Міністерство освіти і науки, молоді та спорту україни
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНIВЕРСИТЕТ "ЛЬВIВСЬКА ПОЛIТЕХНIКА"
ІНСТИТУТ ЕНЕРГЕТИКИ ТА СИСТЕМ КЕРУВАННЯ
Несиметрія напруг в розподільних мережах еЛектропостачальних систем
Теоретичні засади та методичні настанови до лабораторної роботи №2
з дисципліни "Енергоощадні режими систем електроспоживання" для студентів базового напрямку 050701 "Електротехніка та електротехнології" .
Затверджено на засіданні кафедри електропостачання
промислових підприємств , міст та сільського господарства
Протокол № від 24. 01. 2008р.
Львів-2008
Несиметрія напруг в розподільних мережах еЛектропостачальних систем
Теоретичні засади та методичні настанови до лабораторної роботи №2 з дисциплін " Енергоощадні режими систем електроспоживання " для студентів базового напрямку 050701 "Електротехніка та електротехнології" /Уклад. Б.К.Хохулін, В.М.Амброз, - Львів: Видавництво НУ “Львівська політехніка”, 2008. - 11 с.
Відповідальний за випуск: А.А. Маліновський, д.т.н., проф.
Рецензенти: Л. А. Никонець, д.т.н., проф.,
М. І. Олійник, к.т.н., доц..
1.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 І, 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.