Схема электрических соединений и перечень используемых блоков. Кафедра радиоэлектроники и электроэнергетики

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

ТЮМЕНСКАЯ ОБЛАСТЬ

ХАНТЫ-МАНСИЙСКИЙ АВТОНОМНЫЙ ОКРУГ – ЮГРА

ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ ХМАО

СУРГУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ХАНТЫ-МАНСИЙСКОГО АВТОНОМНОГО ОКРУГА

Кафедра радиоэлектроники и электроэнергетики

Е. А. Бурмистрова, Д. П. Антипин

Методическое пособие по дисциплине

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ И СЕТИ»

Направление подготовки: 140400 Электроэнергетика и электротехника

Профиль подготовки: Электроэнергетические системы и сети

СУРГУТ 2016

Содержание 1. Установившиеся режимы элементов электрической сети 1.1 Натурное моделирование установившегося режима работы однофазного трансформатора 1.2 Натурное моделирование установившегося режима работы фазы линии электропередачи 1.3 Натурное моделирование установившегося режима работы фазы электрической сети с односторонним питанием 1.4 Натурное моделирование установившегося режима работы фазы электрической сети с двусторонним питанием 2. Регулирование напряжения в электрических сетях 2.1 Встречное регулирование напряжения 2.2 Регулирование напряжения путем продольной компенсации реактивной мощности с помощью конденсаторной батареи 2.3 Регулирование напряжения путем поперечной компенсации реактивной мощности с помощью конденсаторной батареи 3. Установившиеся режимы трёхфазной электрической сети 3.1 Натурное моделирование установившегося режима работы трёхфазного трансформатора 3.2 Натурное моделирование установившегося режима работы трёхфазной линии электропередачи 3.3 Натурное моделирование установившегося режима работы однолинейной модели электрической сети с односторонним питанием 3.4 Натурное моделирование установившегося режима работы однолинейной модели электрической сети с двусторонним питанием 3.5 Натурное моделирование установившегося режима работы трёхфазной электрической сети с односторонним питанием 4. Установившиеся режимы электроэнергетической системы 4.1 Влияние на режим электроэнергетической системы потребляемой в ней активной/ реактивной мощности 4.2 Влияние на режим электроэнергетической системы генерируемой в ней активной/ реактивной мощности 5. Регулирование напряжения в трёхфазных электрических сетях 5.1 Встречное регулирование напряжения 5.2 Регулирование напряжения путем продольной компенсации реактивной мощности с помощью конденсаторной батареи 5.3 Регулирование напряжения путем поперечной компенсации реактивной мощности с помощью конденсаторной батареи Электрическая схема соединений тепловой зашиты машины переменного тока

Установившиеся режимы элементов электрической сети

1.1 Натурное моделирование установившегося режима работы однофазного трансформатора

Цель работы: Изучить работу трансформатора с несколькими коэффициентами трансформации.

Теория

Передачу электроэнергии на большие расстояния в основном осуществляется на повышенном (35-750 кВ) напряжении. Распределение электроэнергии выполняют сетями 6-35(110) кВ. Электропотребителей подключают к сетям более низких напряжений (0,22-10 кВ). Для соответствующих преобразований (трансформаций) напряжений, а также связи электрических сетей различных классов напряжений и распределения электроэнергии используют силовые трансформаторы и автотрансформаторы однофазного и трёхфазного исполнения.

На подстанциях электрических сетей и электростанциях преимущественно применяют трёхфазные двух- и трёхобмоточные трансформаторы и автотрансформаторы. При большой мощности используют однофазные трансформаторы соединённые в трёхфазные группы.

Выбор схемы соединения обмоток трансформирующих устройств определяется режимом нейтрали соединяемых сетей. Соединение в звезду облегчает работу изоляции обмоток, находящихся под воздействием фазного напряжения, соединение в треугольник необходимо для обеспечения качественных показателей напряжения в результате подавления третьей гармоники фазного напряжения. Силовые трансформаторы и автотрансформаторы характеризуются каталожными (паспортными) данными: S_ном – номинальная мощность трансформатора, кВА; U_ном – номинальные междуфазные (линейные) напряжения присоединяемых сетей; ∆P_k – потери активной мощности короткого замыкания, кВт; ∆P_x – потери активной мощности холостого хода, кВт; U_k – относительное напряжение короткого замыкания, %; I_x – относительное значение тока холостого хода,%.

Возможность регулирования и изменения напряжения определяется параметрами РПН (регулирование напряжения под нагрузкой) и ПБВ (переключение без возбуждения).

Номинальный коэффициент трансформации – отношение номинальных напряжений обмоток трансформатора:

Изменение коэффициента трансформации достигается изменением числа отпаек (витков) на одной из обмоток.

Возможность регулирования и изменения напряжения в трансформаторах определяется параметрами РПН (регулирование напряжения под нагрузкой) и ПБВ (отсутствие-наличие переключения без возбуждения..

Схема трансформатора состоит из первичной и вторичной обмоток, связанных взаимной индукцией. Наличие магнитной связи между обмотками затрудняет исследование режимов работы трансформатора и электрической сети в целом. Поэтому в расчетах удобно эту связь заменить на электрическую. В этом случае анализ режимов упрощается и сводится к расчетам относительно простой электрической цепи. Эта схема, в которой магнитная связь между обмотками заменена электрической, называется схемой замещения трансформатора. В основе такой схемы лежит представление о том, что действие потоков рассеяния эквивалентно действию индуктивных сопротивлений обмоток, по которым текут токи. Соответственно, в схеме замещения каждая из обмоток трансформатора заменена катушкой, имеющей активное и индуктивное сопротивление действительной обмотки, и магнитосвязанными обмотками с трансформацией k= W₁/W₂ без потоков рассеяния и без активного сопротивления.

В итоге получается Т-образная схема, которая является наиболее точной схемой замещения для расчета параметров режима работы сети.

Трансформаторы характеризуются коэффициентом трансформации:

1. Двухобмоточные: k_T=U_1ном/U_2ном, где U_1ном- номинальной напряжение 1ой обмотки; U_2ном- номинальной напряжение 2ой обмотки;

2. Трехобмоточные: k_в-с=U_в/U_с, k_в-н=U_в/U_н, где U_в, U_с, U_н- напряжения на высшей, средней и низшей обмотках;

3. Автотрансформаторы: k_в-с=(U_вн±δU)/ (U_c_н±δU), k_в-н=(U_вн±δU)/ (U_нн), k_с-н=(U_сн±δU)/ (U_нн);

Установившимся называется режим установившегося равновесия электрической сети.

Параметрами режима являются: мощность, ток, потокораспределение и напряжение;

Параметрами системы являются: сопротивления активные и реактивные продольных элементов, проводимости активные и реактивные продольных элементов схемы.

Схема электрических соединений и перечень используемых блоков

Обозначение	Наименование	Тип	Параметры
G1	Однофазный источник питания	218.5	~ 220 В / 10 А
А1	Однофазный трансформатор	372.1	80 ВА 220 / 198...242 В
А2	Автоматический однополюсный выключатель		~ 220 В / 0...30 Вт
А3, А4	Активная нагрузка	306.4	~ 220 В / 0...30 Вар
А5, А6	Индуктивная нагрузка	324.4	~ 220 В / 0,3 А
Р1	Измеритель параметров однофазной сети		0...500 В / 0...5 А / 2500 ВА

Рис. 1.1. Схема для измерения параметров установившегося режима работы однофазного трансформатора.