Влияние несимметрии нагрузок фаз сетей напряжением 0,4 кВ на потерю мощности

Цель работы

Изучить влияние несимметричных нагрузок в фазах электрической сети с глухозаземленной нейтралью напряжением 0,4 кВ на величину потерю мощности.

Краткие теоретические сведения

При передаче по системе электрическая мощность частично расходуется на нагрев проводников, создание электромагнитных полей и другие эффекты. Этот расход называется потерями мощности. При этом под термином «потери электрической мощности» понимается технологический расход мощности на ее передачу. Несимметрия токов трехфазной системы является одним из важнейших факторов влияющих на качество электроэнергии. Причиной появления несимметрии токов являются различные несимметричные режимы электроснабжения:

кратковременные несимметричные режимы: аварийные несимметричные КЗ, обрывы одного или двух проводов воздушной линии с замыканием на землю и т.д.;

длительные несимметричные режимы: эксплуатационные, обусловленные несимметрией параметров фаз отдельных элементов сети, широким применением различного рода однофазных и двухфазных установок, в том числе значительной мощности, дуговых печей, и т.д.

Несимметрия нагрузок фаз приводит к увеличению потери мощности в сети. Коэффициент увеличения потерь мощности сети с изолированной нейтралью при неравенстве нагрузок проводов определяется по формуле

(1)

где I_А, I_В, I_С - токи в проводах соответствующих фаз; I_ср – среднее их значение.

В сети с глухозаземленной нейтралью возникает ток нулевой последовательности I_о , утроенное значение которого представляет собой ток в нейтрали I _N = 3 I_о , проходящий по нулевому проводу для сетей напряжением менее 1 кВ.

При допущении одинакового коэффициента мощности в каждой из фаз квадрат тока в нейтрали будет равен

(2)

Суммарные потери мощности в сети с заземленной нейтралью при равенстве активных сопротивлений фаз R_ф составляют

, (3)

где R_N - сопротивление нулевого провода.

При равенстве фазных токов I_A = I_B = I_C = I_ср суммарные потери мощности определяются как

. (4)

Учитывая формулу (2), выражение для коэффициента увеличения потерь мощности в сети с заземленной нейтралью будет:

(5)

где соотношение перед круглой скобкой равно К_нер.из .

Результаты измерений

№ опыта	Ток, А
	Симметричная нагрузка					Несимметричная нагрузка
	при мощности в фазах, Вт
	РА=100	РВ=100	РС=100		РА=100		РВ=40	РС=200
	IA	IB	IC	IN	IA		IB	IC	IN
1	0,77	0,77	0,77	0,06	0,41		0,4	0,78	0,47
2	0,77	0,77	0,77	0,06	0,41		0,2	0,71	0,41
3	0,77	0,77	0,77	0,06	0,41		0,2	0,71	0,41
Iср	0,77	0,77	0,77	0,06	0,41		0,267	0,73	0,43

№ опыта	Симметричная нагрузка			Несимметричная нагрузка
	IN , А	Кнерс	Рс , Вт	IN , А	Кнер нс	Р нс , Вт
1	0	1	7,1*10-5	0,45	2,18	1,1*10-4

Расчетные данные

При симметричной нагрузке

При несимметричной нагрузке

ВОПРОСЫ

1. Как называется режим нейтрали при четырех или пятипроводной системе?

2. Влияет ли величина сопротивления нулевого провода на потери мощности и как?

3. Как определить ток в нейтральном проводе? Запишите формулу.

4. Что такое оператор поворота вектора тока в векторном исчислении?

5. На сколько изменится величина потери мощности при несимметрич

ном режиме с увеличением по сравнению с сопротивлением фазного провода сопротивления нулевого провода в 2 раза ?

6. На сколько изменится величина потери мощности при несимметричном режиме с уменьшением по сравнению с сопротивлением фазного провода сопротивления нулевого провода в 2 раза ?

7. Как изменятся потери мощности при увеличении тока в одной из фаз в 3 раза по сравнению с токами двух других фаз?

8. Что такое ток нулевой последовательности?

9. Чему равен ток в нулевом проводе при глухозаземленной нейтрали?

10. Влияет ли величина междуфазного напряжения на потерю мощности?

Лабораторная работа № 3