Номинальное напряжение элементов электрических сетей

Сеть характеризуется номинальным напряжением (Uном), на которое рассчитывается ее оборудование(линии, трансформаторы, выключатели и т.д.)

Uном- номинальное напряжение приемников, на которое они рассчитаны для нормальной и длительной работы.

Uном (50 Гц) - линейное для сети: 220 B; 380 B; 660 B; 3,6, 10, 20 кВ; 110, 150, 220, 330, 500, 750, 1150 (1800) кВ.

Напряжение в сети – функция нагрузки и отклоняется от Uном.

 

           

 

    

 

 

Рис.1.13

Напряжение в начале линии (U₁) в большинстве случаев больше, чем напряжение в конце линии (U₂), протекание тока по линии вызывает потерю напряжения (DU)-Рис.1.13 (DU= U₁- U₂)

 

Uном

                   

                     

      

+5%

                                                       

Рис. 1.14.

                                                         

 

За номинальное напряжение сети принимаем среднее арифметическое напряжение в начале и конце линии (Рис.1.14);

UНОМ = (U1+U2)/2

(1.4)

U_ном генератора на 5% выше, чем U_ном сети, на которую он работает;

U_ном трансформаторов устанавливается для первичной и вторичной обмоток при холостом ходе (без нагрузки);

Для понижающего трансформатора U_ном первичной обмотки равно U_ном сети;

U_ном первичной обмотки для повышающего трансформатора должно соответствовать U_ном генератора;

 

понижающий трансформатор      повышающий трансформатор          

 

12

                                                               1 2   ЛЭП     

                                                г

	Рис.1.16

Рис.1.15

 

 

¨ U_ном для вторичной обмотки трансформатора на 5% выше U_ном сети (при нагрузке);

¨ Так как существует потеря напряжения в самом трансформаторе, то U_ном вторичной обмотки трансформатора при холостом ходе применяется на 10% выше U_ном сети (до 220 кВ) и на 5% для трансформаторе 330 кВ и выше.

 

1.13.Области применения номинальных напряжений сетей.

380/220 В - сети для городских, сельских районов и мелкомоторных предприятий;

660 В -сеть для крупных двигателей промышленных предприятий;

3 кВ - фабричные и заводские сети и собственные нужды электростанции;

6-10 кВ - городские и сельскохозяйственные сети (питающие и распределительные);

20 кВ - сельскохозяйственные сети (питающие и распределительные);

35 кВ - городские и сельскохозяйственные сети;.

110 кВ - сети крупных центров потребления и глубокие вводы на крупные промышленные предприятия;

330-500-750кВ - системообразующие сети.

 

 

1.14 Векторная диаграмма электрической цепи. Падение и потеря напряжения.

					DU = U 1- U 2 - падение напряжения- векторная или геометрическая разность напряжения в начале и конце линии передач; DU = êU1ï- êU2ï- потеря напряжения- алгебраическая или арифметическая разность напряжений.

 

U 2

U 1

         R+jx                                 

                                                  

Рис.1.17

                                           I₂   

             

 

На Рис.1.18 представлена векторная диаграмма напряжений линии (Рис.1.17), построенная от конца линии к ее началу. Начало построения- откладывание вектора U2 по действительной оси.

			U 2=êU2ï=U2 ; êDUï= , (1.5) DU2 - продольная составляющая падения напряжения; jdU2 - поперечная составляющая падения напряжения; D U - падение напряжения в линии.

+j

 

                               

 

d

0

+1

               

U2

DU

j

             

                                       

Рис.1.18

            

                             

Для местных сетей (до 35 кВ) потеря напряжения приблизительно равна продольной составляющей падения напряжения(DU₂).

Рассмотрим графический расчет ЛЭП (Рис.1.19) по току нагрузки:

 

	R+jx		U 2

U 1

                                              Дано: U ₂,I₂,j₂,R+jx, I2=I-
ток в линии. 

                                                         Определить: U₁.

Рис.1.19

           

U 1= U 2+D U; êU1ï= .

(1.6)

B

Строим векторную диаграмму напряжения для фазных напряжений и токов (Рис.1.19):

                                                                               

 

	U 1ф

 

                        

                                                     

M

A

D

C

d

0

                                                         

+1

j2

j2

I2а

                                                                             

<AKB=900

I 2R

I 2||АK

I2p

I 2

                                                                                                                                                                        

           

L

K

                                                                              

Рис.1.20

D U 2ф

                                                                      

                         

 

Ход построения:

Откладываем на горизонтальной оси вектор U _2ф;

Под углом j₂  к вектору напряжения откладываем вектор тока I ₂; Разложим I 2 на активную I_2a и реактивную I_2р составляющие;

От конца вектора напряжения U _2ф строим падение напряжения в линии от тока нагрузки I ₂ в активном сопротивлении R, совпадающее по направлению с током I ₂;

Падение напряжения от тока I ₂ в реактивном сопротивлении X пристраивается к току I ₂ перпендикулярно;

Соединяя точку А с точкой B получим вектор фазного напряжения в начале линии.

AB = U _1ф - U _2ф; D U = I ₂* Z.

 

Аналитическое решение:

Проектируем векторы I₂R и I₂X из треугольника АКB на продольную и поперечную оси, имеем треугольники АСК и КLB;

Угол ÐКBL=Ðj₂, CD=KL=I₂Xsinj₂ ;

Из векторной диаграммы можно записать:

DU ф= DU2ф+jdU2ф,		(1.7)
DU 2ф=AD=AC+CD= I 2Rcosj2+ I 2Xsinj2=I2aR+I2aX;		(1.8)
I2a= I 2cosj2; I2р= I 2sinj2; DL=CK;		(1.9)
dU2ф=BD=BL - DL= I 2xcosj2 - I2Rsinj2=I2ax - I2рx;		(1.10)
tg d=BD/(OA+AO)= dU2ф/(U2ф+DU2ф);	(1.11)

 

dU2Ф

U 1Ф

 

D U Ф

              

d

                                                           

Рис. 1.21.

            

             

Переходя к линейному напряжению имеем:

Uл= Uф;	(1.12)
DU л= DU ф ;	(1.13)
U 1= U 2+ (I2aR+I2рX)+ j(I2aX+I2р);	(1.14)
U1= ;	(1.15)
U 1=U2 + (P2R+Q2X)/U2+j[(P2X - Q2R)/U2];	(1.16)

P₂, Q₂ - активная и реактивная мощности трех фаз в конце линии.

I2=I=I1 ; êU2ï=U=êU2ï;

(1.17)

Если известны P₁, U₁,Q₁, то:

U 2=U1 - [(P1R + Q1X)/U1] - j[(P1x - Q1R)/U1].

(1.18)

Для ЛЭП 110 кВ и ниже не учитываются dU₂ при определенном падении напряжения, что дает погрешность меньше 0,1%.

U1» U2+ (P2R +Q2X)/U2;	(1.19)
U2» U1 - (P2R +Q2X)/U1.	(1.20)

 

 

  

 

 

1.15. Векторная диаграмма линии с несколькими нагрузками.

             1. С двумя нагрузками (Рис.1.22)

 

U_А  

А

    I_л    U₁       U₂

R₁+jx₁ R₂+jx₂                               U_А-?; U₁-?

                                                   D U _а2= D U ₁₂+ D U _а1; I _л= I ₂+ I ₁ 

А

            I₁<j     I₂<j

	Рис.1.22

            

jI1 X1

DUА1

                                                                          

DUА2

                                                                                    

UA

+j

                                

			900

I1R1

                                                                          

			DU12

d

                                                     

jI2 X2

2

j2

d2

0

                                                    

I2R2

I 1

U2

j2

j1

+1

                             

I Л

I 2

900

                                            

          

 

Рис.1.23