Luento nro 10

Paikallisten verkkojen (jänniteverkkojen) laskenta häviön mukaan

Jännite

Sallitut jännitehäviöt paikallisten verkkojen linjoissa.

Paikallisverkkojen laskennan taustalla olevat oletukset.

Suurimman jännitehäviön määrittäminen.

Paikallisten verkkojen laskennan erikoistapaukset.

Jännitteen menetys voimalinjoissa tasaisesti jakautuneella kuormalla.

Sallitut jännitehäviöt paikallisten verkkojen linjoissa

Paikallisverkkoihin kuuluvat verkot, joiden nimellisjännite on 6 - 35 kV. Paikallisverkkojen pituus ylittää merkittävästi alueverkkojen pituuden. Johtavien materiaalien ja eristemateriaalien kulutus ylittää merkittävästi niiden tarpeen alueellisesti merkittäville verkostoille. Tämä tilanne edellyttää vastuullista lähestymistapaa paikallisten verkkojen suunnittelussa.

Sähkön siirtämiseen virtalähteistä tehovastaanottimiin liittyy jännitteen menetys linjoissa ja muuntajissa. Siksi kuluttajien jännite ei pysy vakiona.

Erottaa poikkeamat ja vaihtelut Jännite.

Poikkeamat jännitteet johtuvat hitaista kuormien muutosprosesseista verkon yksittäisissä elementeissä, virtalähteiden jännitetilojen muuttamisessa. Tällaisten muutosten seurauksena jännite verkon yksittäisissä kohdissa muuttuu suuruusluokaltaan nimellisarvosta poikkeavasti.

vaihtelut jännitteet ovat nopeita (vähintään 1 % minuutissa) lyhytaikaisia jännitteen muutoksia. Esiintyy, jos normaalin toimintatavan jyrkät rikkomukset voimakkaiden kuluttajien äkillisen päälle- tai poiskytkemisen yhteydessä, oikosulkuja.

Jännitepoikkeamat ilmaistaan prosentteina suhteessa verkon nimellisjännitteeseen

Jännitteen vaihtelut lasketaan seuraavasti:

missä

suurimmat ja pienimmät jännitearvot samassa verkon kohdassa.

Tehovastaanottimien normaalin toiminnan varmistamiseksi on välttämätöntä ylläpitää niiden väylissä jännite, joka on lähellä nimellisjännitettä.

GOST määrittää seuraavat sallitut poikkeamat normaalissa käytössä:

Hätätilan jälkeisissä tiloissa sallitaan 5 %:n lisäjännitteen pudotus määritettyihin arvoihin.

Tehovastaanottimien kiskojen oikean jännitetason varmistamiseksi käytetään seuraavia toimenpiteitä:

Muunnossuhteella

Pienjännitekiskojen todellinen jännite on lähempänä nimellistä:

Muuntajien käämit on varustettu hanoilla, joiden avulla voit muuttaa muunnossuhdetta tietyissä rajoissa. Virtalähdettä lähempänä sijaitsevissa piirin solmuissa jännite on yleensä nimellisjännitettä korkeampi ja etäisissä pienempi kuin nimellisjännite. Vaaditun tason jännitteen saamiseksi näihin solmuihin sisältyvien muuntajien toisiopuolelle, on tarpeen valita muuntajan käämeissä hanat. Solmuissa, joissa on korotettu jännitetaso, muunnossuhteet asetetaan nimellisarvoa korkeammaksi, ja solmuissa, joissa on matala jännitetaso, muuntajien muunnossuhteet asetetaan nimellisarvojen alapuolelle.

Verkkokaavio, nimellisjännite, johtojen poikkileikkaukset valitaan siten, että jännitehäviö ei ylitä sallittua arvoa.

Sallittu jännitehäviö asetetaan tietyllä tarkkuudella tehovastaanottimien väylissä olevien jännitepoikkeamien normalisoitujen arvojen perusteella:

verkoille, joiden jännite on 220 - 380 V koko pituudelta virtalähteestä viimeiseen sähkövastaanottimeen 5 - 6,5%;

syöttöverkolle, jonka jännite on 6 - 35 kV - 6 - 8% normaalitilassa; 10 - 12 % onnettomuuden jälkeisessä tilassa;

maaseutuverkoille, joiden jännite on 6 - 35 kV - jopa 10% normaalitilassa.

Nämä sallitun jännitehäviön arvot valitaan siten, että verkon jännitteen asianmukaisella säädöllä täyttyvät sähköasennuskoodin vaatimukset tehovastaanottimien väylän jännitepoikkeamista varten.

Paikallisverkkojen laskennan taustalla olevat oletukset

Laskettaessa verkkoja, joiden jännite on enintään 35 kV, tehdään seuraavat oletukset:

voimalinjojen lataustehoa ei oteta huomioon;

ei otettu huomioon induktiivinen reaktanssi kaapeli voimalinjat;

muuntajien teräksen tehohäviöitä ei oteta huomioon. Muuntajien teräksen tehohäviöt otetaan huomioon vain laskettaessa pätötehon ja sähkön häviöitä koko verkossa;

tehovirtoja laskettaessa ei oteta huomioon tehohäviöitä, ts. teho osion alussa on yhtä suuri kuin teho osan lopussa;

jännitehäviön poikittaiskomponenttia ei oteta huomioon. Tämä tarkoittaa, että jännitteen vaihesiirtoa piirin solmujen välillä ei oteta huomioon;

jännitehäviöiden laskenta suoritetaan nimellisjännitteen mukaan, ei verkon solmujen todellisen jännitteen mukaan.

Suurimman jännitehäviön määrittäminen

Ottaen huomioon paikallisverkkoja laskettaessa tehdyt oletukset, jännite missä tahansa i-verkkosolmu lasketaan yksinkertaistetulla kaavalla:

missä

osan läpi virtaava pätöteho ja loisteho j;

osan aktiivinen ja induktiivinen vastus j.

Jos paikallisten verkkojen tehohäviöitä ei oteta huomioon, voit laskea jännitehäviöt joko osien tehon tai kuormien tehon perusteella.

Jos laskenta suoritetaan osien kapasiteetin mukaan, otetaan huomioon samojen osien aktiivinen ja reaktiivinen vastus. Jos laskenta perustuu kuormien tehoon, on otettava huomioon aktiiviset ja reaktiiviset kokonaisvastukset IP:stä kuormaliitäntäsolmuun. Mitä tulee kuvioon 10.2 meillä on:

paikan kapasiteetin mukaan

kuormitusvoimalla

Haaroittamattomassa verkossa suurin jännitehäviö on jännitehäviö virransyötöstä verkon päätepisteeseen.

Haaroittuneessa verkossa suurin jännitehäviö määritetään seuraavasti:

jännitehäviö teholähteestä kuhunkin päätepisteeseen lasketaan;

näistä tappioista valitaan suurin. Sen arvo ei saa ylittää tämän verkon sallittua jännitehäviötä.

Paikallisten verkkojen laskennan erikoistapaukset

Käytännössä paikallisverkkojen laskennassa on seuraavat erikoistapaukset (kaavat on annettu osien kapasiteetin laskemiseen):

Voimansiirtolinja koko pituudelta on tehty saman poikkileikkauksen johdoista tasavälein

Voimansiirtolinja koko pituudelta on tehty saman poikkileikkauksen johdoista tasavälein. Kuormat ovat samat cosφ

Puhtaasti aktiivisia kuormia syöttävät voimalinjat ( K = 0, cosφ=1) tai kaapelisiirtolinjoja, joiden jännite on enintään 10 kV ( X =0)

Menetelmät sähköisten ilmaverkkojen aritmeettiseen laskemiseen eri materiaaleista valmistettujen johtojen avulla jännitehäviön perusteella. Sähköverkon sallitun jännitehäviön määräävät mahdollisten käyttäjien todennäköiset sallitut jännitepoikkeamat. Siksi jännitepoikkeamien vastauspyynnön käsittely on herättänyt suurta kiinnostusta.

Kaikille vastaanottimille sähköenergiaa tietyt jännitehäviöt ovat mahdollisia. Esimerkiksi ei-samanaikaisilla tehoyksiköillä standardinormeissa sallittu jännitepoikkeamien poikkeama on ± 5%. Tämä tarkoittaa siis, että omituisessa tapahtumassa, jos toimitetun sähkömoottorin nimellisjännite on 380 V, tästä jännitteestä U "lisä = 1,05 Un = 380 x 1,05 = 399 V ja U" lisää = 0,95 Un = 380 x 0,95 \u003d 361 V tulisi perustua sen todennäköisimpiin kelvollisiin jänniteindikaattoreihin. Tietysti, että kaikki puskurijännitteet, jotka sisältyvät nimityksiin 361 ja 399 V, silti tyydyttävät ostajaa ja muodostavat tietyn alueen, voidaan toista ilman vaihtoehtoja kutsua haluttujen jännitteiden alueeksi.

Sallittu verkkojännitehäviö

Elektroniikkaenergian käyttäjät tekevät työtaakkansa normaalisti, kun kyseinen jännite kohdistetaan heidän puristimiinsa, perustuen valmistetun sähkölaitteen tai -laitteen matemaattiseen laskelmaan. Kun sähköenergiaa siirretään johtojen kautta, osa jännitteestä katoaa johtuen itse johtojen resistanssista ja tämän seurauksena aivan nauhan lopussa eli ostavassa käyttäjässä jännite laskee kuin johtojen alussa. linja. Ostavan käyttäjän jännitehäviö verrattuna tavanomaiseen heijastuu virtavastaanottimen toimintaan, vaikka kyseessä olisikin teho tai kevyt kuorma.

Tästä johtuen kutakin voimajohtoa laskettaessa jännite-erojen ei tarvitse suurella todennäköisyydellä ylittää mahdollisia normeja, verkkoja, jotka yleisesti tunnistetaan sähkökuormituksen valinnalla ja lasketaan lämmitykseen, pääasiassa häviöllä, jännitehäviöllä mitattuna.

Jännitehäviö ΔU on ero jännitteen välillä johdon alussa ja lopussa. ΔU on yleensä ennalta määrätty ehdollisesti vertailevissa mittayksiköissä - suhteessa ilmoitettuun jännitteeseen.
Käytettäessä päinvastaista jännitteensäätöä on mahdollista lisätä todennäköistä sallittua jännitehäviötä. Valitettavasti sen toteutusalueella on rajoituksia. Suurin osa kylän käyttäjistä saa virtansa oman alueensa, teollisuuden tai kuntien sähköasemien virtakiskoista. sähköasennukset. Tässä tapauksessa sähköä voi tulla sähköasemilta, joiden jännite on 35/10 tai 110/35 kV.

Ilmarivien linjojen jännitehäviö lasketaan menetelmällä suurimmalle mahdolliselle kuormitukselle. Koska jännitehäviö on suunnilleen sama kuin lisääntynyt kuormitus pienimmällä mahdollisella tehosyötöllä, kylän ilmaverkon linjoilla on korkein arvo 25%.

Sallittu jännitehäviö PUE

PUE on tärkein asiakirja, joka laskee erityyppisiä sähkölaitteita koskevat pyynnöt. EMP-pyyntöjen toteutuksen tarkkuus takaa sähköasennusten virheettömän ja turvallisen toiminnan.

PUE-pyynnöt ovat välttämättömiä kaikille oppilaitoksille muodollisesta omistajuudesta ja organisaatio- ja oikeudellisesta muodosta riippumatta sekä yksityisille yrittäjille ja yksilöitä työskentelevät suunnittelijat, sähköasennusten kokoonpano, säätö ja käyttö.

PUE 7. painos

Jännitetasot ja ohjaus, loistehon kompensointi:

Kohta 1.2.22. Sähköverkkojen osalta on tarpeen säätää teknisistä menettelyistä sähkön ominaisuuksien takaamiseksi GOST 13109:n pyynnöstä
Kohta 1.2.23. Jännitteensäätöasennuksen tulee luoda 3-20 kV jännitteellä oleviin sähköasemien ja voimalaitosten linja-autoihin, joihin yksi tai toinen sähkönjakeluverkko on kytketty, jännitteen stabilointi vähintään 105 %:n alueella, joka on ilmoitettu maksimivälissä. kuormat ja enintään 100%, ilmoitettu näiden samojen verkkojen vähimmäiskuormituksen välissä. Epätarkkuus mainituista jännitetasoista on perusteltava.
Kohta 1.2.24. Loistehon kompensointilaitteiden vaihtoehto ja sijoittelu voimaverkkoihin tehdään toivottomuudesta toimittaa vaadittu verkon kaistanleveys normaaleissa ja hätätilanteissa samalla kun vaaditut jännitetasot ja kestävyysvarat säilyvät.

0,4 kV:n jakeluverkoissa ongelma liittyy merkittäviin vaiheiden jännitteen epätasapainoon: kuormitetuissa vaiheissa jännite putoaa 200 ... 208 V:iin ja vähemmän kuormitetuissa nollasiirtymän vuoksi se voi nousta 240:een. V tai enemmän. ylijännite voi johtaa epäonnistumiseen sähkölaitteet ja kuluttajalaitteet. Jännitteen epäsymmetria johtuu johtojen erilaisista jännitehäviöistä vaihevirran epätasapainossa, joka johtuu yksivaiheisten kuormien epätasaisesta jakautumisesta. Tässä tapauksessa nelijohdinlinjan nollajohtimeen ilmestyy virta, joka on yhtä suuri kuin vaihevirtojen geometrinen summa. Joissakin tapauksissa (esimerkiksi kun yhden tai kahden vaiheen kuorma on katkaistu), nollajohtimen läpi voi virrata kuorman vaihevirtaa vastaava virta. Tämä aiheuttaa lisähäviöitä voimansiirtolinjoissa (voimalinjoissa) 0,4 kV, jakelumuuntajissa 10/0,4 kV ja vastaavasti suurjänniteverkoissa.

Tämä tilanne on tyypillinen monille maaseutualueille ja voi esiintyä asuinalueilla. kerrostaloja, jossa kuormaa on käytännössä mahdotonta jakaa tasaisesti syöttövaiheille, minkä seurauksena nollajohtimeen ilmaantuu riittävän suuria virtoja, mikä johtaa lisähäviöihin ryhmän ja syöttölinjojen johtimissa ja tekee tarpeelliseksi lisätä nollatyöjohtimen poikkileikkaus vaiheiden tasolle.

Jännite epätasapaino vaikuttaa suuresti laitteiston toimintaan [L.1]. Joten pieni jännitteen epäsymmetria (esimerkiksi jopa 2%) liittimissä induktiomoottori johtaa tehohäviöiden merkittävään kasvuun (jopa 33 % staattorissa ja 12 % roottorissa), mikä puolestaan aiheuttaa käämien lisäkuumenemista ja lyhentää niiden eristyksen käyttöikää (10,8 %) sekä vääristymiä 5%, kokonaishäviöt kasvavat 1,5-kertaisesti ja vastaavasti kulutettu virta kasvaa. Lisäksi jännitteen epäsymmetriasta johtuvat lisähäviöt eivät riipu moottorin kuormituksesta.

Kun hehkulamppujen jännite nousee jopa 5%, valovirta kasvaa 20% ja käyttöikä puolittuu.

Käytössä muuntaja-asemat 10 / 0,4 kV, pääsääntöisesti asennetaan muuntajat U / U n -kytkentäkaaviolla. On mahdollista vähentää häviöitä ja tasapainottaa jännitettä 10 kV voimansiirtojohdossa käyttämällä Y / Zjj tai A / Zjj tai (tuottaa V. I. Kozlovin mukaan nimetty UP METZ), mutta tällainen korvaaminen liittyy suuriin taloudelliset kustannukset eikä kompensoi lisähäviöitä 0,4 kV voimajohdossa.

Jänniteepätasapainon kompensoimiseksi on suositeltavaa jakaa kuormitusvirrat uudelleen vaiheiden kesken tasaamalla niiden arvot.

Tarve rajoittaa nollajohtimen virtaa johtuu myös siitä, että kaapelilla tehdyissä 0,4 kV:n jakeluverkoissa nollajohtimen poikkileikkaus otetaan yleensä askeleen pienemmäksi kuin vaihejohtimen poikkileikkaus. .

Tehohäviöiden vähentämiseksi 0,4 kV verkoissa jakamalla virtoja uudelleen vaiheittain, rajoittamalla nollajohdon virtaa ja vähentämällä jännitteen vääristymiä, ehdotetaan kolmivaiheisen tasapainotusautomuuntajan käyttöä, joka asennetaan voimansiirtolinjan päähän. , kuormitussolmuissa. Samanaikaisesti, jos jommankumman vaiheen oikosulku nollajohtimeen tapahtuu 0,4 kV johdolla kuormasolmuun (mitä valitettavasti usein tapahtuu ilmajohtoja maaseudulla) asennetun muuntajan jälkeen olevat kuluttajat suojataan suurilta ylijännitteiltä.

Kolmivaiheinen, kuiva, tasapainottava automuuntaja (lyhennetty ATS-C) sisältää kolmiosaisen magneettipiirin, ensiökäämit W 1 on sijoitettu kaikkiin kolmeen sauvaan, kytketty tähdellä nollalla ja kytketty verkkojännitteeseen, kompensointikäämi W K on tehty avoimen kolmion muotoon (jotkut kirjoittajat kutsuvat avoimeksi [L.3]) ja kytketty sarjaan kuorman kanssa.

Automuuntajan päävirtapiirit on esitetty kuvissa 1...4.

Kuva 1 esittää piirikaavio kompensointikäämillä varustettu automuuntaja, kun tämän käämin kullekin vaiheelle valmistetut osat on kytketty klassiseen avoimeen kolmioon ja kytketty verkkonollaan ja kuormaan.

Kuva 2 esittää automaattisen muuntajan sähköpiiriä, jossa on kompensointikäämi, joka on tehty johdinmateriaalista valmistettujen kelojen muodossa, jotka ovat automaattimuuntajan kaikkien kolmen vaiheen käämien päällä muodostaen avoimen kolmion. Tämän järjestelmän käyttö edelliseen verrattuna mahdollistaa paitsi kulutuksen vähentämisen käämitys lanka lisäkäämitystä, mutta myös automuuntajan kokonaistehoa vapauttamalla magneettipiirin ikkuna ja vähentämällä ensiökäämien välistä keskietäisyyttä.

Nämä kaaviot ovat sovellettavissa tapauksissa, joissa kuorman nollajohtimella ei ole kovaa yhteyttä maahan ja kaikissa tapauksissa viisijohtimisessa PE- ja N-johtimilla.

Kuvassa 3 on esitetty automaattimuuntajan sähköpiiri, jossa on kompensointikäämit, jotka on tehty avoimiin kolmioihin kytkettyjen vaihekäämien muodossa, kytkettynä automuuntajan vaihekäämien mukaan.

Rakenteellisesti kuviossa 4 esitetty piiri voidaan suorittaa samalla tavalla kuin kuvion 2 piiri, ts. vaihekompensointikäämit tehdään automuuntajan kaikkien kolmen vaiheen käämien päälle ja ne sisältyvät verkon vaihejohtojen katkaisuun kuormituspuolelta.

Näitä kaavioita voidaan käyttää myös silloin, kun kuorman nolla on tukevasti maadoitettu, eli kun automuuntajan kompensoivaa käämiä ei ole mahdollista sisällyttää kuorman ja verkon väliseen nollajohtimien katkaisuun tai kun kuorman nollajohtimen on oltava " kova” maadoitettu turvallisuussyistä.

Kuormitusvirtojen ja vastaavasti kompensointikäämien virtojen epäsymmetrian myötä näiden käämien synnyttämät magneettivuot automuuntajan magneettipiirissä yhdistyvät geometrisesti. Magneettipiirin ytimiin ilmaantuvat nollasekvenssivuot, jotka on suunnattu yhteen suuntaan automuuntajan kaikissa vaiheissa. Nämä magneettivuot luovat emf. nollasekvenssi ja vastaavasti virrat I 01 tuumaa primäärikäämitys verrannollinen muunnossuhteeseen tr:iin (käänteisesti verrannollinen kierrosten lukumäärän W1 / Wk suhteeseen).

Käämikytkentä W K valitaan siten, että automuuntajan vaihevirrat on vähennetty vektorilla vaihevirta eniten kuormitetun vaiheen linjat ja ne lisättiin vähemmän kuormitettujen vaiheiden virtoihin. Tällainen uudelleenjako johtaa virtojen symmetrisempään jakautumiseen vaiheittain voimansiirtolinjoissa, jännitehäviöiden tasaamiseen linjajohtoissa ja siten jännitteen tasapainottamiseen kuormituksella sekä nollajohtimien virran ja häviöt voimalinjassa ja sähkönjakelumuuntajissa, mikä säästää sähköä.

Nollajohdon virran maksimikompensointi suoritetaan, kun työkäämien I 01 -W 1 ja kompensointi I 02 -W K käämien ampeerikierrokset (magnetomotorinen voima) ovat yhtä suuret, ts. kohdassa I01-W1 =3I02-WK tai WK =W1/3. Tässä tapauksessa automuuntajan P at kokonaisteho kompensointikäämien kytkentäkaaviosta riippuen voi olla 3 kertaa pienempi kuin kuorman Rn tehonkulutus.

Nollajohtimen virran rajoittamiseksi voimansiirtolinjoille sallitulle tasolle kompensointikäämin kierrosten lukumäärää voidaan vastaavasti vähentää: esimerkiksi rajoittaa nollajohtimen virta tasolle 1/3. vaihe, 2/3 sen arvosta on kompensoitava, joten W K \u003d W 1 / 4,5. Tässä tapauksessa automaattimuuntajan kokonaisteho voi olla 4,5 kertaa pienempi kuin kuorman virrankulutus.

Vaihevirtojen vääristymät aiheuttavat lisähäviöitä 0,4 kV voimajohdossa ja edelleen koko sähkön siirtoketjussa. Ajatellaanpa tätä esimerkkinä ehdollisen 300 metrin pituisen voimajohdon avulla, joka on valmistettu alumiinikaapelilla, jonka poikkileikkaus on (3x25 + 1x16) mm (vaihejohtojen resistanssi 0,34 ohmia, nollajohdin 0,54 ohmia) aktiivisella kuormalla vaiheissa 40 , 30 ja 10A. Nollajohtimessa oleva virta, joka on yhtä suuri kuin vaihevirtojen vektorisumma, on (katso vektorikaavio kuvassa 5) 26,5 A. Häviöt linjassa, kuten missä tahansa johtimessa, riippuvat johdon resistanssista ja tämän suoran läpi kulkevan virran neliö (I 2-Z^). Vaihejohtojen häviöt ovat vastaavasti -40 2 -0,34 \u003d 544 W, 30 2 -0,34 \u003d 3 06 W, 10 2 -0,34 \u003d 34 W, nollajohdossa -26,5 = -0, 54 379 W, kokonaishäviöt linjassa - 1263 W.

ATS-C:n käyttö jakaa uudelleen linjan virrat. Muunnossuhteella 1/3 kolmasosa nollajohdon virrasta vähennetään vektoriaalisesti kuormitetuista vaihevirroista ja lisätään vähemmän kuormitetun vaiheen virtaan. Virtaukset, vastaavasti, tulee

Vastaa 33,8, 29,6 ja 18,6 A, kun taas nollajohdon virta (ottaen huomioon automuuntajan magneettijärjestelmän epäsymmetria) voi olla jopa 10 % keskimääräisestä vaihevirrasta, ts. 2,7 A.

Tällaisella virtojen uudelleenjaolla linjan kokonaishäviöt ovat (33,82 + 29,62 + 18,62) 0,34 + 2,72 0,54 = 805 W.

Siten ATS-S-automuuntajan asennus mahdollistaa 0,4 kV voimansiirtojohdon häviöiden pienentämisen 36 %.

On selvää, että jännitehäviön lasku linjan johtimissa on verrannollinen virran muutokseen vaiheissa, tasoittaa merkittävästi kuormitussolmun jännitteen, pääasiassa "nolla"-siirtymän vuoksi.

Muunnossuhteen nostaminen yli 1/3:n kolmivaiheiset kuormat ei ole suositeltavaa, ja huolimatta virtojen tasaisemmasta uudelleenjakaumasta vaiheiden kesken, se johtaa voimalinjojen häviöiden lisääntymiseen nollajohtimen virran merkittävämmällä kasvulla ja vaatii myös korkeita materiaalikustannuksia.

ATS-S-automuuntajan tehon suhteellinen arvo on - S * at = k·Sn, missä: Sn - kuormitusteho; k on taulukossa 1 esitetty automuuntajapiiristä ja muunnossuhteesta (ktr) riippuva kerroin.

pöytä 1 kertoimen arvotto

Kaavio, kuva.	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

Jos nollakuormajohdossa kulkeva maksimivirta taatusti tiedetään, voidaan kuvan 1 piirin mukaisen automaattimuuntajan kokonaisteho laskea tämän virran perusteella - B at = 1 02 -u l / l / 3 , ja kuvion 2 - B piirin mukaisesti arvolla \u003d 1 02 -i l /3 ja yllä olevassa esimerkissä kolmivaiheisen epäsymmetrisen kuorman ollessa vastaavasti 8,3 ja 4,8 kV-A.

Tehokkain on automuuntajan asennus suoraan kuluttajalle, kolmivaiheisen johdon haarautumispisteeseen yksivaiheisiin, esimerkiksi dacha-osuuskunnan sisääntuloon, jossa on lähes mahdotonta tasata kuormaa. vaiheiden poikki. Asuinkerrostaloissa ATS-S:n asennus haaroihin jokaiseen asuntojen asuntoja syöttävään nousuputkeen mahdollistaa jännitteen tasapainottamisen ja häviöiden vähentämisen jakeluverkon kolmivaiheisissa ryhmä- ja syöttölinjoissa. Pienissä teollisuusyrityksissä sitä voidaan käyttää yksivaiheisten suuritehoisten kuormien tehostamiseen: hitsausmuuntajat, tasasuuntaajat, vedenlämmittimet jne.

Tällä hetkellä staattiset muuntimet (tasasuuntaajat, tyristorisäätimet, suurtaajuusmuuntimet), kaasupurkausvalaistuslaitteet sähkömagneettisilla ja elektroniset liitäntälaitteet, sähkömoottorit vaihtovirta muuttuva nopeus jne. Nämä laitteet, samoin kuin hitsausmuuntajat, erikoislääketieteelliset ja muut laitteet, voivat tuottaa korkeampia virran harmonisia virtalähdejärjestelmään. Esimerkiksi yksivaiheiset tasasuuntaajat voivat generoida kaikki parittomat harmoniset, ja kolmivaiheiset voivat generoida kaikki ei-kerrat kolmesta, mikä näkyy kuvassa 1. 6 [L.2].

Epälineaaristen kuormien synnyttämät virran harmoniset voivat olla vakavia ongelmia virtalähdejärjestelmille. Harmoniset komponentit ovat virtoja, joiden taajuudet ovat virtalähteen perustaajuuden kerrannaisia. Virran korkeammat harmoniset perusharmonisen päällekkäin johtavat virran aaltomuodon vääristymiseen. Virran vääristymä puolestaan vaikuttaa jännitteen aaltomuotoon virtalähdejärjestelmässä, mikä aiheuttaa ei-hyväksyttäviä vaikutuksia järjestelmän kuormitukseen. Tehollisen kokonaisvirran arvon nousu, kun järjestelmässä on korkeampia harmonisia komponentteja, voi johtaa kaikkien hajautettujen verkkolaitteiden ylikuumenemiseen. Ei-sinimuotoisilla virroilla muuntajien häviöt kasvavat pääasiassa pyörrevirtahäviöiden vuoksi, mikä edellyttää niiden asennetun tehon lisäämistä. Yleensä yliaaltojen rajoittamiseksi näissä tapauksissa asennetaan suurtaajuisia suodattimia, jotka koostuvat verkkoreaktoreista ja kondensaattoreista.

ATS-S:n etuja ovat se, että niillä on kyky suodattaa suurempia harmonisia virtoja, jotka ovat kolmen kerrannaisia (eli 3, 9, 15 jne.), mikä rajoittaa niiden virtausta sekä verkosta kuormaan että päinvastoin. . Tämä parantaa verkon laatua ja vähentää jännitteen vaihteluita.

Kuten edellä jo mainittiin, kaasupurkauslamppujen sähkömagneettiset liitäntälaitteet (liitäntälaitteet) tuottavat korkeampia harmonisia. Joten HPS-natriumlamppujen virrat, joita käytetään laajalti tarkoituksiin katuvalaistus, kolmas harmoninen on vallitseva ja riippuen lampun tehosta ja ohjauslaitteen tyypistä, se on enintään 5 % tai enemmän ([L.4]:n mukaan kolmas harmoninen on sallittu 17,5 %). Kolmannet harmoniset virrat ovat samassa vaiheessa ja summautuvat aritmeettisesti nollajohtimeen kolmivaiheinen verkko, mikä luo konkreettisia lisähäviöitä, mikä pakottaa kolmivaiheisten syöttö- ja ryhmälinjojen nollatoimivien johtimien poikkileikkauksen olemaan yhtä suuri kuin yksivaiheinen.

Tässä tilanteessa ATS-S:n käyttö mahdollistaa nollajohtimien poikkileikkauksen pienentämisen vähintään kahdesti ja kolmen ongelman ratkaisemisen: kompensoida kolmannen harmonisen häviöt, varmistaa, että valaistusjärjestelmä kytketään tilaan " yötila" (jakeluverkon yksi tai kaksi vaihetta kytketään pois päältä yöllä), jakaa kuorma uudelleen kolmeen vaiheeseen; ja siirry energiansäästötilaan napauttamalla automaattimuuntajaa jännitteen alentamiseksi. Vain ensimmäisen ongelman ratkaisemiseksi voit käyttää minimitehoautomuuntajaa, joka on suunniteltu nollajohtimen virralle (kolmannen harmonisen kokonaisvirta).

Kompensoi tarvittaessa 5., 7. tai 11. harmoninen, voit käyttää kuvan 3 tai 4 kaavioita. Tässä tapauksessa verkkoreaktorien kustannuksia voidaan alentaa, koska. kompensointikäämit, joilla on suurempi induktiivinen vastus korkeataajuisille harmonisille, voivat toimia verkkoreaktorina ja muodostaa yhdessä kondensaattoreiden kanssa korkeamman harmonisen suodattimen. Kondensaattorit on kytketty kytkentäpisteiden väliin kompensoivien käämitysosien ja nollajohtimen avoimissa kolmioissa, ja ne voivat muodostaa yhden (katso kuva 7), kaksi- tai kolmivaiheisen suodattimen eri taajuuksille. Induktanssin määrä
kompensoivan käämin osat voidaan määrittää riittävän luotettavasti nimellisparametreista - nimellisvirrasta ja muunnossuhteesta. Esimerkiksi milloin nimellisvirta I n \u003d 25A ja muunnossuhde ktr \u003d 1/3 jakson jännite
on U sec \u003d Uf to tr \u003d 220/3 \u003d 73V, resistanssi Z s \u003d U s / Inom \u003d 73/25 \u003d 2,9 Ohm (huolimatta induktiivisen käämin pieni aktiivinen vastus) ja sitten osan induktanssi

Lsec \u003d Z s / w \u003d 2,9 / 314-10 \u003d 9,2 mH. Tässä tapauksessa on otettava huomioon vastuksen epälineaarinen luonne: kuormituksen pienentyessä vastus kasvaa.

Automuuntajaa tilattaessa on valmistushakemuksessa ilmoitettava kondensaattorien kytkentämahdollisuus.

Erikoistapaus on tasapainottava automuuntaja, joka on tarkoituksella suunniteltu syöttämään yksivaiheista kuormaa (katso kuvat 8 ja 9). Virtojen suurempaa symmetriaa varten vaiheittain muunnossuhde voidaan tehdä suuremmaksi kuin 1/3 nollajohtimen virran jonkin verran kasvaessa.

Katsotaanpa tätä esimerkin avulla. Kolmivaiheisen verkon sisääntuloon on asennettu automaattinen kytkin, joka on suunniteltu pitkään. sallittu virta 25 A. Vaaditaan hitsausmuuntaja, jonka teho on 10 kVA (verkkojännite 220 V, hitsausvirta 160 A, avoimen piirin jännite 60 V, käyttösuhde 60 %). Hitsausmuuntajan kuluttama virta on 10-1000/220=45,5 A ja PV huomioiden vastaava virta on 45,5-//0,6=35,2 A, mikä on 1,4 kertaa sallittua suurempi. Tietenkin voit käyttää tavanomaista 380/220 V automuuntajaa, joka on valmistettu OSMR-6.3-muuntajan perusteella (teho 6,3 kVA), tässä tapauksessa kuorma jaetaan uudelleen vain kahteen vaiheeseen (linjavirta - 20,3). A), mutta voit käyttää tasapainottavaa automuuntajaa (katso kaavio kuvassa 9), jonka muunnossuhde on 1/2, joka muuntaa yksivaiheisen kuorman kolmivaiheiseksi ja tasaa kuorman kaikissa vaiheissa vähentäen verkon virta on 17,6 A, kun virta on nollassa, muiden kuormien puuttuessa se on myös 17,6 A.

Tässä tapauksessa automuuntaja voidaan tehdä muuntajan ТСР-6.3 perusteella. Voit myös käyttää tasapainottavaa automuuntajaa, jonka muunnossuhde on 1/3, mikä rajoittaa työvaiheen virran pitkällä aikavälillä sallittuun katkaisijat- 23,4A:n virta, kun taas kahdessa muussa vaiheessa virtaa 11,8A, jos nollajohtimessa ei ole virtaa.

Automaattinen muuntaja voidaan valmistaa muuntajan ТСР-2.5 perusteella.

Verkkohäviöiden pieneneminen suoraan liittymään verrattuna on esitetty taulukossa 2.

taulukko 2

automaattimuuntaja	Perustuu OSMR-6.3:een	Tasapainotus ATS-S
Muunnossuhde	1/1,73	1/3 1/2

Ottaen huomioon, että hitsausmuuntaja tuottaa suurtaajuisia harmonisia, mukaan lukien kolmen kerrannaisia, on asetettava etusijalle tasapainottava automuuntaja.

Automuuntajien ATS-S testit UE:n laboratoriossa METZ im. IN JA. Kozlov osoitti positiivisia tuloksia ja vahvisti täysin niiden tehokkuuden (katso liite 1 "Automuuntajan ATS-S-25 testitulokset").

Suunnitelmissa on kehittää sarja 25 - 100 kVA automaattimuuntajia sekä avoimessa versiossa IP00 että suojakoteloissa IP21 versioissa asennettavaksi katoksen alle ja IP54 ulkoasennukseen, mukaan lukien suoraan 0,4 kV voimajohtojen napoihin. Automaattimuuntajissa voi tarvittaessa olla mahdollista kytkeä säätöhanoja jännitteen nostamiseksi tai vähentämiseksi asennuksen aikana.

Tällä hetkellä tehdas ottaa vastaan yksittäisiä tilauksia ATS-S-automuuntajille, joiden teho on enintään 100 kVA.

Liite 1

Automaattimuuntajan ATS-S-25 testitulokset

Esimerkkinä nelijohtiminen voimajohto - 0,4 kV

Viivan pituus, m	300
Alumiinilanka, mm²	vaihe -	25	nolla -	10
Johdon vastus, ohm	vaihe -	0,34	nolla -	0,86
Kuormitusvastus (aktiivinen), ohm	Vaihe: A-5.99		B-5.83	C-5,59
	Lataustila ilman automaattimuuntajaa	3x-f	2x-f	1o-f
Linjavirrat kuorma, A
vaihe A		36,5	36,5	36,5
vaihe B		37,5	37,5	0,0
vaihe C		39,0	0,0	0,0
nollajohdossa N		2,2	37,0	36,5

vaihe A		456	456	456
vaihe B		481	481	0
	520	0	0
nollajohdossa "N"		4	1172	1140
KAIKKI YHTEENSÄ		1461	2109	1596
Lataustila automaattimuuntajalla		3x-f	2x-f	1o-f
Lineaariset virrat aina ATS-C, A asti
vaihe A		36,0	32,5	27,3
vaihe B		36,0	34,1	9,3
vaihe C		39,0	9,0	8,4
nollajohdossa "n"		3,8	11,0	11
Virtahäviö johdossa, W
vaihe A		443	361	255
vaihe B		443	398	30
vaihe C		520	28	24
nollajohdossa N		12	103	103
TOTAL rivillä		1419	890	412
ottaen huomioon ATS-S:n tappiot
vaihekäämin vastus, ohm			0,2443
kompensoiva käämin vastus, ohm			0,038
Vaihekäämin virrat ATS-C, A
vaihe A		0,4	8,1	8,9
vaihe B		1,4	9,2	9,3
vaihe C		1,3	8,9	8
Tehohäviöt ATS-S-käämeissä, W
vaihe A		0,04	16,03	19,35
vaihe B		0,48	20,68	21,13
vaihe C		0,41	19,35	15,64
nollajohdossa N		0,18	52,09	50,67
Tyhjäkäynnin kylmähäviö ATS-S, W			50
TOTAL ATS-S:ssä		51,1	158,1	156,8
KAIKKI YHTEENSÄ		1470,1	1048,2	568,8
Energiansäästö, W		-8,7	1061	1027

Sallittujen jännitehäviöiden huomioiminen sähköverkko.

Luennon tarkoitus:

Tutustuminen verkon yksittäisten haarojen kuormituslaskelmiin.

Sallitut jännitehäviöt

Sähköverkon kulutuksella tapahtuu tapahtuma sähkövirta. Kulkiessaan se aiheuttaa jännitehäviöitä näille johtimille, joten tehovastaanottimeen syötetty jännite ei ole yhtä suuri kuin tehonsyöttöliittimien jännite, mutta se on pienempi. Samanaikaisesti sähköjohdotuksen yksittäisille osille määrätään erilaisia jännitepudotuksia.

Jännitehäviössä virransyötöstä kulutuspaikkaan voidaan edetä määrätyistä jännitepoikkeamista (IEC 60 038), joiden on oltava välillä + 6 % -  10 % jännitteestä. nimellisarvo(vuodesta 2003 näiden rajojen pitäisi olla ). Tämä tarkoittaa, että kokonaisjännitehäviö virtalähteestä kulutuspisteeseen voi olla jopa 16 %.

Itse rakennuksen sähköasennuksessa (eli rakennuksen sisällä) suositellaan standardin IEC 60 634-5-52 mukaisesti, että jännitehäviö asennuksen alkamisen ja käyttäjän käyttölaitteen välillä ei saa ylittää 4 %. asennuksen nimellisjännitteestä. Tämä suositus on jossain määrin vastoin muiden kansallisten standardien vaatimuksia (esim. CSN 33 2130 Tšekin tasavallassa).

Voidaan olettaa, että muiden vaatimusten täyttyminen huomioon ottaen johdotuksen parametreja laskettaessa voi tietyssä segmentissä esiintyä enemmän pudotuksia kuin edellä on ilmoitettu, jos seuraavat putoamat eivät ylity kytkentäkaapin johdotuksessa itse tehovastaanottimeen: valaistusjohdoille 4%; johtopäätöksissä liesistä ja lämmittimistä ( pesukoneet) 6 %; pistorasiat ja muut liittimet 8 %.

"Sähköasennussäännöt" (PUE) muodostavat pisimmän sallitut kuormat(virta ampeerina) varten eristetyt johdot. Kaapelit ja paljaat johdot, jotka on esitetty taulukon muodossa. Nämä taulukot on laadittu teoreettisten laskelmien sekä lämmitysjohtojen ja -kaapeleiden suorien testien tulosten perusteella.

Suurin sallittu kuormitus lämmitysolosuhteissa johtoille ja kaapeleille, joissa on sama geometrinen poikkileikkaus ja sama kehä kuparijohtimien kanssa, on otettava 77 %:ksi vastaavien kuparijohtimien kuormituksista. Sähköverkoissa sallittu pitkäaikainen jännitehäviö ei saa ylittää 5 % ja valaistusverkoissa 2,5 % nimellisarvosta.

Voidaan nähdä, että kun lasketaan yhteen kaikki sallitut jännitehäviöt (jakeluverkossa ja sähköasennuksessa), voimme päästä joidenkin laitteiden ja laitteiden suorituskyvyn rajalle. Esimerkiksi releille ja kontaktoreille niiden toiminta taataan 85 %:sta ja yli 85 %:sta nimellisjännitteestä, sähkömoottoreille 90 %:sta nimellisjännitteestä. Siksi yllä olevaa suositusta (jännitehäviö jopa 4 %) on noudatettava standardissa IEC 60 634-5-52.

Huomioimme, että kansallisten standardien vaatimukset eivät koske jännitehäviöitä jossain johdotuksen osassa, vaan vaatimuksia siitä, kuinka paljon jännite voi pudota suhteessa nimellisjännitteeseen. Esimerkiksi muuntajan liittimissä voi olla jännite, joka on 110 % nimellisjännitteestä, jolloin jännitehäviöt niistä voivat olla 15 % tai 13 %. Tämä tarkoittaa, että suunnittelijalla on tietty vapaa tila, kuinka jakaa jännitehäviöt näissä tapauksissa lähteestä tehovastaanottimeen.

On tarpeen sanoa, kuinka jännitehäviöt lasketaan tai miten ne lasketaan yhteen. Puhtaasti resistiivisten kuormien, jotka ovat sähköisiä lämpösähkölaitteita, ja johdotuksen pienten poikkileikkausten osalta tilanne on yksinkertainen. Jännitehäviöt ovat virtojen ja johdotusvastuksen tuotteita, jotka voivat olla yksinkertaisella tavalla tiivistää. Siinä tapauksessa, että puhumme sähkölaitteista, esimerkiksi moottoreista, joiden kulutuksen luonne on aktiivinen ja induktiivinen, ja kokonaisimpedanssi Z johdotus, joka koostuu todellisesta komponentista (vastus) R ja imaginaarikomponentti (induktiivinen reaktanssi) X, niin nämä kompleksisuureet kerrotaan keskenään. Tuloksena tästä tuotteesta on jälleen kompleksiarvo, mikä tarkoittaa monimutkaista jännitehäviötä. Se kuvaa jännitehäviöitä reaali- ja. Näiden jännitehäviöiden absoluuttisia arvoja johdotuksen yksittäisissä osissa lähteestä sähkövastaanottimeen ei siksi tule summata tavalliseen tapaan, vaan ne tulee summata uudelleen vain kompleksiarvoina (eli todellisina ja kuvitteelliset komponentit erikseen).

Siksi ei pitäisi olla yllättävää, että jännitehäviöiden absoluuttisten arvojen summat eivät usein ole niiden absoluuttisten arvojen tarkka summa yksittäisissä toisiinsa kytketyissä johtimissa.

Verkon yksittäisten haarojen kuormituksen laskenta

Yksittäisten haarojen virtakuormia ei voida tiivistää yksinkertaisesti virtojen absoluuttisten arvojen aritmeettiseksi summaksi, vaan reaali- ja imaginaarikomponentit on laskettava erikseen yhteen. Noudattamalla näitä sääntöjä voit määrittää minkä tahansa verkkokokoonpanon kuormituksen. Samanlaisia sääntöjä noudatetaan laskettaessa virtoja oikosulku. Ja oikosulun sattuessa laskelmat suoritetaan verkon impedanssilla ilmaistuna monimutkainen muoto.

Kuorman vaikutus oikosulkuvirtaan.

Kuormalla voi olla merkittävä vaikutus oikosulkuvirtoihin. Kuvassa 1 on esitetty yksinkertaisimmat kuorman kytkentäkaaviot. Kuormien luonne ja niiden suhteet ovat erilaisia (asynkroniset ja synkroniset moottorit, kotitalouden kuormitus, valaistus), arvo vaihtelee eri vuodenpäivinä, vuorokaudenaikoina, yritysten eri työvuoroissa. On lähes mahdotonta määrittää kuorman todellista arvoa ja sen vastuksen kasvua oikosulun aikana.

Perinteisesti katsotaan, että kuormitusvastus on vakio suhteessa (1) määrään arvoon.

Normaalitilassa kuormitusvastus määräytyy suhteella:

, (1)

jossa U on nimellisjännite, joka on yhtä suuri kuin syöttömuuntajan toisiojännite;

I n ja S n - virta ja kuormitusteho.

Kuormateho otetaan syöttömuuntajien lukumäärän mukaan. Yhdellä muuntajalla kuormitustehon oletetaan olevan yhtä suuri kuin muuntajan teho. Kahdella identtisellä muuntajalla kuormitustehon oletetaan olevan 0,65-0,7 yhden muuntajan tehosta. klo hätäpysäytys jompikumpi kahdesta muuntajasta, koko kuorma on otettava toiminnassa olevaan muuntajaan. Tässä tapauksessa sen kuormitus on 130-140% nimellistehosta.

Kuva 1 - Virran jakautuminen kytkettyyn kuormaan nähden

linjaan (a) ja renkaisiin (b)

Kuvasta 1 voidaan nähdä, että etäoikosulkussa, kun jännite väylissä ei putoa nollaan, muuntajan läpi kulkeva kokonaisvirta koostuu kuormaan haarautuvasta virrasta ja oikosulkukohdan virrasta. Kuvan 1,a piirille kokonaisoikosulkuvirta määräytyy suhteella:

, (2)

ja kuvan 1 b piirille - suhteen mukaan:

, (3)

Itse asiassa vastuksilla on erilaiset x/r-suhteet, ja virrat tulisi laskea kaavojen (2) ja (3) avulla monimutkaisessa muodossa. Mutta useimmissa verkoissa kuorman ja linjojen suhde z ja L ovat lähellä, pienet verrattuna, ja laskelmien yksinkertaistamiseksi yhtälöt (2) ja (3) ratkaistaan impedansseilla z. Tämä oletus on sitäkin perusteltu, koska todellinen kuormitus oikosulkuhetkellä on tuntematon.

Täysi virta on jaettu kahteen osaan: osa oikosulkuun menevästä virrasta kuvassa 1, a, määräytyy seuraavasti:

, (4)

ja kuvan 1 piirille b - kaavan mukaan:

, (5)

Lausekkeesta (5) voidaan nähdä, että kun z c = 0, oikosulkuun menevä virta on , eli kuorma ei vaikuta oikosulkuvirran arvoon, jos se on kytketty äärettömän tehon väyliin.