрежение воздуха.
Задача 3.2. Линия электропередачи 150 кВ имеет данные, совпадающие с
условиями задачи 3.1. Средняя высота проводов 10 м. Климатические условия
соответствуют условному району:
Тх = 7000 ч; Тд = 760 ч; Тс = 1000 ч.
0пределить потери активной мощности на корону с помощью обобщенных характеристик.
Решение. Используя формулу (3.5), находим критическое напряжение:
Находим емкость проводов линии:
По характеристикам рис. 3.2 для заданной высоты подвеса находим
удельную емкость каждого из проводов в отдельности:
По формуле (3.7) находим фактическую напряженность у поверхности
каждого из проводов в отдельности:
Средняя напряженность Еср= 1/ 3(18 +18 +19,4) = 18,4 кВ/см.
Потери мощности на корону находятся в пределах нормы.
Используя соотношения
19
зависимость (3.11) и характеристики на рис. 3.1, находим потери
Потери мощности на всю длину линии
ТИПОВЫЕ ЗАДАЧИ ДЛЯ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ
В данном методическом указании приведены задачи, разработанные на
основании задач из источника [1].
4. Потери энергии и кпд электрических двигателей
Задача 4.1.
Какие виды потерь в двигателе постоянного тока независимого
возбуждения следует отнести к категории переменных? Выберите правильный
ответ из указанных:
1) потери в якорной цепи;
2) механические потери;
3) потери в цепи возбуждения;
4) дополнительные потери в стали.
Задача 4.2
Как изменяются переменные потери при реостатном способе управления
скоростью вращения двигателя постоянного тока независимого возбуждения?
Выберите правильный ответ из указанных:
1) остаются постоянными;
2) уменьшаются с увеличением угловой скорости;
3) возрастают с увеличением угловой скорости;
4) возрастают пропорционально перепаду угловых скоростей.
20
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]