Forelesning nr. 10

Beregning av lokale nett (spenningsnett) etter tap

Spenning

Tillatte spenningstap i linjene til lokale nettverk.

Forutsetninger som ligger til grunn for beregning av lokale nettverk.

Bestemmelse av det største spenningstapet.

Spesielle tilfeller av beregning av lokale nettverk.

Tap av spenning i kraftledninger med jevnt fordelt last.

Tillatte spenningstap i linjene til lokale nettverk

Lokalnett inkluderer nett med merkespenning på 6 - 35 kV. Lengden på lokale nettverk overstiger betydelig lengden på regionale nettverk. Forbruket av ledermateriale og isolasjonsmaterialer overstiger deres behov for distriktsnett betydelig. Denne omstendigheten krever en ansvarlig tilnærming til utformingen av lokale nettverk.

Overføringen av elektrisitet fra strømkilder til strømmottakere er ledsaget av et spenningstap i ledninger og transformatorer. Derfor forblir ikke spenningen hos forbrukerne konstant.

Skille avvik og svingninger Spenning.

Avvik spenninger skyldes langsomme prosesser for endring av belastninger i individuelle elementer i nettverket, endring av spenningsmodus på strømkilder. Som et resultat av slike endringer endres spenningen på individuelle punkter i nettverket i størrelse, avvikende fra den nominelle verdien.

svingninger spenninger er raskt flytende (med en hastighet på minst 1 % per minutt) kortsiktige spenningsendringer. Oppstå i tilfelle skarpe brudd på normal driftsmodus med plutselig på- eller avkobling av kraftige forbrukere, kortslutninger.

Spenningsavvik uttrykkes i prosent i forhold til merkespenningen til nettet

Spenningssvingninger beregnes som følger:

hvor

de største og minste spenningsverdiene på samme punkt i nettverket.

For å sikre normal drift av strømmottakere, er det nødvendig å opprettholde en spenning nær den nominelle spenningen på dekkene.

GOST etablerer følgende tillatte avvik i normal drift:

I post-nødmoduser er et ekstra spenningsfall på 5% til de angitte verdiene tillatt.

For å sikre riktig spenningsnivå på samleskinnene til strømmottakere, brukes følgende tiltak:

Med et transformasjonsforhold

den faktiske spenningen på lavspenningsskinnene vil være nærmere den nominelle:

Viklingene til transformatorer er utstyrt med kraner som lar deg endre transformasjonsforholdet innenfor visse grenser. Spenningen i nodene til kretsen som ligger nærmere strømkilden er vanligvis høyere enn den nominelle spenningen, og i fjerntliggende er den lavere enn den nominelle spenningen. For å oppnå spenningen til det nødvendige nivået på sekundærsiden av transformatorene som er inkludert i disse nodene, er det nødvendig å velge kraner i transformatorviklingene. I noder med økt spenningsnivå settes transformasjonsforhold høyere enn nominell verdi, og i noder med redusert spenningsnivå settes transformasjonsforholdene til transformatorer under nominell verdi.

Nettverksdiagrammet, merkespenning, ledningstverrsnitt er valgt på en slik måte at spenningstapet ikke overstiger tillatt verdi.

Det tillatte spenningstapet settes med en viss grad av nøyaktighet, basert på de normaliserte verdiene for spenningsavvik på bussene til strømmottakere:

for nettverk med en spenning på 220 - 380 V i hele lengden fra strømkilden til den siste elektriske mottakeren fra 5 - 6,5%;

for forsyningsnettverket med en spenning på 6 - 35 kV - fra 6 til 8% i normal modus; fra 10 til 12 % i modusen etter ulykken;

for landlige nettverk med en spenning på 6 - 35 kV - opptil 10% i normal modus.

Disse verdiene for tillatt spenningstap er valgt på en slik måte at, med riktig spenningsregulering i nettverket, oppfylles kravene i den elektriske installasjonskoden for spenningsavvik på bussene til strømmottakere.

Forutsetninger som ligger til grunn for beregning av lokale nettverk

Ved beregning av nettverk med spenning opptil 35 kV inkludert, er følgende forutsetninger gjort:

ladekraften til kraftledninger tas ikke i betraktning;

ikke tatt hensyn til induktiv reaktans kabel kraftledninger;

effekttap i stålet til transformatorer er ikke tatt i betraktning. Krafttap i stålet til transformatorer tas kun i betraktning ved beregning av tap av aktiv kraft og elektrisitet i hele nettverket;

ved beregning av kraftstrømmer tas det ikke hensyn til effekttap, d.v.s. kraften i begynnelsen av delen er lik kraften på slutten av delen;

den tverrgående komponenten av spenningsfallet tas ikke i betraktning. Dette betyr at spenningsskiftet i fase mellom nodene i kretsen ikke tas med i betraktning;

beregning av spenningstap utføres i henhold til merkespenningen, og ikke etter den reelle spenningen i nettverksnodene.

Bestemmelse av største spenningstap

Tatt i betraktning de forutsetninger som er gjort ved beregning av lokalnett, vil spenningen i evt Jeg Nettverksnoden beregnes ved å bruke en forenklet formel:

hvor

henholdsvis aktiv og reaktiv kraft som strømmer gjennom seksjonen j;

henholdsvis aktiv og induktiv motstand av seksjonen j.

Unnlatelse av å ta hensyn til strømtap i lokale nettverk lar deg beregne spenningstap enten med kraften til seksjonene eller kraften til lastene.

Hvis beregningen utføres i henhold til kapasiteten til seksjonene, tas de aktive og reaktive motstandene til de samme seksjonene i betraktning. Hvis beregningen er basert på kraften til lastene, er det nødvendig å ta hensyn til de totale aktive og reaktive motstandene fra IP til lasttilkoblingsnoden. Med hensyn til fig. 10.2 har vi:

etter kapasitet på stedet

ved lastekraft

.

I et uforgrenet nett er det største spenningstapet spenningstapet fra strømforsyningen til nettets endepunkt.

I et forgrenet nettverk bestemmes det største spenningstapet som følger:

spenningstapet fra strømforsyningen til hvert endepunkt beregnes;

blant disse tapene er det største valgt. Verdien bør ikke overstige det tillatte spenningstapet for dette nettverket.

Spesielle tilfeller av beregning av lokale nettverk

I praksis er det følgende spesielle tilfeller av beregning av lokale nettverk (formlene er gitt for å beregne kapasiteten til seksjonene):

Kraftoverføringslinjen langs hele lengden er laget med ledninger av samme seksjon, med lik avstand

Kraftoverføringslinjen langs hele lengden er laget med ledninger av samme seksjon, med lik avstand. Laster har det samme cosφ

Kraftledninger som leverer rene aktive laster ( Q = 0, cosφ=1), eller kabeloverføringslinjer med spenning opptil 10 kV ( X =0)

Metoder for aritmetisk beregning av overliggende elektroniske nettverk med ledninger fra ulike materialer ved spenningstap. Det tillatte spenningstapet i det elektroniske nettverket bestemmes av sannsynlige tillatte spenningsavvik for potensielle brukere. Det er derfor gitt betydelig interesse for behandling av en anmodning om svar om spenningsavvik.

For enhver mottaker elektrisk energi spesifikke spenningsfall er mulig. For eksempel, ikke-samtidige kraftenheter i standardnormer, er det tillatte avviket for spenningsavvik ± 5%. Dette betyr derfor at i en merkelig hendelse, hvis merkespenningen til den medfølgende elektriske motoren er 380 V, fra denne spenningen U "tillegg = 1,05 Un = 380 x 1,05 = 399 V og U" tillegg = 0,95 Un = 380 x 0,95 \u003d 361 V bør være basert på de mest sannsynlige gyldige spenningsindikatorene. Selvfølgelig, at alle bufferspenningene inkludert blant betegnelsene 361 og 399 V fortsatt vil tilfredsstille kjøperen og komponere et visst område, en eller annen uten alternativer kan kalles rekkevidden av ønskede spenninger.

Tillatt linjespenningstap

Brukere av elektronisk energiaktivitet utfører sin arbeidsbelastning normalt når den spenningen påføres klemmene deres, basert på den matematiske beregningen av den produserte elektriske enheten eller apparatet. Ved overføring av elektrisk energi gjennom linjene, forsvinner en del av spenningen på grunn av motstanden til selve linjene, og som et resultat, helt i enden av stripen, det vil si ved kjøperen, faller spenningen enn ved begynnelsen av linjen. Spenningsfallet fra den kjøpende brukeren, sammenlignet med den vanlige, reflekteres i driften av den nåværende mottakeren, selv om det er en strøm- eller lettbelastning.

På grunn av dette, når du beregner hver kraftoverføringslinje, er det ikke nødvendig med spenningsforskjeller å overskride, med høy sannsynlighet, mulige normer, nettverk generelt anerkjent av valget av elektrisk belastning og beregnet for oppvarming, hovedsakelig målt ved tap, spenningsfall.

Spenningsfallet ΔU er forskjellen mellom spenningen ved begynnelsen av linjen og på slutten. ΔU er vanligvis forhåndsbestemt i betinget komparative måleenheter - i forhold til den angitte spenningen.
Ved bruk av motsatt spenningsregulering er det mulig å øke det sannsynlige tillatte spenningstapet. Dessverre har implementeringsområdet begrensninger. De fleste av landsbybrukerne får strøm fra samleskinnene til transformatorstasjonene i deres områdes kraftsystem, industrielle eller kommunale. elektriske installasjoner. I dette tilfellet kan det være strøm fra nettstasjoner med en spenning på 35/10 eller 110/35 kV.

Spenningstapet på linjene til luftrekkene beregnes etter metoden for størst mulig belastning. Siden spenningstapet er omtrent lik den økte belastningen ved lavest mulig effekttilførsel, på linjene til landsbyens luftnett, har det høyeste verdi 25%.

Tillatt spenningstap PUE

PUE er hoveddokumentet som teller forespørsler om ulike former for elektrisk utstyr. Nøyaktigheten av implementeringen av EMP-forespørsler garanterer feilfri og sikker drift av elektriske installasjoner.

PUE-forespørsler er uunnværlige for alle institusjoner, uavhengig av formelt eierskap og organisatoriske og juridiske former, så vel som for private gründere og enkeltpersoner arbeidende konstruktører, montering, justering og bruk av elektriske installasjoner.

PUE 7. utgave

Spenningsnivåer og kontroll, reaktiv effektkompensering:

• Klausul 1.2.22. For elektriske nettverk er det nødvendig å fastsette tekniske prosedyrer for å garantere egenskapene til elektrisitet i forhold til forespørselen fra GOST 13109
• Klausul 1.2.23. Spenningsjusteringsanlegget skal skape spenningsstabilisering på bussene med en spenning på 3-20 kV av nettstasjoner og kraftverk, hvor et eller annet elektrisk distribusjonsnett er tilkoblet, i området på minst 105 %, angitt i intervallet maks. belastninger og ikke mer enn 100 %, angitt i intervallet for minimumsbelastninger for de samme nettverkene. Unøyaktigheten fra de nevnte spenningsnivåene må begrunnes.
• Klausul 1.2.24. Alternativet og posisjoneringen av reaktiv effektkompensasjonsenheter i kraftnett er laget av håpløsheten ved å levere den nødvendige nettverksbåndbredden i normale og etter nødprosedyrer, samtidig som de nødvendige spenningsnivåene og utholdenhetsreservene opprettholdes.

I distribusjonsnett på 0,4 kV er det et problem knyttet til betydelige spenningsubalanser i faser: på belastede faser faller spenningen til 200 ... 208 V, og på mindre belastede kan den på grunn av nullskiftet øke til 240 V eller mer. overspenning kan føre til feil elektriske apparater og forbrukerutstyr. Spenningsasymmetri oppstår på grunn av forskjellige spenningsfall i linjeledningene under fasestrømubalanser forårsaket av ujevn fordeling av enfaselaster. I dette tilfellet vises en strøm lik den geometriske summen av fasestrømmene i den nøytrale ledningen til firetrådslinjen. I noen tilfeller (for eksempel når belastningen til en eller to faser er frakoblet), kan en strøm lik belastningens fasestrøm flyte gjennom nøytralledningen. Dette fører til ytterligere tap i kraftoverføringslinjer (kraftlinjer) 0,4 kV, distribusjonstransformatorer 10/0,4 kV og følgelig i høyspentnett.

Denne situasjonen er typisk for mange landlige områder og kan oppstå i boligområder. leilighetsbygg, hvor det er praktisk talt umulig å fordele belastningen jevnt over forsyningsfasene, som et resultat av at det oppstår ganske store strømmer i den nøytrale ledningen, noe som fører til ytterligere tap i lederne til gruppen og forsyningslinjene og gjør det nødvendig å øke tverrsnittet av den nøytrale arbeidsledningen til nivået av fasene.

Spenningsubalanser påvirker i stor grad driften av utstyret [L.1]. Så en liten spenningsasymmetri (for eksempel opptil 2%) ved terminalene induksjonsmotor fører til en betydelig økning i effekttap (opptil 33% i statoren og 12% i rotoren), noe som igjen forårsaker ytterligere oppvarming av viklingene og reduserer levetiden til deres isolasjon (med 10,8%), og med forvrengninger av viklingene. 5 % øker de totale tapene med 1,5 ganger, og følgelig øker den forbrukte strømmen. Dessuten er ytterligere tap på grunn av spenningsasymmetri ikke avhengig av motorbelastningen.

Med en økning i spenningen på glødelamper opp til 5 %, øker lysstrømmen med 20 %, og levetiden halveres.

På transformatorstasjoner 10 / 0,4 kV, som regel er det installert transformatorer med U / U n koblingsskjema. Det er mulig å redusere tap og balansere spenningen i en 10 kV kraftoverføringslinje ved å bruke Y/Zjj eller A/Zjj, eller (produsert av UP METZ oppkalt etter V.I. Kozlov), men en slik erstatning er forbundet med store finansielle kostnader og kompenserer ikke for ytterligere tap i 0,4 kV overføringslinjen.

For å kompensere for spenningsubalanse, er det tilrådelig å omfordele laststrømmene over fasene, og justere verdiene deres.

Behovet for å begrense strømmen til den nøytrale ledningen er også forårsaket av det faktum at i distribusjonsnettverk på 0,4 kV, laget med en kabel, blir tverrsnittet til den nøytrale ledningen vanligvis tatt ett trinn mindre enn tverrsnittet av fasetråden .

For å redusere effekttapene i 0,4 kV-nettverk ved å omfordele strømmer etter faser, begrense strømmen i nøytralledningen og redusere spenningsubalanser, foreslås det å bruke en trefaset balanserende autotransformator, installere den ved enden av kraftoverføringslinjen , ved belastningsnodene. Samtidig, hvis det oppstår en kortslutning av en av fasene til den nøytrale ledningen på 0,4 kV-linjen til lastnoden (noe som dessverre ofte skjer på luftledninger i landlige områder), vil forbrukere nedstrøms for den installerte autotransformatoren være beskyttet mot store overspenninger.

En trefaset, tørr, balanserende autotransformator (forkortet som ATS-C) inneholder en tre-stavs magnetisk krets, primærviklingene W 1 er plassert på alle tre stengene, koblet i en stjerne med en nøytral og koblet til nettspenningen, kompensasjonsviklingen W K er laget i form av en åpen trekant (noen forfattere kaller dens åpne [L.3]) og koblet i serie med lasten.

De elektriske hovedkretsene til autotransformatoren er vist i Fig.1...4.

Figur 1 viser kretsskjema en autotransformator med en kompensasjonsvikling, når seksjonene av denne viklingen, laget på hver fase, er koblet i en klassisk åpen trekant og koblet til nettverksnøytralen og til lasten.

Figur 2 viser den elektriske kretsen til en autotransformator med en kompensasjonsvikling laget i form av spoler av ledermateriale som ligger på toppen av viklingene til alle tre faser av autotransformatoren, og danner en åpen trekant. Bruken av denne ordningen, sammenlignet med den forrige, tillater ikke bare å redusere forbruket viklingstråd ekstra vikling, men også den totale kraften til autotransformatoren ved å frigjøre vinduet til den magnetiske kretsen og redusere senteravstanden mellom primærviklingene.

Disse diagrammene gjelder i tilfeller der nøytrallederen til lasten ikke har en hard forbindelse til jord og i alle tilfeller i et femledersystem med PE- og N-ledere.

Figur 3 viser den elektriske kretsen til en autotransformator med kompensasjonsviklinger laget i form av faseviklinger koblet i åpne trekanter, koblet i samsvar med faseviklingene til autotransformatoren.

Strukturelt kan kretsen vist i fig. 4 utføres på samme måte som kretsen i fig. 2, dvs. fasekompensasjonsviklinger er laget over viklingene til alle tre faser av autotransformatoren og er inkludert i bruddet av fasetrådene til nettverket fra lastsiden.

Disse ordningene kan brukes, inkludert når lastnøytralen er solid jordet, dvs. når det ikke er mulig å inkludere den kompenserende viklingen til autotransformatoren i nøytraltrådgapet mellom lasten og nettverket, eller når lastnøytralledningen må være " hard” jordet av sikkerhetsgrunner.

Med asymmetrien til belastningsstrømmene og følgelig strømmene i kompensasjonsviklingene, vil de magnetiske fluksene som skapes av disse viklingene i den magnetiske kretsen til autotransformatoren legge seg geometrisk. I kjernene til den magnetiske kjernen vil nullsekvensstrømmer rettet i én retning i alle faser av autotransformatoren vises. Disse magnetiske fluksene skaper emf. nullsekvens og følgelig strømmer I 01 tommer primærvikling proporsjonal med transformasjonsforholdet til tr (omvendt proporsjonalt med forholdet mellom antall omdreininger W1 / Wk).

Viklingsforbindelse W K er valgt på en slik måte at fasestrømmene til autotransformatoren trekkes fra vektoren. fasestrøm linjene til den mest belastede fasen og ble lagt til strømmene til de mindre belastede fasene. En slik omfordeling fører til en mer symmetrisk fordeling av strømmer etter faser i kraftoverføringslinjer, utjevning av spenningsfall i linjetrådene og følgelig til balansering av spenningen ved belastningen, samt en reduksjon i nøytraltrådstrømmen og tap i kraftledningen ogne, noe som gir sparestrøm.

Den maksimale kompensasjonen av strømmen i den nøytrale ledningen utføres når ampere svinger (magnetomotorisk kraft) til arbeids I 01 -W 1 og kompensasjon I 02 -W K viklinger er like, dvs. ved I01-W1=3I02-WK, eller WK=W1/3. I dette tilfellet kan den totale effekten til autotransformatoren P at, avhengig av tilkoblingsskjemaet til kompensasjonsviklingene, være 3 ganger mindre enn strømforbruket til lasten Rn.

For å begrense strømmen til den nøytrale ledningen til nivået som er tillatt for kraftledninger, kan antallet omdreininger av kompensasjonsviklingen reduseres tilsvarende: for eksempel å begrense strømmen til nøytralledningen på nivået 1/3 av fasen , 2/3 av verdien må kompenseres, derfor W K \u003d W 1 / 4.5. I dette tilfellet kan den totale effekten til autotransformatoren være 4,5 ganger mindre enn strømforbruket til lasten.

Forvrengninger av fasestrømmer fører til ytterligere tap i 0,4 kV kraftoverføringslinjen og videre langs hele kraftoverføringskjeden. Tenk på dette på eksemplet med en betinget kraftledning 300 m lang, laget med en aluminiumskabel med et tverrsnitt på (3x25 + 1x16) mm (fasetrådmotstand 0,34 Ohm, nøytral ledning 0,54 Ohm) med en aktiv belastning i fase 40, 30 og 10A. Strømmen i den nøytrale ledningen, lik vektorsummen av fasestrømmene, vil være (se vektordiagrammet i fig. 5) 26,5 A. Tap i linjen, som i enhver leder, avhenger av motstanden til linjen og kvadratet på strømmen som går gjennom denne linjen (I 2-Z^). Tap i fasetrådene vil henholdsvis være -40 2 -0,34 \u003d 544 W, 30 2 -0,34 \u003d 3 06 W, 10 2 -0,34 \u003d 34 W, i den nøytrale ledningen -26,5= -0, 54 379 W, totale tap i linjen - 1263 W.

Bruk av ATS-C vil omfordele strømmene i ledningen. Med et transformasjonsforhold på 1/3 blir en tredjedel av nøytraltrådstrømmen vektorielt subtrahert fra de belastede fasestrømmene og lagt til strømmen til den mindre belastede fasen. Strømmer vil henholdsvis bli

Lik 33,8, 29,6 og 18,6 A, mens den nøytrale ledningsstrømmen (som tar hensyn til en viss asymmetri i autotransformatorens magnetiske system) kan være opptil 10 % av den gjennomsnittlige fasestrømmen, dvs. 2,7 A.

Med en slik omfordeling av strømmer vil de totale tapene i ledningen være (33,82 + 29,62 + 18,62) ​​0,34 + 2,72 0,54 = 805W.

Dermed gjør installasjonen av ATS-S autotransformatoren det mulig å redusere tap i 0,4 kV kraftoverføringslinjen med 36%.

Det er åpenbart at en reduksjon i spenningsfallet i linjeledningene er proporsjonal med endringen i strømmen i faser, utjevner spenningen i lastnoden betydelig, først og fremst på grunn av "null" skiftet.

Øke transformasjonsforholdet over 1/3 for trefasebelastninger er ikke tilrådelig, og til tross for en mer jevn omfordeling av strømmer over faser, fører det til en økning i tap i kraftledninger på grunn av en mer betydelig økning i strømmen til den nøytrale ledningen, og vil også kreve høye kostnader for materialer.

Den relative verdien av kraften til ATS-S autotransformatoren vil være - S * ved = k·Sn, hvor: Sn - lasteffekt; k er koeffisienten avhengig av autotransformatorkretsen og transformasjonsforholdet (ktr), presentert i tabell 1.

Tabell 1 koeffisientverdiertil

Skjema, fig.	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

Hvis den maksimale strømmen som flyter i lastnøytralledningen garantert er kjent, kan den totale effekten til autotransformatoren i henhold til diagrammet i fig. 1 beregnes basert på denne strømmen - B ved = 1 02 -u l / l / 3 , og i henhold til diagrammet i fig. 2 - B ved \u003d 1 02 -i l / 3 og for eksemplet ovenfor på en trefaset ubalansert belastning vil være henholdsvis 8,3 og 4,8 kV-A.

Det mest effektive er installasjonen av en autotransformator direkte ved forbrukeren, ved forgreningspunktet til en trefaseledning til enfasede, for eksempel ved inngangen til en sommerhytte, hvor det er nesten umulig å utjevne belastningen på tvers av fasene. I flerleilighetsboliger gjør installasjonen av ATS-S på grenene til hvert stigerør som forsyner leiligheter i boligbygg det mulig å balansere spenningen og redusere tap i trefase gruppe- og forsyningslinjer i distribusjonsnettverket. I små industribedrifter kan den brukes til å drive enfaset høyeffektbelastning: sveisetransformatorer, likerettere, varmtvannsberedere, etc.

For tiden er statiske omformere (likerettere, tyristorregulatorer, høyfrekvensomformere), gassutladningsbelysningsenheter med elektromagnetiske og elektroniske ballaster, elektriske motorer vekselstrøm variabel hastighet osv. Disse enhetene, samt sveisetransformatorer, spesielle medisinske og andre enheter, kan generere høyere strømharmoniske i strømforsyningssystemet. For eksempel kan enfase likerettere generere alle odde harmoniske, og trefasede kan generere alle ikke-multipler av tre, som er vist i fig. 6 [L.2].

Strømharmoniske generert av ikke-lineære belastninger kan være alvorlige problemer for strømforsyningssystemer. Harmoniske komponenter er strømmer med frekvenser som er multipler av grunnfrekvensen til strømforsyningen. De høyere harmoniske av strømmen, lagt over den grunnleggende harmoniske, fører til forvrengning av strømbølgeformen. I sin tur påvirker strømforvrengning spenningsbølgeformen i strømforsyningssystemet, og forårsaker uakseptable effekter på systembelastningen. En økning i den totale effektive strømverdien i nærvær av høyere harmoniske komponenter i systemet kan føre til overoppheting av alt distribuert nettverksutstyr. Med ikke-sinusformede strømmer øker tap i transformatorer, hovedsakelig på grunn av virvelstrømstap, som krever en økning i installert effekt. Som regel, for å begrense harmoniske i disse tilfellene, installeres høyfrekvente filtre, bestående av nettverksreaktorer og kondensatorer.

Fordelene med ATS-S inkluderer det faktum at de har evnen til å filtrere høyere harmoniske strømmer som er multipler av tre (dvs. 3, 9, 15, etc.), og begrenser deres flyt både fra nettverket til lasten og omvendt . Dette forbedrer kvaliteten på nettverket og reduserer spenningssvingninger.

Som allerede nevnt ovenfor genererer elektromagnetiske ballastballaster (ballaster) av gassutladningslamper høyere harmoniske. Så, i strømmene av HPS natriumlamper, mye brukt til formålene gatebelysning, er den tredje harmoniske rådende og, avhengig av lampeeffekt og type kontrollutstyr, er den opptil 5 % eller mer (i henhold til [L.4], er den tredje harmoniske tillatt opptil 17,5 %). De tredje harmoniske strømmene er i fase og summeres aritmetisk i den nøytrale ledningen trefaset nettverk, skaper håndgripelige ekstra tap, noe som tvinger tverrsnittet av null arbeidsledere til trefasetilførsels- og gruppelinjer til å være lik fase en.

I denne situasjonen lar bruken av ATS-S deg redusere tverrsnittet av nøytrale ledere med minst to ganger og løse tre problemer: kompensere for tap fra den tredje harmoniske, sikre overføring av belysningssystemet til "nattmodus" (en eller to faser av distribusjonsnettverket er slått av om natten), omfordele belastningen på tre faser; og gå inn i energisparemodus ved å trykke på autotransformatoren for å senke spenningen. For å løse bare det første problemet, kan du bruke autotransformatoren med minimumseffekt, designet for strømmen til den nøytrale ledningen (den totale strømmen til den tredje harmoniske).

Om nødvendig, kompenser for 5., 7. eller 11. harmoniske, du kan bruke ordningene i Fig. 3 eller 4. I dette tilfellet kan kostnadene for nettverksreaktorer reduseres, fordi. kompensasjonsviklinger, som har økt induktiv motstand for høyfrekvente harmoniske, kan fungere som en nettverksreaktor og sammen med kondensatorer danne et høyere harmonisk filter. Kondensatorer er koblet mellom tilkoblingspunktene i åpne trekanter av kompenserende viklingsseksjoner og nøytralledningen, og kan danne ett (se fig. 7), to- eller tre-trinns filter for forskjellige frekvenser. Mengden av induktans
seksjoner av kompensasjonsviklingen kan bestemmes med tilstrekkelig pålitelighet fra de nominelle parameterne - nominell strøm og transformasjonsforhold. For eksempel når merkestrøm I n \u003d 25A og transformasjonsforhold ktr \u003d 1/3 seksjonsspenning
vil være U sek \u003d Uf til tr \u003d 220/3 \u003d 73V, motstand Z sek \u003d U sek / Inom \u003d 73/25 \u003d 2,9 Ohm (bortsett fra den lille aktive motstanden til viklingen) anser vi som induktiv og deretter induktansen til seksjonen

Lsec \u003d Z sek / w \u003d 2,9 / 314-10 \u003d 9,2 mH. I dette tilfellet er det nødvendig å ta hensyn til motstandens ikke-lineære natur: med en reduksjon i belastningen øker motstanden.

Ved bestilling av autotransformator må muligheten for tilkobling av kondensatorer spesifiseres i søknaden om produksjon.

Et spesielt tilfelle er en balanserende autotransformator, målrettet utformet for å drive en enfaselast (se fig. 8 og 9). For større symmetri av strømmer i faser, kan transformasjonsforholdet gjøres større enn 1/3, med en viss økning i strømmen til den nøytrale ledningen.

La oss se på dette med et eksempel. Ved inngangen til et trefasenettverk er en automatisk bryter installert, designet for lang tid. tillatt strøm 25 A. Det er nødvendig å koble til en sveisetransformator med en effekt på 10 kVA (nettspenning 220 V, sveisestrøm 160 A, åpen kretsspenning 60 V, driftssyklus 60%). Strømmen som forbrukes av sveisetransformatoren vil være 10-1000/220=45,5 A, og tatt i betraktning PV, vil den ekvivalente strømmen være 45,5-//0,6=35,2 A, som er 1,4 ganger høyere enn den tillatte. Selvfølgelig kan du bruke en konvensjonell 380/220 V autotransformator, laget på grunnlag av OSMR-6.3-transformatoren (med en effekt på 6,3 kVA), i så fall vil belastningen bare omfordeles i to faser (linjestrøm - 20,3 A), men du kan bruke en balanserende autotransformator (se diagrammet i fig. 9) med et transformasjonsforhold på 1/2, som konverterer en enfaselast til en trefaset og utjevner lasten i alle faser, og reduserer strømmen i nettverket til 17,6 A, mens strømmen er i nøytral, i fravær av andre belastninger vil den også være 17,6 A.

I dette tilfellet kan autotransformatoren lages på grunnlag av ТСР-6.3-transformatoren. Du kan også bruke en balanserende autotransformator med et transformasjonsforhold på 1/3, som begrenser strømmen i arbeidsfasen til en langsiktig tillatt for effektbrytere- en strøm på 23,4A, mens i de to andre fasene vil en strøm på 11,8A flyte i fravær av strøm i nøytralledningen.

Autotransformatoren kan lages på grunnlag av ТСР-2.5-transformatoren.

Reduksjonen i nettverkstap sammenlignet med direkte tilkobling er vist i tabell 2.

tabell 2

Autotransformator	Basert på OSMR-6.3	Balansering av ATS-S
Transformasjonsforhold	1/1,73	1/3 1/2

Gitt at sveisetransformatoren genererer høyfrekvente harmoniske, inkludert multipler på tre, bør en balanserende autotransformator foretrekkes.

Tester av autotransformatorer ATS-S i laboratoriet til UE METZ im. I OG. Kozlov viste positive resultater og bekreftet fullstendig effektiviteten deres (se vedlegg 1 "Testresultater av ATS-S-25 autotransformator").

Det er planlagt å utvikle en serie autotransformatorer fra 25 til 100 kVA både i åpen versjon IP00 og i beskyttelseshus i IP21-versjoner for installasjon under baldakin og IP54 for utendørs installasjon, inkludert direkte på stolper med 0,4 kV overføringslinjer. I autotransformatorer, om nødvendig, for å øke eller redusere spenningen, kan det være mulig å bytte justeringskranene under installasjonen.

For øyeblikket aksepterer anlegget individuelle bestillinger for ATS-S autotransformatorer med en kapasitet på opptil 100 kVA.

Vedlegg 1

Testresultater av autotransformator ATS-S-25

På eksemplet med en fire-tråds overføringslinje-0,4 kV

Linjelengde, m	300
Aluminiumstråd, mm²	fase -	25	null -	10
Trådmotstand, Ohm	fase -	0,34	null -	0,86
Lastmotstand (aktiv), Ohm	Fase: A-5,99		B-5,83	C-5,59
	Lastemodus uten autotransformator	3x-f	2x-f	1o-f
Linjestrømmer last, A
fase A		36,5	36,5	36,5
fase B		37,5	37,5	0,0
fase C		39,0	0,0	0,0
i den nøytrale ledningen N		2,2	37,0	36,5
fase A		456	456	456
fase B		481	481	0
	520	0	0
i den nøytrale ledningen "N"		4	1172	1140
TOTAL		1461	2109	1596
Lastemodus med autotransformator		3x-f	2x-f	1o-f
Lineære strømmer opp til ATS-C, A
fase A		36,0	32,5	27,3
fase B		36,0	34,1	9,3
fase C		39,0	9,0	8,4
i den nøytrale ledningen "n"		3,8	11,0	11
Strømtap i linjen, W
fase A		443	361	255
fase B		443	398	30
fase C		520	28	24
i den nøytrale ledningen N		12	103	103
TOTAL i rekken		1419	890	412
hensyntatt tap i ATS-S
faseviklingsmotstand, Ohm			0,2443
kompenserende viklingsmotstand, Ohm			0,038
Faseviklingsstrømmer ATS-C, A
fase A		0,4	8,1	8,9
fase B		1,4	9,2	9,3
fase C		1,3	8,9	8
Effekttap i ATS-S viklinger, W
fase A		0,04	16,03	19,35
fase B		0,48	20,68	21,13
fase C		0,41	19,35	15,64
i den nøytrale ledningen N		0,18	52,09	50,67
Tomgangskuldetap ATS-S, W			50
TOTALT i ATS-S		51,1	158,1	156,8
TOTAL		1470,1	1048,2	568,8
Energisparing, W		-8,7	1061	1027

Hensyn til tillatte spenningsfall inn elektrisk nettverk.

Hensikten med foredraget:

Bli kjent med beregningene av belastningen til individuelle grener av nettverket.

Tillatte spenningsfall

Med ethvert forbruk fra det elektriske nettverket er det en forekomst elektrisk strøm. Under passasjen forårsaker det spenningsfall på disse ledningene, derfor er spenningen som leveres til strømmottakeren ikke lik spenningen ved strømforsyningsterminalene, men den er lavere. Samtidig er forskjellige spenningsfall foreskrevet for individuelle deler av de elektriske ledningene.

For spenningsfallet fra strømforsyningen til forbruksstedet kan man gå ut fra de foreskrevne spenningsavvikene (IEC 60 038), som må være mellom + 6 % og  10 % av Nominell verdi(siden 2003 bør disse grensene være ). Dette betyr at det totale spenningsfallet fra strømforsyningen til forbrukspunktet kan være opptil 16 %.

Ved den elektriske installasjonen av selve bygningen (dvs. inne i anlegget) anbefales det i henhold til IEC 60 634-5-52 at spenningsfallet mellom begynnelsen av installasjonen og driftsutstyret til brukeren ikke skal overstige 4 % av den nominelle spenningen til installasjonen. Denne anbefalingen er noe i strid med kravene i andre nasjonale standarder (f.eks. CSN 33 2130 i Tsjekkia).

Det kan antas at, under hensyntagen til oppfyllelsen av de gjenværende kravene, ved beregning av parametrene til ledningene, kan det forekomme flere fall i et bestemt segment enn angitt ovenfor, hvis følgende fall ikke overskrides i ledningene fra tilkoblingsskapet til selve strømmottakeren: for belysningsledninger 4%; ved konklusjonene for ovner og varmeovner ( vaskemaskiner) 6%; for stikkontakter og andre terminaler 8 %.

"Regler for elektriske installasjoner" (PUE) etablerer lengst tillatte belastninger(strøm i ampere) for isolerte ledninger. Kabler og blanke ledninger, som er vist i form av en tabell. Disse tabellene er satt sammen på grunnlag av teoretiske beregninger og resultater av direkte tester av ledninger og kabler for oppvarming.

Maksimalt tillatte belastninger under varmeforhold for ledninger og kabler med aluminiumsledere med samme geometriske snitt og samme omkrets med kobberledere bør tas lik 77 % av belastningene for de tilsvarende kobberlederne. For kraftnett bør tillatt langsiktig spenningstap ikke overstige 5 %, og for lysnett 2,5 % av nominelt.

Det kan sees at når vi summerer alle tillatte spenningsfall (i distribusjonsnettverket og i den elektriske installasjonen), kan vi komme til grensen for ytelsen til enkelte enheter og utstyr. For eksempel, for releer og kontaktorer, er deres funksjon garantert fra 85 % av merkespenningen og over, for elektriske motorer er dette fra 90 % av merkespenningen. Derfor må anbefalingen ovenfor (spenningsfall opptil 4%) gitt i IEC 60 634-5-52 følges.

Vi gjør oppmerksom på at kravene i nasjonale standarder ikke gjelder spenningsfall på noen del av ledningen, men kravene til hvor mye spenningen kan falle i forhold til merkespenningen. Ved transformatorens terminaler kan det for eksempel være en spenning lik 110 % av merkespenningen, da kan spenningsfallet fra dem være 15 %, eller 13 %. Dette betyr at designeren har en viss ledig plass, hvordan man fordeler spenningsfallet i disse tilfellene fra kilden til strømmottakeren.

Det er nødvendig å si hvordan spenningsfallene beregnes, eller hvordan de summeres. Med hensyn til rene resistive laster, som er elektrisk termisk elektrisk utstyr, og små tverrsnitt av ledninger, er situasjonen enkel. Spenningsfall er produktene av strømmer og ledningsmotstander som kan være på en enkel måte oppsummere. I tilfelle vi snakker om elektrisk utstyr, for eksempel motorer, hvis forbruk er aktiv og induktiv, og den totale impedansen Z ledninger, bestående av en reell komponent (motstand) R og den imaginære komponenten (induktiv reaktans) X, så multipliseres disse komplekse størrelsene gjensidig. Resultatet av dette produktet er igjen en kompleks verdi, som betyr et komplekst spenningsfall. Den beskriver spenningsfall i de reelle og imaginære koordinataksene. De absolutte verdiene av disse spenningsfallene på de enkelte delene av ledningen fra kilden til den elektriske mottakeren bør derfor ikke summeres på standard måte, men skal bare summeres igjen som komplekse verdier (dvs. reelle og imaginære komponenter separat).

Derfor bør det ikke være overraskende at summene av de absolutte verdiene av spenningsfall ofte ikke er den nøyaktige summen av deres absolutte verdier på individuelle ledninger koblet til hverandre.

Beregning av belastningen til individuelle grener av nettverket

De nåværende belastningene til individuelle grener kan ikke bare oppsummeres som en aritmetisk sum av strømmenes absolutte verdier, men de reelle og imaginære komponentene må summeres separat. Ved å følge disse reglene kan du bestemme belastningen for enhver nettverkskonfigurasjon. Lignende regler blir observert ved beregning av strømmer kortslutning. Og ved kortslutning utføres beregninger med nettverksimpedansen uttrykt i kompleks form.

Påvirkning av belastning på kortslutningsstrøm.

Belastningen kan ha betydelig effekt på kortslutningsstrømmer. Figur 1 viser de enkleste lastbytteskjemaene. Arten av belastningene og deres forhold er forskjellige (asynkrone og synkrone motorer, husholdningsbelastning, belysning), varierer verdien på ulike dager i året, tid på døgnet, for ulike skift i virksomhetens arbeid. Det er nesten umulig å bestemme den faktiske verdien av lasten og økningen i motstanden på tidspunktet for en kortslutning.

Konvensjonelt anses det at lastmotstanden er konstant i forhold til og verdien bestemt av (1).

I normal modus bestemmes belastningsmotstanden av forholdet:

, (1)

hvor U er merkespenningen lik sekundærspenningen til forsyningstransformatoren;

I n og S n - strøm og belastningseffekt.

Lasteffekten tas avhengig av antall forsyningstransformatorer. Med én transformator antas lasteffekten å være lik kraften til transformatoren. Med to like transformatorer antas lasteffekten å være 0,65-0,7 av effekten til en transformator. På nødstans en av de to transformatorene, må hele belastningen tas av at transformatoren forblir i drift. I dette tilfellet vil belastningen være 130-140% av merkeeffekten.

Figur 1 - Strømfordeling tatt i betraktning tilkoblet last

til linjen (a) og til dekkene (b)

Fra figur 1 kan man se at ved en fjernfeil, når spenningen på samleskinnene ikke faller til null, består den totale strømmen som går gjennom transformatoren av strømmen som forgrener seg inn i lasten og strømmen ved kortslutningsstedet. For kretsen i figur 1,a, bestemmes den totale kortslutningsstrømmen av forholdet:

, (2)

og for kretsen i figur 1 b - i henhold til forholdet:

, (3)

Faktisk har motstandene forskjellige x/r-forhold, og strømmene bør beregnes ved å bruke formlene (2) og (3) i en kompleks form. Men for de fleste nettverk er forholdet z og L til lasten og linjene nære, små sammenlignet med , og for å forenkle beregningene løses ligningene (2) og (3) i impedansene z. Denne antakelsen er desto mer berettiget siden den faktiske belastningen i øyeblikket for kortslutning er ukjent.

Full strøm er delt i to deler: en del av strømmen som går til kortslutningen i kretsen i figur 1, a, bestemmes av:

, (4)

og for kretsen i figur 1, b - i henhold til formelen:

, (5)

Det kan ses av uttrykk (5) at ved z c = 0 er strømmen til kortslutningen , det vil si at belastningen ikke påvirker verdien av kortslutningsstrømmen dersom den kobles til busser med uendelig effekt.