Сопоставление надежности и безопасности цепей с источником напряжения и с источником тока

Рассмотрим аварии типа: - обрыв; - кз.

ИН не боится обрывов, но боится кз, т.к. весь ток проходит через 1 приемник, а все остальные токи на приемниках будут около 0.

ИТ боится обрывов, но не боится кз. Аварийный режим хх, что приводит к возрастанию напряжения.

Ставя предохранители в цепь ИН переводим режим кз в обрыв. А в цепи с ИТ ставим разрядник, но возможны всплески напряжения и выгорания электродов, что плохо и нельзя кз перевести в обрыв. В ИТ более сложная защита. Защита в сетях с ИН по току проще, чем в сетях с ИТ по напряжению.

Таким образом ИН более надежны по причине большей надежности максимальной токовой защиты.

Рассмотрим с точки зрения безопасности: ИН - хх

- кз, малое напряжение

ИТ - хх большое напряжение

- кз

Прикосновение к ИН относительно безопасно для человека, получает ожоги но живой. В ИТ возможен пробой изоляции, тогда через человека проходит весь ток.

Вывод: более опасные сети с ИТ.

Общий вывод:

	Цепи с ИН	Цепи с ИТ
Технико-экономические показатели	+	+
Надежность	+	-
Безопасность	+	-

4.Область применения цепей с ИТ.

В электрических измерениях (трансформатор тока)

Электропривод

Питание устройств содержащих электрическую дугу

Устойчивость дуги: дугой называется разряд в газе или вакууме.

Рассмотрим ВАХ дуги:

Для анализа возьмем схему: , где L – индуктивность токоподвода, .

Рассмотрим точки А и В указанные на графике:

А) А’ > <0, откуда получаем, что ток падает как следствие обрыв дуги

А” < >0, ток растет, приходим в точку В

Устойчиво гореть не может, либо обрыв либо в точку В.

В) В’ < , ток растет, переходим в точку В

В” > , ток падает, переходим в точку В

Устойчивое горение дуги

Возьмем идеальный источник: .В цепи с ИИН дуга гореть устойчиво не может, а в цепи с ИИТ дуга устойчива всегда.

Использование компенсирующих устройств для поддержания баланса реактивной мощности диктуется двумя причинами.

Во-первых, основные источники реактивной мощности в энергосистемах - генераторы электрических станций являются и источниками активной мощности. Однако генераторы нецелесообразно загружать генерацией реактивной мощности поскольку их эксплуатационные возможности ограничены величиной номинальной полной мощности Sгн. Понятно, что чем больше генератор загружен реактивной мощностью, тем меньше он отдает активной

Так как именно активная мощность обеспечивает полезную работу электроприемников и может быть произведена только генераторами, то последние стремятся использовать преимущественно для выработки активной мощности, а недостающую получать с помощью компенсирующих устройств. В этом случае уравнение баланса реактивных мощностей приобретает следующий вид

где Qг, - генерируемая реактивная мощность электростанций, Qп – реактивная мощность потребителей, DQл - потери реактивной мощности в сетях, Qл - генерируемая реактивная мощность электропередач, Qку – генерируемая мощность компенсирующих устройств.

Во-вторых, затраты реактивной мощности на передачу электроэнергии от электрических станций до потребителя весьма высоки и значительно больше потерь активной мощности. Наибольшая часть потерь приходится на трансформаторы подстанций. Так, в трансформаторе 110 кВ мощностью 31.5 кВА в нормальном режиме работы потери активной мощности составляют около 1%, реактивной – около 25%. Доходя до потребителя, электроэнергия подвергается трансформации напряжения самое меньшее три раза. Поэтому целесообразно устанавливать дополнительные источники реактивной мощности в непосредственной близости от потребителя.

Передача электроэнергии сопровождается протерями активной мощности, выделяемой в виде тепла в проводах и обмотках трансформаторов сетей. Эти потери зависят от величины активного сопротивления и величины тока

Как было показано выше, поперечная компенсация реактивной мощности снижает величину тока в сети (на участке источник – компенсирующее устройство), следовательно снижаются и потери.

Вопрос № 38. Тепловой расчет с помощью эквивалентных тепловых схем (ЭТС).

В целях упрощения расчета тепловых полей, особенно на этапе проектирования устройства, применяют эквивалентные тепловые схемы.

Устройство представляется в виде системы однородных тел, связи между которыми определены условиями теплообмена. В плоскости симметрии каждого тела устанавливается узел, к которому подключаются сопротивления теплообмена с другими телами. В узлы вводятся потери, выделяющиеся в данной части устройства. Тепловые сопротивления определяются через параметры среды – теплоемкость, коэффициенты теплопроводности и теплоотдачи, зависящие от температуры. В каждом диапазоне ожидаемых температур принимается кусочно-постоянная аппроксимация этих параметров.

Основные отличия теплового режима ЛАД от теплового режима кругового аналога заключаются в следующем:

· Индуктор и вторичный элемент ЛАД работают в кратковременном и повторно-кратковременном режимах;

· тепловая мощность выделяющаяся во вторичном элементе регулярно выносится за пределы активной зоны.

Для совместного исследования электромеханических и тепловых процессов предлагается использовать детализированную электрическую, магнитную и тепловую схемы замещения.

Степень детализации схем замещения зависит от вида схемы, так например, электрическая схема детализируется до секции, фазы и стержня; магнитная – до зубцового деления; тепловая – до зубцового деления, полюсного деления, нескольких полюсных делений, полной длины индуктора.

При низкой скорости требуется более мелкая детализация, чтобы исключить большие погрешности при замене производных по координате и их конечно-разностными аналогами.

Для исследования электромеханических процессов используют динамические и квазистатические модели. Ввиду того, что постоянные времени различных процессов различны, поэтому для совместных расчетов применим статические электромагнитные величины и динамические тепловые модели.

На рис. 43 показан эскиз линейной индукционной машины с индуктором, охлаждаемым воздухом, защищенным электропроводящим экраном и отделенным от ВЭ слоем теплоизоляции (например, воздуха).

На рис. 44 приведена эквивалентная тепловая схема устройства, которая описывается следующей системой уравнений

Рис. 44. Эквивалентная тепловая схема ЛИМ

где -тепловая проводимость между пазовой и лобовой частями обмотки;

- соответственно проводимости между пазовой частью обмотки и зубцами сердечника, пазовой частью обмотки и экраном, сердечником и экраном, ВЭ и экраном;

- проводимости теплоотдачи от лобовых частей обмотки и ВЭ к воздуху, а также сердечника к воде (воздуху), охлаждающей ярмо индуктора;

- температуры лобовых частей, пазовых частей обмотки, сердечника, экрана, ВЭ, воздуха и воды (воздуха);

- потери мощности, выделяющиеся в лобовых и пазовых частях обмотки, в сердечнике, экране и ВЭ,

- теплоемкости пазовой и лобовой частей обмотки, сердечника, экрана и ВЭ.

Если пренебречь тепловой передачей между пазовой и лобовой частями обмотки индуктора () и все потери в обмотке учесть в виде одного источника тепла, а также ввести температуру воздуха в зазоре, получим модификацию ЭТС, указанную на рис. 45. Соответствующие уравнения записываются в виде

Вопрос №39. Назначение и виды компенсации реактивной мощности (продольная, поперечная). Особенности компенсации реактивной мощности ЭТУ.

Поперечная компенсация реактивной мощности, заключается в параллельном соединении компенсирующих устройств соединении индуктивного и емкостного сопротивлений ток в неразветвленной части цепи представляет собой геометрическую сумму токов индуктивности и емкости. Индуктивный ток отстает от напряжения, а емкостной опережает его. При соответствующем значении емкости суммарный ток оказывается ниже индуктивного тока нагрузки, что приводит к увеличению коэффициента мощности.

Повышение коэффициента мощности нагрузки с помощью источников реактивной мощности позволяет увеличить пропускную способность линий, повысить активную нагрузку трансформаторов без увеличения их полной мощности. При поперечной компенсации реактивной мощности наряду со снижением тока нагрузки следует отметить снижение потерь активной мощности, повышение уровня напряжения в сети и снижение его потерь в отдельных элементах системы электроснабжения. Наиболее целесообразно подключать конденсаторы как можно ближе к приемникам и потребителям электроэнергии и уменьшения потерь в питающей их сети.

При продольной компенсации реактивной мощности конденсаторы включают последовательно с нагрузкой через разделительный или вольто-добавочный трансформаторы. Продольная компенсация обеспечивает автоматическое регулирование напряжение в зависимости от тока нагрузки. Однако при продольной компенсации, возникают аварийные режимы. Причинами их могут оказаться феррорезонансные колебания, перенапряжения при расшунтировании конденсаторов, внутренние повреждения конденсаторов. Если в схеме питания возникает резкое повышение напряжения, то конденсаторы должны быть немедленно разряжены через искровой промежуток и зашунтированы высоковольтным выключателем.

Конденсаторы при продольной компенсации включаются в цепь последовательно, поэтому через них проходит полный ток линии, в том числе и ток короткого замыкания. Продольная компенсация применяется на линиях высоких напряжений, прежде всего, для устойчивости энергосистемы и для увеличения пропускной способности линий. Поскольку при продольной компенсации ток конденсатора Iк равен проходящему через него полному току нагрузки I, то мощность конденсаторных батарей Qк1, кВар, является переменной величиной (зависит от нагрузки):

Так как мощность конденсаторов при продольной компенсации изменяется, то уровень напряжения повышается не на постоянную величину, как это происходит при поперечной, а на величину, изменяющуюся пропорционально изменению реактивной нагрузки линии.

Технические эффекты компенсации реактивной мощности.

Применение компенсации реактивной мощности позволяет достичь следующих эффектов:

1. снизить ток в передающих элементах сети, что приводит к уменьшению сечения сетей, где Qi-реактивная мощность до компенсации, Qк- мощность компенсирующих устройств;

2. уменьшить полную мощность, что снижает мощность трансформаторов и их число;

3. уменьшает потери активной мощности, следовательно, и мощность генераторов на электростанциях.

Уменьшение потерь мощности (энергии) в линиях и трансформаторах при уменьшении реактивных нагрузок.

Cosφ – основной энергетический показатель, он характеризует работу системы Эл.снабжения.

Снижение Cosφ влечет за собой следующие неблагоприятные последствия:

1) В энергосистеме наряду с активной мощностью появляется реактивная, которая излишне загружает ЛЭП

2) В следствие этого растет сила тока в линии при заданной активной мощности

3) Растут потери активной мощности в линии

4) Растут потери напряжения в линии

5) Требуется увеличение мощности трансформатора, генератора, коммутационных аппаратов. Их выбирают по величине полной мощности

6) Необходимо увеличение сечения линий Эл. передач, которые выбирают по величине S.

Принимаются следующие меры по повышению Cosφ:

1) Не требующие установки спец. компенсирующих устройств:

- Правильный выбор мощности Эл.двигателей и трансформаторов, обеспечивающих их полной загрузкой

- Замена малозагруж. двигателей двигателями меньшей мощности. Ограничение работы на ХХ

- Применение СД вместо мощных АД

- Повышение качества ремонта двигателей и оборудования

Однако этих мер оказывается недостаточно, т.к. они позволяют повысить Cosφ до 0.75-0.85

Нормативное значение 0.92-0.94

2) Установка компенсирующих устройств.

Синхронные компенсаторы, перевозбужденные СД и статические компенсаторы

Батареи конденсаторов обычно подключают к сети параллельно (поперечная компенсация реактивной мощности)

Конденсаторы U=6-10кВ рекомендуется размещать на цеховых подстанциях, а конденсаторы U=0.22-0.66кВ в цехах у групповых РП

Используются установки продольной компенсации для повышения Cosφ (емкость послед-но). Широко применяются тиристорные быстродействующие источники реак. мощности.

Эту в большинстве своем явл. крупными потребителями реак. мощности, её передача по линиям вызывает значит. потери активной мощности и напряжения, поэтому при проектировании систем Эл.снабжения вблизи потребителей устанавливают дополнит. источники реактивной мощности. Это наз. компенсацией.

Компенсация может быть централизованной, групповой, индивидуальной.

Наиболее эффективна индивидуальная, когда дополн. источники устанавливаются возле крупного потребителя.