методические указания для лабораторных работ / ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМА РАБОТЫ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

Цель работы: изучение схемы замещения линий электропередачи,

исследования влияния характера нагрузки на режим линии электропередачи.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Для количественного определения свойств элементов электрической сети составляется схема замещения. Каждый элемент сети может отражаться несколькими подъэлементами .

Наиболее характерным для схемы замещения линии электропередач является участок, состоящий из одной продольной ветви с сопротивлением

R0Х0 двух поперечных, включенных по его концам проводит во второй цепи, т.е. П- образная схема замещения (рис.1) Каждый элемент схемы замещения отражает определенные явления.

Рис.1.

Обычно в справочниках указывают погонные параметры линий, т.е.

Параметры линий на единицу длины.

Погонное активное сопротивление r0 при частоте 50 Гц и обычно применяемых сечениях проводов и жил кабелей можно считать равным погонному омическому сопротивлению. Поверхностный эффект начинает заметно сказываться при сечениях порядка 500 мм2.

Большее влияние оказывает температура материала проводника.

получается путем непосредственного измерения на заводских образцах при температуре +200С. Если фактическая температура “-” отличается

то r = rθ[1+0,004(0- 200)]

Приближенно можно считать r0 =

Погонные индуктивные сопротивления фаз линии получаются разными они определяются взаимным расположением токоведущих проводников и геометрическими размерами .

Обычно используется среднегеометрическое расстояние Дср между проводниками разных фаз.

где Д ab , Д bc , Д ca – расстояния между проводами a, b, с.

По таблицам определяется погонное индуктивное сопротивление.

Если известен диаметр провода dпр , то погонное индуктивное сопротивления можно вычислить аналитически

Погонные индуктивные сопротивления кабельных линий обычно значительно меньше, чем воздушных, в связи с меньшими расстояниями между фазными проводниками.

Для кабелей значения погонного индуктивного сопротивления определяют по заводским данным.

Погонная емкостная проводимость фаз воздушных линий также определяется взаимным расположением проводов и их геометрическими размерами, а также высотами подвеса относительно земли (особенно для линий сверхвысоких номинальных напряжений).

Для линий со сталеамомитовыми проводами средняя погонная емкостная проводимость без учета влияния земли может быть определена по таблицам или по формуле:

В среднем значение погонных емкостных проводимостей для воздушных линий напряжением до 220 кВ в конструкциях ЛЭП, применяемых на практике может быть принята 2,7Ç · 10-6 См/км.

Погонные емкостные проводимость для кабельных линий определяются по заводским данным. Для кабелей они получаются значительно большими, чем для воздушных в связи с малыми расстояниями между фазными проводниками и заземленными оболочками, а также в связи с большой диэлектрической постоянной изолирующей среды. Реактивная емкостная мощность зависит от квадрата напряжения, поэтому в линиях 35

кВ и ниже проводимость не учитывается.

Активная проводимость линий g0 в воздушных линиях связано с возникновением короны на проводах. В кабелях – это диэлектрические потери.

В воздушных линиях потери активной мощности из за короны зависят от величины напряжения и состояния погоды. Потери на корону при хорошей и плохой погоде могут отличаться в 50 раз. Обычно активная проводимость учитывается в линиях 220-750 кВ.

Фактические параметры линий определяются как произведение погонных параметров на длину линии l:

Rл = r0l

хл = х0l bc = b0l gл = g0l

Инженерная оценка позволяет упростить схемы замещения.

1.В линиях электропередач напряжением 220 кВ и ниже потерями на корону в воздушных ЛЭП или токами утечки через изоляцию в кабельных линиях можно пренебречь, в связи с этим в схеме замещения не указываются активные проводимости дл/2.

2.В воздушных ЛЭП напряжением 35 кВ и ниже можно пренебречь емкостной проводимостью, так как реактивная мощность генерируемая конденсаторами, зависящая от квадрата среднеэксплуатационного напряжения мала. Таким образом для воздушных ЛЭП напряжением до 35

кВ схема замещения принимает вид

Рис. 2.

3. Для воздушных ЛЭП 110 – 220 кВ, где нельзя пренебречь емкостной проводимостью, рассчитанная емкостная проводимость bc делится пополам, одна половина ставится в начале линии, вторая в конце линии.

Схема замещения принимает вид (рис.3).

Рис.3.

Поскольку практический интерес представляет не емкостные проводимости, а реактивная мощность, генерируемая емкостями линий, то в схеме замещения, то часто емкостной проводимости b1/2 часто указывается генерируемая реактивная мощность.

Рис. 4.

Зарядная мощность определяется по формуле

где Uср – среднеэксплуатационное напряжение .

Для исследования режимов линии электропередач (мощности в начале и конце линии, величина и фаза напряжения в начале и конце линии,

падения и потеря напряжения, потеря мощности в линии, токи в линиях)

можно использовать физические модели линии электропередач. Для перехода от реальных значений параметров линии и параметров режима к параметрам физической модели и параметрам режима физической модели используют масштабные коэффициенты.

где mu , mi , mz , mR , mx , mb , mp , mθ , m& - масштабные коэффициенты для напряжений, токов, сопротивлений, проводимостей, мощностей.

Uф; Iф – напряжение и ток реальной линии.

Uм ; Iм – напряжение и ток модели.

После определения параметров режима на физической модели переходят от параметров режима физической модели к параметрам режима реальной линии.

ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ

На лабораторном стенде имеются наборы активных и индуктивных сопротивлений, набор емкостей, из которых набирается однофазная модель линии. В качестве источника с регулируемым напряжением используется ЛАТР, в качестве нагрузки – блоки физических моделей нагрузок. Измерение производится с помощью комплекта измерительных

приборов.

МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

После получения у преподавателя варианта задания определяются параметры физической модели, составляется схема физической модели.

На вход физической модели подается напряжение 80-100 В.

Подключаются блоки физических моделей. Изменяя величину нагрузки сначала при cosφ2=0,5, затем при cosφ2=1 снять зависимости U1=f(I2).

Используя масштабные коэффициенты, пересчитать параметры режима физической модели в параметры режима реальной линии.

ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ТРУДА

1.Сборка схемы осуществляется при снятом напряжении.

2.Перед включением стенда движок ЛАТРа должен быть установлен в положение, соответствующему минимальному напряжению.

3.Включение стенда под напряжение производится после проверки правильности сборки схемы преподавателем.

4.Любые пересоединения разрешается производить только после снятия напряжения.

5.После проведения экспериментов и отключения установки конденсаторы разрядить.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Получить у преподавателя вариант задания, определить параметры схемы замещения ЛЭП и составить.

Варианты параметров линий электропередач

Табл.1

2.Принять Uм = 100....110 В, Iм = 1А, рассчитать масштабные коэффициенты и определить параметры модели.

3.Собрать схему физической модели, подключить физические модели нагрузок.

4.Снять зависимости U = f(I2) при cosφ2=0,5. Изменение активно –

индуктивной нагрузки осуществляется тумблерами, расположенными на физической модели нагрузок.

5. Снять зависимость Ui = f(I2) при cosφ2=1. Изменение активной нагрузки осуществляется тумблерами на модели физической нагрузки. Результаты измерений занести в табл.2.

Измерения параметров режима на физической модели линий при заданном cosφ2.

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТА

1. Используя масштабные коэффициенты пересчитать полученные данные

в реальные величины исследуемой линии и занести их в таблицу 3.

Параметры режима реальной линии

2.Построить графики зависимости Uiф = f(P2 ф) при cosφ2=0,5 и cosφ2=1.

3.Для одной из точек построить векторную диаграмму линии.

4.Для этой точки рассчитать аналитически продольную и поперечную составляющие падения напряжения и показать их на диаграмме. 5.Рассчитать к.п.д. линии и построить зависимость η = f (I2) cosφ2=0,5 и cosφ2=1.

СОДЕРЖАНИЕ И ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА

Отчет по лабораторной работе оформляется на специальных бланках.

Отчет должен содержать наименование работы, формулировку цели работы, задания, техническую характеристику используемых измерительных приборов, электрическую схему установки, таблицы наблюдений и вычислений, пример расчета одной строки таблицы,

графики и векторные диаграммы, выполненные на миллиметровой бумаге.

Отчет должен содержать раздел по определению погрешностей измерений.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1.Как составляются схемы замещения линий электропередач.

2.Как определяются параметры схемы замещения ЛЭП.

3.В каких случаях при расчете режима необходимо учитывать емкостную проводимость линии.

4.Как сказывается емкостная проводимость на параметрах режима.

5.Как построить векторную диаграмму линии электропередач.

6.Что такое падение напряжения в линии электропередач?

7.Что такое потеря напряжения в линии электропередач?

8.Когда напряжение в конце линии превышает напряжение в ее начале.

Время отведенное на лабораторную работу, акад. ч.

ЛИТЕРАТУРА

1. Правила устройства электроустановок – 7-е изд. - М.: Изд-во НЦ ЭНАС,

2004.

2. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей.

Изд. 2-е -Ростов н/Д: изд-во “Феникс”, 2004.-320с.

3. Федоров А.А., Каменева В.В. Основы электроснабжения промышленных предприятий. М.: Энергия, 1979. -460с.