Главная Обратная связь Поможем написать вашу работу!

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






Симетрування за допомогою введення системи додаткових е.р.с



Мета роботи

1.удосконалення підготовки студентів щодо проблеми несиметрії в мережах електропостачальних систем (ЕПС) та вивчення:

· причини несиметрії;

· впливу несиметрії напруг на техніко-економічні показники електроприймачів та елементи мережі;

· визначення показників якості електроенергії за несиметрією відповідно до ГОСТ 13107-97;

· нормування показників якості електроенергії за несиметрією;

· способів та засобів зменшення несиметрії в електричних мережах.

2. Набуття навичок вимірювання та розрахунку несиметріїнапруг.

 

2. теоретичні засади

Несиметрія напруги виникає у випадках несиметрії поздовжніх параметрів лінії (або неповнофазних режимів) з симетричним навантаженням або за умов симетрії поздовжніх параметрів ЕПС та несиметричних навантаженнях; можливі випадки несиметрії параметрів та несиметричного навантаження. Причиною появи несиметрії напруги переважно є потужні несиметричні навантаження ( наприклад, індукційні печі, зварювальні агрегати, установки електрошлакового переплавка тощо).

Наявність несиметричних навантажень викликає додаткові втрати потужності в елементах мережі (лініях, трансформаторах), а несиметрія напруг трифазної системи негативно впливає на інші електроприймачі і в першу чергу на двигуни.

Несиметричним режимом роботи багатофазної електричної системи називають такий режим, при якому умови роботи однієї чи усіх фаз виявляються неоднаковими.

У багатофазних системах, наприклад трифазних, розрізняють короткочасні і тривалі (експлуатаційні) несиметричні режими.

Короткочасна несиметрія звичайно зв'язана з такими аварійними процесами, як, наприклад, короткі замикання, обрив з замиканням на землю, відключення фаз при однофазному автоматичному повторному включенні і т.д. Тривала несиметрія може виникнути при наявності несиметрії в тому чи іншому елементі системи електропередач, або при підключенні до системи несиметричних (наприклад, однофазних) навантажень.

Несиметрію, обумовлену несиметрією лінії електропередачі, називають подовжною. Нею характеризуються, наприклад, неповно-фазні режими, що виникають при по фазному ремонті лінії чи електропередачі іншого устаткування, і післяаварійні режими, коли при аварії на одній з фаз лінії електропередачі відключенню підлягає тільки ушкоджена фаза. Повздовжня несиметрія властива також спеціальним системам електропередач: два проводи — земля (ДПЗ), два проводи – рейки (ДПР), два проводи – труба (ДПТ) і ін.



Несиметрію, обумовлену несиметричним навантаженням (однофазні електрометричні установки, електрозварювальні пристрої, тягові навантаження й ін.), називають поперечною.

При несиметричному режимі в трифазній системі з'являються симетричні складові струмів і напруг зворотної і нульової послідовностей, що негативно впливають на роботу електроустаткування. Струми зворотної послідовності викликають появу зворотно синхронного магнітного поля, що обумовлює додаткове нагрівання електричних машин і зниження обертаючих моментів електродвигунів, а також спотворює трикутник напруг у споживача і на генераторних шинах. Струми нульової послідовності ведуть до несиметрії фазних напруг мережі, а також негативно впливають на лінії, що поблизу знаходяться, (наприклад, лінії зв'язку).

В мережах за умов несиметрії струмів збільшуються втрати напруги (в більш завантаженій фазі),а також потужності та енергії. Так в симетричному режимі втрати потужності, наприклад, в лінії, визначаються за формулою



(2.2)

У випадку наявності несиметрії струмів, за умов передачі такої ж потужності, струм в одній фазі лишається незмінним, в другій - збільшується на величину DІ, а в третій - зменшується на таку саму величину. Втрати потужності становитимуть

(2.3)

тобто додаткові втрати пропорційні подвійному квадрату струму несиметрії.

За наявністю несиметрії напруги на шинах, до яких приєднана конденсаторна батарея, її потужність зменшується, оскільки вона має бути обмежена потужністю найбільш завантаженої фази.

За цих умов зменшується також ефективність роботи багатофазних випрямлячів, обмежується їх потужність.

 

Несиметрію трифазної системи прийнято характеризувати коефіцієнтами несиметрії струмів і напруг:

eu= U"/ U' ; (2.4)

ei=I"/I', (2.5) деU',I'іU",I"-симетричні складові напруг і струмів прямої і зворотної послідовностей.


2.1.Вплив несиметрії на синхронні генератори

При наявності несиметричних навантажень великої потужності, що харчуються від трифазної системи, у статорах генераторів протікають струми прямої, зворотної і нульової послідовностей. Струми прямої послідовності створюють магнітне поле, що обертається синхронно з ротором, а зворотної — магнітне поле, що обертається з подвійною синхронною швидкістю в напрямку, зворотному напрямку обертання ротора, і наводить в останньому е.р. с. з частотою 100 гц. Ця е. р. с. обумовлює в обмотці збудження струму, що пульсує поле яке можна розкласти на дві складові: поле, що обертається в напрямку обертання ротора і навідне в статорі е.р. с. потрійної частоти, і поле, що обертається в напрямку,зворотньому напрямку обертання ротора, і навідне в статорі е.р. с. з частотою основного поля зворотньої послідовності, частково компенсуючи його. Е. р. с. потрійної частоти викликає в статорі струми прямої і зворотної послідовностей такої ж частоти. Магнітне поле струмів зворотної послідовності викликає в обмотці ротора е.р.с. з частотою 200 гц і т.д.



Таким чином, у статорі створюється непарний, а в обмотці збудження — парний спектр гармонік струмів прямої і зворотної послідовностей. Ці струми обумовлюють додаткове нагрівання як статора, так і ротора синхронної машини, що досягає часто загрозливих величин, особливо для ротора.

2.2.Вплив несиметрії на асинхронні електродвигуни

Несиметричні струми, викликані всистемі несиметричним навантаженням, унаслідок кінцівки опорів ліній електропередач викликають несиметрію напруг. В асинхронних електродвигунах ця несиметрія обумовлює додаткове нагрівання, а також протидіючий обертаючий момент, що зменшує корисний момент.

Таким чином, зменшення обертаючого моменту дорівнює квадрату коефіцієнта несиметрії напруг. Відзначимо, що так як для загальмованого двигуна S = 1, а Z’= Z’’ то вираження справедливе також і для пускового режиму.

Оскільки опір зворотньої послідовності асинхронних електродвигунів у 5—7 разів меньший опору прямої послідовності, то при наявності навіть невеликої по величині складовій напруг зворотної послідовності виникає струм значної величини. Цей струм накладається на струм прямої послідовності й обумовлює додаткове нагрівання ротора і статора, у результаті чого швидко старіє ізоляція і зменшується потужність двигуна. Установлено, що термін служби цілком навантаженого асинхронного двигуна, що працює при несиметрії напруг у 4%, скорочується в два рази.

Особливо небезпечна несиметрія напруг для асинхронних двигунів при підвищеній напрузі мережі (у таких умовах працюють, наприклад, двигуни для приводу допоміжних механізмів на електровозах перемінного струму). У результаті дії несиметрії і підвищеної напруги припустима потужність двигунів значно знижується. Тому в таких випадках установлену потужність асинхронних двигунів необхідно збільшувати в 2—2,5 рази. Оскільки додаткові теплові втрати мають квадратичну залежність від несиметрії напруг, то тривала несиметрія напруг приблизно в 2% мало впливає на термін служби цілком навантаженого асинхронного двигуна.

У деяких випадках навантаження буває обмежене чи переривчасте і припустима несиметрія напруг може бути трохи більша. Це зумовлене тим, що неприпустиме нагрівання настає тільки після тривалого впливу несиметрії, і в розрахунки можна вводити не максимальну і діючу нетривалий час несиметрію, а використовувати величину, дію якої триває чверть чи пів години. Результати досліджень показали, що припустимою несиметрією напруг для асинхронних двигунів варто вважати несиметрію до 2%. Як видно з вираження, зниження обертаючого моменту при цьому буде також незначним.

2.3. Вплив схеми сполучення обмоток цехових трансформаторів на показники несиметричності в розподільчих мережах напругою нижче 1 кВ

Розподільчі мережі 380 В промислових підприємств вмикаються за чотири провідною трифазною схемою з глухим ущемленням нейтралі.На підприємствах гірської промисловості й інших підприємствах із особливими вимогами за технікою безпеки застосовуються три провідні мережі 380 В із ізольованою нейтраллю.Мережі 660 В також можуть вмикатися за три- та чотири провідною схемою,як і мережі 380 В.У чотири провідній мережі за несиметричного навантаження різко змінюються фазні напруги.Тому три провідна мережа застосовується для електропостачання трифазних двигунів й інших трифазних електроприймачів із симетричним навантаженням.На промислових підприємствах переважно застосовується чотири провідна мережа напругою до 1 кВ,що забезпечує асиметричніші фазні напруги під час живлення спільно і трифазних, і однофазних навантажень, у тому числі електроосвітлення.

У електромережах напругою до 1 кВ підприємств однофазні електроприймачі (електропечі, зварювання, світильники й т.д.) частіше вмикаються на фазну напругу й тому чутливі до несиметричності фазних напруг.

Несиметричність фазних напруг характеризується коефіцієнтом неврівноваженості або коефіцієнтом зсуву нейтралі Кнв.

2.4.Розрахунок несиметрії напруг

 

Визначення коефіцієнтів несиметрії здійснюють за даними вимірювань лінійних та фазних напруг за період 24 год. наступним чином.

Розрахунок коефіцієнта несиметрії оберненої послідовності виконують для кожного і-го спостереження за даними вимірювань міжфазних напруг основної частоти UAB(1)і,UBC(1)і ,UCA(1)і, для чого спочатку розраховують діюче значення напруги оберненої послідовності основної частоти U2(1)і за формулою

. (2.6)

 

 

За діючим значенням оберненої напруги U2(1)ірозраховують коефіцієнт оберненої послідовності K2 для і-го спостереження за формулою

, (2.7)

Для визначення K2 допускається:

1) розраховувати U2(1)іза методом симетричних складових;

2) розраховувати U2(1)і за наближеною формулою

 

U2(1)і= 0,62(Uнб(1)і-Uнм(1)і), (2.8)

 

де Uнб(1)і, Uнм(1)і – найбільше та найменше діючи значення з трьох міжфазних напруг основної частоти для і-го спостереження, В, кВ.

3) застосувати для розрахунку K2 замість діючих значень міжфазних напруг діючі значення відповідних напруг з врахуванням гармонічних складових з коефіцієнтом спотворення синусоїдності напруги не більше 5%.

4) розраховувати K2 за формулою

, (2.9)

де Uном – номінальне значення міжфазної напруги(В, кВ).

Значення коефіцієнта несиметрії напруги оберненої послідовності K2U (%) як результат осереднення N спостережень за інтервал часу Tvs , рівному 3 с, розраховують за формулою

(2.10)

Визначення коефіцієнта несиметрії нульової послідовності K0 у чотирипровідних мережах, для чого вимірюють одночасно три міжфазних та дві фазних напруги основної частоти UAB(1)і,UBC(1)і ,UCA(1)і, UA(1)і,UB(1)і, (В, кВ).

Розрахунок діючого значення напруги нульової послідовності основної частоти здійснюють за точною формулою

 

(2.11)

 

За діючим значенням напруги нульової послідовності U0(1)ірозраховують коефіцієнт нульової послідовності K0 для і-го спостереження за формулою

, (2.12)

Для визначення K0 допускається:

1) розраховувати U0(1)іза методом симетричних складових;

2) розраховувати U0(1)і за наближеною формулою

 

U0(1)і= 0,62(Uнб ф(1)і-Uнм ф(1)і), (2.13)

 

де Uнб ф(1)і, Uнм ф(1)і – найбільше та найменше діючи значення з трьох фазних напруг основної частоти для і-го спостереження, В, кВ.

3)застосувати для розрахунку K0 замість діючих значень фазних напруг діючі значення відповідних напруг з врахуванням гармонічних складових з коефіцієнтом спотворення синусоїдності напруги не більше 5%.

4)розраховувати K0 за формулою (переробити на 0)

, (2.14)

де Uном ф– номінальне значення фазної напруги(В, кВ).

Розрахунок значення коефіцієнта несиметрії напруги нульової послідовності K0U (%) як результат осереднення N спостережень за інтервал часу Tvs , рівному 3 с, за формулою

(2.15)

Кількість спостережень N повинно бути не менше 9.

Якість електричної енергії за показниками коефіцієнтів несиметрії напруг оберненої та нульової послідовностей в точках загального приєднання вважають такими, що відповідають вимогам чинного стандарту, якщо найбільші з усіх значень коефіцієнтів несиметрії, виміряних на протязі 24 год., не перевищують гранично допустимого значення, а осереднені значення цих коефіцієнтів, які відповідають ймовірності 95%, не перевищують нормально допустимого значення.

Допускається визначати відповідність нормам стандарту за сумарною тривалістю часу виходу розрахованих значень даних показників за нормально та гранично допустимі величини, як і для попередніх показників.

 

3. МЕТОДИ І ЗАСОБИ СИМЕТРУВАННЯ

3.1.Загальні засади

Режим трифазної системи симетричний при відсутності пульсуючої потужності, тобто коли в системі існують напруги і струми тільки прямої послідовності. Тому всі методи попередження несиметрії (симетрування) спрямовані на компенсацію зазначеної потужності, тобто на зменшення симетричних складових зворотної і нульової послідовностей. Розрізняють внутрішнє і зовнішнє симетрування. (При внутрішньому симетруванні несиметричне (однофазне) навантаження розподіляється між фазами по можливості рівномірно, що зменшує, таким чином, її вплив на систему. Цей метод застосовують для зменшення несиметрії тягових навантажень електрифікованих залізниць, коли різні тягові підстанції підключаються до фаз системи за «гвинтовом» закононом. Досягти повної симетрії методом внутрішнього симетрування вдається надзвичайно рідко, оскільки сумарне навантаження в загальному випадку все ж таки залишаються несиметричним.

Під зовнішнім розуміють штучне симетрування з застосуванням різних пристроїв, підключених до трифазної мережі так, щоб струми в трифазному джерелі і мережі були симетричними і створювали систему прямої послідовності. Таке симетрування одержало широке поширення і може бути виконано різними способами.

3.2.Підключення до недовантажених фаз додаткових опорів для симетрування сумарного навантаження

Це простий, але неекономічний спосіб, оскільки веде до значних втрат енергії в зазначених опорах. Крім того, для його здійснення при наявності несиметричних навантажень з різними параметрами необхідно мати значний арсенал додаткових опорів. Усе ж таки цей спосіб іноді рекомендують застосовувати для захисту турбогенераторів при обриві однієї з фаз.

3.3. Застосування багатофазної схеми випрямлення струму (наприклад, схеми Ларіонова)

Таке симетрування можна здійснити, коли однофазне навантаження може нормально працювати при живлені від джерела постійного струму. Недоліком цього способу є те, що вищі гармоніки, обумовлені схемою випрямлення проникають умережу, спотворюють форму кривих струмів і напруг і приводять до збільшення втрат енергії в електроустаткуванні.

Застосування агрегату «трифазний двигун — однофазний генератор». Такий спосіб зв'язаний зі значними витратами встановлених потужностей і втратами енергії (до 25%).

3.4. Симетрування за допомогою фазових зрівнювачів

Струми зворотної послідовності, викликані несиметричним навантаженням, компенсуються за допомогою синхронних машин, що створюють необхідну для цього систему е.р. с. зворотної послідовності. Електромагнітні фазові зрівнювачі не одержали широкого поширення через велику вагу (12—14 кг/ква) і габаритів, а також складності конструкції і невисокої надійності. В даний час їх пропонують використовувати для комплексного рішення проблеми симетрування й усунення коливань напруги, викликаних дуговими сталеплавильними печами.

3.5. Використання симетруючого ефекту трифазних асинхронних двигунівЯкщо трифазний двигун приєднаний до системи з несиметричним навантаженням, він прагне відновити симетрію системи. Для цього випадку справедливе вираження

eu= = (3.16)

де Z — опір лінії між джерелом живлення і місцем приєднання несиметричного навантаження; Z’Д, Z’’Д— опір двигуна прямої і зворотної послідовностей; U’Н, U’’Н — напруга на навантаженні прямої і зворотної послідовностей.

З рівняння видно, що асинхронний двигун прагне зменшити несиметрію, оскільки Z’’Д<< Z’Д. При цьому струми зворотної послідовності, обумовлені навантаженням і двигуном, мають практично протилежні знаки.

У сумі вони зменшують результуючий струм зворотної послідовності в лінії. Максимальний симетруючий ефект створюють двигуни з мінімальним опором зворотної послідовності.

Недолік цього способу є те, що асинхронні двигуни повинні працювати зі значним недовантаженням, тому що впротивному випадку вони можуть вийти з ладу внаслідок перегріву.

Симетрування за допомогою введення системи додаткових е.р.с

Для зниження несиметрії вводиться система додаткових е.р. с., що може бути отримана або за рахунок пофазної різниці в коефіцієнтах трансформації, або за рахунок спадання напруги від струмів навантаження в пофазно різних додаткових опорах. Цей метод застосовується найчастіше для компенсації подовжньої несиметрії.

3.7. Симетрування струмів при роботі трансформаторів двома фазами

Цей спосіб призначений для симетрування струмів генератора при його роботі на мережу високої напруги через неповну трансформаторну групу, а також при передачі енергії по двох проводах з використанням землі як третій провід. Він полягає в тому, що на стороні трикутника трансформатора , що працює з боку зірки двома фазами, включається додатковий опір у той з лінійних проводів, до якого підключені обмотки двох обтічних струмів фаз трансформатора. Замість додаткового опору можна використовувати однофазний трансформатор, вторинна обмотка якого закорочена. У цьому випадку в схему вводиться опір розсіювання додаткового трансформатора. Відомо, що несиметрія струмів генератора може бути значно зменшена при рівнобіжній роботі неповної трансформаторної групи з однієї чи декількома повними групами.

3.8. Застосування несиметричних трьохфазно-двохфазних трансформаторів

Дозволяє здійснювати симетрування режиму тільки при наявності двох рівних по величині і фазі навантажень. Компенсація пульсуючої потужності за допомогою статичних СП — найбільш розповсюджений спосіб симетрування. Він полягає в тому, що СП, підключений до системи, створючи в останій пульсуючу потужність, рівну по величині і протилежну по фазі пульсуючої потужності, обумовленою несиметричним навантаженням. Розрізняють схеми СП з електричними й електромагнітними зв'язками. У залежності від технічної допустимості й економічної доцільності СП можуть бути регульованими і нерегульованими.

Як уже відзначалося вище, для цілей симетрування можуть бути також використані засоби, що маються в системі. Так, наприклад, якщо конденсатори, призначені для підвищення значення коефіцієнта потужності, підключити несиметрично між фазами мережі, вони можуть цілком чи частково ліквідувати несиметрію. З цією ж метою можуть бути використані установки подовжньої компенсації, конденсатори фільтрів тягових підстанцій і т.д. Несиметрію можна також знизити за допомогою збільшення потужності системи й інших способів, на яких ми тут не зупиняємося, тому що вони є або різновидом способів, розглянутих вище, або застосовуються дуже обмежено.

3.9. Трансформатор з симетруючим пристроєм

 

Для усунення вказаних недоліків розроблено і все більш активно починає застосовуватися спеціальний симетруючий пристрій (СП), який вбудовується в трансформатор з схемою Y/Y0.

Симетруючий пристрій є окремою обмоткою, укладеною у вигляді бандажа поверх обмоток високої напруги трансформатора з схемою з'єднання обмоток Y/Y0 (рис.1). Обмотка симетруючого пристрою розрахована на тривале протікання номінального струму трансформатора, тобто на повне номінальне однофазне навантаження.

Рис.3.6 Схеми включення основних і додатковою обмоток трансформатора

1. Тристрижневий магнітопровід трифазного трансформатора. 2. Обмотки високої напруги. 3. Обмотки низької напруги. 4. Обмотка з компенсаційних витків. 5. Дистанційні клини. 6. Кінець компенсаційної обмотки, що підключається до нейтралі обмоток низької напруги. 7. Кінець компенсаційної обмотки, який виводиться назовні.

 

 

Обмотка симетруючого пристрою включена в розтин нульового дроту трансформатора Y/Y0 з розрахунку на те, що при несиметричному навантаженні і появі струму в нульовому дроті створювані в магнітопроводі потоки нульової послідовності в робочих обмотках трансформатора Y/Y0 повністю компенсуються протилежно направленими потоками нульової послідовності від симетруючого пристрою. Тим самим запобігає перекіс фазної напруги.

На Рис.3.7 показані залежності втрат короткого замикання Pк трансформатора ТМ 100/10 від величини струму в нульовому дроті при lb =lc= Iн і Iа= від нуля до Iн при різних схемах з'єднання обмоток. Енергетичні характеристики трансформаторів Y/Y0 (втрати короткого замикання, холостого ходу і ін.) від накладення симетруючого пристрою практично не міняються, але при цьому значно скорочуються втрати електроенергії в мережі. Система фазної напруги при нерівномірному навантаженні фаз симетрується так само, як і при схемі з'єднання обмоток Y/Z0.

 

Рис. 3.7. Залежність втрат короткого замикання трансформатора ТМ 100/10 від схем з'єднання обмоток і величини струму в нульовому дроті:

1 - трансформатор Y/Y0;

2 - трансформатор Y/Z0;

З - трансформатор Y/Y0 з СП.

 

У деяких фахівців виникало побоювання, що при протіканні значного струму нульової послідовності через додаткову обмотку, включену в нейтраль сторони НН, виникне значна напруга на нейтралі НН і, як наслідок, підвищення напруги на фазах. Розрахунки і експерименти показали, що напруга на обмотці компенсаційних витків трансформатора з симетруючим пристроєм при струмі в нульовому дроті, рівному номінальному, досягає величини номінальної фазної напруги і врівноважує на нейтралі обмоток низької напруги електрорушійну силу нульової послідовності від робочих обмоток до нульового значення. Звичайно, за умови правильного узгодження витків робочих обмоток і компенсаційних.

Розроблена конструкція значно знижує опір нульовій послідовності силового трансформатора. Це означає істотне збільшення струмів однофазного короткого замикання і є одною з переваг трансформаторів Y/Y0 з СП, оскільки забезпечує легку і надійну наладку релейного захисту і її чітку роботу при КЗ. Крім того, що руйнує дію збільшеного струму однофазного КЗ на обмотках трансформатора Y/Y0 з СП значно нижче, ніж від струму КЗ за відсутності компенсаційної обмотки, оскільки могутній несиметричний руйнуючий потік нульової послідовності повністю компенсується.

3.10. Симетрування навантажень за схемою Штейнмеца та схемою реактора подільника

Найефективнішим способом симетрування однофазних навантажень є рівномірний розподіл їх між фазами трифазної мережі та забезпечення однакових режимів роботи. Однак цей спосіб неможливо застосувати у випадках наявності одиничних потужних неповнофазних електроприймачів. Для таких випадків запобігти впливу несиметрії навантаження або значно зменшити його можна за допомогою спеціальних симетрувальних пристроїв.

Найбільш відомими та ефективними схемами симетрування однофазних навантажень є схема Штейнмеца та схема з реактором-подільником.

а) б)

Рис 3.8.Пристрої симетрування: а) за схемою Штейметца; б) за схемою з реактором-подільником.

Для установок з коефіцієнтом потужності близьким до одиниці (дугові печі непрямої дії, печі опору) застосовують схему Штейнмеца, а для установок з коефіцієнтом потужності до cos =0,866 рекомендується схема з реактором-подільником.

Для електротехнологічних установок з відносно постійним, малозмінним графіком навантаження (індукційні канальні, індукційні нагрівальні методичної дії, дугові непрямої дії, електрошлакові, опору прямого нагріву) застосовують некеровані пристрої, які встановлюють на стороні вищої напруги пічного трансформатора. Індукційні плавильні тигельні печі та індукційні установки нагріву промислової частоти за умов живлення від трифазних трансформаторів симетрують за допомогою керованих схем на стороні нижчої напруги. Управління пристроєм здійснюють комутацією частини секцій паралельно увімкнених конденсаторів та перемиканням відгалужень реактора.

Симетрування дво- та трифазних несиметричних навантажень з низьким коефіцієнтом потужності можна здійснити за допомогою трифазної конденсаторної батареї.

Розглянемо графоаналітичний метод визначення потужностей однофазних конденсаторів для симетрування напруги трифазної трипровідної мережі.

На рис.3.9 представлена схема ділянки трипровідної трифазної мережі, до якої приєднані однофазні навантаження ab, bc, ca

 

Рис 3.9. Схема ділянки трифазної мережі трипровідної мережі

Рис 3.10. Визначення умовної потужності S2, пропорційної струму оберненої послідовності.

потужність яких різні. Різними також будуть струми навантажень ab, bc, caта струми фаз мережі a, b, c. Відомо, струми прямої та оберненої послідовностей визначаються з виразів:

(3.17)

Якщо вектор міжфазної напруги ав буде суміщений з дійсною віссю,вираз значення потужності прямої послідовності можна записати

, (3.18)

та вираз умовного значення потужності оберненої послідовності у вигляді

, (3.19)

де 1 – напруга прямої послідовності.

За умови 2<< 1можна записати

(3.20)

Скористаємось наступними співвідношеннями:

струми фаз мережі:

(3.21)

струми навантажень:

(3.22)

міжфазні напруги:

(3.23)

Підставимо їх в (4.40) і після перетворювань отримаємо наступні вирази потужностей:

(3.24)  

Для симетрування параметрів режиму використовуємо однофазні конденсатори пристрою компенсації реактивної потужності, з потужністю їх, за умов приєднання між фазами мережі - Qab, Qbc, Qca. Вони мають бути розподілені між фазами таким чином, щоб з компенсувати струм оберненої послідовності І2 або пропорційну йому умовну потужність S2. При цьому повинна виконуватись умова:

(3.25)

Для визначення величин Qab , Qbc , Qca виконуємо графічну побудову в осях Qbc , 2·Qab , ·Qса. (рис 3.10.)

Задаємо в масштабі величину Q’bc (відрізок Оa ) та відкладаємо його на відповідній вісі координат. Від кінця вектора Q’bc проводимо лінію паралельно вісі Qab, а від кінця вектора 3· - лінію паралельно вісі ·Qса. Від точки перетину цих ліній відрізки ab та bc у відповідному масштабі визначають величину потужностей конденсаторів Q’ab , Q’ca відповідно.

 

Рис. 3.11. Визначення потужності однофазних конденсаторів для симетрування режиму

Якщо змінювати первинну величину Qbc, можна подібним до попереднього випадку чином отримати відповідні величини потужності конденсаторів Qab, Qca. У випадку, коли Q```bc відображене відрізком Of , загальна потужність усіх конденсаторів буде найменшою (Q```KS) за умови необхідного симетрування, причому Q```ab=0.Інакше кажучи, для випадків 1 та 2 додаткова потужність більша від Q```KS, розподіляється рівномірно між усіма фазами.

4. Опис лабораторної установки

Лабораторна установка змонтована в навчальних лабораторії №205 і аудиторії №002. Частина установки, яка зібрана в лабораторії №205, складається з:

· панелей керування та вимірювання із мнемосхемою;

· моделей ліній електропередач, моделей навантаження, тиристорного моста постійного струму та реактора.

Панелі керування та вимірювання типу ПН-550 розміщенні в один ряд і обслуговуються з лицевої сторони. На панелях нанесена мнемосхема, змонтовані ключі керування та вимірювальні прилади, які увімкнені в модель мережі без вимірювальних трансформаторів.

 

 

Рис 4.1. Принципова схема лабораторної установки.

 

Рис 4.2. Схема лабораторної установки.

Модель ліній електропередач зібрана на стелажі, який розміщений за панелями в аудиторії №205. Кожна фаза лінії Л1 набрана з чотирьох котушок, які розміщені на окремих полицях стелажа. Параметри лінії Л1 вказані в таблиці 4.1. Модель лінії електропередачі Л2 виготовлена з міді. В кожній фазі – по дві котушки.Параметри лінії Л2 вказані в таблиці 4.2.

Параметри лінії Л1

Таблиця 4.1

Фаза Х, Ом R, Ом
А 4,37 1,9
В 6,32 2,1
С 4,4 1,9

 

 


Параметри лінії Л2

Таблиця 4.2.

Фаза Х, Ом R, Ом
А 1,84 1,8
В 1,8 1,8
С 2,2 1,85

 

Параметри трансформаторів Т1 і Т2

Uk=5,5%; Sном=14кВа; Рн.х=150Вт

Zт=0,19Ом; Rт=0,037Ом; Хт=0,186Ом

В основу лабораторної установки покладена схема, показана на рис. 4.1. До лінії Л2 підключене навантаження, яким є асинхронний двигун, який знаходиться в аудиторії №002 і регульоване активне навантаження.

За допомогою ключів управління, розміщених на панелях, виконуємо операції підключення моделей.

Про спрацювання того чи іншого ключа управління свідчать сигнальні лампи.

Порядок роботи

1. Ознайомитись з лабораторною установкою.

2. Зібрати схему лабораторної установки.

3. У якості навантаження включити асинхронний двигун. За допомогою аналізатора зняти осцилограми напруг та струмів для заданого режиму несиметрії.

4. Ввімкнути в навантаження мережі регульований активний опір. Змінюючи навантаження резистора, за допомогою аналізатора зняти осцилограми напруг та струмів для заданого режиму. Ввімкнути двигун разом з активним навантаженням,за допомогою аналізатора зняти осцилограми напруг та струмів для заданого режиму.

Користуючись ключами керування панелей слід зібрати схему моделі (рис. 4.1) для проведення експериментів. На панелі №8 розташовані ключі керування джерелом живлення із змінною напругою 220 В, яке приєднують до третьої системи шин ключем 10; до цієї ж системи шин за допомогою ключа 14 на панелі №7приєднюють нижчу напругу (220 В) трансформатора Т1; вищу напругу (400 В) трансформатораТ1 ключем 12 приєднують до першої системи шин; ключем керування 15 на панелі №5 приєднують початок лінії Л1, яка своїм кінцем є з’єднана з вищою напругою трансформатора Т2 (380 В) на панелі №8; нижча напруга Т2 (220 В) сполучена з початком лінії Л2, а кінець її за допомогою ключа 6 приєднують до другої системи шин;на панелі №9 розташовані ключі керування асинхронним двигуном та блоком активних опорів, навантаження якого регулюється ключами на панелі №10.

За допомогою цього обладнання збирається схема моделі ліній, трансформаторів і навантажень та підключається до джерела живлення.

 

6. Зміст звіту

1. Мета та порядок роботи.

2. Схема лабораторної установки.

3. Результати вимірів, коефіцієнти несиметрії за оберненою і нульовою послідовностями.

4. Графіки знятих залежностей.

5. Висновки по роботі.


СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1. ГОСТ 13109 – 97. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. - Введ., 1998.

2. Эффективные режимы работы электротехнологических установок/И.В.Жежеленко, В.М.Божко, Г.Я.Вагин и др.. Киев Техника,1987.

3. Перхач В.С. Теоретична електротехніка. : Вища шк., 1992.- 439с., іл.

4. «Режими електропостачальних систем»В.Г.Лисяк 2010р.

5. «Основи електроенергетики та електропостачання»А.А.Маліновський,Б.К.Хохулін 2007р.

 


Просмотров 1057

Эта страница нарушает авторские права




allrefrs.ru - 2021 год. Все права принадлежат их авторам!