|
Расчет сетей на колебания напряжения при пуске электродвигателяЛюбую электрическую сеть следует проверять на колебания напряжения при пуске двигателя. В момент пуска асинхронного короткозамкнутого двигателя на его зажимах допускаются колебания напряжения U t > –30 %, если начальный момент приводного механизма не превышает 1/3 номинального момента электродвигателя. При этом на зажимах любого из числа остальных работающих двигателей напряжение не должно снижаться больше чем на 20 % от U н сети. Колебания напряжения в сети при пуске двигателя определяют по приближенной формуле: (41) где Z с – полное сопротивление сети, Ом. При пуске электродвигателя, подключенного к линии, запитанной от трансформатора, полное сопротивление сети равно: Z c = Z Л + Z тр, (42) где Z Л – полное сопротивление ВЛ; Z тр – полное сопротивление трансформатора (43) где U к % – напряжение короткого замыкания трансформатора. Полные сопротивления короткого замыкания трансформаторов 10/0,4 кВ равны:
При пуске электродвигателя от синхронного генератора полное сопротивление сети Z c = Z г + Z Л, (44) где Z г – полное сопротивление генератора, равное (45) где ОКЗ – отношение короткого замыкания генератора [1]; Z эп – полное сопротивление короткого замыкания асинхронного двигателя, Ом, определяемое уравнением (46) где К п – кратность пускового тока (приводится в паспортных данных электропривода). Задача 2.18 В какой точке сети, изображенной на рис. 2.19, можно подключить асинхронный короткозамкнутый двигатель мощностью 25 кВт, с номинальным напряжением 380 В и кратностью пускового тока К = 5,5. Сопротивления участков сети сведены в табл. 2.6. Мощность трансформатора 100 кВ∙А.
Рис. 2.19. Схема сети 10 и 0,38 кВ Приводим сопротивление линии 10 кВ участка сети А-ТП к напряжению 0,38 кВ: (47) Таблица 2.6 Результаты расчетов сопротивлений участков ВЛ 0,38 кВ
Сопротивление трансформатора мощностью 100 кВ∙А Z тр = 0,072 Ом. Определяем сопротивление двигателя при пуске по формуле (46): Определяем колебания напряжения V t, %, при запуске двигателя в точке 5 (см. рис. 2.19): Двигатель в точке 5 не запустится. Проверяем запуск двигателя в точке 1 (см. рис. 2.19): Двигатель в точке 1 запустится. Проверяем запуск двигателя в точке 2 (см. рис. 2.19): Двигатель в точке 2 запустится. Проверяем запуск двигателя в точке 3 (см. рис. 2.19): Двигатель в точке 3 не запустится. Проверяем запуск двигателя в точке 4: Двигатель в точке 4 не запустится. 2.9. Определение оптимальных надбавок трансформаторов В соответствии с ГОСТ 13109–97 норы отклонений напряжения у потребителей допускаются ± 5 % от номинального в течение 95 % времени суток. Допустимую максимальную потерю напряжения в сети следует определить исходя из указанных норм отклонений напряжения с учетом элементов сети и режимов нагрузки. Генератор обеспечивает либо постоянное напряжение на шинах на 5 % выше номинального напряжения сети, либо режим встречного регулирования напряжения в пределах от 0 до +10 %. Трансформаторы, регулируемые вручную на холостом ходу (ПБВ), дают надбавку напряжения от 0 до +10 % ступенями по 2,5 %, если они применяются для понижения напряжения, и надбавку от 0 до –10 %, если их использовать для повышения напряжения. Надбавки напряжения трансформаторов с регуляторами под нагрузкой (РПН) зависят от мощности и напряжения трансформаторов. Потеря напряжения в трансформаторах определяется формулой: (48) где S max – расчетная мощность; S н – номинальная мощность трансформатора; U ка%, U кр% – активная и реактивная потери напряжения короткого замыкания трансформатора: (49) (50) где Р м – потери короткого замыкания; потери в меди трансформатора; U к% – напряжение короткого замыкания, %. Обычно в трансформаторах, применяемых в сельских сетях, потеря напряжения при номинальной нагрузке составляет 4…5 %, что и принимают при определении допустимой потери напряжения в сети. Допустимую потерю напряжения в сети находят для двух режимов нагрузки: максимального и минимального. При этом в режиме максимальной нагрузки рассматривают наиболее удаленный потребитель, отклонения напряжения у которого не должны превышать –5 %. В режиме минимальных нагрузок, которые составляют 25 % от максимальных, проверяют ближайший потребитель – у него отклонения напряжения не должны превышать +5 % от номинального напряжения.
Задача 2.19 Определить допустимую максимальную потерю напряжения в сети, питающейся от сельской электростанции, и выбрать надбавки на трансформаторах (рис. 2.20) для двух случаев: на генераторе поддерживается режим постоянного напряжения, равного U г = 1,05 U н линии; генератором осуществляется встречное регулирование напряжения с надбавкой напряжения +6 % при максимальной нагрузке; +1 % – при минимальной нагрузке. Рис. 2.20. Схема сети Составляем таблицу потерь и отклонений напряжения для первого случая (постоянное напряжение на генераторе) (табл. 2.7). Потери напряжения в трансформаторах при максимальной нагрузке принимаем равными 4 %, а при минимальной – 1 %, что соответствует действительным значениям. В таблицу вносим известные величины. Во-первых, это значения отклонений напряжения у потребителей, которые по ГОСТ 13109–97 равны ± 5 % от U н. Уровни напряжения на генераторе, %, от U н. Потери напряжения в трансформаторе (тоже, %, от U н). Наибольшая надбавка на трансформаторе 0,4/10 кВ равна +0 %, поэтому выбираем ее. Таблица 2.7 Значения отклонений и потерь напряжения в сети
Для удаленного понижающего трансформатора ТП 10/0,4 (№ 2) принимаем надбавку +2,5 %. Тогда суммарная допустимая потеря напряжения в линиях 10 и 0,38 кВ в режиме максимальной нагрузки и при отклонении –5 % составляет: Δ U ВЛ10 и 0,38 = +5 + 0 – 4 + 2,5 – 4 – (–5) = + 4,5 %. Распределяем потерю напряжения между линиями 10 и 0,38 кВ приблизительно поровну, но, предполагая потери на ВЛ 0,38 кВ несколько большими, так как ее сечение меньше, заносим их в табл. 2.7 (2 % и 2,5 %). Эти потери напряжения соответственно заносят со знаком минус. Затем проверяем отклонения напряжения у ближайшего потребителя в точке «а» схемы (см. рис. 2.20) в период минимальных нагрузок. Поскольку минимальная нагрузка при таких расчетах всегда принимается 25 % от максимальной [2], то потери напряжения в отдельных элементах сети снизятся в 4 раза по сравнению с режимом максимальных нагрузок. Подставив в таблицу значения потерь напряжения в трансформаторах и линии 10 кВ (в линии 0,38 кВ потери напряжения равны нулю, так как потребитель «а» подключен непосредственно к шинам трансформатора), проверяем отклонения напряжения у потребителя «а»: V а25 = +5 – 1 – 0,5 + 2,5 – 1 = +5 %. Определим допустимую потерю напряжения в линии 0,38 кВ для ближайшего ТП № 1. Задавшись надбавкой трансформатора 0 %, находим допустимую потерю напряжения в линии 0,38 кВ: Δ U доп100 = +5 – 4 – 4 – (–5) = +2 %. Проверяем отклонения напряжения у потребителя (см. рис. 2.20) в режиме минимальных нагрузок: V с25 = +5 – 1 – 1 = +3 % < 5 %. Если принять надбавку напряжения на ступень большую (+2,5 %), то отклонения напряжения будут больше допустимых. Заполняем табл. 2.7 для режима встречного регулирования напряжения на генераторе: V г100 = +6; V 125 = +1. Принимаем надбавку на удаленном трансформаторе +7,5 %. Тогда суммарная допустимая потеря напряжения в линиях 10 и 0,38 кВ составит: Δ U ВЛ 10 и 0,38100 = +6 – 4 + 7,5 – 4 – (–5) = 10,5 %. Распределяем потерю напряжения между линиями 10 и 0,38 кВ как –6 и -4,5 %. Проверяем отклонение напряжения у потребителя «а» в режиме минимальных нагрузок: V а25 = +1 – 1 – 1,5 + 7,5 – 1 = +5 %. Принимаем надбавку трансформатора ближайшего ТП1 +5 %. Тогда допустимая потеря напряжения в линии 0,38 кВ Δ U ВЛ 0,38100 = +6 – 4 + 5 – 4 – (–5) = +8 % (вносим в таблицу со знаком минус). Проверяем отклонения напряжения у ближайшего потребителя в точке «с» в режиме минимальных нагрузок: V с25 = +1 – 1 + 5 – 1 = +4 % < 5 %. Анализ результатов расчетов показывает, что встречное регулирование напряжения на генераторе позволяет увеличить допустимую потерю напряжения в линиях в 1,5…2 раза. Задача 2.20 Определить допустимую потерю напряжения в линиях 35, 10, 0,38 кВ для схемы, изображенной на рис. 2.21. Уровни напряжения на шинах 35 кВ составляют V 100 = +2 % и V 25 = 0 % от номинального напряжения. Расчет провести для случаев без регулятора напряжения и при его наличии. Регулятор напряжения под нагрузкой (РПН) имеет шесть ступеней регулирования в сторону увеличения и в сторону снижения по 1,5 % каждая для трансформаторов с высшим напряжением 35 В (±6×1,5 %). Потери напряжения в линии 35 кВ заданы равными 4 %:
Рис. 2.21. Схема сети Составляем таблицу отклонения напряжения (табл. 2.8). Таблица 2.8 Отклонения напряжения
Для случая без регулятора получаем допустимую потерю напряжения в линиях 10 и 0,38 кВ Δ U в100 = +2 – 4 – 4 + 5 – 4 + 2,5 – (–5) = 2,5 %. Принимаем потери напряжения в линиях 10 кВ – 1,2 % и 0,38 кВ – 1,3, т.е. очень малые: V 25 = –1 – 1 + 5 – 0,3 – 1 + 2,5 = +4,20 < 5 %. Бóльшую надбавку на трансформаторах 35/10 кВ и 10/0,4 кВ выбрать нельзя, так как тогда у ближайшего потребителя «в» отклонения напряжения выйдут за допустимые пределы +5 %. В рассматриваемой схеме электроснабжения нельзя обойтись без регулятора напряжения под нагрузкой. Применяя регулятор напряжения, можно добавить в максимум нагрузки (1,5 × 4 = 6 % U н) и убрать (–1,5 × 2 = –3 % U н) в минимумах электрической нагрузки. Это дает возможность допустить потери напряжения в линии 10 кВ 6,5 % вместо 1,2 без РПН, а в линии 0,38 кВ – –7 % вместо 1,3 без РПН, что приводит к значительной экономии металла. ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ Работа 1. Исследование режимов работы линии с двухсторонним питанием Содержание работы 1. Определить опытным путем точки токораздела активных и реактивных токов (или мощностей): при одинаковом напряжении питающих пунктов А и В и при двух различных значениях сопротивлений нагрузок z н; при неодинаковых напряжениях питающих пунктов А и В и при двух различных значениях z н. 2. Определить наибольшую потерю напряжения в линии при наиболее тяжелом послеаварийном режиме (т.е. при питании всех нагрузок либо от источника А, либо от источника В и наибольшей нагрузке z н). 3. Найти распределение мощностей по участкам сети аналитическим путем. 4. Подсчитать максимальные потери напряжения в нормальном и наиболее тяжелом аварийном режимах работы линии. 5. Результаты измерений и вычислений свести в таблицы и построить графики изменения вдоль линии значений тока, напряжения, активной и реактивной мощностей. 6. Сравнить экспериментальные и расчетные данные и дать заключение по выполненной работе. Общие сведения Линии с двухсторонним питанием в последнее время получают все более широкое распространение в практике сельского электроснабжения. Основное преимущество их заключается в повышении надежности электроснабжения. Недостатками являются: большие затраты при сооружении, трудоемкость расчетов и сложная релейная защита. Сложность расчета замкнутых сетей, частным случаем которых является линия с двухсторонним питанием, заключается в определении мощностей (токов) по участкам схемы, т.е. в распределении мощностей (токов) по участкам сети. Мощность, поступающая в линию от источника питания А, определяется формулой (1.1) где Si – мощность нагрузки, присоединенной в i-й точке схемы; zib – сопротивление линии от точки присоединения нагрузки i до источника В; zAB – сопротивление всей линии; Uн – номинальное напряжение линии. Аналогично от источника В (1.2) При равенстве напряжений источников питания U А = второй член формул (1.1) и (1.2), определяющий уравнительную мощность, равен нулю. Распределение активной Р и реактивной Q мощностей можно определить раздельно, подставляя в формулы (1.1) и (1.2) соответственно P i или Q i вместо S i-. Расчет аварийного режима, когда один из источников питания отключен, значительно упрощается, так как ничем не отличается от расчета радиальной схемы. Когда известно, распределение мощностей, потери напряжения на участках линии с двухсторонним питанием определяются по тем же формулам, что и для радиальной схемы, т.е. (1.3) Максимальной потерей напряжения нормального режима линии с двухсторонним питанием называется сумма потерь напряжения на отдельных участках схемы от источника питания до точки токораздела, т.е. Δ U max = Δ U A-1 + Δ U 1-2 + …
Рис. 1.1. К лабораторной работе № 1 Моделирование линии с двухсторонним питанием облегчает определение точек токораздела и потери напряжения в линии. Принципиальная схема моделируемой линии показана на рис. 1.1а. Схема имеет два источника питания (А и В) и четыре нагрузки (S 1, S 2, S 3 и S 4) с различными коэффициентами мощности. На стенде модель линии изображена в виде действующей однолинейной схемы замещения (рис. 1.1 б), в которую входят следующие элементы: два автотрансформатора (ЛАТР), имитирующих источники питания А и В; активные сопротивления по 5 Ом, имитирующие полные сопротивления участков высоковольтной линии (z A-1… z 4-5; дроссели z н-1… z н-4), имитирующие нагрузку потребителей с коэффициентом мощности, равным 0,8…0,9. Кроме того, стенд снабжен выключателями В1 и В2 источников тока и набором измерительных приборов: амперметром, вольтметром и ваттметром. Измерительные приборы могут включаться в различные точки линии (1...4, А и В) при помощи специальных кнопок. Питание на стенд подается пакетным выключателем. Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор... Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все... Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом... ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|