Исследование потерь мощности от несинусоидальных токов в сельских электрических сетях 0,38 кВ
Исследование потерь мощности от несинусоидальных токов. Гармонический состав токов, протекающих в фазных и нулевом проводниках при использовании различных трансформаторов и вариантах нелинейной нагрузки. Расчёт потерь мощности в трансформаторе и линии.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 03.06.2021 |
| Размер файла | 1,8 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.Allbest.Ru/
ООО «КОНТЕЛ»
Исследование потерь мощности от несинусоидальных токов в сельских электрических сетях 0,38 кВ
Горбунов А.О.
Аннотация
В статье приводятся результаты экспериментальных исследований потерь мощности от несинусоидальных токов в сельских электрических сетях 0,38 кВ. Дано описание экспериментальной установки, представлена программа экспериментальных исследований. Произведён расчёт потерь мощности от несинусоидальных токов в трансформаторе и линии.
Ключевые слова: потери мощности, несинусоидальные токи, экспериментальная установка, нелинейная нагрузка, критерий потерь
Проблеме потерь мощности в сельских электрических сетях посвящено достаточное количество работ, в частности, [1-6]. В этих работах в качестве нагрузки применяются резистивные элементы и трёхфазные асинхронные двигатели, то есть по своему характеру нагрузка является линейной.
Однако в реальных сетях в качестве энергопотребляющих устройств могут применяться и применяются элементы, вольт-амперная характеристика (ВАХ) которых нелинейна. Такими потребителями являются, например, импульсные блоки питания, газоразрядные лампы.
Реакцией на гармоническое напряжение у таких потребителей является периодический негармонический ток [7]. Этот ток, протекая по таким элементам сети, как линии электропередачи и трансформаторы, вызывает в них потери мощности и энергии.
Величина таких потерь будет больше, чем если бы та же самая мощность передавалась потребителю при гармонической форме кривой тока. Разница в величине потерь при гармонической и негармонической форме кривой тока и гармоническом напряжении носит название потерь мощности от несинусоидальных токов [8].
Цель экспериментального исследования - получение данных о гармоническом составе токов, протекающих в фазных и нулевом проводниках при использовании различных трансформаторов и различных вариантах нелинейной нагрузки.
Для достижения поставленной цели и оценки величины таких потерь на учебной электростанции кафедры Электроэнергетики и электрооборудования Санкт-Петербургского государственного аграрного университета была собрана экспериментальная установка, схема которой представлена на рис. 1.
Характерными элементами установки являются:
- три однофазных автотрансформатора (АТ);
- трансформатор;
- воздушная линия электропередачи, выполненная проводом марки СИП-4 сечением 25 мм2, длиной 370 м.
Рис. 1. Схема экспериментальной установки для исследования потерь мощности от несинусоидальных токов
потеря мощность несинусоидальный фазный трансформатор
В качестве нагрузки используются лампы типа VIALOX NAV-E 400W E40 в количестве 54 штуки, равномерно распределённые по фазам, то есть в каждую фазу включено 18 таких ламп (с использованием пускорегулирующей аппаратуры), причём эти 18 ламп сгруппированы в четыре группы в каждой фазе (две группы по три лампы и две группы по шесть ламп) таким образом, что имеется возможность независимо включать или выключать каждую из этих четырёх групп ламп. Параллельно лампам включены конденсаторы для компенсации реактивной мощности ламп.
При проведении эксперимента использовались трансформаторы номинальной мощностью 25 кВА с коэффициентом трансформации, равным единице, и номинальным напряжением 0,38 кВ.
Измерение электроэнергетических величин и показателей качества электроэнергии производилось тремя измерительными приборами «Энергомонитор 3.3T1» (ЭМ) в трёх точках: на входе трансформатора, на входе и на выходе линии.
Программа экспериментальных исследований включала измерение электроэнергетических величин при одинаковой нагрузке во всех трёх фазах. При этом в опыте №1 число ламп в каждой фазе равнялось трём, в опыте №2 - шести (3+3), в опыте №3 - двенадцати (3+3+6) и в опыте №4 - восемнадцати (3+3+6+6).
В таблицах 1-3 приведены экспериментальные данные, полученные автором статьи лично при проведении экспериментов с использованием трансформатора со схемой соединения обмоток «звезда-звезда с нулём» (Y/Yн), трансформатора со схемой соединения обмоток «звезда-звезда с нулём с симметрирующим устройством» (Y/YнСУ) и трансформатора со схемой соединения обмоток «звезда-зигзаг с нулём» (Y/Zн).
Таблица 1
Результаты экспериментальных исследований потерь мощности от несинусоидальных токов в сети 0,38 кВ с трансформатором Y/Yн
|
ЭМ |
Измер. величина |
Единицы измерения |
Номер опыта |
||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
||||
|
№1 |
UAB |
В |
380,2 |
380,9 |
380,7 |
381,6 |
|
|
UBC |
В |
380,3 |
380,3 |
380,8 |
381,2 |
||
|
UCA |
В |
380,1 |
380,4 |
380,9 |
381,5 |
||
|
IA |
А |
5,9 |
11,2 |
21,3 |
30,6 |
||
|
IB |
А |
6,2 |
11,3 |
21,5 |
30,8 |
||
|
IC |
А |
5,8 |
10,99 |
20,6 |
29,9 |
||
|
PВХ |
Вт |
3839 |
7277 |
13860 |
19947 |
||
|
OВХ |
вар |
553 |
918 |
0 |
1523 |
||
|
SВХ |
ВА |
3877 |
7340 |
13860 |
20004 |
||
|
K2U |
% |
0,01 |
0,1 |
0,05 |
0,03 |
||
|
№2 |
Uab |
В |
378,4 |
377,7 |
374,4 |
371,8 |
|
|
Ubc |
В |
378,4 |
377,3 |
374,3 |
371,5 |
||
|
Uca |
В |
379 |
377 |
374,5 |
372,1 |
||
|
Ua |
В |
220,3 |
219,5 |
218 |
215,8 |
||
|
Ub |
В |
218,8 |
217,9 |
216,4 |
214,4 |
||
|
Uc |
В |
217,6 |
217 |
214,4 |
214 |
||
|
Ia |
А |
6,16 |
11,2 |
21,4 |
30,5 |
||
|
Ib |
А |
6 |
11,1 |
21 |
30,5 |
||
|
Ic |
А |
5,9 |
11,1 |
20,9 |
30,2 |
||
|
PВЫХ |
Вт |
3724 |
7216 |
13692 |
19580 |
||
|
QВЫХ |
вар |
361 |
-400 |
350 |
1300 |
||
|
SВЫХ |
ВА |
3955 |
7320 |
13740 |
19616 |
||
|
I(a)(1) |
А |
5,87 |
11,13 |
21,38 |
30,48 |
||
|
I(a)(3) |
% |
22,2 |
8,9 |
3,9 |
4 |
||
|
I(a)(5) |
% |
6,3 |
8,2 |
4,4 |
2,8 |
||
|
I(a)(7) |
% |
22,4 |
9,4 |
3,3 |
1,7 |
||
|
I(a)(9) |
% |
1,2 |
0,5 |
0,25 |
0,13 |
||
|
I(a)(11) |
% |
4 |
1,3 |
0,62 |
0,4 |
||
|
I(a)(13) |
% |
2,1 |
0,95 |
0,37 |
0,27 |
||
|
U1(1) |
В |
378,1 |
377,3 |
374,2 |
371,6 |
||
|
U2(1) |
В |
0,2 |
0,6 |
0,1 |
0,4 |
||
|
U0(1) |
В |
1,5 |
1,3 |
2 |
1 |
||
|
K2U(1) |
% |
0,06 |
0,15 |
0,05 |
0,1 |
||
|
K0U(1) |
% |
0,7 |
0,58 |
0,93 |
0,5 |
||
|
I1(1) |
А |
5,7 |
11 |
21,1 |
30,3 |
||
|
I2(1) |
А |
0,3 |
0,32 |
0,5 |
0,49 |
||
|
I0(1) |
А |
0,33 |
0,3 |
0,46 |
0,29 |
||
|
In |
А |
3,99 |
3,19 |
2,9 |
2,49 |
||
|
№3 |
U'ab |
В |
373,3 |
368,5 |
355,4 |
345,8 |
|
|
U'bc |
В |
373,7 |
368 |
356 |
345,8 |
||
|
U'ca |
В |
373,9 |
367,8 |
356,6 |
346,9 |
||
|
U'a |
В |
217,6 |
214,4 |
207,4 |
201,5 |
||
|
U'b |
В |
216,4 |
212,9 |
206,3 |
199,5 |
||
|
U'c |
В |
214,5 |
211,3 |
203,4 |
198,7 |
||
|
P'ВЫХ |
Вт |
3676 |
7066 |
12984 |
18237 |
||
|
Q'ВЫХ |
вар |
366 |
-420 |
333 |
1316 |
||
|
S'ВЫХ |
ВА |
3903 |
7180 |
13040 |
18284 |
||
|
U'1(1) |
В |
373,6 |
367,7 |
355,9 |
346 |
||
|
U'2(1) |
В |
0,5 |
0,3 |
0,7 |
0,7 |
||
|
U'0(1) |
В |
2 |
1,7 |
2,6 |
1,6 |
||
|
K'2U(1) |
% |
0,13 |
0,08 |
0,2 |
0,2 |
||
|
K'0U(1) |
% |
0,93 |
0,8 |
1,29 |
0,8 |
Таблица 2
Результаты экспериментальных исследований потерь мощности от несинусоидальных токов в сети 0,38 кВ c трансформатором Y/YнСУ
|
ЭМ |
Измер. величина |
Единицы измерения |
Номер опыта |
||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
||||
|
№1 |
UAB |
В |
379,5 |
380,5 |
380,5 |
379,8 |
|
|
UBC |
В |
379,7 |
380,1 |
380,3 |
379,8 |
||
|
UCA |
В |
380 |
380,7 |
380,1 |
379,4 |
||
|
IA |
А |
5,9 |
11,3 |
21,2 |
30,4 |
||
|
IB |
А |
6,1 |
11,3 |
21,2 |
30,6 |
||
|
IC |
А |
5,7 |
11,2 |
20,7 |
30,1 |
||
|
PВХ |
Вт |
3910 |
7429 |
13890 |
19880 |
||
|
OВХ |
вар |
0 |
700 |
0 |
0 |
||
|
SВХ |
ВА |
3880 |
7465 |
13860 |
19860 |
||
|
K2U |
% |
0,05 |
0,07 |
0,1 |
0,07 |
||
|
№2 |
Uab |
В |
378,5 |
377,2 |
373,8 |
370 |
|
|
Ubc |
В |
378,7 |
377 |
373,3 |
369,3 |
||
|
Uca |
В |
378,7 |
377,5 |
373,7 |
369,5 |
||
|
Ua |
В |
219 |
218,4 |
216,5 |
213,8 |
||
|
Ub |
В |
218,7 |
217,5 |
215,9 |
213,6 |
||
|
Uc |
В |
218,4 |
217,6 |
215 |
213,1 |
||
|
Ia |
А |
6,1 |
11,4 |
21,3 |
30,1 |
||
|
Ib |
А |
5,89 |
11,2 |
20,8 |
30,2 |
||
|
Ic |
А |
5,94 |
11,3 |
20,9 |
29,8 |
||
|
PВЫХ |
Вт |
3760 |
7220 |
13520 |
19200 |
||
|
QВЫХ |
вар |
-1142 |
-623 |
345 |
110 |
||
|
SВЫХ |
ВА |
3932 |
7420 |
13640 |
19250 |
||
|
I(a)(1) |
А |
5,94 |
11,17 |
21,28 |
29,96 |
||
|
I(a)(3) |
% |
26,5 |
20,4 |
10,4 |
8,5 |
||
|
I(a)(5) |
% |
8 |
9,7 |
5,4 |
2,5 |
||
|
I(a)(7) |
% |
2,5 |
0,8 |
0,7 |
0 |
||
|
I(a)(9) |
% |
0 |
0 |
0 |
0 |
||
|
I(a)(11) |
% |
5,2 |
2,3 |
0,4 |
0,86 |
||
|
I(a)(13) |
% |
1 |
0,5 |
0,4 |
0 |
||
|
U1(1) |
В |
378 |
376,4 |
374,1 |
370 |
||
|
U2(1) |
В |
0,2 |
0,8 |
0,3 |
0,2 |
||
|
U0(1) |
В |
0,46 |
0,4 |
0,7 |
0,3 |
||
|
K2U(1) |
% |
0,05 |
0,2 |
0,1 |
0,07 |
||
|
K0U(1) |
% |
0,2 |
0,18 |
0,3 |
0,15 |
||
|
I1(1) |
А |
5,76 |
11 |
20,9 |
29,9 |
||
|
I2(1) |
А |
0,31 |
0,2 |
0,5 |
0,38 |
||
|
I0(1) |
А |
0,34 |
0,29 |
0,5 |
0,2 |
||
|
In |
А |
4,69 |
6,64 |
5,85 |
4,87 |
||
|
№3 |
U'ab |
В |
372,5 |
366,8 |
355,3 |
343,3 |
|
|
U'bc |
В |
371,5 |
366,2 |
355,1 |
342,5 |
||
|
U'ca |
В |
372,2 |
367,5 |
350,5 |
343,3 |
||
|
U'a |
В |
215,6 |
213,3 |
206,4 |
199,3 |
||
|
U'b |
В |
215,5 |
212 |
206,1 |
198,1 |
||
|
U'c |
В |
213 |
210,3 |
203,3 |
196,6 |
||
|
P'ВЫХ |
Вт |
3716 |
7066 |
12960 |
17870 |
||
|
Q'ВЫХ |
вар |
-500 |
-682 |
-630 |
180 |
||
|
S'ВЫХ |
ВА |
3922 |
7289 |
13100 |
17940 |
||
|
U'1(1) |
В |
372,2 |
366,5 |
354,6 |
342,5 |
||
|
U'2(1) |
В |
0,4 |
0,6 |
0,6 |
0,5 |
||
|
U'0(1) |
В |
1,4 |
1,4 |
1,97 |
1,1 |
||
|
K'2U(1) |
% |
0,1 |
0,15 |
0,14 |
0,14 |
||
|
K'0U(1) |
% |
0,68 |
0,66 |
0,96 |
0,58 |
Таблица 3: Результаты экспериментальных исследований потерь мощности от несинусоидальных токов в сети 0,38 кВ с трансформатором Y/Zн
|
ЭМ |
Измер. величина |
Единицы измерения |
Номер опыта |
||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
||||
|
№1 |
UAB |
В |
380,5 |
380,3 |
380 |
380,3 |
|
|
UBC |
В |
380,9 |
380,9 |
379,9 |
380,4 |
||
|
UCA |
В |
380,1 |
380,3 |
379,9 |
380,3 |
||
|
IA |
А |
5,9 |
11,6 |
21,3 |
30,6 |
||
|
IB |
А |
6,4 |
11,9 |
22 |
31,2 |
||
|
IC |
А |
6,1 |
11,6 |
21,3 |
30,9 |
||
|
PВХ |
Вт |
3920 |
7515 |
14130 |
20320 |
||
|
OВХ |
вар |
594 |
1860 |
715 |
1220 |
||
|
SВХ |
ВА |
3960 |
7710 |
14130 |
20300 |
||
|
K2U |
% |
0,05 |
0,08 |
0,11 |
0,08 |
||
|
№2 |
Uab |
В |
380,2 |
378,9 |
375,5 |
373 |
|
|
Ubc |
В |
380 |
378,9 |
374,5 |
372 |
||
|
Uca |
В |
380,4 |
378,6 |
375,4 |
372,6 |
||
|
Ua |
В |
219,9 |
218,5 |
216,9 |
215,5 |
||
|
Ub |
В |
219,5 |
218,5 |
216,4 |
215,1 |
||
|
Uc |
В |
219,6 |
218,5 |
216,3 |
215 |
||
|
Ia |
А |
6,3 |
11,9 |
21,9 |
30,8 |
||
|
Ib |
А |
5,9 |
11,6 |
21,2 |
30,6 |
||
|
Ic |
А |
6,1 |
11,8 |
21,7 |
30,6 |
||
|
PВЫХ |
Вт |
3804 |
7266 |
13800 |
19665 |
||
|
QВЫХ |
вар |
-250 |
400 |
-220 |
360 |
||
|
SВЫХ |
ВА |
4029 |
7695 |
14020 |
19830 |
||
|
I(a)(1) |
А |
5,94 |
11,1 |
21,4 |
30,55 |
||
|
I(a)(3) |
% |
22,9 |
21,6 |
17 |
12,3 |
||
|
I(a)(5) |
% |
23,5 |
32,6 |
12 |
7,5 |
||
|
I(a)(7) |
% |
21,7 |
7,5 |
1 |
1,5 |
||
|
I(a)(9) |
% |
1 |
0,5 |
0 |
0,2 |
||
|
I(a)(11) |
% |
7,5 |
3,4 |
1,8 |
1 |
||
|
I(a)(13) |
% |
0 |
0 |
0 |
0 |
||
|
U1(1) |
В |
380 |
376,1 |
375 |
373 |
||
|
U2(1) |
В |
0,05 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
||
|
U0(1) |
В |
0,02 |
0,03 |
0,04 |
0,04 |
||
|
K2U(1) |
% |
0 |
0,14 |
0,15 |
0,15 |
||
|
K0U(1) |
% |
0,01 |
0,01 |
0,02 |
0,01 |
||
|
I1(1) |
А |
5,79 |
11,1 |
21,2 |
30,4 |
||
|
I2(1) |
А |
0,3 |
0,2 |
0,39 |
0,3 |
||
|
I0(1) |
А |
0,3 |
0,3 |
0,55 |
0,27 |
||
|
In |
А |
3,63 |
6,08 |
8,2 |
8,19 |
||
|
№3 |
U'ab |
В |
374,2 |
365,7 |
355,9 |
345,7 |
|
|
U'bc |
В |
374 |
366,4 |
355,6 |
345 |
||
|
U'ca |
В |
374,7 |
365,5 |
356,4 |
345,8 |
||
|
U'a |
В |
216,3 |
211,7 |
206,5 |
206 |
||
|
U'b |
В |
216,5 |
212 |
205,9 |
199,5 |
||
|
U'c |
В |
215,8 |
210,6 |
204,2 |
198,7 |
||
|
P'ВЫХ |
Вт |
3775 |
7060 |
13072 |
18300 |
||
|
Q'ВЫХ |
вар |
-260 |
Подобные документы
Понятие несинусоидальных токов и напряжений. Виды устройств, дающих нелинейную нагрузку. Формулы определения полных сопротивлений и токов, значений мощности искажений. Экономические потери в результате воздействия гармоник на аппаратуру релейной защиты.
презентация [1,8 M], добавлен 23.03.2017Определение токов в элементах сети и напряжений в ее узлах. Расчет потерь мощности в трансформаторах и линиях электропередач с равномерно распределенной нагрузкой. Приведенные и расчетные нагрузки потребителей. Мероприятия по снижению потерь мощности.
презентация [66,1 K], добавлен 20.10.2013Расчет и оценка показателей режима электрической сети, емкостных токов, токов короткого замыкания в электрической сети 6–20 кВ. Оценка потерь энергии. Оптимизация нормальных точек разрезов в сети. Загрузка трансформаторных подстанции и кабельных линий.
курсовая работа [607,6 K], добавлен 17.04.2012Проектирование системы внешнего электроснабжения. Определение центра электрических нагрузок предприятия. Выбор числа и мощности силовых трансформаторов. Расчет потерь в кабельных линиях. Компенсация реактивной мощности. Расчет токов короткого замыкания.
курсовая работа [273,0 K], добавлен 18.02.2013Расчет электрических нагрузок, освещения, потерь мощности в трансформаторе, токов короткого замыкания. Выбор защитной аппаратуры, распределительных и заземляющих устройств, линии электроснабжения. Схема управления и сигнализации для сетевого насоса.
дипломная работа [345,1 K], добавлен 17.08.2016Расчет электрических нагрузок и определение допустимых потерь напряжения в сети. Выбор числа и мощности трансформатора, место расположения подстанций. Определение потерь энергии в линиях, их конструктивное выполнение и расчет токов короткого замыкания.
курсовая работа [704,3 K], добавлен 12.09.2010Электрический ток в различных средах. Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы. Составление системы уравнений для расчета токов. Определение токов и падений напряжений на ветвях, потребляемой мощности цепи. Построение векторной диаграммы токов.
курсовая работа [640,4 K], добавлен 19.05.2015Определение номинальных токов, КПД и зависимости изменения вторичного напряжения от коэффициента нагрузки трансформатора. Расчет коэффициента трансформации, активных потерь мощности для первого и второго трансформаторов при их параллельной работе.
курсовая работа [670,8 K], добавлен 25.03.2014Разработка алгоритма и программы, реализующей расчет нагрузочных потерь активной мощности и электроэнергии. Использование среднеквадратического тока линии. Учет параметров П-образной схемы замещения. Определение суммарных годовых потерь электроэнергии.
курсовая работа [3,4 M], добавлен 28.08.2013Распределение потоков мощности в замкнутых сетях при различных режимах работы. Определение напряжений в узлах электрических сетей и потокораспределения в кольце с целью выявления точки потокораздела. Расчет потерь напряжений и послеаварийных режимов.
лабораторная работа [154,7 K], добавлен 30.01.2014Схема электроснабжения. Расчет электрических нагрузок по методу коэффициента максимума, потерь мощности в трансформаторе. Выбор компенсирующей установки, числа и мощности питающих трансформаторов, линий электроснабжения для модернизируемого оборудования.
курсовая работа [391,7 K], добавлен 21.05.2013Определение величин периодической слагающей аварийного тока в начальный момент переходного процесса, мощности КЗ и ударного тока. Построение кривых изменения аварийных и фазных токов во времени. Ток и напряжение в аварийном узле, векторные диаграммы.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 23.06.2012Система электроснабжения понизительной подстанции. Расчет электрических нагрузок, токов короткого замыкания, потерь напряжения и мощности, установки блоков микропроцессорной защиты распределительных линий и трансформаторов. Выбор электрооборудования.
дипломная работа [7,0 M], добавлен 29.01.2013Снижение потерь путем принудительного изменения потокораспределения. Суммарные потери мощности в сети. Способы создания принудительного экономического потокораспределения. Снижение коммерческих потерь электрической энергии, система контроля потребления.
презентация [2,2 M], добавлен 26.10.2013Характеристика монтажного участка электромеханического цеха. Расчет электрических нагрузок, освещения, потерь мощности в трансформаторе, токов короткого замыкания. Выбор элементов питающей и распределительной сетей. Расчет заземляющего устройства.
курсовая работа [249,2 K], добавлен 24.11.2014Выбор сечений проводов и определение потерь напряжения в кабельных линиях. Выбор числа и мощности трансформаторов. Расчет токов коротких замыканий. Выбор высоковольтных выключателей и автоматов на подстанциях. Защита от грозовых перенапряжений.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 21.02.2011Расчет электрических нагрузок. Коэффициент мощности. Расчетные токи. Компенсация реактивной мощности. Выбор потребительских подстанций. Расчет потерь электроэнергии в трансформаторе, газовое потребление электрической энергии. Сопротивление заземления.
курсовая работа [204,7 K], добавлен 31.03.2018Оценка типов защит, устанавливаемых на трансформаторе заданной мощности и питающей линии 110 кВ. Расчет токов короткого замыкания и дифференциальной защиты на реле РНТ-565. Максимальная токовая защита от перегрузок. Наименьшее сопротивление нагрузки.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 01.10.2014Опытное определение токов нагрузки сухих силовых трансформаторов. Освоение методики и практики расчетов необходимой номинальной мощности трансформаторов. Сокращение срока службы и температуры наиболее нагретой точки для различных режимов нагрузки.
лабораторная работа [1,1 M], добавлен 18.06.2015Расчет и проектирование высоковольтной линии для электроснабжения сельского хозяйства. Выбор числа и мощности трансформаторов, приведение нагрузок в высшему напряжению. Определение потерь в узлах с учетом потерь мощности. Расчет послеаварийного режима.
курсовая работа [468,8 K], добавлен 13.09.2010
