Розщепленою обмоткою.  

Розщепленою обмоткою.

Питання для самоконтролю.

Загальні положення.

Для розрахунку, аналізу і управління режимами реальної електричної мережі створюють їх розрахункові моделі. З цією метою реальну електричну мережу замінюють еквівалентною схемою заміщення.

Схемою заміщення мережі називається її графічне зображення, яке показує послідовність з’єднання її ділянок і відображає їх властивості.

Схеми заміщення мережі складають із схем заміщення її елементів (ЛЕП, ПС, навантаження і ін.) на одну фазу трьохфазної марежі.

Схеми заміщення розрізняють:

- повздовжні (зі струмом навантаження),

- поперечні (на повну напругу гілки). Цим гілкам відповідають повздовжні та поперечні параметри.

Схеми заміщення ЛЕП.

Необхідність обліку тих чи інших параметрів ЛЕП в схемі заміщення залежить від рівня напруги, конструктивного виконання, а також вимоги до точності розрахунку.

В загальному випадку схема заміщення ЛЕП містить повздовжні та поперечні параметри.


Розглянемо різноманітні схеми заміщення ЛЕП :

ПЛ з напругоюкВ та довжиною км, та КЛ з напругою кВ представлені звичайною симетричною П-образною схемою заміщення (повна схема заміщення):

Зі зменшенням класу напруги ліній зневажають деякимиі параметрами:

- для ПЛ: Uн=110220кВ (втратами потужності на корону зневажають),

- для КЛ: Uн<35кВ (зневажають діелектричними втратами ).

Схема заміщення спрощується:

- для більшості розрахунків режимів в мережах з Uн=110-220кВ ЛЕП представляється більш простою схемою заміщення. В ній замість ємністної провідності ліній враховується зарядна реактивна потужність, що генерується ємністю лінії та направлена на неї.

- для ПЛ з Uн=35кВ або < 35кВ не враховують поперечну гілку (місцеві мережі)

- для КЛ з Uн=10кВ або < 10кВ (враховується тільки активний опір повздовжньої гілки)



Параметри схем заміщення ЛЕП.

При розрахунку складових схем заміщення ЛЕП використовують питомі (погонні) параметри: опори та провідності .

1. Активний опір.

Омічний опір (при постійному струмі)

; , де F– переріз.

Активний опір при змінному струмі в порівнянні з R:

r > R (із-за поверхневого ефекту)

при f = 50Гц в елементах, які не містять сталі (сердечника) різниця між R i r не більше 1% тому r ≈ R.

Питомий активний опір

,

де l – довжина;

r0, Ом/км

В довіднику визначення опору дають при θ=20ºС.

Як правило , поправочний коефіцієнт при розрахунку не вводиться.

2. Індуктивний опір

Погонний індуктивний опір фаз ЛЕП залежить від взаємного розташування і потоку щеплення дротів.

В загальному випадку індуктивний опір ліній визначається:

- значення Х0 ПВ з одиночними проводами визначається залежністю від двух величин:

X0=f(Rп, Dср), де Rп – зовнішній радіус дроту,

Dср – середнє геометричне розташування між дротами

Для одноланцюгової трьохфазної лінії:

, де

D12, D23, D31, – відстань між сусідніми дротами

В залежності від розташування дротів на опорах значення Dср – наступне:

а) розташування дротів у вершинах рівностороннього трикутника

б) якщо дроти розташовані горизонтально

Із ТОЕ погонний індуктивний опір ЛЕП :

,

де: – магнітна проникність матеріалу дроту,

L – індуктивність.

, ,

де: Х'0 і Х"0 відповідно зовнішні і внутрішні індуктивні опір лінії.

Для дротів із кольорових металів:

Х'0 >> Х"0, Х0≈Х'0

У кабелях Dср дуже маленькі, тому індуктивною складовою зневажають.

Для зменшення затрат напруги та потужності в мережах виникає задача зменшити Х0 .

Аналіз виразу (1) показує, що значення Х0 можна знизити шляхом:

а) зменшення Dср ,

б) збільшити Rn .

Зменшення Dср збільшує небезпеку пробою ,збільшення Rn збільшує затрати металу. Але, збільшення Rn можливо шляхом розщеплення дроту фази на декілька паралельних (║) дротів. Розщеплення дротів виконується на ПЛ з Uн≥330кВ.

3. Активна провідність ЛЕП( g )

Ця складова обумовлена двома видами втрат активної потужності :

1. – від струму витоку (із-за недосконалого ізолятора)

2. – від втрат на корону

*розряд – приватний випадок пробою (тільки в газах)

*пробої можуть бути частковими і повними.

Поле між двома проводами неоднорідне, тобто у поверхні проводів Е вище.

(Е≠соnst)

4. Ємністна провідність ЛЕП.

– обумовлена наявністю ємності зв’язків між проводами різних фаз, а також між проводами і землею.

, [Ф]

,

, [См/км]

Наявність ємнісної провідності визиває в лінії протікання ємнісного струму і ємнісної потужності, яка називається відповідно зарядним струмом і зарядною потужністю ліній.

– зарядний струм ;

– зарядна потужність.

Із цього виразу виходить, що значення Qc суттєво (в квадраті) залежить від напруги мережі.

Для ПЛ ємнісна провідність і зарядна потужність враховується при Uн≥110кВ.

В районних мережах ( Uн ≥ 110кВ ) завжди враховується Qc, а якщо мережа місцева то не враховується.

В ПЛ надвисоких напруг значної протяжності ліній (сотні км.)утворюють таке значення Qc, що її треба компенсувати, бо в іншому випадку можливі високі рівні перенапруги. З цією метою для компенсації використовують шунтуючі реактори.

У КЛ відстань між фазними проводами і заземлюючими оболонками мала, а також в них велика величина Е – це значить, що Свл «Скл => Вкл»Ввл.

Схеми заміщення Т і АТ

(трансформаторів і автотрансформаторів).

Одна фаза двообмоткового трансформатора з достатнім ступенем точності представлена Г – образною схемою заміщення:

Активна провідність gT обумовлена втратами активної потужності в магнітопроводі (на вихрові потоки, які значно більше витрат на гістерезис).

Реактивна провідність Вт обумовлена взаємною індуктивністю між обмотками трансформатора.

У трансформатора з напругою до 220 кВ схема заміщення може бути представленна продольною гілкою, а замість поперечної гілки використовують навантаження, рівне сумарним втратам потужності хх.

.

При розрахунках місцевих мереж (Uн<110кВ) в схемах заміщення трансформатора враховують тільки продольну гілку.

Параметри схем заміщення трансформаторів.

Опір та провідність визначають за паспортними даними. Для двообмоткових трансформаторів в каталогах вказуються:

Активний опір rТ визначається з даних досліду к.з.:

, ,

Але, так як в паспорті не вказується Ін, то його можна визначити за іншими заданими параметрами:

, , ,

беремо UH первинної обмотки:

, тоді

=,

Індуктивний опірХТ визначається відносним падінням напруги в індуктивному опору однієї фази. (В % відносно Uф)

, (%); ,

підставимо значення Ін, тоді:

,

Так як напруга Uк (в %, Uн)=, в трансформаторах хТ>>rТ =>Uа<< Uр, тоді Uр≈ Uк, а

Активна провідність gT визначається:

,

Реактивна провідність bвизначається:

Так як bТ>gT, то можливо прийняти, що весь струм хх проходить через Вт, тоді намагнічується первинна обмотка трансформатора (вторинна розімкнена) і втрати реактивної потужністі складають:

, %

.

Прирівнюємо праві частини цих виразів, знаходимо, що:

Схеми заміщення трьохобмоткових трансформаторів.

Схема заміщення цього трансформатора представляє собою трьохпроменеву зірку:

- поперечна гілка цих трансформаторів має теж значення, що і в двохобмоткового трансформатора.

Активний опір трансформатора при рівних потужностях обмоток - опір променів еквівалентної схеми, приведених до сторони ВН, приблизно одинаковий.

Для трьохобмоткових трансформаторів в каталогах задається значення ΔРк для випадків максимальних втрат.

Таким гіршим випадком являється протікання повного (номінального) струму по двом обмоткам при розімкненій третій. Наприклад, по обмоткі ВН і СН при розімкненій НН. В цьому випадку продольна гілка схеми заміщення перетворюються в послідовне з’єднання двох обмоток, і тоді при розрахунках rT можна приймати: , тому, враховуючи вираз для rT, отриманний для двообмоткового трансформатора можна записати:

.

Індуктивний опір Хт - визначається за виразом, аналогічним як для двообмоткового трансформатора, але окремо для кожної обмотки.

, ,

Але в паспортних даних для трьохобмоткових трансформаторів значення Uк(%) вказується не для кожної з обмоток, а для кожної пари обмоток, тому вихідні значення Uк знаходяться в результаті трьох рівнянь з трьома невідомими.

Кінцеві значення вихідних Uк:

Uкв=0,5(Uквс+Uквн – Uксн)

Uкс=0,5(Uксн+Uквс – Uквн)

Uкн=0,5(Uксн+Uквн – Uквс)

Якщо в результаті розрахунків виявиться, що одне із значень буде від’ємним числом, то воно приймається рівним нулю. Параметри поперечної гілки визначаються як і у двохобмоткового трансформатора.

Схеми заміщення двообмоткових трансформаторів з

Трансформатор з розщепленою обмоткою - такий трансформатор, який може працювати як з паралельним з’єднанням гілок, так і з включенням кожної гілки на своє навантаження. При || з’єднанні обмоток НН трансформатор з розщепленою обмоткою буде працювати як двообмотковий трансформатор, а при роздільній праці гілок – як трьохобмотковий.

Тому схеми заміщення трансформаторів з розщепленою обмоткою аналогічні схемам заміщення дво- і трьохобмоткових трансформаторів.

Однією із основних характеристик трансформаторів з розщепленою обмоткою являється коефіцієнт розщеплення Кр. Він характеризує електромагнітний зв’язок між вторинними обмотками.

Особливістю конструкції являється те, що гілки вторинних обмоток НН розміщенні симетрично по відношенню до обмотки ВН, одна на іншій на магнітопроводі трансформатора. При такому розташуванні обмоток магнітний зв’язок між ними практично відсутній, значення Кр ≈3,5.

Тому при визначені параметрів схем заміщення трансформаторів з розщепленою обмоткою треба враховувати особливості:

1. В каталожних даних наведенні данні, коли їх обмотки працюють паралельно.

2. При роботі трансформатора на роздільне навантаження параметри визначаються як для трьохобмоткового, але з урахуванням своїх особливостей.

Вирази для розрахунку опору променів зірки на схемі заміщення:

1. Індуктивний опір:

2. Активний опір:

Так як потужність кожної обмотки НН дорівнює 0,5Sвн, тобто 0,5Sн, то

Значення rB визначається так як і для трьохобмоткового трансформатора, але при цьому:

Втрати потужності в режимі к.з.:

,

при цьому значення параметрів в обмотках ВН і НН, наведені в каталогах, віднесені до повної номінальної потужності трансформатора.

3. Провідності трансформаторів з розщепленою обмоткою визначаються також як для двообмоткового трансформатора.

Трансформатори з розщепленою обмоткою мають підвищене значення індуктивного опору на стороні НН. За рахунок цього потужність к.з. на шинах НН знижується майже в 2 рази, що дозволяє в багатьох випадках відмовитись від струмообмежувальних реакторів.

Питання для самоконтролю.

1. Що назівають еквівалентною схемою заміщення мережі?

2. Що в загальному випадку уявляє собою схема заміщення ЛЕП та які параметри вона містить?

3. Що в загальному випадку уявляє схема заміщення Т і АТ та які параметри вона містить?

4. Які особливості має схема заміщення трьохобмоткових трансформаторів?

5. Які особливості має схема заміщення двообмоткових трансформаторів з розщіпленою обмоткою?

6. Які переваги мають двообмоткові трансформатори з розщіпленою обмоткою?

Висновки: В результаті вивчення матеріалу студенти повинні мати уяву про параметри для розрахунку, аналізу і управління режимами реальної електричної мережі та мати уяву про створення їх

розрахункових моделей - еквівалентних схем заміщення .

ЛЕКЦІЯ № 5. ХАРАКТЕРИСТИКИ І ПАРАМЕТРИ ЕЛЕКТРИЧНИХ НАВАНТАЖЕНЬ .

Актуальність: вивчення характеристик і параметрів електричних навантажень, що є основними вихідними даними для розрахунку електричних систем і мереж .

План :

1. Графіки електричних навантажень.

2. Статичні характеристики навантажень споживачів.

3. Способи представлення навантаження в розрахункових схемах ЕС і М.

4. Схеми заміщення електричної мережі в цілому.

5. Приведення схеми заміщення до базисної напруги.


2674103209806394.html
2674203072846251.html
    PR.RU™