Указания по проведению эксперимента

• Убедитесь, что устройства, используемые в эксперименте, отключены от сети электропитания.

• Соедините гнезда защитного заземления " " устройств, используемых в эксперименте, с гнездом "РЕ" однофазного источника питания G1.

• Соедините аппаратуру в соответствии со схемой электрической соединений, приведенной на рис. 3.1.

• Отключите (если включен) выключатель А2.

• Установите переключателем желаемое значение коэффициента трансформации трансформатора А1. например, равным 1,0.

• Установите переключателями желаемые параметры моделей А7, А8 линий электропередачи и нагрузок А3, А5 соответственно равными, например, 50 Ом; 0,15 Гн и 50 %.

• Включите источник G1. О наличии напряжения на его выходе должна сигнализировать светящаяся лампочка.

• Включите выключатели «СЕТЬ» измерителя Р1 и блока мультиметров Р3.

• Активизируйте используемые мультиметры.

• Включите выключатель А2.

• С помощью мультиметров, включенных как вольтметры, блока Р3 измеряйте напряжения в интересующих точках исследуемой сети.

• С помощью измерителя Р1 определяйте величины активной, реактивной и полной мощностей, потребляемых нагрузкой.

• Встречное регулирование напряжения осуществляйте изменением коэффициента трансформации трансформатора А1.

• По завершении эксперимента отключите выключатель А2, источник G1. выключатели «СЕТЬ» измерителя Р1 и блока мультиметров Р3.

Контрольные вопросы

1. Для каких потребителей используется встречное регулирование?

2. Суть встречного регулирования?

3. Что такое стабилизация напряжения и в каких случаях оно применяется?

4. Средства регулирования напряжения?

5. Как регулируется напряжение на шинах электростанций и подстанций?

6. В чем заключается сущность регулирования напряжения изменением потоков реактивной мощности?

2.2. Регулирование напряжения путем продольной компенсации реактивной мощности с помощью конденсаторной батареи

Цель работы: Провести регулирование напряжения путем продольной компенсации реактивной мощности с помощью конденсаторной батареи.

Теория

Продольное и поперечное регулирование напряжения выполняется с помощью линейных и последовательных регулировочных трансформаторов. Линейные регулировочные трансформаторы и последовательные регулировочные(вольтодобавочные) трансформаторы используются для регулирования напряжения на шинах подстанций, где установлены трансформаторы без регулирования коэффициента трансформации под нагрузкой. Кроме того, они могут устанавливаться для регулирования напряжения на отдельных линиях и группах линий.

Для регулирования напряжения на шинах подстанции регулировочные трансформаторы (РТ) включаются последовательно с силовым трансформатором (Т) без регулирования под напряжением (РТН). Линейные регуляторы (ЛР), используемые для регулирования напряжения на отдельных линиях или группах линий, устанавливаются на шинах низшего напряжения подстанций непосредственно в линии. Линейные регулировочные трансформаторы устанавливаются также на подстанциях с автотрансформаторами (АТ), если необходимо изменять напряжения на шинах низшего напряжения под нагрузкой. В этом случае ЛР устанавливается последовательно с обмоткой низшего напряжения автотрансформатора.

Если регулирование напряжения с помощью РПН выполняется только по модулю, то оно называется продольным регулированием.

Если дополнительная ЭДС сдвинута на 90 град по отношению к ЭДС фазы, регулирование которой производится, то такое регулирование называется поперечным.

В общем случае регулирование может быть продольно-поперечным, и коэффициент трансформации в этом случае является комплексной величиной.

Регулирование напряжения также осуществляется за счет воздействия на потоки реактивной мощности по элементам электрическое сети. Для этого используют компенсирующие устройства (КУ) подключенные параллельно к нагрузке. Они могут, как потреблять реактивную мощность, так и генерировать. Также КУ могут быть регулируемыми и нерегулируемыми. Компенсирующие устройства (КУ) в зависимости от их типа и режима работы могут генерировать или потреблять реактивную мощность Q_ky, компенсируя ее дефицит или избыток в электрической сети, уменьшать или увеличивать индуктивное сопротивление.

Так, в результате включения КУ, генерирующих или потребляющих реактивную мощность, изменяется передаваемая по участкам сети реактивная мощность и, следовательно, потери напряжения определяются формулой

∆U=((PR+(Q±Q_ky)X)/U.

Создаются возможности регулирования напряжения в узлах сети и на зажимах электропотребителей:

U_i+1=U_i±∆U.

В электрических сетях с избытком реактивной мощности ( активно-емкостная мощность), в частности, в узлах сетей 330 кВ и более, в периоды малых нагрузок напряжения могут превысить допустимые значения. Для удержания напряжения в допустимых пределах необходимо потребить ( компенсировать) избыточную реактивную мощность, что может быть осуществлено с помощью реакторов поперечного включения, статических тиристорных компенсаторов или синхронных машин, работающих в режиме недовозбуждения.

При включении компенсирующие устройства потребляют из сети некоторую активную мощность, которая в случае приближенных расчетов не оказывает существенного влияния на результаты.

Выбор мощности устройства, и если в качестве КУ выступает батарея конденсаторов, определяется следующей формулой:

Q_k­^ст≥Q_k,

где Q_К определяется

Q_k=((U_2доп-U₂)/X_c)*U_{2доп .}

где U_2доп – допустимое напряжение в узле 2, U₂ – требуемое напряжение в узле 2, X_c – сопротивление сети.

Схема электрических соединений и перечень используемых блоков

Рис. 2.2. Схема для изучения регулирования напряжения путем продольной компенсации реактивной мощности

Обозначение	Наименование	Тип	Параметры
G1	Однофазный источник питания	218.5	~ 220 В / 10 А
A1	Однофазный трансформатор	372.1	80 ВА 220/ 198...242 В
А2	Автоматический однополюсный выключатель	359	~ 230 В / 0,5 А
А3	Активная нагрузка	306.4	~ 220 В/0...30 Вт
А5	Индуктивная нагрузка	324.4	~ 220 В /0...30 ВАр
А7, А8	Модель линии электропередачи	313.3	~ 220 В / 0,3 А
A11	Устройство продольной емкостной компенсации	315.3	0; 47; 94; 141; 188 мкФ / 0,3 А
Р1	Измеритель параметров однофазной сети	542	0...500 В / 0...5 А/ 2500 ВА
Р3	Блок мультиметров	509.2	2 мультиметра 0...1000 В; 0...10 А; 0...20 МОм