Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Магнитогорский государственный технический университет

им. Г.И. Носова»

Лабораторная работа № 73

по дисциплине: Электроэнергетические системы и сети

на тему: «Определение потерь электрической энергии в распределительных сетях»

Выполнил: Бондарев М.С.

группа АТБ-21-1

Проверил:

Работа защищена “____”_________ 20__г.


Магнитогорск

2023
Цель работы: определить факторы, влияющие на величину потерь активной и реактивной мощности в распределительной сети, изучить зависимость потерь мощности от величины нагрузки и её характера, а также изучить влияние номинального напряжения распределительной сети на величину потерь активной и реактивной мощности.

Краткие теоретические сведения

1. Потери мощности и электроэнергии в линиях электропередач

Передача электроэнергии по проводам сопровождается потерями активной мощности и энергии, которые обусловлены нагревом проводов при прохождении по ним тока, утечкой тока через изоляторы, потерей мощности на корону.

Потери активной мощности в трехфазной линии, обусловленные нагревом проводов, определяются по формуле, кВт:



где I, I_a,1_р - полный, активный и реактивный токи в линии, А;

Р, Q- активная и реактивная мощности нагрузки, кВт и квар;

U-линейное напряжение, кВ;

R— активное сопротивление одной фазы линии, Ом

Потери реактивной мощности в трехфазной линии, рассчитываются по формуле, квар:

---

где X- индуктивное сопротивление одной фазы линии, Ом.

При расчетах по формуле (1) и (2) мощность и напряжение должны быть взяты для одной и той же точки линии. Расчет потерь мощности на основе полной схемы замещения должен производиться с учетом влияния проводимостей путем добавления к мощности нагрузки потерь мощности в проводимостях.

При расчете потерь мощности в линии с несколькими нагрузками либо в разветвленной линии для каждого участка линии нужно определить линейные мощности, которые, начиная с последнего участка, получаются путем суммирования мощности нагрузки и потерь мощности на предыдущем участке.

Так, для линии, показанной на рис. 1, S₂=S_a, а S₁= S₂+ ΔS₂ + ΔS_b, где ΔS₂ - потери мощности на втором участке,

определяемые по формулам (I) и (2).




Рис. 1. Расчетная схема сети

Полные потери мощности в линии равны сумме потерь мощности на всех участках: ΔS = ΔS₁ + ΔS₂.

В местных сетях потери мощности в проводимостях и их влияние на потери мощности в последующих звеньях сети не учитываются, поэтому расчеты ведутся по номинальному напряжению сети. Тогда для сети, изображенной на рис. 1.:



Где R₁, R₂-активные сопротивления участков сети, Ом

Аналогично находятся потери мощности в местных магистральных линиях с ответвлениями.

Потери мощности в линии с равномерно-распределенной суммарной нагрузкой I, будут в три раза меньше, чем при той же нагрузкой I, приложенной на конце линии, т.е. в этом случае,



Потери энергии в линии определяются путем умножения потерь мощности на время их существования. Так как нагрузка и связанные с пей потери мощности с течением времени непрерывно изменяются, то при определении потерь мощности умножают на время наибольших потерь

---

, которое находится по кривым рис. 2 в зависимости от времени пользования максимума нагрузки Т_нб и cos, либо по формуле.

Таким образом, потери энергии:







Рис.2 Определение времени наибольших потерь

2. Потери мощности и энергии в двухобмоточных трансформаторах

Передача мощности через трансформатор сопровождается потерями мощности в активном и реактивном сопротивлениях обмоток, а также потерями, связанными с намагничиванием, стали. Потери, возникающие в обмотках, зависят от протекающего по ним тока; потери, идущие на намагничивание, определяются приложенным напряжением и в первом приближении могут быть приняты неизменными и равными потерям мощности холостого хода.

Суммарные потери мощности в трансформаторе могут быть вычислены как:



(7)



где R_m, X_m -активное и индуктивное сопротивление трансформатора, Ом

ΔP_x.x., ΔQ_x.x.- активные и реактивные потери мощности кВт, квар

U - Номинальное напряжение трансформатора, к которому приведены его сопротивления и ток.

Расчет потерь мощности в трансформаторе удобнее проводить по параметрам, приведенным в справочной литературе:



(8)



где – ΔP_к.з. потерн короткого замыкания, кВт

S- Нагрузка трансформатора, кВА;

S_н-номинальная мощность трансформатора, кВА.
U_к.з.- напряжение короткого замыкания, %

Если ΔQ_ХХ неизвестны, а I­­_ХХ известен, %, то



При параллельной работе п одинаковых трансформаторов их эквивалентное сопротивление уменьшается в п раз, тогда как потери на намагничивание во столько же раз увеличиваются:



(10)

---

Потери энергии в трансформаторе, не зависящие от тока нагрузки, определяются путем умножения потерь мощности на время их действия, кВт*ч:


Потери энергии, зависящие от тока нагрузки, находятся умножением максимальных потерь мощности на время максимальных потерь .



Полные потери энергии в трансформаторе определяются:


Описание лабораторного комплекса
Лабораторный комплекс «Передача и качество электрической энергии в системах электроснабжения» позволяет исследовать параметры установившегося режима электрической сети, характеристики электрической нагрузки.

Комплекс состоит из лабораторного стола, в каркасе которого закрепляются отдельные модули и персонального компьютера. Персональный компьютер типа IBM является одним из составных звеньев лабораторного комплекса, он используется для осциллографирования, визуализации данных, п качестве многоканального осциллографа и самописца, а также для управления элементами комплекса в реальном масштабе времени.

Общий вид комплекса представлен на рис. 3.




Рис. 3. Общий вид комплекса
Практически все модули, входящие в состав стенда, имеют трехфазное исполнение. Некоторые из них позволяют регулировать значения отдельных параметров, или управлять их работой. Схема, приведенная в рекомендациях по выполнению лабораторных работ,

изображена в однофазном исполнении. Разделение схемы на модули сохраняется (каждый модуль выделен пунктирным прямоугольником).

Описание и условное обозначение модулей, использующихся для выполнения данной лабораторной работы, приведены в таблице 1

Таблица 1

Описание модулей лабораторного комплекса «Передача и качество
электрической энергии в системах электроснабжения»

| Пози­ция	Название модуля		Описание
1	Модуль «Активная нагрузка»		Содержит 3 регулируемых активных сопротивления.
3	Модуль Измерителя мощности		Представляет собой трехфазный измеритель активной мощности, реактивной мощности, фазных токов, напряжений и частоты.
4	Модуль ввода- вывода		Содержит 3 датчика тока, 3 датчика напряжения, разъемы аналогового (XS1...XS2) и дискретного управления (XS3... XS8). Датчики тока и датчики напряжения входят в состав модуля, но для повышения наглядности схем, изображаются непосредственно в цепях измерения.
6	Модуль питания стенда		Автомат подачи питания на все модули стенда. На схемах лабораторных испытаний не обозначен.
7	Модуль «Индуктивная-нагрузка»		Содержит 3 регулируемых индуктивных сопротивления.
8,9,10	Модуль линии электропередач		Содержит трехфазную модель линии электропередач с изменяемой величиной ее продольной активной, продольной индуктивной и поперечной емкостной составляющих. При этом, емкостная составляющая может быть отключена.
11	Модуль однофазных трансформаторов.		Содержит 3 однофазных трансформатора с первичной обмоткой на 380В и вторичной обмоткой на 220В (с отпайкой па 127В). На схемах лабораторных испытаний модуль обозначается как трехфазный, с указанием схем соединения обмоток и величины ЛИНЕЙНОГО напряжения на каждой стороне трансформатора.
Наименование		Название модуля		Описание
12		Модуль трехфазной сети		Содержит источник трехфазного напряжения 380В и управляемый трехфазный выключатель.
14		Модуль «Емкостная нагрузка»		Содержит 3 регулируемых емкостных сопротивления.

---

Порядок выполнения работы:

1. 
   Собрать схему лабораторных испытаний рис.4. (ВСЕ модули стенда должны быть ОТКЛЮЧЕНЫ!). Схема представляет собой сеть с радиальным питанием. Источник питания 1. представляющий собой сеть бесконечной мощности, через понижающий трансформатор 2 и модуль измерителя мощности 3, питает линию электропередачи 4. работающую на активно-индуктивную нагрузку 5. В качестве нагрузки используются два модуля: модуль активной и модуль индуктивной нагрузки.
   

Каждый из модулей представляет собой 3 независимых сопротивления. Активные и индуктивные элементы модулей соединяются параллельно. Для измерений режимных параметров линии электропередачи используются датчики токов и напряжений. При этом, датчики токов включаются последовательно в измеряемую цепь фазы А, а датчики напряжения - на напряжение фазы А (измерения производя тся относительно нейтрали силового трансформатора). Мощность со стороны первичной обмотки трансформатора измеряется с помощью универсального измерителя мощности 3.

2. 
   Установить параметры линии электропередач: а) максимальное значение продольной составляющей (переключатель SA1 в положение 3); б) отключить поперечную составляющую (переключатель SA2, SA3 в положение 1). Установить параметры активной и индуктивной нагрузки: переключатель SA1 в максимально возможное положение (модуль активной нагрузки SA1 в положение 11, модуль индуктивной нагрузки SAI в положение 1). Нейтраль трансформатора оставить не заземленной (режим работы с изолированной нейтралью).
   
3. 
   Загрузить менеджер автоматического управления (Пуск —» Программы —» LCVicw—» Менеджер управления).
   
4. 
   В появившемся диалоговом окне выбрать раздел «Лабораторные работы» и выбрать работу «Потери электрической энергии и распределительных сетях». В диалоговом окне появятся виртуальные измерительные приборы для измерения активной и полной мощностей в начале и в конце линии электропередачи.
   

Опыт №1

5. 
   Перевести переключатели режима управления всех задействованных блоков в положение «Руч».
   
6. 
   Подать питание на стенд (тумблер QF1 модуля питания стенда в положение «Вкл»),
   

7. 
   Включить все модули, имеющие индивидуальный тумблер подачи питания «Сеть» (модуль трехфазной сети, модуль измерителя мощности). Нажать кнопку «Вкл» модуля трехфазной сети (кнопка SB1, загорается красная лампа модуля).
   

---

Смотрите также файлы

• Диктант 24 сынып Масат, міндеттері.docx

• Facebook Чтобы грамотно подойти к изучению полезных функций Facebook, разберём основные понятия.pptx

• Гравюра (от франц gravure).docx

• Реферат по дисциплине Численные методы расчета строительных конструкций по теме Переход от реального объекта к расчётной схеме.docx

• Политический режим это комплекс методов и средств, через которые реализуется политическая власть. Тоталитарный режим.docx