Лекция No10

Изчисляване на локални мрежи (мрежи за напрежение) по загуба

волтаж

Допустими загуби на напрежение в линиите на локалните мрежи.

Допускания в основата на изчисляването на локални мрежи.

Определяне на най-голямата загуба на напрежение.

Специални случаи на изчисляване на локални мрежи.

Загуба на напрежение в електропроводи с равномерно разпределен товар.

Допустими загуби на напрежение в линиите на локалните мрежи

Местните мрежи включват мрежи с номинално напрежение 6 - 35 kV. Дължината на локалните мрежи значително надвишава дължината на регионалните мрежи. Потреблението на токопроводими материали и изолационни материали значително надвишава нуждите им за мрежи с регионално значение. Това обстоятелство изисква отговорен подход към проектирането на локални мрежи.

Предаването на електроенергия от източници на енергия към приемници на енергия е придружено от загуба на напрежение в линиите и трансформаторите. Следователно напрежението при консуматорите не остава постоянно.

Разграничете отклоненияи флуктуацииволтаж.

отклонениянапреженията се дължат на бавни процеси на промяна на натоварването в отделни елементи на мрежата, промяна на режимите на напрежение на захранващите устройства. В резултат на такива промени напрежението в отделни точки на мрежата се променя по величина, отклонявайки се от номиналната стойност.

флуктуациинапреженията са бързо протичащи (със скорост най-малко 1% на минута) краткосрочни промени на напрежението. Възникват при резки нарушения на нормалния режим на работа с внезапно включване или изключване на мощни консуматори, късо съединение.

Отклоненията на напрежението се изразяват в проценти спрямо номиналното напрежение на мрежата

Колебанията на напрежението се изчисляват, както следва:

където

най-голямата и най-малката стойност на напрежението в една и съща точка на мрежата.

За да се осигури нормалната работа на електроприемниците, е необходимо да се поддържа напрежение, близко до номиналното напрежение на техните гуми.

GOST установява следните допустими отклонения при нормална работа:

В следаварийни режими се допуска допълнителен спад на напрежението от 5% до посочените стойности.

За да се осигури правилното ниво на напрежение на шините на приемниците на енергия, се използват следните мерки:

С коефициент на трансформация

действителното напрежение на шините за ниско напрежение ще бъде по-близо до номиналното:

Намотките на трансформаторите са оборудвани с кранове, които ви позволяват да променяте коефициента на трансформация в определени граници. Напрежението във възлите на веригата, разположени по-близо до източника на захранване, обикновено е по-високо от номиналното напрежение, а в отдалечените е по-ниско от номиналното напрежение. За да се получи напрежението на необходимото ниво от вторичната страна на трансформаторите, включени в тези възли, е необходимо да се изберат кранове в намотките на трансформатора. Във възли с повишено ниво на напрежение коефициентите на трансформация се задават по-високи от номиналната стойност, а във възли с намалено ниво на напрежение коефициентите на трансформация на трансформаторите се задават под номиналната стойност.

Диаграмата на мрежата, номиналното напрежение, напречните сечения на проводниците са избрани по такъв начин, че загубата на напрежение да не надвишава допустимата стойност.

Допустимата загуба на напрежение се задава с определена степен на точност въз основа на нормализираните стойности на отклонения на напрежението на шините на приемниците на енергия:

за мрежи с напрежение 220 - 380 V по цялата дължина от източника на захранване до последния електрически приемник от 5 - 6,5%;

за захранваща мрежа с напрежение 6 - 35 kV - от 6 до 8% в нормален режим; от 10 до 12% в следавариен режим;

за селски мрежи с напрежение 6 - 35 kV - до 10% в нормален режим.

Тези стойности на допустимата загуба на напрежение са избрани по такъв начин, че при правилно регулиране на напрежението в мрежата да бъдат изпълнени изискванията на Кодекса за електрическа инсталация за отклонения на напрежението на шините на приемниците на енергия.

Допускания в основата на изчисляването на локални мрежи

При изчисляване на мрежи с напрежение до 35 kV включително се правят следните допускания:

мощността на зареждане на електропроводите не се взема предвид;

не е взето предвид индуктивно съпротивлениекабелни електропроводи;

загубите на мощност в стоманата на трансформаторите не се вземат предвид. Загубите на мощност в стоманата на трансформаторите се вземат предвид само при изчисляване на загубите на активна мощност и електроенергия в цялата мрежа;

при изчисляване на потоците мощност не се вземат предвид загубите на мощност, т.е. мощността в началото на участъка е равна на мощността в края на участъка;

напречният компонент на спада на напрежението не се взема предвид. Това означава, че изместването на напрежението във фаза между възлите на веригата не се взема предвид;

изчисляването на загубите на напрежение се извършва според номиналното напрежение, а не според реалното напрежение в мрежовите възли.

Определяне на най-голямата загуба на напрежение

Като се вземат предвид предположенията, направени при изчисляването на локалните мрежи, напрежението във всяка аз-тият мрежов възел се изчислява с помощта на опростена формула:

където

съответно активна и реактивна мощност, протичаща през участъка й;

съответно активно и индуктивно съпротивление на сечението й.

Неотчитането на загубите на мощност в локалните мрежи ви позволява да изчислите загубите на напрежение или чрез мощността на секциите, или чрез мощността на товарите.

Ако изчислението се извършва според капацитета на секциите, тогава се вземат предвид активните и реактивните съпротивления на същите секции. Ако изчислението се основава на мощността на товарите, тогава е необходимо да се вземат предвид общите активни и реактивни съпротивления от IP до възела на свързване на товара. По отношение на фиг. 10.2 имаме:

според капацитета на обекта

по мощност на натоварване

.

В неразклонена мрежа най-голямата загуба на напрежение е загубата на напрежение от захранването до крайната точка на мрежата.

В разклонена мрежа най-голямата загуба на напрежение се определя, както следва:

изчислява се загубата на напрежение от захранването до всяка крайна точка;

сред тези загуби се избира най-голямата. Стойността му не трябва да надвишава допустимата загуба на напрежение за тази мрежа.

Специални случаи на изчисляване на локални мрежи

На практика съществуват следните частни случаи на изчисляване на локални мрежи (дадени са формулите за изчисляване на капацитета на секциите):

Електропреносната линия по цялата дължина е направена с проводници от еднакво сечение, разположени на еднакво разстояние

Електропреносната линия по цялата дължина е направена с проводници от еднакво сечение, разположени на еднакво разстояние. Натоварванията са еднакви cosφ

Електропроводи, захранващи чисто активни товари ( Q = 0, cosφ=1), или кабелни преносни линии с напрежение до 10 kV ( х =0)

Методи за аритметично изчисляване на въздушни електронни мрежи с проводници от различни материали по загуба на напрежение. Допустимата загуба на напрежение в електронната мрежа се определя от вероятните допустими отклонения на напрежението за потенциални потребители. Поради това се оказа голям интерес към разглеждането на искане за отговор относно отклонения в напрежението.

За всеки приемник електрическа енергиявъзможни са специфични спадове на напрежението. Например, неедновременни захранващи блокове в стандартните норми, допустимото отклонение на аномалиите на напрежението е ± 5%. Следователно това означава, че при любопитен инцидент, ако номиналното напрежение на предоставения електрически мотор е 380 V, от това напрежение U "допълнително = 1,05 Un = 380 x 1,05 = 399 V и U" допълнително = 0,95 Un = 380 x 0,95 \u003d 361 V трябва да се основава на неговите най-вероятни валидни индикатори за напрежение. Разбира се, че всички буферни напрежения, включени сред обозначенията 361 и 399 V, все пак ще задоволят купувача и ще съставят определен диапазон, едно или друго без опции може да се нарече диапазон на желаните напрежения.

Допустима загуба на мрежово напрежение

Потребителите на електронна енергийна дейност изпълняват нормално работното си натоварване, когато това напрежение се прилага към техните клеми, въз основа на математическото изчисление на произведеното електрическо устройство или апарат. При предаване на електрическа енергия през линиите, част от напрежението изчезва поради съпротивлението на самите линии и в резултат на това в самия край на лентата, т.е. при купувача, напрежението пада, отколкото в началото на линията. Спадът на напрежението от купувача, в сравнение с обичайното, се отразява в работата на текущия приемник, дори ако това е мощност или леко натоварване.

Поради това, при изчисляване на всяка електропреносна линия, не се изисква разликите в напрежението да надвишават с голяма вероятност възможните норми, мрежите, общопризнати чрез избора на електрически товар и изчислени за отопление, измерено главно чрез загуба, спад на напрежението.

Спадът на напрежението ΔU е разликата между напрежението в началото и края на линията. ΔU обикновено се определя предварително в условно сравнителни мерни единици - по отношение на посоченото напрежение.
При използване на противоположно регулиране на напрежението е възможно да се увеличи вероятната допустима загуба на напрежение. За съжаление областта на неговото приложение има ограничения. Повечето от потребителите на селата се захранват от шините на подстанциите на електроенергийната система на техния район, индустриална или общинска. електрически инсталации. В този случай може да има електричество от подстанции с напрежение 35/10 или 110/35 kV.

Загубата на напрежение по линиите на въздушните редове се изчислява по метода за възможно най-голямо натоварване. Тъй като загубата на напрежение е приблизително равна на увеличеното натоварване при възможно най-ниската входяща мощност, по линиите на въздушната мрежа на селото има най-висока стойност 25%.

Допустима загуба на напрежение PUE

PUE е основният документ, който отчита заявките за различни форми на електрическо оборудване. Точността на изпълнение на ЕМП заявките гарантира безпроблемната и сигурна работа на електрическите инсталации.

Исканията на PUE са незаменими за всички институции, независимо от формалната собственост и организационно-правните форми, както и за частните предприемачи и лицаработни проектанти, монтаж, настройка и експлоатация на ел. инсталации.

PUE 7-мо издание

Нива на напрежение и контрол, компенсация на реактивната мощност:

• Точка 1.2.22. За електрическите мрежи е необходимо да се определят инженерни процедури за гарантиране на свойствата на електричеството във връзка с изискването на GOST 13109
• Точка 1.2.23. Инсталацията за регулиране на напрежението трябва да създава стабилизиране на напрежението на автобусите с напрежение 3-20 kV на подстанции и електроцентрали, където е свързана една или друга електрическа разпределителна мрежа, в диапазона най-малко 105%, посочен в интервала от максимум натоварвания и не повече от 100%, посочени в интервала на минималните натоварвания на същите тези мрежи. Неточността от посочените нива на напрежение трябва да бъде обоснована.
• Точка 1.2.24. Алтернативата и позиционирането на устройствата за компенсиране на реактивната мощност в електрическите мрежи се основава на безнадеждността да се осигури необходимата честотна лента на мрежата при нормални и след аварийни процедури, като същевременно се поддържат необходимите нива на напрежение и резерви за издръжливост.

В разпределителните мрежи 0,4 kV има проблем, свързан със значителни дисбаланси на напрежението във фазите: при натоварени фази напрежението пада до 200 ... 208 V, а при по-малко натоварени, поради нулевата промяна, може да се увеличи до 240 V или повече. пренапрежениеможе да доведе до провал електрически уредии потребителско оборудване. Асиметрията на напрежението възниква поради различни спадове на напрежението в линейните проводници по време на дисбаланси на фазов ток, причинени от неравномерно разпределение на еднофазни товари. В този случай в нулевия проводник на четирипроводната линия се появява ток, равен на геометричната сума на фазовите токове. В някои случаи (например, когато натоварването на една или две фази е изключено), през нулевия проводник може да тече ток, равен на фазовия ток на товара. Това води до допълнителни загуби в електропроводи (електропроводи) 0,4 kV, разпределителни трансформатори 10/0,4 kV и съответно в мрежи за високо напрежение.

Тази ситуация е типична за много селски райони и може да възникне в жилищни райони. жилищни сгради, където практически е невъзможно да се разпредели равномерно натоварването върху захранващите фази, в резултат на което се появяват достатъчно големи токове в нулевия проводник, което води до допълнителни загуби в проводниците на групата и захранващите линии и налага увеличаването напречното сечение на нулевия работен проводник до нивото на фазовите.

Дисбалансът на напрежението оказва значително влияние върху работата на оборудването [L.1]. Така че малка асиметрия на напрежението (например до 2%) на клемите асинхронен двигателводи до значително увеличаване на загубите на мощност (до 33% в статора и 12% в ротора), което от своя страна причинява допълнително нагряване на намотките и намалява живота на тяхната изолация (с 10,8%), а с изкривявания на 5%, общите загуби се увеличават 1,5 пъти и съответно се увеличава консумираният ток. Освен това допълнителните загуби поради асиметрия на напрежението не зависят от натоварването на двигателя.

С увеличаване на напрежението на лампите с нажежаема жичка до 5%, светлинният поток се увеличава с 20%, а експлоатационният живот намалява наполовина.

На трафопостове 10 / 0,4 kV, като правило, се монтират трансформатори с U / U n схема на свързване. Възможно е да се намалят загубите и да се балансира напрежението в електропреносна линия 10 kV чрез прилагане на Y / Zjj или A / Zjj, или (произведено от UP METZ на името на V.I. Kozlov), но такава подмяна е свързана с големи финансови разходии не компенсира допълнителните загуби в електропровода 0,4 kV.

За да се компенсира дисбалансът на напрежението, препоръчително е да се преразпределят токовете на натоварване по фазите, като се изравнят техните стойности.

Необходимостта от ограничаване на тока на нулевия проводник се дължи и на факта, че в разпределителни мрежи от 0,4 kV, направени с кабел, напречното сечение на нулевия проводник обикновено се взема с една стъпка по-малко от напречното сечение на фазовия проводник .

За да се намалят загубите на мощност в мрежи от 0,4 kV чрез преразпределение на токовете по фази, ограничаване на тока в нулевия проводник и намаляване на дисбалансите на напрежението, се предлага да се използва трифазен балансиращ автотрансформатор, като се инсталира в края на електропровода , в товарните възли. В същото време, ако възникне късо съединение на една от фазите към нулевия проводник на линията 0,4 kV към възела на товара (което за съжаление често се случва на въздушни електропроводив селските райони), потребителите след инсталирания автотрансформатор ще бъдат защитени от големи пренапрежения.

Трифазен, сух, балансиращ автотрансформатор (съкратено като ATS-C) съдържа трипръчкова магнитна верига, първичните намотки W 1 са поставени на трите пръта, свързани в звезда с неутрална и свързани към мрежовото напрежение, компенсационната намотка W K е направена под формата на отворен триъгълник (някои автори наричат ​​отворен [L.3]) и свързана последователно с товара.

Основните електрически вериги на автотрансформатора са показани на фиг.1...4.

Фигура 1 показва електрическа схемаавтотрансформатор с компенсационна намотка, когато секциите на тази намотка, направени на всяка фаза, са свързани в класически отворен триъгълник и са свързани към неутралната мрежа и към товара.

Фигура 2 показва електрическата верига на автотрансформатор с компенсационна намотка, направена под формата на намотки от проводящ материал, разположени върху намотките на всичките три фази на автотрансформатора, образувайки отворен триъгълник. Използването на тази схема, в сравнение с предишната, позволява не само да се намали потреблението тел за навиванедопълнителна намотка, но и общата мощност на автотрансформатора чрез освобождаване на прозореца на магнитната верига и намаляване на центровото разстояние между първичните намотки.

Тези диаграми са приложими в случаите, когато нулевият проводник на товара няма твърда връзка със земята и във всички случаи в петпроводна система с PE и N проводници.

Фигура 3 показва електрическата верига на автотрансформатор с компенсационни намотки, направени под формата на фазови намотки, свързани в отворени триъгълници, свързани в съответствие с фазовите намотки на автотрансформатора.

Конструктивно схемата, показана на фиг. 4, може да се изпълни подобно на схемата от фиг. 2, т.е. фазовите компенсационни намотки са направени върху намотките на трите фази на автотрансформатора и са включени в прекъсването на фазовите проводници на мрежата от страната на товара.

Тези схеми могат да се използват, включително когато неутралният товар е здраво заземен, т.е. когато не е възможно да се включи компенсиращата намотка на автотрансформатора в прекъсването на неутралния проводник между товара и мрежата или когато неутралния проводник на товара трябва да бъде „ твърдо” заземен от съображения за безопасност.

С асиметрията на токовете на натоварване и съответно токовете в компенсационните намотки, магнитните потоци, създадени от тези намотки в магнитната верига на автотрансформатора, ще се сумират геометрично. В сърцевините на магнитната сърцевина ще се появят потоци с нулева последователност, насочени в една посока във всички фази на автотрансформатора. Тези магнитни потоци създават ЕДС. нулева последователност и съответно токове I 01 в първична намоткапропорционално на съотношението на трансформация към tr (обратно пропорционално на съотношението на броя на завоите W1 / Wk).

Връзката на намотката W K е избрана по такъв начин, че фазовите токове на автотрансформатора да се извадят векторно от фазов токлиниите на най-натоварената фаза и бяха добавени към токовете на по-малко натоварените фази. Такова преразпределение води до по-симетрично разпределение на токовете по фази в електропреносните линии, изравняване на паданията на напрежението в линейните проводници и следователно до балансиране на напрежението при товара, както и до намаляване на тока на неутралния проводник и загуби в електропровода и електроразпределителните трансформатори, осигуряващи икономия на електроенергия.

Максималната компенсация на тока в нулевия проводник се извършва, когато амперите (магнитодвижещата сила) на работната I 01 -W 1 и компенсационната I 02 -W K намотки са равни, т.е. при I 01 -W 1 =3I 02 -W K, или W K =W 1 /3. В този случай общата мощност на автотрансформатора P at, в зависимост от схемата на свързване на компенсиращите намотки, може да бъде 3 пъти по-малка от консумацията на мощност на товара R n.

За да се ограничи токът на неутралния проводник до нивото, допустимо за електропроводи, броят на завъртанията на компенсационната намотка може да бъде съответно намален: например, за да се ограничи токът на неутралния проводник на ниво 1/3 от фаза, 2/3 от стойността му трябва да бъдат компенсирани, следователно W K \u003d W 1 / 4,5. В този случай общата мощност на автотрансформатора може да бъде 4,5 пъти по-малка от консумацията на енергия на товара.

Изкривяванията на фазовите токове водят до допълнителни загуби в електропреносната линия 0,4 kV и по-нататък по цялата верига за пренос на електроенергия. Помислете за това на примера на условен електропровод с дължина 300 m, направен от алуминиев кабел с напречно сечение (3x25 + 1x16) mm (съпротивление на фазовия проводник 0,34 Ohm, нулев проводник 0,54 Ohm) с активен товар във фази 40, 30 и 10А. Токът в нулевия проводник, равен на векторната сума на фазовите токове, ще бъде (вижте векторната диаграма на фиг. 5) 26,5 A. Загубите в линията, както във всеки проводник, зависят от съпротивлението на линията и квадратът на тока, преминаващ през тази линия (I 2-Z^). Загубите във фазовите проводници съответно ще бъдат -40 2 -0,34 \u003d 544 W, 30 2 -0,34 \u003d 3 06 W, 10 2 -0,34 \u003d 34 W, в нулевия проводник -26,5 -0, 54= 379 W, общи загуби в линията - 1263 W.

Използването на ATS-C ще преразпредели токовете в линията. При коефициент на трансформация 1/3, една трета от тока на неутралния проводник се изважда векторно от натоварените фазови токове и се добавя към тока на по-малко натоварената фаза. Токове, съответно, ще станат

Равен на 33,8, 29,6 и 18,6 A, докато токът на неутралния проводник (като се вземе предвид известна асиметрия на магнитната система на автотрансформатора) може да бъде до 10% от средния фазов ток, т.е. 2,7 А.

При такова преразпределение на токовете общите загуби в линията ще бъдат (33,82 + 29,62 + 18,62) ​​0,34 + 2,72 0,54 = 805W.

По този начин инсталирането на автотрансформатора ATS-S позволява да се намалят загубите в електропровода 0,4 kV с 36%.

Очевидно е, че намаляването на спада на напрежението в проводниците на линията е пропорционално на промяната на тока във фази, значително изравнява напрежението в товарния възел, главно поради „нулевото“ изместване.

Увеличаване на коефициента на трансформация над 1/3 за трифазни товарине е препоръчително и въпреки по-равномерното преразпределение на токовете по фазите води до увеличаване на загубите в електропроводите поради по-значително увеличение на тока на нулевия проводник и също така ще изисква високи разходи за материали.

Относителната стойност на мощността на автотрансформатора ATS-S ще бъде - S * при = k·Sn, където: Sn - мощност на натоварване; k е коефициентът в зависимост от веригата на автотрансформатора и коефициента на трансформация (ktr), представен в таблица 1.

маса 1 стойности на коефициентада се

Схема, фиг.	1	2	3	4
ktr = 1/3	0,58	0,33	0,90	0,55
ktr \u003d 1 / 4,5	0,38	0,22	0,66	0,33

Ако максималният ток, протичащ в нулевия проводник на товара, е гарантирано известен, тогава общата мощност на автотрансформатора съгласно диаграмата на фиг. 1 може да бъде изчислена въз основа на този ток - B при = 1 02 -u l / l / 3 , и според диаграмата на фиг. 2 - B при \u003d 1 02 -i l / 3 и за горния пример на трифазен небалансиран товар ще бъде съответно 8,3 и 4,8 kV-A.

Най-ефективно е инсталирането на автотрансформатор директно при потребителя, в точката на разклоняване на трифазна линия в еднофазни, например на входа на селска кооперация, където е почти невъзможно да се изравни натоварването през фазите. В жилищни многофамилни сгради инсталирането на ATS-S на клоновете към всеки щранг, захранващ апартаменти в жилищни сгради, позволява да се балансира напрежението и да се намалят загубите в трифазните групови и захранващи линии на разпределителната мрежа. В малки промишлени предприятия може да се използва за захранване на еднофазни високомощни товари: заваръчни трансформатори, токоизправители, бойлери и др.

В момента статични преобразуватели (изправители, тиристорни регулатори, високочестотни преобразуватели), газоразрядни осветителни устройства с електромагнитни и електронни баласти, електродвигатели променлив токпроменлива скорост и др. Тези устройства, както и заваръчните трансформатори, специални медицински и други устройства, могат да генерират по-високи токови хармоници в захранващата система. Например, еднофазните токоизправители могат да генерират всички нечетни хармоници, а трифазните могат да генерират всички некратни на три, което е показано на фиг. 6 [L.2].

Токовите хармоници, генерирани от нелинейни товари, могат да бъдат сериозни проблемиза захранващи системи. Хармоничните компоненти са токове с честоти, кратни на основната честота на захранването. По-високите хармоници на тока, насложени върху основния хармоник, водят до изкривяване на формата на вълната на тока. На свой ред изкривяването на тока влияе върху формата на вълната на напрежението в захранващата система, причинявайки неприемливи ефекти върху натоварването на системата. Увеличаването на общата ефективна стойност на тока при наличие на по-високи хармонични компоненти в системата може да доведе до прегряване на цялото разпределено мрежово оборудване. При несинусоидални токове загубите в трансформаторите се увеличават, главно поради загуби от вихрови токове, което изисква увеличаване на тяхната инсталирана мощност. По правило за ограничаване на хармониците в тези случаи се инсталират високочестотни филтри, състоящи се от мрежови реактори и кондензатори.

Предимствата на ATS-S включват факта, че те имат способността да филтрират по-високи хармонични токове, които са кратни на три (т.е. 3, 9, 15 и т.н.), ограничавайки техния поток както от мрежата към товара, така и обратно . Това подобрява качеството на мрежата и намалява колебанията в напрежението.

Както вече беше споменато по-горе, електромагнитните баласти (баласти) на газоразрядни лампи генерират по-високи хармоници. И така, в токовете на HPS натриеви лампи, широко използвани за целите улично осветление, третият хармоник е преобладаващ и в зависимост от мощността на лампата и вида на управляващата апаратура е до 5% или повече (съгласно [L.4] третият хармоник е разрешен до 17,5%). Третите хармонични токове са във фаза и се сумират аритметично в неутралния проводник трифазна мрежа, създавайки осезаеми допълнителни загуби, което принуждава напречното сечение на нулевите работни проводници на трифазни захранващи и групови линии да бъде равно на фазовото.

В тази ситуация използването на ATS-S позволява да се намали напречното сечение на неутралните проводници поне два пъти и да се решат три проблема: да се компенсират загубите от третия хармоник, да се гарантира, че осветителната система е превключена на „ нощен режим” (една или две фази на разпределителната мрежа са изключени през нощта), преразпределяйки натоварването на три фази; и влезте в енергоспестяващ режим, като направите кранове на автотрансформатора, за да намалите напрежението. За да разрешите само първия проблем, можете да използвате автотрансформатор с минимална мощност, предназначен за тока на неутралния проводник (общия ток на третия хармоник).

Ако е необходимо, компенсирайте 5-ти, 7-ми или 11-ти хармоници, можете да използвате схемите на фиг. 3 или 4. В този случай цената на мрежовите реактори може да бъде намалена, т.к. компенсационните намотки, имащи повишено индуктивно съпротивление за високочестотни хармоници, могат да действат като мрежов реактор и заедно с кондензаторите да образуват филтър с по-високи хармоници. Кондензаторите са свързани между точките на свързване в отворени триъгълници на секциите на компенсиращата намотка и нулевия проводник и могат да образуват един (виж фиг. 7), дву- или тристепенен филтър за различни честоти. Размерът на индуктивността
секциите на компенсиращата намотка могат да бъдат определени с достатъчна надеждност от номиналните параметри - номиналния ток и коефициента на трансформация. Например, когато номинален ток I n \u003d 25A и коефициент на трансформация ktr \u003d 1/3 секционно напрежение
ще бъде U сек = Uf до tr = 220/3 = 73V, съпротивление Z сек = U сек / Inom = 73/25 = 2,9 ома (пренебрегвайки малкото активно съпротивление на намотката), считаме за индуктивно, и след това индуктивността на секцията

Lsec \u003d Z сек / w = 2,9 / 314-10 = 9,2 mH. В този случай е необходимо да се вземе предвид нелинейният характер на съпротивлението: с намаляване на натоварването съпротивлението се увеличава.

При поръчка на автотрансформатор, възможността за свързване на кондензатори трябва да бъде посочена в заявлението за производство.

Специален случай е балансиращ автотрансформатор, предназначен специално за захранване на еднофазен товар (виж фиг. 8 и 9). За по-голяма симетрия на токовете във фазите коефициентът на трансформация може да бъде по-голям от 1/3, с известно увеличение на тока на нулевия проводник.

Нека да разгледаме това с пример. На входа на трифазната мрежа е инсталиран автоматичен превключвател, проектиран за дълго време. допустим ток 25 A. Необходимо е да свържете заваръчен трансформатор с мощност 10 kVA (мрежово напрежение 220 V, заваръчен ток 160 A, напрежение на отворена верига 60 V, работен цикъл 60%). Консумираният ток от заваръчния трансформатор ще бъде 10-1000/220=45,5 A, а като се вземе предвид PV, еквивалентният ток ще бъде 45,5-//0,6=35,2 A, което е 1,4 пъти по-високо от допустимото. Разбира се, можете да използвате конвенционален автотрансформатор 380/220 V, направен на базата на трансформатора OSMR-6.3 (с мощност 6,3 kVA), като в този случай товарът ще бъде преразпределен само на две фази (мрежов ток - 20,3 A), но можете да приложите балансиращ автотрансформатор (вижте диаграмата на фиг. 9) с коефициент на трансформация 1/2, който преобразува еднофазен товар в трифазен и изравнява товара във всички фази, намалявайки токът в мрежата до 17,6 A, докато токът е в неутрала, при липса на други товари той също ще бъде 17,6 A.

В този случай автотрансформаторът може да бъде направен на базата на трансформатора ТСР-6.3. Можете също така да използвате балансиращ автотрансформатор с коефициент на трансформация 1/3, ограничавайки тока в работната фаза до дългосрочно допустимо за верижни прекъсвачи- ток от 23.4A, докато в другите две фази ще тече ток от 11.8A при липса на ток в нулевия проводник.

Автотрансформаторът може да бъде направен на базата на трансформатора ТСР-2.5.

Намаляването на мрежовите загуби в сравнение с директната връзка е показано в таблица 2.

таблица 2

автотрансформатор	Въз основа на OSMR-6.3	Балансиране ATS-S
Коефициент на трансформация	1/1,73	1/3 1/2

Като се има предвид, че заваръчният трансформатор генерира високочестотни хармоници, включително кратни на три, трябва да се даде предпочитание на балансиращ автотрансформатор.

Изпитвания на автотрансформатори ATS-S в лабораторията на ИУ МЕТЗ им. В И. Козлов показа положителни резултати и напълно потвърди тяхната ефективност (вижте Приложение 1 „Резултати от теста на автотрансформатора ATS-S-25“).

Предвижда се разработването на серия от автотрансформатори от 25 до 100 kVA както в отворена версия IP00, така и в защитни корпуси на версии IP21 за монтаж под навес и IP54 за външна инсталация, включително директно върху стълбове на 0,4 kV електропроводи. В автотрансформаторите, ако е необходимо, за да се увеличи или намали напрежението, може да е възможно да се превключат регулиращите кранове по време на монтажа.

В момента заводът приема индивидуални поръчки за автотрансформатори ATS-S с мощност до 100 kVA.

Приложение 1

Резултати от изпитване на автотрансформатор ATS-S-25

На примера на четирипроводна преносна линия - 0,4 kV

Дължина на линията, m	300
Алуминиева тел, mm²	фаза -	25	нула -	10
Съпротивление на проводника, Ohm	фаза -	0,34	нула -	0,86
Съпротивление на натоварване (активно), Ohm	Фаза: А-5.99		B-5.83	C-5.59
	Режим на натоварване без автотрансформатор	3x-f	2x-f	1o-f
Линейни токовенатоварване, А
фаза А		36,5	36,5	36,5
фаза Б		37,5	37,5	0,0
фаза C		39,0	0,0	0,0
в нулевия проводник N		2,2	37,0	36,5
фаза А		456	456	456
фаза Б		481	481	0
	520	0	0
в нулевия проводник "N"		4	1172	1140
ОБЩА СУМА		1461	2109	1596
Режим на натоварване с автотрансформатор		3x-f	2x-f	1o-f
Линейни токове до ATS-C, A
фаза А		36,0	32,5	27,3
фаза Б		36,0	34,1	9,3
фаза C		39,0	9,0	8,4
в нулевия проводник "n"		3,8	11,0	11
Загуба на мощност в линията, W
фаза А		443	361	255
фаза Б		443	398	30
фаза C		520	28	24
в нулевия проводник N		12	103	103
ОБЩО в линията		1419	890	412
като се вземат предвид загубите в ATS-S
съпротивление на фазовата намотка, Ohm			0,2443
компенсиращо съпротивление на намотката, Ohm			0,038
Токове на фазовата намотка ATS-C, A
фаза А		0,4	8,1	8,9
фаза Б		1,4	9,2	9,3
фаза C		1,3	8,9	8
Загуби на мощност в намотките ATS-S, W
фаза А		0,04	16,03	19,35
фаза Б		0,48	20,68	21,13
фаза C		0,41	19,35	15,64
в нулевия проводник N		0,18	52,09	50,67
Загуба на студ на празен ход ATS-S, W			50
ОБЩО в ATS-S		51,1	158,1	156,8
ОБЩА СУМА		1470,1	1048,2	568,8
Енергоспестяване, W		-8,7	1061	1027

Отчитане на допустимите спадове на напрежението електрическа мрежа.

Цел на лекцията:

Запознаване с изчисленията на натоварването на отделните клонове на мрежата.

Допустими спадове на напрежението

При всяка консумация от електрическата мрежа има възникване електрически ток. По време на преминаването си той причинява спадове на напрежението на тези проводници, следователно напрежението, подадено към приемника на захранване, не е равно на напрежението на клемите на захранването, но е по-ниско. В същото време за отделните части на електрическото окабеляване се предписват различни падания на напрежението.

За спада на напрежението от захранването до мястото на потребление може да се изхожда от предписаните отклонения на напрежението (IEC 60 038), които трябва да бъдат между + 6% и  10% от номинална стойност(от 2003 г. тези ограничения трябва да бъдат ). Това означава, че общият спад на напрежението от захранването до точката на потребление може да бъде до 16%.

В електрическата инсталация на самата сграда (т.е. вътре в съоръжението) се препоръчва в съответствие с IEC 60 634-5-52 спадът на напрежението между началото на инсталацията и работното оборудване на потребителя да не надвишава 4% от номиналното напрежение на инсталацията. Тази препоръка донякъде противоречи на изискванията на други национални стандарти (напр. CSN 33 2130 в Чешката република).

Може да се приеме, че като се вземат предвид изпълнението на други изисквания, при изчисляване на параметрите на окабеляването може да има повече спадове в определен сегмент от посочените по-горе, ако следните спадове не са превишени в окабеляването от шкафа за свързване към самия електроприемник: за осветителни проводници 4%; при изводите за печки и нагреватели ( перални машини) 6%; за контакти и други клеми 8%.

"Правилата за електрически инсталации" (PUE) установяват най-дълго допустими натоварвания(ток в ампери) за изолирани проводници. Кабели и голи проводници, които са показани под формата на таблица. Тези таблици са съставени въз основа на теоретични изчисления и резултатите от директни тестове на проводници и кабели за отопление.

Максимално допустимите натоварвания при условия на нагряване за проводници и кабели с алуминиеви проводници със същото геометрично сечение и същия периметър с медни проводници трябва да се приемат равни на 77% от натоварванията за съответните медни проводници. За електрическите мрежи допустимата дългосрочна загуба на напрежение не трябва да надвишава 5%, а за осветителните мрежи 2,5% от номиналното.

Вижда се, че при сумиране на всички допустими падове на напрежението (в разпределителната мрежа и в електрическата инсталация) можем да стигнем до самия предел на производителността на някои устройства и съоръжения. Например, за релета и контактори тяхната функция е гарантирана от 85% от номиналното напрежение и повече, за електродвигатели това е от 90% от номиналното напрежение. Следователно трябва да се спазва горната препоръка (спад на напрежението до 4%), дадена в IEC 60 634-5-52.

Отбелязваме, че изискванията на националните стандарти не се отнасят до спадове на напрежението върху някаква част от окабеляването, а до изискванията за това колко може да падне напрежението спрямо номиналното напрежение. На клемите на трансформатора, например, може да има напрежение, равно на 110% от номиналното напрежение, тогава спадовете на напрежението от тях могат да бъдат 15% или 13%. Това означава, че проектантът има известно свободно пространство, как да разпредели паданията на напрежението в тези случаи от източника към приемника на енергия.

Необходимо е да се каже как се изчисляват спадовете на напрежението или как се сумират. По отношение на чисто резистивни натоварвания, които са електрическо топлинно електрическо оборудване и малки напречни сечения на окабеляване, ситуацията е проста. Паданията на напрежението са продуктите на токовете и съпротивленията на кабелите, които могат да бъдат по прост начинобобщавам. В случай, че говорим за електрическо оборудване, например двигатели, чийто характер на потребление е активен и индуктивен, и общият импеданс Зокабеляване, състоящо се от реален компонент (съпротивление) Ри въображаемата компонента (индуктивно съпротивление) X, тогава тези комплексни величини се умножават взаимно. Резултатът от този продукт отново е комплексна стойност, което означава комплексен спад на напрежението. Той описва спадове на напрежението в реалните и въображаемите координатни оси. Следователно абсолютните стойности на тези спадове на напрежението върху отделните части на окабеляването от източника до електрическия приемник не трябва да се сумират по стандартния начин, а трябва да се сумират отново само като комплексни стойности (т.е. реални и въображаеми компоненти отделно).

Следователно не трябва да е изненадващо, че сумите от абсолютните стойности на паданията на напрежението често не са точната сума от техните абсолютни стойности на отделни проводници, свързани помежду си.

Изчисляване на натоварването на отделни клонове на мрежата

Текущите натоварвания на отделните клонове не могат да бъдат обобщени просто като аритметична сума от абсолютните стойности на токовете, но реалните и въображаемите компоненти трябва да се сумират отделно. Следвайки тези правила, можете да определите натоварването за всяка мрежова конфигурация. Подобни правила се спазват при изчисляване на токове късо съединение. И в случай на късо съединение, изчисленията се извършват с мрежовия импеданс, изразен в сложна форма.

Влияние на товара върху тока на късо съединение.

Натоварването може да окаже значително влияние върху токовете на късо съединение. Фигура 1 показва най-простите схеми за превключване на товара. Естеството на натоварванията и техните съотношения са различни (асинхронни и синхронни двигатели, домакински товар, осветление), стойността варира в различните дни от годината, времето на деня, за различните смени в работата на предприятията. Почти невъзможно е да се определи действителната стойност на товара и увеличаването на съпротивлението му по време на късо съединение.

Обикновено се счита, че съпротивлението на натоварване е постоянно по отношение на и стойността, определена от (1).

В нормален режим съпротивлението на натоварване се определя от съотношението:

, (1)

където U е номиналното напрежение, равно на вторичното напрежение на захранващия трансформатор;

I n и S n - ток и мощност на натоварване.

Мощността на товара се взема в зависимост от броя на захранващите трансформатори. При един трансформатор мощността на товара се приема равна на мощността на трансформатора. При два еднакви трансформатора мощността на натоварване се приема 0,65-0,7 от мощността на един трансформатор. При аварийно изключванеедин от двата трансформатора, целият товар трябва да се поеме от трансформатора, който остава в експлоатация. В този случай натоварването му ще бъде 130-140% от номиналната мощност.

Фигура 1 - Разпределение на тока, като се има предвид свързаният товар

към линията (a) и към гумите (b)

От фигура 1 може да се види, че при дистанционно късо съединение, когато напрежението на шините не намалява до нула, общият ток, преминаващ през трансформатора, се състои от тока, разклоняващ се в товара и тока в мястото на късо съединение. За веригата на фигура 1,а общият ток на късо съединение се определя от съотношението:

, (2)

и за веригата на фигура 1 b - според съотношението:

, (3)

Всъщност съпротивленията имат различни съотношения x/r и токовете трябва да се изчисляват с помощта на формули (2) и (3) в сложна форма. Но за повечето мрежи съотношението z и L на товара и линиите е близко, малко в сравнение с и за опростяване на изчисленията, уравнения (2) и (3) се решават в импеданси z. Това предположение е още по-оправдано, тъй като реалният товар в момента на късо съединение е неизвестен.

Пълен токсе разделя на две части: част от тока, преминаващ към късото съединение във веригата на фигура 1, а, се определя от:

, (4)

и за веригата на фигура 1, b - по формулата:

, (5)

От израз (5) се вижда, че при z c = 0 токът към късо съединение е , т.е. товарът не влияе на стойността на тока на късо съединение, ако е свързан към шини с безкрайна мощност.