Основні теоретичні положення

 

Режим напруги U₂ в кінці лінії електропередавання можна змінити шляхом зменшення величини втрати напруги в лінії

, (12.1)

 

де - активна і реактивна потужності трифазного навантаження;

- активний та індуктивний опори лінії.

У повітряних лініях з великим перерізом проводів індуктивний опір є більшим від активного опору , тому втрата напру­ги значною мірою залежить від величини реактивного опору ме­режі. Для компенсації цього опору можна застосувати конден­сатори, увімкнувши їх послідовно в коло лінії (рисунок 12.1, а). При цьому результуючий реактивний опір буде

, (12.2)

 

де - ємнісний опір конденсаторної установки;

С - ємність конденсаторів.

 

 

 

а – принципова схема увімкнення конденсатоpiв; б -розрахункова схема лінії з УПК;

в - вектоpна дiагpама напpуг

Рисунок 12.1 - Змiна pежиму напpуги в кінці лінії шляхом

компенсацiї pеактивного опоpу лiнiї

 

 

Послідовне увімкнення конденсаторів у лінію з метою змен­шення реактивного опору мережі називають поздовжньою ємнісною компенсацією, а сама конденсаторна установка - установкою поздов­жньої компенсації (УПК).

Втрата напруги в лінії з поздовжньою ємнісною компенсацією

, (12.3)

де - напруга в кінці лінії після компенсації.

Змінюючи ємність конденсаторів УПК, а значить і величину втрати напруги, можна регулювати рівень напруги в кінці лінії.

Фазна напруга на початку лінії з поздовжньою ємнісною компенсацією

. (12.4)

де - повний опір лінії.

На рисунках 12.1, б, в зображені розрахункова схема та векторна діаг­рама лінії з послідовно увімкненими конденсаторами. З векторної діаграми видно, що при поздовжній компенсації індуктивного опору лінії напругу U _1ф на початку лінії

можна зменшити порівняно з напругою , яку потрібно підтримувати на початку лінії без компенсації для забезпечення заданого рівня напруги в кінці. При цьому втрата напруги в лінії, яку наближено можна прирівняти поздовжній складовій вектора спаду напруги, зменшується (Δ U _ф < Δ U _ф ¹).

За повної компенсації індуктивного опору лінії результуючий реактивний опір лінії і втрата напруги буде визначатися тільки активним опором. При цьому напруга на початку лінії буде ще меншою.

На практиці застосовують часткову компенсацію реактивного опору лінії (К _С < 100%), так як при повній компенсації (К _С = 100%) і перекомпенсації (К _С > 100%) можуть виникати перенапруги в мережі.

Застосування УПК дозволяє покращити режим напруги в електричних мережах. Проте слід врахувати, що ступінь підвищення напруги за рахунок послідовного увімкнення конденсаторів залежить від величини й фази струму, що протікає по лінії. Найбільш ефективним є застосування УПК для регулювання напруги на перевантажених радіальних повітряних лініях з великим перерізом проводів і низькими значеннями коефіцієнтів потужності . Тоді втрата напруги в них згідно з виразом (12.1) буде в основному залежати від складової Q ₂ x.

УПК є ефективним засобом регулювання напруги в мережах, споживачі яких працюють з різко змінним режимом навантаження (наприклад, зварювальні трансформатори, потужні двигуни з частими пусками, пресове потужне устаткування тощо. Так як спад напруги на індуктивному опорі лінії x при зміні струму навантаження компенсується спадом напруги на ємнісному опорі х _к, то в результаті забезпечується практично безінерційне регулювання напруги.

Наближене значення реактивного опору х _к можна визначити із співвідношення

, (12.5)

де - бажане значення міжфазної напруги в кінці лінії.

Потужність УПК визначають залежно від робочої напруги на її виводах і провідності конденсаторів

, (12.6)

де .

УПК комплектують з однофазних послідовно увімкнених конденсаторів для збільшення робочої напруги установки. Для того, щоб збільшити потужність установки, конденсатори вмикають паралельно.

Захист УПК від перенапруг під час коротких замикань на лінії та різкому збільшенні струму через конденсатори здійснюють за допомогою спеціальних розрядників і вимикачів, які шунтують установку в аварійному режимі.

 

Порядок виконання роботи

 

1. Ознайомитися з теоретичними положеннями.

2. Для заданого варіанта вихідних даних (таблиця 11.1) розрахувати режими роботи лінії на на комп’ютері:

- за відсутності поздовжньої компенсації індуктивного опору лінії;

- за часткової поздовжньої компенсації, що становить
50 % від індуктивного опору лінії;

- за повної компенсації індуктивного опору лінії.

 

Підготовка звіту по роботі

Звіт з лабораторної роботи повинен містити:

1. Розрахункову схему лінії з УПК та вихідні дані для розрахунку.

2. Схему заміщення лінії електропередавання з УПК.

3. Результати розрахунку режимів на ЕОМ.

4. Векторні діаграми напруг, побудовані в масштабі за розрахункозаданими параметрами режиму в кінці лінії для режимів част­кової (К _С =50%) і повної (К _С =100%) компенсації індуктивного опору.

5. Залежності втрати напруги в лінії і напруги в кінці лінії від опору х _к.

6. Залежність втрат реактивної потужності від опору х _к.

7. Аналіз режимів роботи лінії.

 

12.5 Контрольні запитання для самоперевірки

 

1. Для чого і як здійснюють поздовжню ємнісну компенсацію індуктивного опору лінії?

2. Як визначити втрату напруги в лінії з поздовжньою ємнісною компенсацією її індуктивного опору?

3. Як визначити напругу в кінці лінії з поздовжньою ємнісною компенсацією?

4. Як визначити потужність УПК?

5. У яких випадках поздовжня ємнісна компенсація є ефективною?

6. Як здійснюють захист УПК від перенапруг під час коротких замикань на лінії?

7. Як зміниться напруга в кінці лінії після збільшення ємності послідовно увімкнених в лінію конденсаторів?

8. Як визначити робочу напругу конденсаторів поздовжньої компенсації?

 

Лабораторна робота №13