методические указания для лабораторных работ / РЕГУЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ С ПОМОЩЬЮ СТАТИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ

РЕГУЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ С ПОМОЩЬЮ СТАТИЧЕСКИХ

КОНДЕНСАТОРОВ

Цель работы: исследовать регулирование напряжения в радиальной сети при продольном и поперечном включении в сеть статических конденсаторов.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Для электрических сетей следует предусматривать технические мероприятия по обеспечению качества электрической энергии в соответствии с требованиями ГОСТ — 13109.

Устройства регулирования напряжения должны обеспечивать поддержание напряжения на шинах напряжением 3 — 20 кВ электростанций и подстанций к которым присоединены распределительные сети в пределах не ниже 105% номинального в период наибольших нагрузок и не выше 100% номинального в период наименьших нагрузок сетей.

Одним централизованным регулированием напряжения на электростанциях и подстанциях добиться этого затруднительно. В связи с этим на практике используется дополнительные методы, одним из которых является включение в сеть устройств компенсации реактивной мощности.

Выбор и размещение устройств компенсации реактивной мощности в электрических сетях производится исходя из необходимости обеспечения требуемой пропускной способности сети в нормальных и послеаварийных режимах, поддержания необходимых уровней напряжения и запасов устойчивости.

Рассмотрим возможности изменения уровней напряжения в сетях с помощью статических конденсаторов.

Изменение напряжения в сетях связано с потерями напряжения на

элементах электрических сетей. Анализ формулы продольной составляющей потери напряжения

показывает, что потеря напряжения зависит от активной Р и реактивной G

мощностей, передаваемых по элементу сети (параметры режима), и от активного R и реактивного Х сопротивлений элемента (параметры элемента).

Если конденсаторы включаются параллельно приемнику электрической энергии (поперечная компенсация), то уменьшается реактивная индуктивная мощность G передаваемая через элемент электрической сети

(параметры режима) и потеря напряжения уменьшается.

Конденсаторы, подключаемые параллельно сети генерируют реактивную мощность и регулируют одновременно напряжение, т.е.

уменьшают потери сети. Реактивная мощность, генерируемая подобными батареями – устройствами поперечной компенсации, Gк = U22ПfC . Таким образом, реактивная Мощность, отдаваемая батареей поперечно включенных конденсаторов, в значительной мере зависит от величины напряжения на ее зажимах.

При последовательном соединение конденсатора с элементом линии нагрузкой (продольная компенсация) УПК уменьшается суммарное реактивное индуктивное сопротивление элемента и последовательно включенного конденсатора (параметр элемента), что также приводит к уменьшению потери напряжения и потерь в линии.

Для УПК отношение емкостного сопротивления конденсаторов ХК к

индуктивному сопротивлению линии ХА называется процентом компенсации

Устройства УПК осуществляют параметрическое, зависимое от величины и фазы тока нагрузки, регулирование напряжения сети. На практике прибегают к частичной компенсации реактивного сопротивления

(К<100%) линии. Полная компенсация при резком изменении нагрузки и в аварийных режимах может вызвать перенапряжения. В связи с этим при значительных величинах К устройства УПК должны быть оснащены коммутаторами, отключающими часть батарей.

ПЕРЕЧЕНЬ ОБОРУДОВАНИЯ

Лабораторная установка представляет собой однофазную физическую модель линии электропередачи, физическую модель нагрузки, батарею конденсаторов, комплект измерительных приборов и ЛАТР, имитирующий источник питания.

Рис.1. Элементы лабораторной установки

МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

Собирается схема без компенсирующих устройств и определяются напряжение, ток, мощность в начале линии UН, IН, PН, UК, IК, PК, а также напряжение и ток конденсаторной батареи UC, IС , а также ток нагрузки IН ,

напряжение нагрузки UН.

2.Проверить собранную схему и после разрешения преподавателя включить напряжение.

3.Установить напряжение в начале линии напряжения 80 – 110 В.

4.Произвести измерения и занести их в табл.1.

Задание 2.

1. Собрать схему модели сети с поперечной компенсацией (рис.3).

Рис.3. Схема модели сети с поперечной компенсацией

2.Проверить собранную схему и после разрешения преподавателя включить напряжение.

3.Установить в начале линии напряжение 80 – 110 В.

4.Произвести измерения и занести их в табл.1.

5.Отключить напряжение и разрядить конденсаторы.

Экспериментальные данные параметров режима сети

Таблица 1

Задание 3.

1. Собрать схему модели сети с продольной компенсацией (рис.4).

Рис.4. Схема модели сети с продольной компенсацией

2.Проверить собранную схему и после разрешения преподавателя включить напряжение.

3.Установить в начале линии напряжение 80 – 110 В.

4.Произвести измерения и занести их в табл.1.

5.Отключить напряжение и разрядить конденсаторы.

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТА

1.Вычислить потерю напряжения

UЛ = UН - UК

2.Вычислить потерю активной мощности

РЛ = РН - РК

3.Определяем коэффициент мощности в начале и конце линии

4.Определяем реактивную мощность в начале и конце линии

5.Определяем потери реактивной мощности в линии

ΔG = GН - GК

6.Вычисляем активное и реактивное сопротивление линии.

7.Вычисляем емкостное сопротивление компенсирующих устройств

8.По результатам измерений и расчетов построить векторные диаграммы модели линии для режимов а) без компенсации

б) с поперечной компенсацией в) с продольной компенсацией

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.Какие требования к качеству электроэнергии предъявляются Государственным стандартом?

2.Почему централизованным регулированием напряжения затруднительно

обеспечить требуемое качество электроэнергии.

3.Как производится изменение уровней напряжения с помощью изменения параметров режима и параметров элементов?

4.Почему при продольной компенсации осуществляется лишь частичная компенсация реактивного сопротивления линий?

5.Постройте векторную диаграмму напряжений линии без компенсации.

6.Постройте векторную диаграмму напряжений линии с установкой поперечной компенсацией.

7.Постройте векторную диаграмму напряжений линии с установкой продольной компенсацией.

8.В каких случаях применяется поперечная компенсация, в каких продольная.

9.Перечислите другие методы регулирования напряжения.

Время отведенное на лабораторную работу, акад. ч.

ЛИТЕРАТУРА

1. Идельчик В.И. Электрические системы и сети.-М.:Энергоатомиздат,

1989.

2. Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования / Под.ред. В.И. Круповича, Ю.Г. Барыбина, М.Л.

Самовера. -3-е изд., перераб и доп.-М.:Энергоиздат, 1981-408с.ил.

3. Мельников Н.А. Электрические сети и системы. Изд.2-е, стереотип.-

М.:Энергия,1975.

РЕГУЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ С ПОМОЩЬЮ

СТАТИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ

Методические указания к выполнению лабораторных работ по курсу ―Электроэнергетика‖

для студентов специальностей 290300, 120100, 170900

всех форм обучения

Составил Зайцев Александр Васильевич Рецензент Н.Г.Хречков Редактор Л.В.Максимова Корректор Н.Т.Мальчикова

Саратовский государственный технический университет

410054, г. Саратов, ул. Политехническая, 77

Копипринтер БИТТиУ, 413840, г. Балаково, ул. Чапаева, 140