Лабораторная работа № 2. Лабораторная работа 2 Исследование и регулирование напряжения в промышленных электрических сетях 1 Цель работы
 Скачать 112.85 Kb.
|
|
Лабораторная работа № 2 Исследование и регулирование напряжения в промышленных электрических сетях 2.1 Цель работы Изучить методику оценки уровней напряжения в сети и способы их улучшения на суточном интервале времени. 2.2 Краткие теоретические сведения Напряжение в любой точке сети может изменяться с течением времени. Медленно протекающие изменения напряжения называются отклонениями напряжения. Отклонения напряжения от номинальных значений происходят из–за суточных, сезонных и технологических изменений электрической нагрузки потребителей, изменения мощности источников реактивной энергии, регулирования напряжения на генераторах электростанций и в узлах сети, изменения схемы и параметров сети. Отклонение напряжения рассчитывается по формуле  (2.1)где Uу – действительное (усредненное) значение напряжения в рассматриваемой точке. Величина допустимых значений U нормируется ГОСТ 13109-97, в целом, для электрической сети в зависимости от ее напряжения. Наиболее жесткие требования к величине U в ГОСТе предъявляются к тем сетям, которые питают основную массу электроприемников (сети до 1 кВ). Для сетей напряжением до 1 кВ с интегральной вероятностью 0,95 допустимы отклонения напряжения от -5% до +5%, с вероятностью 0,05 допустимы и большие отклонения напряжения, но они не должны превышать 10%. Оценку максимальных отклонений напряжения обычно проводят для режимов максимальных и минимальных нагрузок с помощью построения диаграммы отклонения напряжения сети. Для моделируемой сети расчетная схема и диаграмма U показана на рисунке 2.1. Потери напряжения в элементе сети с сопротивлением  определяется по формуле  (2.2)Для того, чтобы получить представление о качестве напряжения в характерных (контрольных) точках электрической сети, можно регистрировать графики U(t) в этих точках. Такой контроль должен производиться достаточно длительное время (несколько суток, неделя). На рисунке 2.2 представлен суточный график изменения напряжения на шинах цеховой ТП.  Uу цп – отклонение напряжения в центре питания; U1 – потеря напряжения в воздушной линии 110 кВ, питающей трансформатор ГПП; Uуо – отклонения напряжения на линии раздела балансовой принадлежности сетей энергоснабжающей организации и сетей потребителя электроэнергии; Uу 1 – отклонение напряжения на шинах РУ 10 кВ ГПП; U2 – потеря напряжения в трансформаторах ГПП; E1 – добавка напряжения трансформатора ГПП; U3 – потеря напряжения в кабельной линии, питающей трансформатор Т4 цеховой ТП; Uу2 – отклонение напряжения на шинах РУ 380/220 В цеховой ТП; U4 – потеря напряжения в цеховом трансформаторе; E2 – добавка напряжения цехового трансформатора; Uу3 – отклонение напряжения в сети в точке присоединения наиболее удаленного электроприемника; U5 – потеря напряжения в цеховой сети. Для непрерывной записи графика можно использовать самопишущие вольтметры.  Объем такой информации, представленной в традиционном виде, очень велик, требует громоздкой обработки. Поэтому в современной методике контроля и анализа качества напряжения применяются методы «сжатия» информации с помощью интегральных вероятностных характеристик. Гистограмма является наиболее полной и экономичной формой представления информации об отклонениях напряжения. Гистограмма представляет собой зависимость вероятности попадания в заданные диапазоны (разряды гистограммы) от величины отклонения напряжения. Гистограмма может быть представлена в табличной (таблица 2.1) или графической форме (рисунок 2.3). Весь возможный диапазон отклонения напряжения разбивается на разряды одинаковой ширины. Каждому разряду присваивается название – значение середины разряда Uуi и ставится в соответствие вероятность попадания в этот разряд (Рi). Таблица 2.1 – Табличная форма гистограммы
 Построение гистограммы дает возможность получить наглядную картину режима напряжения сети, определить вероятность попадания отклонения напряжения в заданный диапазон и установить связь между величиной отклонения напряжения и его продолжительностью. С помощью гистограмм определяются статистические характеристики: - среднее отклонение напряжения от его номинального значения  (2.3)где k – число разрядов гистограммы. - дисперсия – величина, которая определяет степень разбросанности отклонения напряжения около среднего значения  . (2.4)Эти характеристики играют существенную роль при количественной оценке режима напряжения. Для обеспечения требуемого режима напряжения в промышленных электросетях наиболее широко применяют способ изменения коэффициента трансформации трансформаторов на ГПП и ТП. На ГПП, как правило, устанавливаются трансформаторы, имеющие устройство РПН, которые являются средством централизованного регулирования напряжения. На цеховых ТП устанавливают трансформаторы с переключателем без возбуждения (ПБВ). В трансформаторах с ПБВ коэффициент трансформации изменяют только при отключении от сети, несколько раз в году, в зависимости от сезонной нагрузки. Выбранный коэффициент трансформации должен быть таким, чтобы при максимальной и минимальной нагрузках отклонения напряжения в сети не выходили за пределы, установленные ГОСТ 13109 – 97. Устройство ПБВ позволяет изменить коэффициент трансформации в пределах 2 2,5 %. В таблице 2.2 даны номинальные напряжения регулировочных ответвлений трансформаторов, имеющих ПБВ. Разность относительных отклонений номинальных значений напряжения ответвлений на стороне НН и ВН называют добавкой напряжения Е, которая получается при выборе того или иного ответвления на стороне ВН трансформатора.  . (2.5)Например, для трансформатора с номинальным коэффициентом трансформации Кт = 10/0,4 кВ при U1н =10 кВ и при U2н =380 В получим;  . (2.6) (2.7) .Таблица 2.2 – Номинальные напряжения трансформаторов, имеющих ПБВ
Выбор рабочего ответвления силового трансформатора цеховой ТП производят в следующей последовательности. Определяют сопротивление обмоток трансформатора (определены в работе №1). Для номинальной ступени регулирования определяют коэффициент трансформации  (2.8)Затем рассчитывают приведенное напряжение на вторичной стороне трансформатора в режиме максимальных и минимальных нагрузок.  . (2.9) (2.10)где U1макс, U1мин – напряжение на первичной стороне трансформатора в режиме максимальных и минимальных нагрузок соответственно, кВ; Рмакс, Qмакс, Рмин, Qмин – максимальные и минимальные активные и реактивные нагрузки, кВт, квар. Действительные напряжения на вторичной стороне трансформатора  . (2.11) . (2.12)Затем рассчитывают отклонения от номинального напряжения сети и проверяют их на соответствие допустимым.  (2.13) (2.14)где Uнс = 380 В – номинальное напряжение цеховой сети. Если отклонения напряжения не превышают допустимые, то регулировочное ответвление трансформатора выбрано правильно. Если же отклонения напряжения превосходят допустимые пределы, следует при других значениях КТ определить величины U2макс, U2мин, U2макс, U1мин. При одном из значений КТ, соответствующему определенной ступени регулирования, отклонения напряжения не превысят допустимые пределы. 2.3 Перечень оборудования Работа выполняется на стенде НЭТИ, описание которого приведено в разделе «Описании лабораторной установки». 2.4 Задание В работе №1 были сняты графики Р=f(t), Q=f(t) и U=f(t) на суточном интервале времени. На графиках нагрузок принять время максимума с 8 до 12 часов утра, минимума с 2 до 5 часов ночи. Во время домашней подготовки к работе необходимо: а) определить по графикам величины максимальных и минимальных нагрузок: Рмакс, Qмакс, Рмин, Qмин; б) построить гистограммы отклонений напряжения для шин 10 кВ ГПП и 380 В цеховой ТП, вычислить их средние значения и дисперсии; в) проанализировать полученные результаты, определить оптимальную ступень ПБВ трансформатора Т4, используя данные о максимуме и минимуме нагрузок. При этом возможность регулирования напряжения с помощью батарей конденсаторов в данной работе не учитывать. 2.5 Порядок проведения работы а) Установить переключателем, расположенным на лицевой панели, необходимую ступень ПБВ трансформатора Т4. Так как регулирования при помощи ПБВ Т4 для уменьшения отклонения напряжения до допустимых пределов недостаточно, применяют также регулирование в течении суток при помощи РПН Т2 согласно таблице 2.3. б) Запустить установку вновь и произвести регистрацию графиков U(t) на шинах 10 кВ ГПП и на шинах 380/220 В цеховой ТП на суточном цикле времени по щитовым приборам U2 , U3, I1, I3. в) Обработать результаты измерений и оценить соответствие напряжения в моделируемой сети требованиям ГОСТа. Таблица 2.3 – Регулирование напряжения при помощи РПН
4.6 Отчет по работе Отчет по работе должен содержать: 1 Графики Р=f(t), Q=f(t) и U=f(t), снятые в работе №1. 2 Гистограмму отклонений напряжения с таблицей, расчетами и выводами. 3 Расчет отклонений напряжения на шинах 0,4 кВ, выбор отпайки ПБВ. 4 График U=f(t) после изменения коэффициента трансформации трансформатора Т4. 5 Диаграмму отклонений напряжения V (согласно рисунку 2.1) для максимальных и минимальных нагрузок. 6 Выводы по работе. 2.7 Контрольные вопросы 1 Как определить потери напряжения в электрической сети? 2 Что такое отклонение напряжения в электрической сети и как оно рассчитывается? 3 Какие отклонения напряжения допускаются в промышленных электросетях по ГОСТ и почему? 4 Отчего зависит величина отклонений напряжения? 5 Как зависит работа различных электроприемников от величины напряжения в сети? 6 Какие способы улучшения напряжения используются в промышленных электросетях и сетях энергосистем? С помощью каких технических средств эти способы реализуются? 7 Какие имеются оценки уровней напряжения и как они вычисляются? 8 Для каких режимов нагрузки проводят оценку отклонений напряжений? 9 Как выглядит расчетная диаграмма напряжения? | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||