Přednáška č. 10

Výpočet lokálních sítí (napěťových sítí) ztrátou

Napětí

Přípustné ztráty napětí ve vedeních místních sítí.

Předpoklady pro výpočet lokálních sítí.

Určení největší ztráty napětí.

Speciální případy výpočtu lokálních sítí.

Ztráta napětí v elektrických vedeních s rovnoměrně rozloženou zátěží.

Přípustné ztráty napětí ve vedeních místních sítí

Místní sítě zahrnují sítě se jmenovitým napětím 6 - 35 kV. Délka lokálních sítí výrazně převyšuje délku regionálních sítí. Spotřeba vodivého materiálu a izolačních materiálů výrazně převyšuje jejich potřebu pro sítě regionálního významu. Tato okolnost vyžaduje zodpovědný přístup k návrhu místních sítí.

Přenos elektřiny ze zdrojů energie do energetických přijímačů je doprovázen ztrátou napětí ve vedení a transformátorech. Proto napětí u spotřebitelů nezůstává konstantní.

Rozlišovat odchylky a kolísání Napětí.

Odchylky napětí jsou způsobeny pomalými procesy měnících se zátěží v jednotlivých prvcích sítě, změnou napěťových režimů na napájecích zdrojích. V důsledku takových změn se napětí v jednotlivých bodech sítě mění ve velikosti odchylně od jmenovité hodnoty.

kolísání napětí jsou rychle tekoucí (rychlostí alespoň 1 % za minutu) krátkodobé změny napětí. Vyskytují se v případě prudkého narušení normálního režimu provozu s náhlým zapnutím nebo vypnutím výkonných spotřebičů, zkraty.

Odchylky napětí jsou vyjádřeny v procentech ve vztahu ke jmenovitému napětí sítě

Kolísání napětí se počítá takto:

kde

největší a nejmenší hodnoty napětí ve stejném bodě sítě.

Pro zajištění normálního provozu výkonových přijímačů je nutné udržovat na jejich sběrnicích napětí blízké jmenovitému napětí.

GOST stanoví následující povolené odchylky v normálním provozu:

V ponouzových režimech je povolen dodatečný pokles napětí o 5 % na specifikované hodnoty.

Pro zajištění správné úrovně napětí na přípojnicích výkonových přijímačů se používají následující opatření:

S transformačním poměrem

skutečné napětí na nízkonapěťových přípojnicích bude blíže jmenovitému:

Vinutí transformátorů je vybaveno odbočkami, které umožňují měnit transformační poměr v určitých mezích. Napětí v uzlech obvodu umístěných blíže ke zdroji energie je obvykle vyšší než jmenovité napětí a ve vzdálených je nižší než jmenovité napětí. Pro získání napětí požadované úrovně na sekundární straně transformátorů zařazených do těchto uzlů je nutné zvolit odbočky ve vinutí transformátoru. V uzlech se zvýšenou úrovní napětí jsou transformační poměry nastaveny vyšší než jmenovité a v uzlech s nízkou úrovní napětí jsou transformační poměry transformátorů nastaveny pod jmenovité.

Schéma sítě, jmenovité napětí, průřezy vodičů se volí tak, aby napěťová ztráta nepřekročila přípustnou hodnotu.

Přípustná ztráta napětí je nastavena s určitým stupněm přesnosti na základě normalizovaných hodnot odchylek napětí na sběrnicích výkonových přijímačů:

pro sítě s napětím 220 - 380 V po celé délce od zdroje energie po poslední elektrický přijímač od 5 - 6,5%;

pro napájecí síť s napětím 6 - 35 kV - od 6 do 8% v normálním režimu; od 10 do 12 % v pohavarijním režimu;

pro venkovské sítě s napětím 6 - 35 kV - až 10% v normálním režimu.

Tyto hodnoty přípustného úbytku napětí jsou voleny tak, aby při správné regulaci napětí v síti byly splněny požadavky elektroinstalačního řádu na odchylky napětí na sběrnicích výkonových přijímačů.

Předpoklady pro výpočet lokálních sítí

Při výpočtu sítí s napětím do 35 kV včetně se vychází z následujících předpokladů:

nabíjecí výkon elektrického vedení se nebere v úvahu;

nebere se v úvahu indukční reaktance kabelová elektrická vedení;

výkonové ztráty v oceli transformátorů se neberou v úvahu. Výkonové ztráty v oceli transformátorů se berou v úvahu pouze při výpočtu ztrát činného výkonu a elektřiny v celé síti;

při výpočtu výkonových toků se neberou v úvahu výkonové ztráty, tzn. výkon na začátku úseku se rovná výkonu na konci úseku;

příčná složka úbytku napětí se nebere v úvahu. To znamená, že fázový posun napětí mezi uzly obvodu se nebere v úvahu;

výpočet ztrát napětí se provádí podle jmenovitého napětí, nikoli podle skutečného napětí v uzlech sítě.

Určení největší ztráty napětí

S přihlédnutím k předpokladům učiněným při výpočtu místních sítí, napětí v libovolné i-tý síťový uzel se vypočítá pomocí zjednodušeného vzorce:

kde

respektive činný a jalový výkon protékající sekcí j;

respektive aktivní a indukční odpor sekce j.

Nezohlednění ztrát výkonu v místních sítích umožňuje vypočítat ztráty napětí buď výkonem sekcí, nebo výkonem zátěží.

Pokud se výpočet provádí podle kapacit sekcí, pak se berou v úvahu aktivní a jalové odpory stejných sekcí. Pokud je výpočet založen na výkonu zátěží, pak je nutné vzít v úvahu celkové činné a jalové odpory od IP k uzlu připojení zátěže. S ohledem na Obr. 10.2 máme:

podle kapacity místa

výkonem zátěže

.

V nerozvětvené síti je největší ztrátou napětí ztráta napětí z napájecího zdroje do koncového bodu sítě.

V rozvětvené síti je největší ztráta napětí určena následovně:

vypočítá se ztráta napětí z napájecího zdroje do každého koncového bodu;

z těchto ztrát je vybrána ta největší. Jeho hodnota by neměla překročit povolenou ztrátu napětí pro tuto síť.

Speciální případy výpočtu lokálních sítí

V praxi se vyskytují tyto speciální případy výpočtu lokálních sítí (pro výpočet kapacit úseků jsou uvedeny vzorce):

Vedení pro přenos energie po celé délce je provedeno dráty stejného průřezu, rovnoměrně rozmístěnými

Vedení pro přenos energie po celé délce je provedeno dráty stejného průřezu, rovnoměrně rozmístěnými. Zátěže mají stejné cosφ

Elektrické vedení napájející čistě aktivní zátěž ( Q = 0, cosφ=1), nebo kabelová přenosová vedení s napětím do 10 kV ( X =0)

Metody aritmetického výpočtu nadzemních elektronických sítí s vodiči z různých materiálů ztrátou napětí. Přípustná ztráta napětí v elektronické síti je určena pravděpodobnými povolenými odchylkami napětí pro potenciální uživatele. Značný zájem byl proto věnován zvážení požadavku na odpověď na odchylky napětí.

Pro jakýkoli přijímač elektrická energie jsou možné specifické poklesy napětí. Například u nesimultánních napájecích jednotek ve standardních normách je povolená odchylka napěťových anomálií ± 5%. To tedy znamená, že při kuriózní události, je-li jmenovité napětí dodávaného elektromotoru 380 V, z tohoto napětí U "dodatečné = 1,05 Un = 380 x 1,05 = 399 V a U" dodatečné = 0,95 Un = 380 x 0,95 \u003d 361 V by mělo být založeno na jeho nejpravděpodobnějších platných indikátorech napětí. Samozřejmě, že všechna vyrovnávací napětí zahrnutá mezi označení 361 a 399 V stále uspokojí kupujícího a tvoří určitý rozsah, jedno nebo druhé bez možností lze nazvat rozsahem požadovaných napětí.

Přípustná ztráta síťového napětí

Uživatelé aktivity elektronické energie vykonávají svou pracovní zátěž normálně, když je toto napětí aplikováno na jejich svorky, na základě matematického výpočtu vyrobeného elektrického zařízení nebo přístroje. Při přenosu elektrické energie vedením mizí část napětí vlivem odporu samotných vedení a v důsledku toho na samém konci pásku, tedy u kupujícího uživatele, klesá napětí než na začátku linie. Pokles napětí od kupujícího uživatele ve srovnání s běžným se projeví v provozu současného přijímače, i když se jedná o výkon nebo malou zátěž.

Z tohoto důvodu se při výpočtu každého přenosového vedení nevyžaduje, aby rozdíly napětí s vysokou pravděpodobností překračovaly možné normy, sítě obecně uznávané výběrem elektrické zátěže a počítané pro vytápění, měřené především ztrátou, poklesem napětí.

Úbytek napětí ΔU je rozdíl mezi napětím na začátku vedení a na jeho konci. ΔU je obvykle předem určeno v podmíněně srovnávacích jednotkách měření - ve vztahu k indikovanému napětí.
Při použití opačné regulace napětí je možné zvýšit pravděpodobnou přípustnou ztrátu napětí. Bohužel oblast jeho implementace má omezení. Většina uživatelů ve vesnici je napájena z přípojnic rozvoden energetického systému jejich oblasti, průmyslového nebo komunálního. elektroinstalace. V tomto případě může být elektřina z rozvoden s napětím 35/10 nebo 110/35 kV.

Ztráta napětí na vedení vzduchových řad je vypočtena metodou pro největší možné zatížení. Vzhledem k tomu, že úbytek napětí se přibližně rovná zvýšené zátěži při co nejnižším příkonu, na vedeních vesnické venkovní sítě má nejvyšší hodnotu 25%.

Přípustná ztráta napětí PUE

PUE je hlavním dokumentem, který počítá požadavky na různé formy elektrických zařízení. Přesnost realizace požadavků EMP zaručuje bezchybný a bezpečný provoz elektroinstalace.

Žádosti o PUE jsou nepostradatelné pro všechny instituce bez ohledu na formální vlastnictví a organizační a právní formy, stejně jako pro soukromé podnikatele a Jednotlivci pracovní projektanti, montáž, seřízení a použití elektroinstalace.

PUE 7. vydání

Úrovně napětí a řízení, kompenzace jalového výkonu:

• Ustanovení 1.2.22. Pro elektrické sítě je nutné stanovit inženýrské postupy pro zaručení vlastností elektřiny ve vztahu k požadavku GOST 13109
• Ustanovení 1.2.23. Instalace úpravy napětí musí vytvořit stabilizaci napětí na sběrnicích s napětím 3-20 kV rozvoden a elektráren, kde je připojena ta či ona elektrická rozvodná síť, v rozsahu minimálně 105 %, indikováno v intervalu max. zatížení a ne více než 100%, uvedené v intervalu minimálního zatížení těchto stejných sítí. Nepřesnost z uvedených napěťových úrovní musí být zdůvodněna.
• Ustanovení 1.2.24. Alternativa a umístění zařízení pro kompenzaci jalového výkonu v energetických sítích vychází z beznaděje dodávat požadovanou šířku pásma sítě v normálních i po nouzových postupech při zachování požadovaných napěťových úrovní a vytrvalostních rezerv.

V distribučních sítích 0,4 kV dochází k problému spojenému s výraznými nesymetriemi napětí ve fázích: na zatížených fázích napětí klesne na 200 ... 208 V a na méně zatížených může vlivem nulového posunu vzrůst až na 240 V nebo více. přepětí může vést k selhání elektrické spotřebiče a spotřebního vybavení. K asymetrii napětí dochází v důsledku různých úbytků napětí ve vodičích vedení při nesymetrii fázových proudů způsobených nerovnoměrným rozložením jednofázových zátěží. V tomto případě se v nulovém vodiči čtyřvodičového vedení objeví proud rovný geometrickému součtu fázových proudů. V některých případech (například při odpojení zátěže jedné nebo dvou fází) může neutrálním vodičem protékat proud rovný fázovému proudu zátěže. To vede k dodatečným ztrátám v elektrických přenosových vedeních (síťových vedeních) 0,4 kV, distribučních transformátorech 10/0,4 kV a tedy v sítích vysokého napětí.

Tato situace je typická pro mnoho venkovských oblastí a může nastat v obytných oblastech. bytové domy, kde je prakticky nemožné rovnoměrně rozložit zátěž na napájecí fáze, v důsledku čehož se v nulovém vodiči objevují dostatečně velké proudy, což vede k dodatečným ztrátám ve vodičích skupiny a napájecích vedení a je nutné zvýšit průřez nulového pracovního vodiče na úroveň fázových.

Nesymetrie napětí značně ovlivňují provoz zařízení [L.1]. Tedy malá nesymetrie napětí (například do 2 %) na svorkách indukční motor vede k výraznému nárůstu výkonových ztrát (až o 33 % ve statoru a 12 % v rotoru), což následně způsobuje dodatečné zahřívání vinutí a snižuje životnost jejich izolace (o 10,8 %) a s deformacemi 5%, celkové ztráty se zvyšují 1,5krát a v souladu s tím se zvyšuje spotřebovaný proud. Navíc dodatečné ztráty v důsledku napěťové asymetrie nezávisí na zatížení motoru.

Se zvýšením napětí na žárovkách až o 5% se světelný tok zvýší o 20% a životnost se sníží na polovinu.

Na trafostanice 10 / 0,4 kV jsou zpravidla instalovány transformátory se schématem připojení U / U n. Snížit ztráty a vyrovnat napětí v přenosovém vedení 10 kV je možné aplikací Y / Zjj nebo A / Zjj, nebo (výrobce UP METZ pojmenované po V.I. Kozlovovi), ale taková výměna je spojena s velkými finanční náklady a nekompenzuje dodatečné ztráty v přenosovém vedení 0,4 kV.

Pro kompenzaci napěťové nerovnováhy je vhodné přerozdělit zatěžovací proudy mezi fázemi a vyrovnat jejich hodnoty.

Potřeba omezit proud nulového vodiče je způsobena také tím, že v distribučních sítích 0,4 kV, vyrobených kabelem, je průřez nulového vodiče obvykle o jeden krok menší než průřez fázového vodiče. .

Aby se snížily výkonové ztráty v sítích 0,4 kV přerozdělením proudů po fázích, omezením proudu v nulovém vodiči a snížením napěťové nerovnováhy, navrhuje se použít třífázový vyrovnávací autotransformátor, který se instaluje na konec vedení pro přenos energie. , v zatěžovacích uzlech. Zároveň, pokud dojde ke zkratu jedné z fází k nulovému vodiči na vedení 0,4 kV do uzlu zátěže (což se bohužel často stává na nadzemní elektrické vedení ve venkovských oblastech) budou spotřebitelé za instalovaným autotransformátorem chráněni před velkým přepětím.

Třífázový suchý balanční autotransformátor (zkráceně ATS-C) obsahuje třítyčový magnetický obvod, primární vinutí W 1 jsou umístěna na všech třech tyčích, zapojena do hvězdy s nulou a připojena na síťové napětí, kompenzační vinutí W K je vyrobeno ve tvaru otevřeného trojúhelníku (někteří autoři nazývají otevřené [L.3]) a zapojeno do série se zátěží.

Hlavní elektrické obvody autotransformátoru jsou na obr.1...4.

Obrázek 1 ukazuje Kruhový diagram autotransformátor s kompenzačním vinutím, kdy sekce tohoto vinutí provedené na každé fázi jsou spojeny do klasického otevřeného trojúhelníku a připojeny k neutrálu sítě a k zátěži.

Obrázek 2 ukazuje elektrický obvod autotransformátoru s kompenzačním vinutím vytvořeným ve formě cívek z vodičového materiálu ležících na vinutí všech tří fází autotransformátoru, které tvoří otevřený trojúhelník. Použití tohoto schématu ve srovnání s předchozím umožňuje nejen snížit spotřebu navíjecí drát přídavného vinutí, ale také celkový výkon autotransformátoru uvolněním okénka magnetického obvodu a zmenšením středové vzdálenosti mezi primárními vinutími.

Tato schémata jsou použitelná v případech, kdy nulový vodič zátěže nemá pevné spojení se zemí a ve všech případech v pětivodičovém systému s PE a N vodiči.

Obrázek 3 znázorňuje elektrický obvod autotransformátoru s kompenzačním vinutím vytvořeným ve formě fázových vinutí spojených do otevřených trojúhelníků, spojených v souladu s fázovými vinutími autotransformátoru.

Konstrukčně lze obvod znázorněný na obr. 4 provést obdobně jako obvod na obr. 2, tzn. vinutí fázové kompenzace jsou vytvořena přes vinutí všech tří fází autotransformátoru a jsou součástí přerušení fázových vodičů sítě ze strany zátěže.

Tato schémata lze použít, včetně případů, kdy je nulový vodič zátěže pevně uzemněn, tj. když není možné zahrnout kompenzační vinutí autotransformátoru do přerušení nulového vodiče mezi zátěží a sítí, nebo když nulový vodič zátěže musí být „ tvrdé“ uzemněné z bezpečnostních důvodů.

S asymetrií zatěžovacích proudů a podle toho i proudů v kompenzačních vinutích se magnetické toky vytvářené těmito vinutími v magnetickém obvodu autotransformátoru budou geometricky sčítat. V jádrech magnetického jádra se objeví toky s nulovou složkou směrované jedním směrem ve všech fázích autotransformátoru. Tyto magnetické toky vytvářejí emf. nulový sled a podle toho i proudy I 01 in primární vinutíúměrné transformačnímu poměru k tr (nepřímo úměrné poměru počtu závitů W1 / Wk).

Zapojení vinutí W K je zvoleno tak, že fázové proudy autotransformátoru jsou vektorově odečteny od fázový proud vedení nejvíce zatížené fáze a byly přidány k proudům méně zatížených fází. Takové přerozdělení vede k symetričtějšímu rozdělení proudů po fázích v přenosových vedeních, vyrovnání úbytků napětí v vodičích vedení a v důsledku toho k vyrovnání napětí na zátěži, jakož i ke snížení proudu nulovým vodičem a ztráty v elektrickém vedení a napájecích distribučních transformátorech, poskytující úspory elektrické energie.

Maximální kompenzace proudu v nulovém vodiči se provádí při rovnosti ampérových závitů (magnetomotorické síly) pracovního I 01 -W 1 a kompenzace I 02 -W K vinutí, tzn. při Ioi-Wi=3I02-WK, nebo WK=Wi/3. V tomto případě může být celkový výkon autotransformátoru P v závislosti na schématu zapojení kompenzačních vinutí 3krát menší než spotřeba energie zátěže Rn.

Pro omezení proudu nulového vodiče na úroveň přípustnou pro vedení pro přenos energie lze odpovídajícím způsobem snížit počet závitů kompenzačního vinutí: například omezit proud nulového vodiče na úroveň 1/3 fáze, musí být kompenzovány 2/3 jeho hodnoty, proto W K \u003d W 1 / 4,5. V tomto případě může být celkový výkon autotransformátoru 4,5krát menší než spotřeba energie zátěže.

Zkreslení fázových proudů vede k dalším ztrátám v přenosovém vedení 0,4 kV a dále v celém řetězci přenosu elektřiny. Zvažte to na příkladu podmíněného elektrického vedení o délce 300 m, vyrobeného s hliníkovým kabelem o průřezu (3x25 + 1x16) mm (odpor fázového vodiče 0,34 Ohm, neutrální vodič 0,54 Ohm) s aktivní zátěží ve fázích 40, 30 a 10A. Proud v nulovém vodiči, rovný vektorovému součtu fázových proudů, bude (viz vektorový diagram na obr. 5) 26,5 A. Ztráty ve vedení, jako v každém vodiči, závisí na odporu vedení resp. druhá mocnina proudu procházejícího tímto vedením (I 2-Z^). Ztráty ve fázových vodičích budou -40 2 -0,34 \u003d 544 W, 30 2 -0,34 \u003d 3 06 W, 10 2 -0,34 \u003d 34 W, v neutrálním vodiči -26,5 -0, 54= 379 W, celkové ztráty ve vedení - 1263 W.

Použití ATS-C přerozdělí proudy ve vedení. Při transformačním poměru 1/3 je jedna třetina proudu nulového vodiče vektorově odečtena od zatížených fázových proudů a přičtena k proudu méně zatížené fáze. Proudy, resp

Rovná se 33,8, 29,6 a 18,6 A, přičemž proud nulového vodiče (při zohlednění určité asymetrie magnetického systému autotransformátoru) může být až 10 % průměrného fázového proudu, tzn. 2,7 A.

Při takovém přerozdělení proudů budou celkové ztráty ve vedení (33,82 + 29,62 + 18,62) ​​0,34 + 2,72 0,54 = 805W.

Instalace autotransformátoru ATS-S tak umožňuje snížit ztráty v přenosovém vedení 0,4 kV o 36 %.

Je zřejmé, že pokles úbytku napětí ve vodičích vedení je úměrný změně proudu ve fázích, výrazně vyrovnává napětí v uzlu zátěže, především díky posunu „nuly“.

Zvýšení transformačního poměru nad 1/3 pro třífázové zátěže není vhodné a navzdory rovnoměrnějšímu přerozdělení proudů mezi fázemi vede ke zvýšení ztrát v elektrických vedeních v důsledku výraznějšího zvýšení proudu nulového vodiče a bude také vyžadovat vysoké náklady na materiály.

Relativní hodnota výkonu autotransformátoru ATS-S bude - S * at = k·Sn, kde: Sn - výkon zátěže; k je koeficient závislý na obvodu autotransformátoru a transformačním poměru (ktr), uvedený v tabulce 1.

stůl 1 hodnoty koeficientůna

Schéma, Obr.	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

Pokud je zaručeno, že je znám maximální proud tekoucí v nulovém vodiči zátěže, pak lze na základě tohoto proudu vypočítat celkový výkon autotransformátoru podle schématu na obr. 1 - B at = 1 02 -u l / l / 3 a podle diagramu na obr. 2 - B při \u003d 1 02 -i l / 3 a pro výše uvedený příklad třífázového nevyváženého zatížení bude 8,3 a 4,8 kV-A.

Nejúčinnější je instalace autotransformátoru přímo u spotřebitele, v místě odbočení třífázového vedení na jednofázové, např. na vstupu dacha družstva, kde je téměř nemožné vyrovnat zátěž napříč fázemi. V bytových vícebytových domech umožňuje instalace ATS-S na odbočkách ke každé stoupačce napájející byty v bytových domech vyrovnat napětí a snížit ztráty v třífázových skupinových a napájecích vedeních distribuční sítě. V malých průmyslových podnicích jej lze použít k napájení jednofázových vysokovýkonových zátěží: svařovacích transformátorů, usměrňovačů, ohřívačů vody atd.

V současné době se používají statické měniče (usměrňovače, tyristorové regulátory, vysokofrekvenční měniče), výbojková osvětlovací zařízení s elektromagnetickým a elektronické předřadníky, elektromotory střídavý proud variabilní rychlost atd. Tato zařízení, stejně jako svařovací transformátory, speciální lékařská a další zařízení, mohou generovat vyšší harmonické proudy v napájecím systému. Například jednofázové usměrňovače mohou generovat všechny liché harmonické a třífázové mohou generovat všechny nenásobky tří, což je znázorněno na Obr. 6 [L.2].

Proudové harmonické generované nelineárními zátěžemi mohou být vážné problémy pro napájecí systémy. Harmonické složky jsou proudy s frekvencemi, které jsou násobky základní frekvence napájecího zdroje. Vyšší harmonické proudu, superponované na základní harmonickou, vedou ke zkreslení tvaru vlny proudu. Na druhé straně zkreslení proudu ovlivňuje průběh napětí v napájecím systému, což způsobuje nepřijatelné účinky na zatížení systému. Zvýšení hodnoty celkového efektivního proudu za přítomnosti vyšších harmonických složek v systému může vést k přehřátí všech distribuovaných síťových zařízení. Při nesinusových proudech narůstají ztráty v transformátorech především ztrátami vířivými proudy, což vyžaduje zvýšení jejich instalovaného výkonu. Pro omezení harmonických v těchto případech se zpravidla instalují vysokofrekvenční filtry sestávající ze síťových tlumivek a kondenzátorů.

Mezi výhody ATS-S patří skutečnost, že mají schopnost filtrovat vyšší harmonické proudy, které jsou násobky tří (tj. 3, 9, 15 atd.), což omezuje jejich tok jak ze sítě do zátěže, tak i naopak. . To zlepšuje kvalitu sítě a snižuje kolísání napětí.

Jak již bylo zmíněno výše, elektromagnetické předřadníky (předřadníky) plynových výbojek generují vyšší harmonické. Takže v proudech sodíkových výbojek HPS, široce používaných pro účely pouliční osvětlení, převažuje třetí harmonická a v závislosti na výkonu lampy a typu předřadníku je až 5 % nebo více (podle [L.4] je povolena třetí harmonická až 17,5 %). Proudy třetí harmonické jsou ve fázi a v nulovém vodiči se aritmeticky sčítají třífázová síť, což vytváří hmatatelné dodatečné ztráty, což nutí průřez nulových pracovních vodičů třífázového napájecího a skupinového vedení, aby se rovnal fázovému.

V této situaci použití ATS-S umožňuje zmenšit průřez nulových vodičů nejméně dvakrát a vyřešit tři problémy: kompenzovat ztráty ze třetí harmonické, zajistit přepnutí osvětlovacího systému na „ noční režim“ (jedna nebo dvě fáze distribuční sítě jsou v noci vypnuty), přerozdělení zátěže na tři fáze; a vstupte do režimu úspory energie klepnutím na autotransformátor pro snížení napětí. Chcete-li vyřešit pouze první problém, můžete použít autotransformátor s minimálním výkonem, určený pro proud nulového vodiče (celkový proud třetí harmonické).

V případě potřeby kompenzujte 5., 7. nebo 11. harmonickou, můžete použít schémata na obr. 3 nebo 4. V tomto případě lze snížit náklady na síťové tlumivky, protože. kompenzační vinutí se zvýšeným indukčním odporem pro vysokofrekvenční harmonické mohou fungovat jako síťová tlumivka a spolu s kondenzátory tvořit filtr vyšších harmonických. Kondenzátory jsou zapojeny mezi připojovacími body v otevřených trojúhelníkech kompenzačních sekcí vinutí a nulového vodiče a mohou tvořit jeden (viz obr. 7), dvou nebo třístupňový filtr pro různé frekvence. Velikost indukčnosti
úseky kompenzačního vinutí lze s dostatečnou spolehlivostí určit ze jmenovitých parametrů - jmenovitého proudu a transformačního poměru. Například kdy jmenovitý proud I n \u003d 25A a transformační poměr ktr \u003d 1/3 sekce napětí
bude U sec \u003d Uf až tr \u003d 220/3 \u003d 73V, odpor Z sec \u003d U sec / Inom \u003d 73/25 \u003d 2,9 Ohm (zanedbáme malý aktivní odpor vinutí), považujeme za indukční a pak indukčnost sekce

Ls \u003d Z s / w \u003d 2,9 / 314-10 \u003d 9,2 mH. V tomto případě je nutné vzít v úvahu nelineární povahu odporu: s poklesem zatížení se odpor zvyšuje.

Při objednávce autotransformátoru musí být možnost připojení kondenzátorů specifikována v žádosti o výrobu.

Speciálním případem je balanční autotransformátor, účelově určený pro napájení jednofázové zátěže (viz obr. 8 a 9). Pro větší symetrii proudů ve fázích může být transformační poměr větší než 1/3, s určitým zvýšením proudu nulového vodiče.

Podívejme se na to na příkladu. Na vstupu třífázové sítě je instalován automatický spínač, navržený na dlouhou dobu. přípustný proud 25 A. Je nutné připojit svařovací transformátor o výkonu 10 kVA (síťové napětí 220 V, svařovací proud 160 A, napětí naprázdno 60 V, pracovní cyklus 60 %). Proud spotřebovaný svařovacím transformátorem bude 10-1000/220=45,5 A a při zohlednění PV bude ekvivalentní proud 45,5-//0,6=35,2 A, což je 1,4krát vyšší než přípustný proud. Samozřejmě lze použít běžný autotransformátor 380/220 V vyrobený na bázi transformátoru OSMR-6.3 (s výkonem 6,3 kVA), v takovém případě bude zátěž přerozdělena pouze do dvou fází (proud vedení - 20,3 A), ale můžete použít vyvažovací autotransformátor (viz schéma na obr. 9) s transformačním poměrem 1/2, který převede jednofázovou zátěž na třífázovou a vyrovná zátěž ve všech fázích, čímž sníží proud v síti na 17,6 A, zatímco proud je v neutrálu, při absenci jiných zátěží bude také 17,6 A.

V tomto případě může být autotransformátor vyroben na základě transformátoru ТСР-6.3. Můžete také použít vyvažovací autotransformátor s transformačním poměrem 1/3, omezující proud v pracovní fázi na dlouhodobě přípustný jističe- proud 23,4A, zatímco v ostatních dvou fázích poteče proud 11,8A při nepřítomnosti proudu v nulovém vodiči.

Autotransformátor může být vyroben na základě transformátoru ТСР-2,5.

Snížení ztrát sítě oproti přímému připojení ukazuje tabulka 2.

tabulka 2

Autotransformátor	Na základě OSMR-6.3	Vyvažování ATS-S
Transformační poměr	1/1,73	1/3 1/2

Vzhledem k tomu, že svařovací transformátor generuje vysokofrekvenční harmonické, včetně násobků tří, je třeba dát přednost vyvažovacímu autotransformátoru.

Testy autotransformátorů ATS-S v laboratoři UE METZ im. V A. Kozlov vykázal pozitivní výsledky a plně potvrdil jejich účinnost (viz Příloha 1 "Výsledky zkoušek autotransformátoru ATS-S-25").

Plánuje se vývoj série autotransformátorů od 25 do 100 kVA jak v otevřené verzi IP00, tak v ochranných krytech verze IP21 pro instalaci pod přístřeškem a IP54 pro venkovní instalaci, včetně přímo na stožáry vedení 0,4 kV. U autotransformátorů může být v případě potřeby pro zvýšení nebo snížení napětí možné přepnout nastavovací kohouty během jeho instalace.

V současné době závod přijímá individuální objednávky na autotransformátory ATS-S do výkonu 100 kVA.

Příloha 1

Výsledky testů autotransformátoru ATS-S-25

Na příkladu čtyřvodičového přenosového vedení-0,4 kV

Délka čáry, m	300
Hliníkový drát, mm²	fáze -	25	nula -	10
Odpor drátu, Ohm	fáze -	0,34	nula -	0,86
Odpor zátěže (aktivní), Ohm	Fáze: A-5,99		B-5,83	C-5,59
	Režim zatížení bez autotransformátoru	3x-f	2x-f	1o-f
Linkové proudy zatížení, A
fáze A		36,5	36,5	36,5
fáze B		37,5	37,5	0,0
fáze C		39,0	0,0	0,0
v nulovém vodiči N		2,2	37,0	36,5
fáze A		456	456	456
fáze B		481	481	0
	520	0	0
v nulovém vodiči "N"		4	1172	1140
CELKOVÝ		1461	2109	1596
Režim zatížení s autotransformátorem		3x-f	2x-f	1o-f
Lineární proudy do ATS-C, A
fáze A		36,0	32,5	27,3
fáze B		36,0	34,1	9,3
fáze C		39,0	9,0	8,4
v neutrálním vodiči "n"		3,8	11,0	11
Ztráta výkonu ve vedení, W
fáze A		443	361	255
fáze B		443	398	30
fáze C		520	28	24
v nulovém vodiči N		12	103	103
TOTAL v řádku		1419	890	412
s přihlédnutím ke ztrátám v ATS-S
odpor fázového vinutí, Ohm			0,2443
kompenzační odpor vinutí, Ohm			0,038
Fázové proudy vinutí ATS-C, A
fáze A		0,4	8,1	8,9
fáze B		1,4	9,2	9,3
fáze C		1,3	8,9	8
Výkonové ztráty ve vinutích ATS-S, W
fáze A		0,04	16,03	19,35
fáze B		0,48	20,68	21,13
fáze C		0,41	19,35	15,64
v nulovém vodiči N		0,18	52,09	50,67
Chladicí ztráta při nečinnosti ATS-S, W			50
CELKEM v ATS-S		51,1	158,1	156,8
CELKOVÝ		1470,1	1048,2	568,8
Úspora energie, W		-8,7	1061	1027

Zohlednění přípustných poklesů napětí v elektrické sítě.

Účel přednášky:

Seznámení s výpočty zatížení jednotlivých větví sítě.

Přípustné poklesy napětí

Při jakémkoli odběru z elektrické sítě dochází k výskytu elektrický proud. Při jeho průchodu způsobuje na těchto vodičích úbytky napětí, proto se napětí dodávané do napájecího přijímače nerovná napětí na napájecích svorkách, ale je nižší. Pro jednotlivé části elektroinstalace jsou přitom předepsány různé úbytky napětí.

Pro úbytek napětí z napájecího zdroje do místa spotřeby lze vycházet z předepsaných odchylek napětí (IEC 60 038), které musí být mezi + 6 % a  10 % nominální hodnota(od roku 2003 by tyto limity měly být ). To znamená, že celkový úbytek napětí z napájecího zdroje do odběrného místa může být až 16 %.

Při vlastní elektroinstalaci budovy (tj. uvnitř objektu) se v souladu s IEC 60 634-5-52 doporučuje, aby pokles napětí mezi zahájením instalace a provozním zařízením uživatele nepřesáhl 4 %. jmenovitého napětí instalace. Toto doporučení je poněkud v rozporu s požadavky jiných národních norem (např. ČSN 33 2130 v ČR).

Lze předpokládat, že s přihlédnutím ke splnění dalších požadavků může při výpočtu parametrů elektroinstalace dojít v určitém segmentu k větším poklesům, než je uvedeno výše, pokud nebudou v elektroinstalaci z přípojkové skříně překročeny následující poklesy: k samotnému napájecímu přijímači: pro osvětlení vede 4%; u závěrů pro kamna a topidla ( pračky) 6 %; pro zásuvky a ostatní koncovky 8 %.

"Pravidla pro elektrické instalace" (PUE) stanoví nejdelší dobu povolená zatížení(proud v ampérech) pro izolované dráty. Kabely a holé vodiče, které jsou znázorněny ve formě tabulky. Tyto tabulky jsou sestaveny na základě teoretických výpočtů a výsledků přímých zkoušek vodičů a kabelů pro vytápění.

Maximální přípustné zatížení za podmínek ohřevu pro dráty a kabely s hliníkovými vodiči se stejným geometrickým průřezem a stejným obvodem s měděnými vodiči by se mělo rovnat 77 % zatížení pro odpovídající měděné vodiče. U energetických sítí by přípustná dlouhodobá ztráta napětí neměla přesáhnout 5 % a u osvětlovacích sítí 2,5 % jmenovitého.

Je vidět, že při sečtení všech přípustných úbytků napětí (v rozvodné síti i v elektroinstalaci) se můžeme dostat až na samý limit výkonu některých přístrojů a zařízení. Například u relé a stykačů je jejich funkce zaručena od 85 % jmenovitého napětí a výše, u elektromotorů od 90 % jmenovitého napětí. Proto musí být dodrženo výše uvedené doporučení (pokles napětí až o 4 %) uvedené v IEC 60 634-5-52.

Podotýkáme, že požadavky národních norem se netýkají úbytků napětí na některé části elektroinstalace, ale požadavků na to, jak moc může napětí klesnout ve vztahu ke jmenovitému napětí. Na svorkách transformátoru může být např. napětí rovné 110 % jmenovitého napětí, úbytky napětí z nich pak mohou být 15 %, nebo 13 %. To znamená, že projektant má určitý volný prostor, jak úbytky napětí v těchto případech rozložit ze zdroje do napájecího přijímače.

Je potřeba říci, jak se úbytky napětí počítají, případně jak se sčítají. S ohledem na čistě odporové zátěže, což jsou elektrická tepelná elektrická zařízení, a malé průřezy vedení je situace jednoduchá. Poklesy napětí jsou produkty proudů a odporů vodičů, které mohou být jednoduchým způsobem shrnout. V případě, že se bavíme o elektrických zařízeních, např. motorech, jejichž charakter odběru je aktivní a indukční a celková impedance Z kabeláž, skládající se ze skutečné součásti (odpor) R a imaginární složka (indukční reaktance) X, pak se tyto komplexní veličiny vzájemně násobí. Výsledkem tohoto produktu je opět komplexní hodnota, což znamená komplexní úbytek napětí. Popisuje úbytky napětí ve skutečné a imaginární souřadnicové ose. Absolutní hodnoty těchto úbytků napětí na jednotlivých částech vedení od zdroje k elektrickému přijímači by se proto neměly sčítat standardním způsobem, ale měly by být opět sčítány pouze jako komplexní hodnoty (tj. imaginární složky samostatně).

Proto by nemělo být překvapivé, že součty absolutních hodnot úbytků napětí často nejsou přesným součtem jejich absolutních hodnot na jednotlivých propojených vodičích.

Výpočet zatížení jednotlivých větví sítě

Proudové zatížení jednotlivých větví nelze jednoduše shrnout jako aritmetický součet absolutních hodnot proudů, ale je nutné sečíst skutečnou a imaginární složku zvlášť. Dodržováním těchto pravidel můžete určit zatížení libovolné konfigurace sítě. Podobná pravidla jsou dodržována při výpočtu proudů zkrat. A v případě zkratu se provádějí výpočty s impedancí sítě vyjádřenou v komplexní forma.

Vliv zátěže na zkratový proud.

Zátěž může mít významný vliv na zkratové proudy. Obrázek 1 ukazuje nejjednodušší schémata spínání zátěže. Povaha zatížení a jejich poměry jsou různé (asynchronní a synchronní motory, zátěž domácnosti, osvětlení), hodnota se liší v různých dnech roku, denní době, pro různé směny v práci podniků. Je téměř nemožné určit skutečnou hodnotu zátěže a zvýšení jejího odporu v okamžiku zkratu.

Obvykle se má za to, že zatěžovací odpor je konstantní s ohledem na hodnotu určenou pomocí (1).

V normálním režimu je zátěžový odpor určen poměrem:

, (1)

kde U je jmenovité napětí rovné sekundárnímu napětí napájecího transformátoru;

I n a S n - proud a výkon zátěže.

Výkon zátěže se odebírá v závislosti na počtu napájecích transformátorů. U jednoho transformátoru se předpokládá, že výkon zátěže se rovná výkonu transformátoru. U dvou stejných transformátorů se předpokládá výkon zátěže 0,65-0,7 výkonu jednoho transformátoru. V nouzové vypnutí jeden ze dvou transformátorů, celou zátěž musí převzít transformátor, který zůstane v provozu. V tomto případě bude jeho zatížení 130-140% jmenovitého výkonu.

Obrázek 1 - Rozdělení proudu s ohledem na připojenou zátěž

na rysku (a) a na pneumatiky (b)

Z obrázku 1 je vidět, že při dálkovém zkratu, kdy napětí na sběrnicích neklesá k nule, se celkový proud procházející transformátorem skládá z proudu větveného do zátěže a proudu v místě zkratu. Pro obvod na obrázku 1a je celkový zkratový proud určen vztahem:

, (2)

a pro obvod na obrázku 1b - podle poměru:

, (3)

Ve skutečnosti mají odpory různé poměry x/r a proudy by se měly vypočítat pomocí vzorců (2) a (3) v komplexní formě. Ale pro většinu sítí je poměr z a L zátěže a vedení blízký, malý ve srovnání s , a pro zjednodušení výpočtů jsou rovnice (2) a (3) řešeny v impedancích z. Tento předpoklad je o to oprávněnější, že skutečné zatížení v okamžiku zkratu není známo.

Plný proud je rozdělena na dvě části: část proudu jdoucího do zkratu v obvodu na obrázku 1, a, je určena:

, (4)

a pro obvod na obrázku 1, b - podle vzorce:

, (5)

Z výrazu (5) je vidět, že při z c = 0 je proud do zkratu , to znamená, že zátěž neovlivňuje hodnotu zkratového proudu, pokud je připojena ke sběrnicím s nekonečným výkonem.