6.4. Содержание отчёта

1. Цель работы.

2. Краткие теоретические сведения.

3. Схема лабораторного стенда.

4. Результаты измерений и вычислений в виде таблицы 6.1.

5. Зависимости U₂ = f(Q_БСК), I_Л = f(Q_БСК), cosφ₁ = f(Q_БСК), ∆U = f(Q_БСК), ∆P = f(Q_БСК) и δP = f(Q_БСК) для двух режимов нагрузки.

6. Выводы по работе.

6.5. Контрольные вопросы

1. Для чего предназначены устройства поперечной компенсации?

2. Какие устройства поперечной компенсации Вы знаете?

3. Изобразите схемы включения устройств поперечной компенсации в электрической сети.

4. Какие устройства поперечной компенсации могут генерировать реактивную мощность? Опишите их конструкцию, принцип действия, область применения. Запишите выражения для реактивной мощности, которую они выдают в сеть.

5. Что такое отрицательный регулирующий эффект БСК?

6. Какие устройства поперечной компенсации могут потреблять реактивную мощность из сети? Опишите их конструкцию, принцип действия, область применения. Запишите выражения для реактивной мощности, которую они потребляют.

7. Как влияют конструктивное исполнение сети (кабельная или воздушная) и сечения проводников, которыми она выполнена, на эффективность применения поперечной компенсации с точки зрения регулирования напряжения? Почему?

8. Используя отчёт по лабораторной работе, с помощью соответствующих выражений объяснить характер построенных зависимостей I_Л = f(Q_БСК) и cosφ₁ = f(Q_БСК).

9. Используя отчёт по лабораторной работе, с помощью соответствующих выражений объяснить характер построенных зависимостей U₂ = f(Q_БСК) и ∆U = f(Q_БСК).

10. Как влияют устройства поперечной компенсации на потери мощности в сети? Пояснить с использованием необходимых выражений характер построенных в работе зависимостей ∆P = f(Q_БСК) и δP = f(Q_БСК).

Лабораторная работа №7 исследование влияния устройств продольной компенсации на режимные параметры электрической сети

7.1. Цель работы

Изучение конструкций и принципа действия устройств продольной компенсации и исследование влияния их работы на параметры режима электрической сети.

7.2. Теоретические сведения

Устройства продольной компенсации (УПК) служат для изменения реактивного сопротивления электрической сети.

В качестве УПК могут применяться:

– батареи статических конденсаторов (БСК);

– токоограничивающие реакторы (ТОР).

БСК продольной компенсации рассматриваются как средства повышения предела передаваемой мощности в электропередачах высоких напряжений, которые обладают большими реактивными сопротивлениями. В некоторых случаях они применяются в распределительных сетях для снижения потери напряжения с целью обеспечения необходимых отклонений напряжения у потребителей.

Поясним принцип регулирования напряжения посредством использования УПК.

Пусть по линии 1-2 (рис.7.1, а) потребителю передаётся мощность . Тогда потерю напряжения в линии можно определить по выражению (рис.7.1, б):

(7.1)

где и – соответственно активная и реактивная составляющие потери напряжения в линии.

Из формулы (7.1) видно, что изменить потерю напряжения при неизменной мощности нагрузки можно, изменяя сопротивления линии R_Л и X_Л. Активное сопротивление можно изменять за счет сечения проводов, но они выбираются исходя из эконо­мических соображений. Реактивное сопротивление можно изме­нять, в частности, путем расщепления фаз линии. Но для регу­лирования напряжения этот путь также экономически нецелесо­образен.

Изменить реактивное сопротивление можно также путем включения в рассечку линии УПК (рис. 7.1, в), представляющего собой БСК, после чего потеря напряжения в линии уменьшится за счёт уменьшения её реактивной составляющей , т.е. (рис.7.1, г):

(7.2)

где – реактивное сопротивление БСК ёмкостью C_БСК.

S₂

S₂

S₂

S₂

1

1

2

2

1

2

1

2

U₁

U₁

U₁

U₁

U₂

U₂

R_Л

R_Л

-jX_БСК

УПК

БСК

а

в

U₂^/

К

jX_Л

jX_Л

б

г

U₂^/

I_Л

I_Л

Рис. 7.1. Продольная компенсации: а – ЛЭП без УПК; б – схема замещения ЛЭП без УПК; в – ЛЭП с УПК; г – схема замещения ЛЭП с УПК

Уменьшение потери напряжения приведёт, соответственно, к увеличению напряжения в конце линии, т.е.

(7.3)

Эффект изменения напряжения посредством УПК можно продемонстрировать также с помощью векторных диаграмм (рис.7.2), построенных на основании схем замещения (рис.7.1, б, г).

Применение УПК для регулирования напряжения экономически целесообразно при больших реактивных сопротивлениях линий и малых коэффициентах мощности нагрузки (в основном, в сетях 35 кВ и ниже, питающих нагрузки с cosφ ≤ 0,8), т.е. там, где составляющая как минимум сравнима с . В сетях боле высоких классов напряжений при соотношении X_Л >> R_Л УПК применяются в первую очередь для повышения их пропускной способности, статической и динамической устойчивости электроэнергетических систем.

-I_ЛR_Л

-I_ЛR_Л

U₁

U₁

jI_ЛX_БСК

U₂

U₂^/

I_Л

I_Л

-jI_ЛX_Л

-jI_ЛX_Л

Рис. 7.2. Векторная диаграмма лини: а – без УПК; б – с УПК

Устройство продольной компенсации выполняется в виде БСК, состоящей из необходимого количества соединенных параллельно и последовательно стандартных кон­денсаторов (рис. 7.3).

БСК из отдельных конденсаторов

линия

Рис. 7.3. Схема БСК продольной компенсации

Токоограничивающие реакторы применяются для ограничения токов короткого замыкания в электрических сетях до значений, при которых обеспечивается термическая стойкость кабелей и коммутационных аппаратов (рис.7.4).

Л₁

Л₂

Т

Т

ТОР

а

б

в

Г₂

Г₁

ТОР

Л₂

ТОР

Л₁

Л₁

Л₂

Рис. 7.4. Схемы включения ТОР: а – в цепи отходящей линии; б – в цепи трансформатора; в – между шинами генераторного напряжения ТЭЦ

Главный параметр ТОР – его индуктивное сопротивление X_Р, которое увеличивает общее реактивное сопротивление сети и тем самым ограничивает уровень токов короткого замыкания:

, (7.4)

где U_ном, I_ном, S_ном – соответственно номинальные значения напряжения, тока и мощности ТОР;

U_Р – падение напряжения в реакторе в %-х относительно U_ном при протекании тока I_ном.