Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

METODYChKAnew

.pdf
Скачиваний:
16
Добавлен:
17.05.2015
Размер:
1.45 Mб
Скачать

Режими ліній електропередачі міжсистемного зв'язку можливо аналізувати за допомогою таких основних співвідношень для напруги і струму на початку лінії за "параметрами кінця лінії":

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U1 U2ch 0L

3II2ZCsh 0L,I1 I2ch 0L U2

3ZCsh 0L

(3.1)

 

Для лінії, в якій не враховується активний опір і активна провідність,

тобто для лінії без втрат, співвідношення (3.1) спрощується:

 

 

 

 

 

 

 

 

U1 U2 cos0L j 3II2ZC sin 0L,I1 I2 cos0L jU 2

 

 

3ZC sin 0L (3.2)

 

Враховуючи потужність навантажень, залежність для напруги можна

записати таким чином:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U1 U2 cos 0L Q*2 sin 0L jP* sin 0L ,

(3.3)

де Q*2 Q2

PC – відносна реактивна потужність в кінці електропередачі;

P

U2

Z

C

– натуральна потужність лінії.

 

 

 

 

 

C

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Напруга на початку ЛЕП є функцією довжини лінії, потужності, що

передається і напруги в кінці її. Для будь–якої точки, що знаходиться на відстані х від її кінця можна записати вираз.

U1 U2 cos 0x Q*2 sin 0x jP* sin 0x .

(3.4)

Якщо початкові умови - параметри на початку ЛЕП, то напруга може

бути визначена за виразом:

 

UX U1 cos 0x Q*2 sin 0x jP* sin 0x .

(3.5)

В режимі холостого ходу напруга в кінці передачі U2 U1

cos 0L .

Графічне зображення розподілу напруги для цього режиму показано на рисунку 3.1 - для режиму холостого ходу - 1; 2 – для режиму P 1; 3 – для режиму P 1.

U*

 

 

1

2

2

 

1

3

 

 

l

 

Рисунок 3.1 – Залежність напруги від довжини лінії

 

18

19

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 4

Дослідження способів регулювання напруги ЛЕП –330 кВ

Мета роботи - вибрати найкращий спосіб регулювання напруги і зменшення втрат активної потужності в ЛЕП-330 кВ. За допомогою експериментів перевірити закони зміни напруги і втрат активної потужності в ЛЕП в залежності від навантаження і визначити шляхи регулювання напруги і зменшення втрат.

Завдання - одержати залежність напруги і втрат активної потужності при зміні навантаження та використання певних способів регулювання параметрів режиму.

4.1 Підготовка до роботи

1.Розрахувати параметри заступної схеми ЛЕП–330 кВ, з проводом 2хАС–400/51 довжиною 390 км.

2.Вивчити закономірності зміни напруги в кінці ЛЕП і втрат потужності при зміні навантаження.

3.Вивчити вплив компенсуючих пристроїв (КП) на регулювання напруги в кінці ЛЕП і на втрати активної потужності.

4.2 Методика виконання лабораторної роботи

1.Дослідити режим холостого ходу ЛЕП330 кВ. Виміряти напругу на початку і в кінці лінії ( U1 та U2 ).

2.Дослідити режими навантажень ЛЕП–330 кВ, змінюючи навантаження в кінці передачі. Виміряти напругу, струм навантаження і активну потужність на початку і в кінці лінії.

3.Дослідити режими навантажень, враховуючи повздовжню компенсацію (ПК). При цьому навантаження слід змінювати в тих же межах, що і в попередньому досліді . Вимірювання виконати за п. 2.

4.Дослідити режими навантажень, враховуючи пристрої поперечної компенсації. Зміну навантажень і вимірювання параметрів виконати за п. 2.

5.За результатами дослідів побудувати: векторні діаграми напруги і струму для одного з дослідів (за вказівкою викладача); графіки напруги U2

від струму навантаження і графіки втрат потужності в залежності від навантажень для дослідів 2–4; P f IH , U2 f IH .

6.Виконати розрахунки втрати потужності для дослідів 2–4.

7.Привести експериментальні дані до умов реальної лінії електропередачі.

8.Зробити аналіз всіх дослідів і вибрати кращий спосіб регулювання напруги і зниження втрат активної потужності в ЛЕП.

20

4.2 Зміст звіту

1.Формулювання мети і завдання досліджень.

2.Результати попередніх аналітичних розрахунків.

3.Результати експериментальних даних у табличній формі.

4.Графіки залежностей P f IH , U2 f IH .

5.Порівняльний аналіз результатів розрахунків та експериментів.

6.Висновки.

4.3 Запитання для самоперевірки

1.Поняття втрат напруги, спаду напруги, втрат потужності.

2.Як впливає потужність навантаження на втрати напруги і потужності?

3.Як впливають ПК та пристрої поперечної компенсації і місце їх розташування на втрати потужності і напруги?

4.Які ви знаєте пристрої повздовжньої і поперечної компенсації?

5.Що таке уявляє векторна діаграма напруг та струмів для ЛЕП-330?

4.5 Короткі теоретичні дані

Для повноти фізичних процесів розглянемо П–подібну заступну схему ділянки мережі, рисунок 4.1.

1

2

 

 

 

 

 

 

1

Rл

Хл

2

 

 

U1 U2

jQc

 

 

Вл/2

Вл/2

 

 

jQc

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 4.1 – Заступна схема ділянки мережі.

Векторна діаграма напруги і струму цієї ділянки для режиму холостого ходу показана на рисунку 4.2.

21

+j

 

I1

 

U1

 

 

U

SU

U

 

U2

+1

Рисунок 4.2 – Векторна діаграма ділянки лінії для режиму холостого ходу

U QcR л U2 , U QcXл U2 відповідно поперечна і повздовжня складові вектори спаду напруги .

Із векторної діаграми випливає, що в режимі холостого ходу напруга на початку лінії менша від напруги в кінці лінії. В звичайних умовах для ЛЕП довжиною 200-350 км перевищення напруги складає величину за порядком 10%.

В режимі навантаження спад напруги в лінії визначається за формулами:

*

*

Uл (Pлrл Qл x л ) U2

j Pл x л Qлrл ) U2 , тобто Uл Uл j Uл

 

(4.1)

де Pл ,Qл - відповідно активна і реактивна потужності лінії; rл та x л - активний і реактивний опір тих самих ліній; U2 - напруга на шинах

навантаження.

Векторна діаграма режиму навантажень ЛЕП для цього випадку показана на рисунку 4.3.

U

 

 

1

U12

 

 

 

U

 

 

 

 

12

U

U

 

2

12

 

Рисунок 4.3 – Векторна діаграма для режиму навантажень

22

На векторній діаграмі: U12 , U12 - відповідно повздовжня і

поперечна складові вектора падіння напруги, а у формулі (4.1) такий зміст мають Uл і Uл .

Втрати потужності в лінії:

R

 

 

j P2

 

Х

 

 

 

 

 

S P jQ

л

P2 Q2

л

U2

Q2

л

U

2

.

(4.2)

л

 

л

л

 

2

 

л

л

 

 

 

 

Для зменшення

втрат

потужності

і

напруги

 

використовують

компенсувальні пристрої (КП) поперечного включення (ППК) і пристрої повздовжньої компенсації (ПК). При цьому ППК зменшують величину втрат напруги за рахунок зменшення індуктивного опору Xл XП К , а ПК

– за рахунок зміни реактивної потужності в лінії Qл QП К . Для моделі

ЛЕП-330: XП К =34 Ом ; QППК =5 ВА.р. Ці обставини слід врахувати при відповідних розрахунках. ПК, як правило виготовляють нерегульованими, стаціонарними і включають у розріз лінії. ППК виготовляють регульованими і підключають до вузла паралельно споживачам електроенергії. З аналізу результатів студентам пропонується дослідити, які з запропонованих заходів ППК і ПК найбільш єкономічні і ефективні [3, c. 54-62 108-116].

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 5

Дослідження режимів нейтралі високовольтних електричних мереж

Мета роботи – вибрати оптимальний режим нейтралі - високовольтних електричних мереж і дослідити вплив режимів нейтралі на режими електричних мереж.

Завдання – дослідити вплив нейтралі на режим роботи споживачів електричної енергії, виконати підрахунки струмів однофазного замикання на землю (ОЗЗ) в мережі з ізольованою (компенсованою нейтралю); побудувати векторні діаграми тих режимів, які розглядаються, визначити параметри дугогасячих реакторів (ДГР).

5.1 Підготовка до роботи

При підготовці до роботи треба вивчити:

1. Основні режими роботи нейтралі високовольтних електричних мереж. Вияснити їх вплив на режими роботи симетричного і несиметричного навантажень.

2. Закони зміни напруги і струмів при ОЗЗ в мережі з ізольованою і компенсованою нейтраллю.

3. Методи вибору ДГР і визначення основних їх параметрів.

23

5.2 Методика виконання роботи

1.Дослідити роботу мережі в режимі симетричного навантаження. Виміряти фазні і лінійні напруги і струм в лінії електропередачі:

- з ізольованою нейтраллю; - з компенсованою нейтраллю;

- з глухозаземленою нейтраллю; - з глухозаземленою нейтраллю по чотирипровідній схемі.

2.Дослідити роботу мережі в режимі несиметричного навантаження. Виконати вимірювання за пунктом 1.

3.Дослідити роботу мережі в режимі симетричного навантаження при замиканні фази на землю (фазу задає викладач). Виконати вимірювання за пунктом 1 для випадків з ізольованою та компенсованою нейтраллю.

4.Виконати дослід холостого ходу ЛЕП. Провести вимірювання за пунктом 1.

5.Порахувати струм і напругу при ОЗЗ в мережі з ізольованою і компенсованою нейтраллю. Порівняти з результатами дослідів.

6.Підрахувати опір ДГР для компенсації струму ОЗЗ.

5.3 Зміст звіту

1. Мета і завдання досліджень.

2.Принципові схеми дослідів.

3.Результати експериментальних досліджень в табличній формі.

4.Векторні діаграми напруг і струмів для кожного досліду.

5.Розрахунок струму при ОЗЗ у мережі з ізольованою та компенсованою нейтраллю.

6.Розрахунок опору для компенсації струму ОЗЗ.

7.Порівняльний аналіз результатів розрахунків та експериментів.

8.Навести критерії оптимального режиму нейтралі високовольтних електричних мереж.

5.4 Запитання для самоперевірки

1.Пояснити, як впливає режим нейтралі на режими роботи споживачів

енергії.

2.Які є вимоги до правил розташування електроустановок (ПУЕ) до режимів нейтралі електричних мереж?

3.Як пояснити закон зміни напруги і струму при ОЗЗ в мережах з різними нейтралями?

4.Чому збільшення напруги в 3 при ОЗЗ в мережі з ізольованою нейтраллю не призводить до виходу із ладу споживачів електроенергії?

24

5.Які на Україні і за її межами є методи і засоби компенсації ємнісних струмів?

6.Як визначити основні параметри ДГР?

7.Які є критерії режиму нейтралі високовольтних електричних

мереж?

5.5 Теоретичні відомості

Надійність електроустановок і систем електропостачання у великій мірі залежить від режиму нейтралі трифазних електричних мереж. Одним із найчастіших видів пошкоджень (більше 75%) є ОЗЗ. Струм, який приходить через землю в місце замикання називають струмом однофазного замикання на землю.

Згідно з ПУЕ електроустановки напругою вище 1000 В поділяються на установки з великими струмами замикання на землю (більше 500 А) і установки з малими струмами замикання на землю (менше 500 А), ОЗЗ порушує симетрію електричної мережі і, в залежності від способу заземлення нейтралі (ізольована чи глухозаземлена), мережі по різному реагують на ОЗЗ.

Ізольованою нейтраллю називається нейтраль трансформатора або генератора, яка не приєднана до заземлювального пристрою або приєднана через апарати, які компенсують ємнісний струм мережі (ДГР) і мають великий опір.

Глухозаземленою нейтраллю називається нейтраль трансформатора чи генератора, що приєднана до заземлювального пристрою безпосередньо або через малий опір.

5.5.1 Системи з ізольованою нейтраллю

Заступні схеми цієї системи, не враховуючи навантаження, подані на рисунку 5.1.

У більшості випадків ємність і провідності фаз відносно землі можна вважати однаковими, тобто YCA YCD YCC j c CA CB CC C , де ємність фаз відносно землі.

Фази напруги і струмів у цьому випадку однакові. При ОЗЗ, наприклад, фази А , заступна схема показана на рисунку 5.2.

Через точку пошкодження К протікає струм, який замикається через провідність непошкоджених фаз, тобто YCB і YCC . Ємнісна провідність

YCA фази А шунтується і струм ICA 0 (не враховуючи електромагнітного впливу струмів).

25

Uс

ІС

UВ

ІB

UА

ІA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СА

 

 

 

 

 

 

 

СВ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СС

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ІсА

 

 

 

 

 

 

 

ІСВ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ІСС

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С

B

A

Рисунок 5.1 – Режим ізольованої нейтралі.

 

 

 

 

 

U с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

І С

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U В

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

І В

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

І сВ сС

U А

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

К

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СВ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

І зА

 

 

 

СА

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СС

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

K

 

 

 

І сВ

 

 

 

 

І сС

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 5.2 – Замикання у фазі А для режиму ізольованої нейтралі.

Режим ОЗЗ можна показати, за допомогою методу накладання двох режимів ліній:

першого - нормального, що обумовлює нормальну систему струмів та напруг, другого – режиму замикання, коли по всіх фазах додається напруга, рівна за величиною, але з протилежним знаком напрузі пошкодженої фази в нормальному режимі, тобто: UA . Напруги фаз відносно землі

UA UB UC .

При ОЗЗ фази А напруги визначаються геометричною сумою напруг у нормальному режимі UA , UB , UC і напругою зміщення нейтралі U0 UA

, тобто

U

U

A

U

A

0;

 

 

 

A

 

 

U

 

U

 

 

 

 

U

U

B

A

B

U

A

;

B

 

U

U

 

 

U

U

C

A

C

U

A

.

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

26

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Напруга на непошкоджених фазах відносно землі збільшується в 3

(фази U

і U

) і кут між векторами звичайно дорівнює 600. Ємнісні струми

 

 

 

B

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

фаз I

,I

 

,I

 

 

у цьому випадку визначаються сумою ємнісних струмів фаз

 

 

CA

CB

CC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

у нормальному режимі ICA ,ICB,ICC і струмом зміщення нейтралі ICO ICA

, тобто

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

0;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

I

CA

CA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

I

CB

I

CA

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CB

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

I

CC

I

CA

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Аналогічно, як і напруги, ємнісні струми в непошкоджених фазах

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

збільшуються

 

 

в

3

рази,

а

 

ємнісний

струм в

місці

замикання

I

з A

I

I

 

Y U Y U j3 CU

A

,

оскільки U

U

... 3U

A

 

 

CB CC

 

 

 

B B

 

 

C C

 

 

 

 

B

C

 

.Таким чином, при ОЗЗ струм в місці замикання дорівнює потрійному ємнісному струмові на землю у нормальному режимі. Векторна діаграма струмів і напруг розглянутого режиму показана на рисунку 5.3.

А

 

 

 

 

-IсА

 

IсА

 

IсВ

 

-IзА

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С

 

IсС

-IсА

 

 

 

 

 

В

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ůв

А

 

Ůc

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С

В

Рисунок 5.3 – Векторна діаграма до режиму ізольованої нейтралі

5.5.2 Системи з компенсованою нейтраллю

Для зменшення ємнісних струмів ОЗЗ між нейтраллю джерел або приймачів електроенергії і землею включаються компенсувальні пристрої. Найбільшого розповсюдження одержали заземлювальні котушки (реактори), які складаються з сердечника і обмоток і містяться у кожусі, що

27

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]