3. Режим работы полуволновой линии

Линия длиной 3000 км и волновой длиной 180º называется полуволновой.

Максимальная мощность, которая может быть передана по линии электропередачи может быть получена из выражения:

Для полуволновой линии () теоретически максимальная мощность равна бесконечности, т.к.sinλ=0. Однако на практике, пропускная способность линии электропередачи ограничивается нагревом проводов, малой пропускной способностью коммутационной аппаратуры подстанций и по устойчивости связываемых систем.

4. Порядок проведения экспериментов

1. Измерить активную и реактивную мощности, ток и напряжение вдоль некомпенсированной линии электропередачи.

2. Измерить активную и реактивную мощности, ток и напряжение на линии при Q₁=25%, Q₂=Q₃=0.

3. Измерить активную и реактивную мощности, ток и напряжение на линии при Q₁=Q₂=25%, Q₃=0.

4. Измерить активную и реактивную мощности, ток и напряжение на линии при Q₁=Q₂=Q₃=25%.

Примечание: В каждом эксперименте мы увеличиваем потребление реактивной мощности УШР, путем переключения отпаек.

5. Описание лабораторной установки

Список аппаратуры, используемой для исследования режимов работы четвертьволновой линии представлен в таблице 1.

Таблица 1 – Перечень аппаратуры

Об-ние	Наименование	Тип	Параметры	Схема
G1	Шины бесконечной мощности	215	~ 250 В; 0,8 А
A1, A2, А7, А8	Модель ЛЭП	313.2	~ 400 В; 3  0.5 А
А3	Шунтирующий реактор	350	~ 250 В
A4	Индуктивная нагрузка	324.2	220/380 В; 50 Гц 340 ВАр
A5	Активная нагрузка	306.1	220/380 В; 50 Гц 350 Вт;
A6	Коммутатор измерителя мощностей	349	5 положений
P1	Измеритель мощностей	507.2	15; 60; 150; 300; 600 В 0,05; 0,1; 0,2; 0,5 А
P2	Блок мультиметров	509.2	2 мультиметра ≈ 0…1000 В; ≈ 0…10 А; 0…20 МОм

Рассмотрим более подробно модель линии электропередачи и управляемый шунтирующий реактор (рисунок 1 и 5 соответственно).

Рисунок 1 – Модель линии электропередачи

Соединенные последовательно фазы моделей А1, А2 линий электропередачи моделируют фазу длинной линии электропередачи цепной схемой с 6 звеньями.

Блок линии электропередачи состоит из 18 конденсаторов (12 конденсаторов К73-11а емкостью 0,15мкФ и 6 конденсаторов МЕТ630 VDC емкостью 0,22мкФ), 12 катушек индуктивности (L = 0,3Гн) и 60 резистивных элементов (R = 10 Ом). На каждую фазу приходиться треть всех элементов.

Последовательно соединенные резисторы моделируют активное сопротивление линии электропередачи (рисунок 8). Это позволяет устанавливать необходимое значение активного сопротивления переключением регулятора на лицевой модели блока. Регулятор может принимать пять положений: 0; 50; 100; 150; 200 Ом. Изменение сопротивления осуществляется путем переключения отпаек, установленных через каждые 5 резистивных элементов.

Рисунок 2 – Соединение резистивных элементов на печатной плате

внутри блока

Параллельно соединенные конденсаторы моделируют зарядную мощность линии в ее начале и конце, что дает возможность задавать емкостную проводимость линии, требуемую согласно эксперименту (рисунок 3). Установка значения емкостной проводимости осуществляется переключением регуляторов на лицевой панели блока. Регулятор может принимать 4 положения: 0; 0,18; 0,4; 0,58 мкФ для начала и конца линии. Изменение осуществляется путем переключения отпаек, установленных после каждого конденсатора.

Рисунок 3 – Соединение конденсаторов на печатной плате

внутри блока

Индуктивное сопротивление линии электропередачи моделируется последовательным соединением катушек индуктивности (рисунок 4). После каждой катушки идут отпайки, с помощью которых осуществляется установка индуктивного сопротивления, требуемого согласно эксперименту. Всего существует 5 положений: 0; 0,3; 0,6; 0,9; 1,2, которые меняются на лицевой панели с помощью регулятора.

Рисунок 4 – Соединение катушек индуктивности на печатной плате

внутри блока

Рисунок 5 – Модель шунтирующего реактора

Шунтирующий реактор моделируется однофазным трансформатором типа ТПК-50-003. Трансформатор, как и шунтирующий реактор, является индуктивным элементом. Поэтому при параллельном подключении к сети, он компенсирует емкостную проводимость, тем самым уменьшает генерацию реактивной мощности линией. Это позволяет понизить напряжение в месте присоединения.

Обратная картина наблюдается в режиме настройки, когда шунтирующий реактор включен последовательно, увеличивая индуктивное сопротивление сети. Это позволяет избежать недопустимого снижения напряжения, хотя на практике такое присоединение реактора служит для ограничения токов короткого замыкания.

Назначение остальных элементов физической модели:

• Источник G1 моделирует электрическую систему.

• Соединенные параллельно фазы индуктивной нагрузки А4 выполняют роль модели управляемого шунтирующего реактора.

• Соединенные параллельно фазы нагрузки А5 моделируют однофазную активную нагрузку в конце длинной линии электропередачи.

• Коммутатор А6 позволяет без переборки схемы производить измерение потоков активной и реактивной мощностей измерителем Р1 в начале и конце линии электропередачи, а также мощности потребляемой активной нагрузкой А5.

• Блок мультиметров Р2 позволяет одновременно производить измерение тока и напряжения в интересующих точках электрической сети.

Схема электрических соединений

Опыты проводятся согласно схеме электрических соединений представленной на рисунке 6.

Рисунок 6 – Схема электрических соединений