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)






Регулирование напряжения в электрических системах



Цель работы: Закрепление теоретических знаний по разделу «Потери и падения напряжения в электрических системах», а также изучение принципов регулирования напряжения.

 

Теоретические положения

 

Падением напряжения на элементе электрической сетиназывается разность комплексов напряжений в начале и в конце этого элемента .

Потерей напряжения называется разность модулей напряжений в начале и в конце элемента сети .

Падение напряжения связано с током и передаваемой мощностью следующими соотношениями:

, (3.1)

 

, (3.2)

 

где Z – комплексное сопротивление элемента сети; – ток в этом сопротивлении; S* – сопряженный комплекс передаваемой мощности; P и Q – соответственно активная и реактивная мощности; R и X – активное и индуктивное сопротивления; U –напряжение в начале или в конце данного элемента сети, фаза которого принята равной нулю (при приближенных расчетах может использоваться также номинальное напряжение).

Величина ΔUnp называется продольной составляющей падения напряжения; она представляет собой действительную часть падения напряжения. ΔUnon – поперечная составляющая падения напряжения (мнимая часть).

Наличие падений напряжения приводит к тому, что фактические напряжения в узлах сети в общем случае отличаются от номинальных значений. Это отличие характеризуется отклонением напряжения, которое выражается в процентах и определяется по формуле

, (3.3)

 

где Uфакт и Uном – фактическое и номинальное напряжение в узле сети.

Наиболее важными являются величины напряжений в тех узлах сети, к которым подключены электроприемники. Установившееся отклонение напряжения на выводах электроприемников относится к основным показателям качества электроэнергии и регламентируется ГОСТ 13109-97 [3.1]. Нормально допустимые значения установившегося отклонения напряжения составляют ±5 %; предельно допустимые (не более 5 % времени работы) равны ±10 %.

Отрицательные отклонения напряжения приводят к нарушению нормальной работы электроприемников, а положительные – к повышенному износу электрооборудования. Кроме того, величина напряжения влияет на потребление реактивной и (в меньшей степени) активной мощности, а также на потери энергии в электрических сетях.



Чтобы обеспечить выполнение требований ГОСТ к отклонениям напряжения, применяются специальные методы и средства регулирования напряжения. Оно производится следующими способами:

1. С помощью генераторов;

2. Путем изменения коэффициентов трансформации

а) у трансформаторов с переключением без возбуждения (ПБВ),

б) у трансформаторов с регулированием под нагрузкой (РПН),

в) у линейных регуляторов;

3. Путем изменения потерь напряжения.

Устройство ПБВ позволяет регулировать коэффициент трансформации путем изменения числа витков (обычно на стороне высшего напряжения) при отключенной нагрузке. Диапазон регулирования напряжения составляет около 10 %.

Устройство РПН предназначено для изменения числа витков обмоток трансформатора при включенной нагрузке. Это главное средство регулирования напряжения в электрических сетях. Диапазон регулирования составляет примерно 20…30 %.

Линейный регулятор – это специальное трансформаторное устройство, предназначенное для создания в сети добавочных ЭДС. Применяется в тех случаях, когда диапазон РПН силовых трансформаторов недостаточен или когда РПН отсутствует.

Регулирование напряжения в центре питания называется централизованным регулированием. При этом меняются напряжения одновременно у многих потребителей. Данный вид регулирования обычно осуществляется с помощью генераторов и трансформаторов с РПН.



Централизованное регулирование напряжения обычно производится по принципу встречного регулирования, под которым понимается регулирование в зависимости от тока нагрузки по следующим правилам:

– в режиме максимальных нагрузок напряжение в центре питания поддерживается на уровне (1,05…1,1)Uном (Uном – номинальное напряжение сети);

– в режиме минимальных нагрузок уровень напряжения в центре питания должен составлять (1…1,05)Uном;

– если мощность в режиме минимальных нагрузок составляет менее 30 % от мощности режима максимальных нагрузок, то напряжение в центре питания поддерживается на уровне Uном.

Ниже для примера построен график распределения отклонений напряжения в сети с одной линией и трансформатором (рис. 3.1, 3.2). Номинальные напряжения сети – 110/10 кВ. Фактические напряжения в узлах – U0= 120 кВ, U1= 112 кВ, U2= = 107 кВ, U = 10,5 кВ. Емкости линии и проводимости трансформатора на схеме замещения не показаны, так как для построения данного графика эти элементы схемы не требуются. Отклонения напряжения в узлах сети равны:

 

 


Рис. 3.1.Электрическая сеть с одной линией и трансформатором

 

       
 
   
 

 


 

       
   
 
 
 
 


Рис. 3.2.График распределения отклонений напряжения

Подготовка к выполнению работы

Данная лабораторная работа выполняется как продолжение лабораторной работы №2 с теми же исходными данными с помощью программы «Установившийся режим электрической сети».



Требуется: произвести встречное регулирование напряжения в электрической сети (обеспечить попадание напряжений на низких сторонах подстанций в допустимый диапазон). При этом предполагается, что рассчитываемый режим является режимом максимальных нагрузок. Если все напряжения попали в допустимый диапазон без регулирования, то лабораторная работа выполняется с коррекцией исходных данных по указанию преподавателя.

Основное средство регулирования напряжения в данных схемах – трансформаторы с РПН. Дополнительно для регулирования могут быть использованы генераторы электростанции (схема №1) и трансформаторы с ПБВ (некоторые варианты схемы №2).

При регулировании напряжения с помощью трансформаторов изменяются коэффициенты трансформации. Для двухобмоточных трансформаторов с РПН или ПБВ эти коэффициенты вычисляются по формуле

 

, (3.4)

 

где Uв,ном и Uн,ном – номинальные высшее и низшее напряжения трансформатора; nотп – номер отпайки РПН или ПБВ (предполагается, что при уменьшении числа витков обмотки высшего напряжения этот номер положителен); ΔUрег – шаг регулирования напряжения, о.е.

В лабораторной работе №2 использовались значения коэффициентов трансформации при нулевом номере отпайки. Шаг и диапазон регулирования РПН и ПБВ приводятся в справочниках вместе с другими техническими данными трансформаторов.

Коэффициенты трансформации трехобмоточных трансформаторов с РПН равны

, (3.5)

, (3.6)

где Uс,ном – номинальное среднее напряжение трансформатора.

Следует иметь в виду, что при регулировании напряжения в трехобмоточных трансформаторах оба коэффициента трансформации (kтр,вс и kтр,вн) меняют свои значения одновременно.

Напряжение генераторов регулируется плавно в диапазоне, составляющем 10%. При этом напряжения в узлах сети не должны превышать номинальные более чем на 10 %.

Перед выполнением лабораторной работы необходимо:

1. Рассчитать возможные значения коэффициентов трансформации во всем диапазоне регулирования;

2. Подготовить таблицы для результатов расчета режима с отрегулированным напряжением (см. лабораторную работу №2).

Примечание: в ряде случаев, пользуясь результатами расчета режима из лабораторной работы №2, можно заранее (без помощи ЭВМ) определить коэффициенты трансформации, обеспечивающие попадание напряжений в допустимый диапазон. При этом коэффициенты трансформации во всем диапазоне регулирования допускается не вычислять.

 

Порядок выполнения работы

1. Запустить программу «Установившийся режим электрической сети».

2. Ввести исходные данные с клавиатуры в ЭВМ.

3. Изменяя коэффициенты трансформации (а также напряжение генераторов электростанции на схеме №1), добиться того, чтобы напряжения на низких сторонах подстанций попали в допустимый диапазон. При этом ни в одном узле сети напряжение не должно превышать номинальный уровень более чем на 10 %.

4. Просмотреть и зафиксировать на бумаге результаты расчета режима с отрегулированным напряжением.

 

Обработка результатов

По результатам лабораторной работы необходимо построить графики распределения отклонений напряжения в исходном режиме (до регулирования напряжения) и в режиме с отрегулированным напряжением.

Для схемы №1 эти графики строятся:

1. По пути «РЭС – электростанция (ЭС)»;

2. По пути «РЭС – нагрузка той подстанции, на которой производилось регулирование напряжения». Если таких подстанций несколько, то графики строятся для каждой из них.

Для схемы №2 графики отклонений напряжения строятся:

1. По пути «РЭС – нагрузка S1»;

2. По пути «РЭС – нагрузка S4».

Для одного и того же пути графики отклонений напряжения в исходном режиме и в режиме с отрегулированным напряжением строятся на одном рисунке.

 

Содержание отчета

 

Отчет по лабораторной работе должен содержать:

– цель работы;

– расчет коэффициентов трансформации для разных регулировочных ответвлений;

– значения коэффициентов трансформации (и напряжения электростанции в случае схемы №1), соответствующие режиму с отрегулированным напряжением;

– результаты расчета режима с отрегулированным напряжением;

– графики распределения отклонений напряжения.

Отчет по лабораторной работе №3 сдается вместе с отчетом по лабораторной работе №2.

 

Контрольные вопросы к защите

1. Дать определения падения и потери напряжения.

2. Формулы для вычисления падения напряжения через ток и мощность.

3. Дать определение продольной и поперечной составляющей падения напряжения?

4. Отклонения напряжения и их влияние на работу электроприемников и электрооборудования.

5. Перечислить способы регулирования напряжения.

6. Централизованное и местное регулирование напряжения.

7. Встречное регулирование напряжения.

Рекомендуемая литература

 

3.1. ГОСТ 13109-97 «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения».

3.2. Идельчик В.И. Электрические системы и сети: Учебник для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 592 с.


Просмотров 620

Эта страница нарушает авторские права




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