ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

РЕГУЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ ПУТЕМ ПОПЕРЕЧНОЙ

КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ С ПОМОЩЬЮ

КОНДЕНСАТОРНОЙ БАТАРЕИ

Цель работы – исследование регулирования напряжения путем поперечной компенсации реактивной мощности с помощью конденсаторной батареи.

ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА И ВХОДЯЩИХ В ЕГО СОСТАВ ЭЛЕМЕНТОВ

Источник G1 моделирует питающую электрическую систему, присоединенную, например, к шинам 6 – 10 кВ подстанции 6 – 10/0,4 кВ.

Трансформатор в группе А1 моделирует понизительный трансформатор подстанции 6 – 10/0,4 кВ.

Модель А3 линии электропередачи имитирует линию электропередачи 0,4 кВ распределительной сети.

Нагрузки А5 и А6 моделируют активную и индуктивную нагрузки сети 0,4 кВ.

Нагрузка А7 моделирует конденсаторную батарею.

Коммутатор А8 позволяет без переборки схемы производить измерение потоков активной и реактивной мощностей измерителем Р1 и напряжений вольтметром блока Р3 в намеченных точках электрической сети.

Описание и технические характеристики функциональных блоков

Обозначение	Наименование	Тип	Параметры
G1	Трехфазный источник питания	201.2	400 В ~; 16 А
А1	Трехфазная трансформаторная группа	347.1	3 х 80 В×А; 242, 235, 230, 126, 220, 133, 127 В/ 230 В (звезда)
А3	Модель линии электропередачи	313.2	400 В ~; 3 ´ 0.5 А
А5	Активная нагрузка	306.1	220/380 В; 50 Гц 3´50 Вт;
А6	Индуктивная нагрузка	324.2	220/380 В; 50 Гц 3х40 ВАр
А7	Емкостная нагрузка	317.2	220/380 В; 50 Гц 3х40 ВАр
А16	Коммутатор измерителя мощностей	349	5 положений
Р2	Измеритель мощностей	507.2	15; 60; 150; 300; 600 В,0,05; 0,1; 0,2; 0,5 А.
Р3	Блок мультиметров	508.2	3 мультиметра 0…1000 В ; 0…10 А ; 0…20 МОм

ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Для искусственной компенсации реактивной мощности, называемой иногда “поперечной” компенсацией, применяются специальные компенсирующие устройства, являющиеся источниками реактивной энергии емкостного характера.

Наглядное представление о сущности компенсации реактивной мощности дает рис….. На рис……а изображена схема электрической цепи. Пусть до компенсации потребитель имел активную мощность , соответственно ток  (отрезок  на рис….., б) и реактивную мощность от индуктивной нагрузки  с соответствующим током  (отрезок ). Полной мощности  соответствует вектор  (отрезок ). Коэффициент мощности до компенсации . Векторная диаграмма компенсации представлена на рис…..в.

а)	б)	в)
Рис. Векторная диаграмма компенсации реактивной мощности

После компенсации, т.е. после подключения параллельно нагрузке КУ (конденсатора) с мощностью  (ток ), суммарная реактивная мощность потребителя будет уже  (ток ) и соответственно снизится угол сдвига фаз с  до  и повысится коэффициент мощности с  до . Полная потребляемая мощность при той же потребляемой активной мощности  (токе ) до  (ток ) (отрезок ). Следовательно, в результате компенсации можно при том же сечении проводов повысить пропускную способность сети по активной мощности.

К техническим средствам компенсации реактивной мощности относятся следующие виды компенсирующих устройств: конденсаторные батареи (КБ), синхронные двигатели, вентильные статические источники реактивной мощности (ИРМ).

ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА

1. Убедитесь, что устройства, используемые в эксперименте, отключены от сети электропитания. Для соединения аппаратуры использовать проводники красного цвета, цепей рабочего заземления проводники черного цвета, цепей защитного заземления проводники желто – зеленого цвета.

2. Соединить гнезда защитного заземления “ ” устройств, используемых в эксперименте, с гнездом “РЕ” источника G1.

3. Соединить шнурами питания блоки, нуждающиеся в питании, с однофазной трехпроводной сетью 220 В лаборатории.

4. Соединить аппаратуру в соответствии с электрической схемой соединений.

5. Установить переключателем желаемое значение напряжения вторичных обмоток трансформаторов группы А1, например 220 В.

6. Установить переключателями желаемые параметры модели А3 линий электропередачи, например,  и  и нагрузок А5, А6 и А7 например, 50, 75 и 25 % соответственно.

7. Включить выключатель “СЕТЬ” измерителя мощностей Р2 и блока мультиметров Р3.

8. Включить источник G1. О наличии напряжений на его выходе должны сигнализировать светящиеся лампочки.

9. Меняя положение от 1 до 2 переключателя коммутатора А16, с помощью измерителя Р2 определить величины потоков активной и реактивной мощностей, а также напряжения в начале и конце линии электропередачи А3.

10. Меняя положение переключателей А7 (блок “Емкостная нагрузка”) осуществить регулирование напряжения сети путем поперечной компенсации реактивной мощности.

11. По завершении эксперимента отключить источник питания G1 и выключатели “СЕТЬ” измерителя мощностей Р2 и блока мультиметров Р3.

12. Сделать выводы

Таблица

При R= 50 Ом и 0,3/8

При R= 100 Ом и 0,6/16

При R= 150 Ом и 0,9/24

При R= 200 Ом и 1,2/32

Контрольные вопросы

1. В каком из режимов:

а) режим наибольших нагрузок;

б) нормальный режим;

в) режим наименьших нагрузок;

напряжение на потребителе будет максимальным?

2. Как называется вид регулирования напряжения, при котором регулирование осуществляется на шинах электростанции, подстанции?

3. Как называется вид регулирования напряжения, при котором регулирование осуществляется для отдельныхгрупп электроприемников?

4. Как называется вид регулирования напряжения, при котором регулирование осуществляется для отдельного электроприемника?

5. Как называются виды регулирования напряжения, при которых БК включаются в линию последовательно или параллельно? Что общего у этих видов регулирования и чем они отличаются?

6. Можно ли добиться превышения напряжения в конце линии над напряжением в начале линии?

7.  Перечислить способы регулирования напряжения в электрических сетях?

8.  В чем заключается нежелательность низкого коэффициента мощности у потребителя?

9. Назовите основные источники реактивной мощности?

10. В чем заключается положительный регулирующий эффект синхронных компенсаторов и синхронных двигателей.

11. Смысл отрицательного регулирующего эффекта батареи статических конденсаторов.

12. Что дает переключение батареи со звезды на треугольник?

13. Синхронные двигатели как источник емкостной реактивной мощности.

14. Как определяется емкостная мощность, генерируемая линией?

15. К чему приводит избыточная реактивная мощность в длинной линии, работающей на холостом ходу?

Библиографический список

1. Электротехнический справочник: в 4-х томах. Под общей редакцией проф. МЭИ В.Г. Герасимова и др. 9-е изд. М: Изд-во МЭИ, 2004. 964 с.

2. Белопольский И.И. Источники питания радиоустройств. Учебник для техникумов. Изд. 3-е, переработ., М., “Энергия”, 1971.

3. Правила устройства электроустановок. М.: Энергоатомиздат, 2003

4. Идельчик В.И. Электрические системы и сети: Учебник для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 592 с.: ил.

5. Федоров А.А., Каменева В.В. Основы электроснабжения промышленных предприятий: Учебник для вузов.–3-е изд., перераб. и доп.– М.: Энергия, 1979.–480 с., ил.