Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Інші
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Електропостачання промислових підприємств міст та сільського господарства
Інформація про роботу
Рік:
2024
Тип роботи:
Методичні вказівки
Предмет:
Електротехніка
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
Міністерство освіти України
Державний університет "Львівська політехніка"
Дослідження конденсаторних установок для компенсації реактивної потужності
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
до виконання лабораторної роботи № 2 з дисципліни "Основи електроенергетики та електропостачання"
для студентів базового напрямку 6.0922 “Електромеханіка”
Затверджено на засіданні кафедри “Електропостачання
промислових підприємств, міст та сільського
господарства”
Протокол N ___ від "___"__________ 200 р.
Львів 2005р.
Дослідження конденсаторних установок для компенсації реактивної потужності. Методичні вказівки до лабораторної роботи 2 з дисципліни " Основи електроенергетики та електропостачання " для студентів базового напрямку 6.0922 “Електромеханіка” / Уклад. В.Г.Лисяк, Р.В. Бучковський, Ю.М. Жовнір. — Львів: ДУ “Львівська політехніка”, 2005. — 12 с.
Укладачі: В.Г. Лисяк, асс.
Р.В. Бучковський, асс.
Ю.М. Жовнір, асс.
Відповідальний за випуск: А.А. Маліновський, к.т.н., доц.
Рецензенти: Хохулін Б.К., ст. викл.
Амброз В.М., ст. викл.
Мета роботи
Метою даної роботи є закріплення теоретичного матеріалу з дисципліни “Електропостачання” та отримання практичних навиків дослідження конденсаторних установок для компенсації реактивної потужності, на предмет їх придатності до експлуатації.
Загальні відомості
Електроенергетичні системи постачають споживачам як активну, так і реактивну потужність. Найбільшими споживачами реактивної потужності є асинхронні двигуни, особливо, якщо вони працюють у недонавантаженому режимі.
Із загальних 100% споживаної реактивної потужності близько 80% виробляють синхронні генератори електростанцій. Близько 20% необхідної для роботи споживачів реактивної потужності недоцільно передавати лініями електропередач, оскільки при цьому збільшуються втрати активної потужності.
Ці 20% реактивної потужності генерують власні джерела реактивної потужності споживачів. Останніми є, в основному, синхронні двигуни та конденсаторні батареї. Крім них використовують також статичні тиристорні компенсатори та синхронні компенсатори.
В даній лабораторній роботі мова йтиме про конденсатори та батареї конденсаторів, які призначені для компенсації реактивної потужності.
Розділ І
Теоретичні відомості.
Конденсатор складається зі сталевого бака та виємної частини. Виємна частина конденсатора - це набір розділених між собою твердим діектриком обкладинок, від яких зроблено ізольовані керамікою від корпусу виводи. Виємна частина вставляється в бак і заливається рідким діелектриком - мінеральною оливою (конденсатори типу КМ) або соволом (конденсатори типу КС). Сучасні конденсатори виконують екологічно чистими, застосовуючи замість соволу інші нешкідливі речовини. В однофазних конденсаторах один з виводів буває з'єднаний з корпусом.
Конденсатори використовуються для компенсації реактивної потужності електроустановок промислових підприємств. Як правило, конденсатори вмикають паралельно до споживачів електроенергії (поперечна компенсація). В окремих випадках, при різко змінному навантаженні електричних мереж (наприклад, при живленні дугових печей, зварювальних установок, тощо) може бути доцільним послідовне увімкнення конденсаторів зі споживачами (поздовжня компенсація).
Конденсаторні установки набирають з певної кількості конденсаторів, які, в залежності від робочої напруги та розрахункової реактивної потужності, з'єднують між собою послідовно, паралельно або послідовно-паралельно.
Конденсатори на номінальну напругу до 1000 В виготовляють у однофазному та трифазному виконанні номінальною потужністю 4,5..50,0 кВАр. Елементи трифазних кондесаторів завжди сполучають між собою за схемою "трикутника" (схема Д). Конденсатори на номінальну напругу понад 1000 В виготовляють тільки в однофазному виконанні з номінальною потужністю 13..75 кВАр.
Розміщення конденсаторів у мережах напругою до 1000 В і вище повинно забезпечувати максимальне зниження втрат передаваної активної потужності при споживанні реактивної потужності реактивним навантаженням. Необхідно враховувати
витрати на встановлення та експлуатацію конденсаторів у кожному конкретному випадку та знаходити оптимальне техніко-економічне вирішення.
При цьому можлива компенсація:
Індивідуальна - з розміщенням конденсаторів безпосередньо поряд зі споживачем.
Групова - з розміщенням конденсаторів біля силових шаф та шинопроводів у цехах.
Централізована - з увімкненням конденсаторів на шини 0,38 кВ, 6..10 кВ підстанцій.
Визначаючи місце встановлення, тип та кількість конденсаторів, слід враховувати можливе збільшення потужності електрообладнання в майбутньому.
Як вже було сказано, в залежності від призначення, напруги і потужності конденсаторів схеми увімкнення можуть бути одно- та трифазними з послідовним, паралельним або послідовно-паралельним сполученням конденсаторів між собою. В освітлювальних мережах напругою 220 В та 380 В переважно застосовують трифазні конденсаторні установки, які під’єднують безпосередньо (без вимикачів) до групових ліній цих мереж після вимикачів. В силових мережах трифазні конденсаторні установки під'єднують до шин розподільних щитів через загальний вимикач разом зі споживачем електроенергії або через окремий вимикач. В мережах напругою понад 1000 В батареї однофазних конденсаторів під'єднують до шин через вимикачі й роз'єднувачі та з використанням високовольтних запобіжників.
Оскільки конденсатори здатні накопичувати та тривало утримувати електричний заряд, обов'язковою умовою їх зберігання є надійне та доступне для огляду закорочування їх виводів між собою та корпусом.
Рис.1 Приклад схеми увімкнення батареї конденсаторів
Номінальними параметрами конденсаторів є:
Тип конденсатора.
Кількість фаз (однофазний, трифазний).
Номінальна напруга Uном.
Номінальна ємність Сном.
Номінальна реактивна потужність, (1)
де f - частота мережі, що дорівнює на території України 50 Гц.
При експлуатації конденсатора обов'язковою є наявність розрядного пристрою, який повинен бути постійно Приєднаний паралельно до виводів конденсатора. Сучасні конденсаторні установки випускають із вмонтованими всередині або змонтованими безпосередньо на виводах розрядними пристроями.
Розрядним пристроєм може служити резистор або обмотка трансформатора напруги, який увімкнено паралельно до конденсатора (проводи обмотки трансформатора напруги мають активний опір). При сполученні конденсаторів за схемою Д (трикутник) необхідно два розрядних опори (рис.1).
Величина активного розрядного опору розраховується, виходячи з умови, що через 60 c (для конденсаторів з номінальною напругою до 1000 В) або через 300 c (для конденсаторів з номінальною напругою понад 1000 В) після вимкнення конденсатора залишкова напруга Uзал на ньому повинна знизитись до 50 В.
Для виведення формули розрахунку розрядного опору Rр достатньо згадати теорію електромагнітних перехідних процесів. У момент вимкнення конденсатора з мережі та початку його розряду через активний опір максимальне значення початкової напруги на конденсаторі може бути рівне амплітудному значенню Uном. В кінці розряду - залишкова напруга на конденсаторі Uзал = 50 В. Перехідний процес триває від часу tо = 0 c до часу t = 60 c або до часу t = 300 c. Напруга на конденсаторі, який розряджається, знижується за експоненційним законом:
, де ( = Rр*Cном - постійна часу R-C ланки,
звідки (2)
Перед тим, як увести в експлуатацію конденсатор, необхідно встановити його придатність до експлуатації.
Для цього потрібно виконати наступні дії.
Зовнішній огляд конденсатора. Конденсатор не повинен бути роздутий і мати механічні пошкодження.
Вимірювання опору ізоляції конденсатора. Опір ізоляції конденсатора вимірюється між його виводами та виводами і корпусом. При вимірюванні опору ізоляції між виводами та корпусом конденсатора не повинен спостерігатись процес його заряджання, а опір повинен бути не меншим Ом. Опір ізоляції між виводами конденсатора повинен зростати при заряджанні конденсатора від нуля до не менш, ніж Ом після початку вимірювання опору спеціальним мегомметром на напругу 2500 В. Виміри знімають через 15с та через 60с.
Випробування ізоляції конденсатора підвищеною напругою. Для випробування ізоляції конденсатора підвищеною напругою на конденсатор подають випробувальну напругу, яка вказується в його паспортних даних і перевищує номінальну в декілька разів. Таке випробування є обов'язковим, оскільки при подачі на конденсатор підвищеної напруги виявляються всі пошкодження його твердого діелектрика у вигляді електричного пробою наповнювача, які неможливо виявити простим заміром опору ізоляції. Потужність джерела випробувальної напруги є невеликою, і тому, при пробитті конденсатора під час випробування немає небезпеки його вибуху.
Вимірювання ємності конденсатора та втрат активної потужності. Для вимірювання ємності та втрат активної потужності конденсатора складають електричну схему (див. рис.1), використовуючи низькокосинусний ватметр (пояснення наводиться далі). Отримана експериментально ємність конденсатора повинна бути в межах -10% +15% від вказаної на шильдику. Сумарні втрати активної потужності в конденсаторі та розрядному опорі не повинні бути більшими, ніж 1 Вт на 1 кВАр реактивної потужності досліджуваного конденсатора (tg ((0.001, де tg(=P/Q). Втрати активної потужності в опорі Rк конденсатора дорівнюють
(3)
Дослідження проводять у порядку, який наведено вище. У випадку невідповідності параметрів конденсатора хоча б одній з вказаних вимог, подальші дослідження не проводять, а конденсатор вважають непридатним до експлуатації. Докладніше про це можна ознайомитись в [1].
Розділ ІІ
Програма виконання лабораторних досліджень
І. Дослідження однофазного конденсатора.
Здійснити зовнішній огляд лабораторного конденсатора та записати його номінальні параметри. Вибрати основне обладнання та вимірювальні прилади для виконання досліджень.
Здійснити вимірювання опору ізоляції конденсатора. Результати вимірювань занести в табл.1.
Здійснити випробування ізоляції конденсатора підвищеною напругою.
Зібрати схему досліджень (рис.2). Здійснити вимірювання напруги, струму та втрат активної потужності конденсатора при різних значеннях напруги (значення напруги задає викладач). Результати вимірювань занести в табл.2. Ці дані використати в наступних пунктах роботи.
ПРИМІТКА. Вимірювання втрат активної потужності конденсатора можна здійснити з допомогою низькокосинусного ватметра. Повне відхилення стрілки низькокосинусного ватметра відповідає лише частковому відхиленню стрілки звичайного ватметра при одних і тих же виставлених граничних значеннях вимірюваної напруги та вимірюваного струму. При вимірюванні активної потужності в колах з дуже малим (0,001) cos( з допомогою звичайного ватметра, стрілка останнього майже відхиляється. Саме тому для цього використовують низькокосинусні ватметри, у яких шкала, ніби "розтягнена" порівняно зі звичайним ватметром. Ціна поділки низькокосинусного ватметра вказується на шкалі самого приладу.
5. Розрахувати повний, ємнісний та активний опір досліджуваного конденсатора. Розрахувати ємність конденсатора. Розрахувати реактивну потужність (1) та втрати активної потужності (3) конденсатора, використовуючи формулу (1). Розрахувати тангенс кута діелектричних втрат tg(=P/Q. Результати розрахунків занести в табл.2.
6. Розрахувати величину розрядного активного опору, який повинен бути постійно Приєднаний до конденсатора під час його експлуатації за формулою (2), використовуючи номінальні параметри конденсатора.
7. Побудувати залежності активного та реактивного опорів, активної та реактивної потужностей, тангенса кута діелектричних втрат від напруги на конденсаторі на одному рисунку. Дані взяти з табл.2.
8. Зробити висновок про повноту досліджень та про придатність конденсатора до експлуатації на підставі проведених досліджень.
Рис.2 Схема дослідження однофазного конденсатора
ІІ. Дослідження трифазного конденсатора.
Здійснити зовнішній огляд лабораторного конденсатора та записати його номінальні параметри. Вибрати основне обладнання та вимірювальні прилади для виконання досліджень.
Здійснити вимірювання опору ізоляції конденсатора. Результати вимірювань занести в табл.2.
Здійснити випробування ізоляції конденсатора підвищеною напругою.
Зібрати схему досліджень (рис.3). Здійснити вимірювання напруги, струму та втрат активної потужності конденсатора при різних значеннях напруги (значення напруги задає викладач). Результати вимірювань занести в табл.4. Ці дані використати в наступних пунктах роботи.
ПРИМІТКА. Дивіться аналогічну примітку в п.4 досліджень однофазного конденсатора..
5. Розрахувати повний, ємнісний, активний опір та ємність досліджуваного конденсатора при шунтуванні по черзі кожної з його ємностей. Результати розрахунків занести в табл.4. і табл.5.
6. Розрахувати zк, rк, xк, Cк, які є середніми арифметичними значеннями відповідних параметрів між виводами 1-2, 2-3 та 3-1 досліджуваного конденсатора. Результати обчислень занести в табл.5.
, , ,
7. Розрахувати реактивну потужність конденсатора, використовуючи формулу (1), втрати активної потужності (3) конденсатора, а також тангенс кута дієлектричних втрат tg(=P/Q. Результати розрахунків занести в табл.5.
8. Розрахувати величину розрядного активного опору, який повинен бути постійно під'єднаний до конденсатора під час його експлуатації за формулою (2), використовуючи номінальні параметри конденсатора.
9. Побудувати залежності активного та реактивного опорів, активної та реактивної потужностей, тангенса кута дієлектричних втрат від фазної напруги в одному графіку. Дані взяти з табл.4.
10. Зробити висновок про повноту проведених досліджень та про придатність конденсатора до експлуатації на підставі цих досліджень.
Рис.3 Схема дослідження трифазного конденсатора
С1-2,3 - ємність між першим та закороченими 2-м і 3-м виводами конденсатора.
Розділ ІII
Контрольні запитання
Призначення пристроїв компенсації реактивної потужності. Призначення конденсаторів.
Конструктивні елементи конденсаторів.
Класифікація конденсаторів та схеми їх увімкнення.
Умови зберігання та експлуатації конденсаторів.
Умови вибору та розрахунок величини розрядного опору.
Алгоритм досліджень та випробувань конденсаторів на предмет їх придатності для експлуатації.
Л І Т Е Р А Т У Р А
Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей. Правила техники безопасноти при эксплуатации электроустановок потребителей / Ю.В. Копытов, М.В. Беккер, В.В. Стан, Н.Е. Круглова, В.В. Тубинис - 4-е изд.,перераб.и доп. - М.:Энергоатоиздат, 1989 - 432с.:ил.
Электроснабжение промышленных предприятий: Учебн. для студ. вузов по спец. "Электропривод и автоматизация промышленных установок" / Князевский Б.А., Липкин Б.Ю. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1986. - 400 с., ил.
Розділ IV
Т А Б Л И Ц І
Номінальні та випробувальні напруги конденсаторів
Номінальна напруга конденсаторів, КВ
ізоляція між:
0,22
0,38
0,50
1,05
6,300
10,50
Випробувальна напруга при прийманні в експлуатацію нових конденсаторів, КВ
між обкладками
0,42
0,72
10,5
2,00
11,83
20,00
---”---
між обкладками і корпусом
2,10
2,10
2,10
4,30
22,30
30,00
Випробувальна напруга конденсаторів, які експлуатуються, КВ
між обкладками
0,37
0,64
0,85
1,72
10,20
17,20
---”---
між обкладками і корпусом
1,87
1,87
1,87
3,70
19,00
26,00
Таблиця 1
Умовні номери виводів конденсатора
1-2
1-0
2-0
Вимірювана величина
R15, Мом
Вимірювана величина
R60, Мом
Таблиця 2
Номер п/п
Результати вимірів
Результати розрахунків
U,В
І,А
Р,Вт
z, Ом
r, Ом
x, Ом
С,мкФ
Q,ВАр
tg (
1
2
3
4
5
Таблиця 3
Умовні номери виводів конденсатора
1-2
2-3
3-1
1-0
2-0
3-0
Вимірювана величина
R15, Ом
Вимірювана величина
R60, Ом
Таблиця 4
Ном п/п
Номери виводів
Результати вимірів
Результати розрахунків
U,В
І,А
Р,Вт
z, Ом
r, Ом
x, Ом
С,мкФ
1
1-2,3
2
1-2,3
3
1-2,3
-----
Серед. знач.
1
2-3,1
2
2-3,1
3
2-3,1
-----
Серед. знач.
1
3-1,2
2
3-1,2
3
3-1,2
-----
Серед. знач.
Таблиця 5
Номери виводів
z ,Ом
r ,Ом
x ,Ом
C ,Ом
Р,Вт
Q,ВАр
tg (
1-2,3
2-3,1
3-1,2
12
23
31
К
В цих таблицях уведено такі позначення:
1-2,3 - означає що параметр вимірюється чи обчислюється між першим та закороченими між собою другим і третім виводами конденсатора.
1-2 - означає що обчислюється параметр безпосередньо між першим та другим виводами конденсатора.
К - середнє значення параметрів безпосередньо між виводами 1-2, 2-3 та 3-1 конденсатора.
Примітка.
У зв’язку з тим, що конденсатор представляється паралельною заступною схемою,
ємнісний опір конденсатора знаходять за формулою
За тією ж причиною активний опір Rк знаходять за формулою (3), до якої входить напруга, а не струм.
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора