3.4 Вопросы для самоконтроля знаний

1) В каких случаях возникает несимметрия напряжения в сети?

2) Какие виды несимметричных нагрузок Вы знаете?

3) В чем заключается сложность расчета сети с несимметричной нагрузкой?

4) Какое влияние оказывает не­симметричная загрузка фаз на работу электрической сети?

5) Как уменьшить несимметрию в сети?

6) Чем объясняется неравномерность нагрузки по фазам в низковольтных сетях?

7) Как определить потери напряжения в радиальной сети с неравномерной активной нагрузки?

8) Какие параметры оказывают влияние на потери напряжения в сети с неравномерной нагрузкой фаз?

9) Как влияет сопротивление проводов линии на потери напряжения в сети?

10) Как зависят потери напряжения в сети от нагрузки?

11) Влияет ли характер нагрузки на несимметрию напряжения в сети?

Лабораторная работа № 4 регулирование напряжения в радиальных сетях при помощи статических конденсаторов

Цель работы. Ознакомление со способами регулирования напряжения в радиальных сельских сетях при помощи статических конденсаторов.

4.1 Общие сведения

Одним из способов регулирования напряжения в радиальных сельских сетях явля­ется продольная емкостная компенса­ция (ПЕК), которая заключается в последовательном включении в ЛЭП емкостного сопротивления в виде конденсаторов.

На рисунке 4.1, а показана принципи­альная схема замещения линии без компенсации потерь напряжения, а на рисунке 4.1, б - схема замещения с продольной компенсацией. Это сопротивление частично или полностью компенсирует индуктивное сопротивле­ние линий, вследствие чего в ней уменьшаются потери напряжения, что в конечном счете приводит к повыше­нию напряжения у потребителей. Регулирование напряжения таким способом имеет ряд преимуществ перед другими способами регулирования напряжения.

ПЕК имеет сравнительно простую конструкцию.

Компенсирующий эффект установки зависит от тока нагрузки, то есть размер компенсации потери напряжения с ростом нагрузки возрастает и, наоборот, снижается при ее уменьшении.

Продольная и поперечная составляющие падения напряжения без компенсации мощности соответственно равны:

(4.1)

где I - полный ток нагрузки, А;

r, х – соответственно активное и индуктивное сопротивления линии, Ом.

При наличии продольной компенсации эти состав­ляющие определяют по формулам:

(4.2)

где х_с - емкостное сопротивление конденсаторов, включенных по­следовательно в линию, Ом.

Рисунок 4.1 Схема радиальной сети с регулированием напряжения

при помощи статических конденсаторов: а - схема замещения линии без компенсации потерь напряжения; б - схема замещения с продольной компенсацией; в - векторная диаграмма напряжений; г - схема замещения с поперечной компенсацией; д - Векторная диаграмма напряжений с учетом попе­речной компенсации; е - принципиальная схема компенсирующего устройства; ж - принципиальная схема модели линии

Так как обычно при расчетах линий поперечной со­ставляющей напряжения из-за ее незначительности пре­небрегают, то из приведенных ранее формул следует, что при продольной компенсации

(4.5)

где I - ток нагрузки, А;

х_с - сопротивление конденсатора, Ом.

Мощность конденсаторов

(4.6)

где I - наибольший рабочий ток линии, А.

На практике мощность установки продольной ком­пенсации рассчитывают, исходя из желаемого уровня на­пряжения в сети при известном сечении провода. В та­ких случаях мощность конденсаторов определяют по формуле:

(4.7)

где Р - активная мощность, проходящая через конденсатор, Вт;

U' - напряжение на входных (со стороны питания) зажимах кон­денсатора, В;

U" - напряжение на выходных (в сторону потреб­ления) зажимах конденсатора, В,

U" = U' + ΔV_нб,

где ΔV_нб - желаемая надбавка напряжения, достигаемая включением конденсаторов.

Векторная диаграмма напряжений без ПЕК и с ПЕК показана на рисунке 4.1, в.

Другим способом уменьшения потерь напряжения в сети является компенсация реактивной мощности потре­бителей или так называемая поперечная компенсация, при которой статические конденсаторы включаются па­раллельно нагрузке (рисунок 4.1, г).

Основными потребителями реактивной мощности яв­ляются асинхронные двигатели. Часть реактивной мощ­ности теряется в обмотках трансформаторов, а также в проводах линий электропередачи.

Поэтому наряду с активной мощностью генераторы должны вырабатывать и реактивную, передаваемую по­требителям по электрическим сетям. Естественно, пере­дача реактивной мощности по сети вызывает дополни­тельные потери напряжения и энергии.

Для разгрузки сети от реактивной мощности целе­сообразно эту мощность или ее часть генерировать на месте потребления. Такими источниками реактивной мощности являются статические конденсаторы, устанав­ливаемые на месте потребления и подключаемые па­раллельно нагрузке.

В этом случае конденсаторы являются потребителя­ми опережающей (емкостной) мощности, или, что-то же самое, источниками реактивной мощности, выдавае­мой ими в сеть.

Потеря напря­жения при наличии поперечной компенсации

. (4.8)

Следовательно, при параллельном включении кон­денсаторов

(4.9)

где Iс - емкостный ток линии, А;

х - индуктивное сопротивление линии, Ом.

Мощность компенсирующего устройства при попе­речной компенсации

Q_KOMП = P(tg φ -tg φ´), (4.10)

где Р - активная мощность потребителей, кВт,

Ptgφ - реактивная мощность потребителей без компенсации;

Ptgφ ' - реактивная мощ­ность, передаваемая по линии при наличии компенсации.

Соответствующая емкость конденсаторов

(4.11)

где f - частота тока, Гц.

Векторная диаграмма напряжений с учетом попе­речной компенсации показана на рисунке 4.1, д.