Категории кабеля витая пара

Существует несколько категорий кабеля витая пара, которые определяют эффективный пропускаемый частотный диапазон. Кабель более высокой категории обычно содержит больше пар проводов и каждая пара имеет больше витков на единицу длины.

· Кабель категории 1 - это обычный телефонный кабель (пары проводов не витые), по которому можно передавать только речь, но не данные. Данный тип кабеля имеет большой разброс параметров (волнового сопротивления, полосы пропускания, перекрестных наводок).

· Кабель категории 2 - это кабель из витых пар для передачи данных в полосе частот до 1 МГц. Кабель не тестируется на уровень перекрестных наводок. В настоящее время он используется очень редко. Стандарт Е1А/Т1А 568 не различает кабели категорий 1 и 2.

· Кабель категории 3 - это кабель для передачи данных в полосе часто до 16 МГц, состоящий из витых пар с девятью витками проводов на метр длины. Кабель тестируется на все параметры и имеет волновое сопротивление 100 Ом. Это самый простой тип кабелей, рекомендованный стандартом для локальных сетей.

· Кабель категории 4 - это кабель, передающий данные в полосе частот до 20 МГц. Используется редко, так как не слишком заметно отличается от категории 3. Стандартом рекомендуется вместо кабеля категории 3 переходить сразу на кабель категории 5. Кабель категории 4 тестируется на все параметры и имеет волновое сопротивление 100 Ом.

· Кабель категории 5 - самый совершенный кабель в настоящее время, рассчитанный на передачу данных в полосе частот до 100 МГц. Состоит из витых пар, имеющих не менее 27 витков на метр длины (8 витков на фут). Кабель тестируется на все параметры и имеет волновое сопротивление 100 Ом. Рекомендуется применять его в современных высокоскоростных сетях. Кабель категории 5 примерно на 30-50% дороже, чем кабель категории 3.

· Кабель категории 6 - перспективный тип кабеля для передачи данных в полосе частот до 200 МГц.

· Кабель категории 7 - перспективный тип кабеля для передачи данных в полосе частот до 600 МГц.

Оптоволокно

Оптоволоконный кабель (он же волоконно-оптический) - это принципиально иной тип кабеля по сравнению с другими типами электрических или медных кабелей. Информация по нему передается не электрическим сигналом, а световым. Главный его элемент - это прозрачное стекловолокно, по которому свет проходит на огромные расстояния (до десятков километров) с незначительным ослаблением.

Волоконно-оптический кабель состоит из тонких (5-60 микрон) гибких стек­лянных волокон (волоконных световодов), по которым распространяются свето­вые сигналы. Это наиболее качественный тип кабеля — он обеспечивает переда­чу данных с очень высокой скоростью (до 10 Гбит/с и выше) и к тому же лучше других типов передающей среды обеспечивает защиту данных от внешних помех (в силу особенностей распространения света такие сигналы легко экранировать).

Каждый световод состоит из центрального проводника света (сердцевины) — стеклянного волокна, и стеклянной оболочки, обладающей меньшим показате­лем преломления, чем сердцевина. Распространяясь по сердцевине, лучи света не выхолят за ее пределы, отражаясь от покрывающего слоя оболочки.

Структура оптоволоконного кабеля очень проста и похожа на структуру коаксиального электрического кабеля, только вместо центрального медного провода здесь используется тонкое (диаметром порядка 1-10 мкм) стекловолокно, а вместо внутренней изоляции - стеклянная или пластиковая оболочка, не позволяющая свету выходить за пределы стекловолокна. В данном случае мы имеем дело с режимом так называемого полного внутреннего отражения света от границы двух веществ с разными коэффициентами преломления (у стеклянной оболочки коэффициент преломления значительно ниже, чем у центрального волокна). Металлическая оплетка кабеля обычно отсутствует, так как экранирование от внешних электромагнитных помех здесь не требуется, однако иногда ее все-таки применяют для механической защиты от окружающей среды (такой кабель иногда называют броневым, он может объединять под одной оболочкой несколько оптоволоконных кабелей).

Никакие внешние электромагнитные помехи в принципе не способны исказить световой сигнал, а сам этот сигнал принципиально не порождает внешних электромагнитных излучений. Однако в данном случае необходимо применение специальных оптических приемников и передатчиков, преобразующих световые сигналы в электрические и обратно, что порой существенно увеличивает стоимость сети в целом.

Типичная величина затухания сигнала в оптоволоконных кабелях на частотах, используемых в локальных сетях, составляет около 5 дБ/км, что примерно соответствует показателям электрических кабелей на низких частотах.

Однако оптоволоконный кабель имеет и некоторые недостатки. Самый главный из них - высокая сложность монтажа (при установке разъемов необходима микронная точность, от точности скола стекловолокна и степени его полировки сильно зависит затухание в разъеме). Для установки разъемов применяют сварку или склеивание с помощью специального геля, имеющего такой же коэффициент преломления света, что и стекловолокно. В любом случае для этого нужна высокая квалификация персонала и специальные инструменты. Поэтому чаще всего оптоволоконный кабель продается в виде заранее нарезанных кусков разной длины, на обоих концах которых уже установлены разъемы нужного типа. Никаких проблем согласования и заземления в данном случае не существует. Кабель обеспечивает идеальную гальваническую развязку компьютеров сети.+

кабели, провода, коаксиальный, витая пара, оптоволокно

Классификация муфт, заделок и область их применения Для соединения, ответвления кабелей и присоединения их к электроаппаратам или воздушным линиям электропередачи применяют кабельные муфты и концевые заделки. От правильности выбора конструкции муфт и заделок, а также от качества их монтажа во многом зависят надежность и долговечность кабельных линий. Кабельные муфты и заделки должны удовлетворять стандартам и техническим условиям (ТУ). После монтажа муфты и заделки должны обладать электрической и механической прочностью не меньшей, чем целого участка кабеля. Во избежание проникновения влаги в кабель они должны обеспечивать герметичность его изоляции в месте соединения или вывода токопроводящих жил. Гарантийный срок, в течение которого предъявляют претензии к изготовителю, для муфт силовых кабелей с пластмассовой или бумажной изоляцией составляет 4,5 года. Муфты рассчитаны на срок службы не менее 25 лет. Для классификации кабельных муфт и заделок введены единые терминология, определения и обозначения.

Соединительная кабельная муфта (С) - устройство, предназначенное для соединения кабелей. Стопорная кабельная муфта (Ст) - устройство, предназначенное для соединения кабелей и предотвращения стекания кабельной массы при их прокладке на наклонных трассах.

 Стопорно-переходная кабельная муфта (СтП) - устройство, предназначенное для соединения кабелей с различной пропитанной бумажной изоляцией и предотвращения стекания кабельной массы при их прокладке на вертикальных и наклонных трассах.

 Ответвительная кабельная муфта (О) - устройство, предназначенное для присоединения ответвительного кабеля к магистральной кабельной линии. Концевая кабельная муфта (К) - устройство, предназначенное для присоединения кабелей к электроаппаратам наружной (КН) и внутренней (KB) установки или воздушным линиям электропередачи. Концевая кабельная заделка (KB) - устройство, предназначенное для присоединения кабелей к электроаппаратам внутренней установки. Кабельная заделка не имеет специального защитного кожуха. Муфты и заделки классифицируют по типам, маркам и маркоразмерам. Тип определяет область применения и назначение муфты или заделки, например: С - соединительная муфта; KB - концевая муфта или заделка для внутренней установки.Марка муфты или заделки состоит из обозначения типа, материала и конструктивного исполнения, например:

ПСсл - соединительная муфта из самосклеивающихся лент для соединения кабелей с пластмассовой изоляцией на напряжение до 3, 6 или 10 кВ; КВТп - концевая термоусаживаемая муфта внутренней установки для трехжильных кабелей с полимерной или бумажной пропитанной изоляцией напряжением до 10 кВ. Для различных сечений кабелей марку муфты или заделки классифицируют в зависимости от габаритных размеров (маркоразмеров). Например: ПСсл-2-6 - второго маркоразмера, для сечения жил 120-240 мм при напряжении 6 кВ; КВТп-3-10 - третьего маркоразмера, для сечения жил 95-240 мм кабеля с полимерной или 120 - 240 мм с бумажной изоляцией при напряжении 6 кВ, а также 35 - 240 и 95 - 240 мм при напряжении 10 кВ. Условные обозначения типов, марок и маркоразмеров муфт и заделок приведены в технической документации. В тех случаях, когда для одних и тех же условий предлагается несколько различных конструкций муфт, приводят указания по применению со следующей терминологией ПУЭ: следует применять - данная конструкция муфты или заделка является лучшей и обязательной к применению; рекомендуется - данная конструкция является одной из лучших, но не обязательной; этот же термин применяют к конструкциям муфт и заделок, рекомендуемым к эксплуатации в качестве установочных партий при отсутствии других решений; допускается - данная конструкция муфт и заделок является удовлетворительной, а в ряде случаев вынужденной; этот же термин применяют к опытно-промышленным конструкциям.

               Токопроводы и шинопроводы предназначены для выполнения электрического соединения аппаратов главной цепи трехфазного переменного тока частотой 50 или 60 ГЦ на номинальное напряжение от 0,4 до 35 кВ с номинальным током от 1600 до 33000 А и постоянного тока напряжением до 1,2 кВ на номинальный ток от 2000 до 6300 А на электрических станциях ГЭС, ТЭЦ, ГРЭС, АЭС, сетевых автотрансформаторных подстанциях, крупных тепловых районных котельных, а также подстанциях всех видов. Токопроводы применяются как высоковольтные электрические аппараты среднего или высокого напряжения в электрических соединениях на напряжение от 6 до 35 кВ включительно, а шинопроводы применяются как низковольтные электрические аппараты на напряжение от 0,4 до 1,2 кВ.
Токопроводы для электрического соединения трехфазного переменного тока генераторов с повышающими блочными силовыми трансформаторами , также с силовыми трансформаторами собственных нужд и другими электрическими аппаратами главной цепи ТЭЦ, ГРЭС,АЭС называются токопроводами генераторного напряжения.
Токопроводы для электрического соединения трехфазного переменного тока силовых трансформаторов собственных нужд на электростанциях со стороны напряжения 6-10 кВ со шкафами комплектных распределительных устройств называются токопроводами собственных нужд.
По конструктивному исполнению токопроводы подразделяются на пофазно-экранированные токопроводы с непрерывным экраном и с компенсированным внешним электромагнитным полем для генераторов ТЭЦ, ГРЭС,ГЭС и АЭС серии ТЭКНЕ (П) или ТЗМЭП и токопроводы с общей для трех фаз из алюминия или стали оболочкой с разделительной перегородкой или без нее серии ТЗК, ТЗКР.
Шинопроводы, применяемые в электрических соединениях силовых трансформаторов трехфазного переменного тока со стороны номинального напряжения 0,4 кВ или 1,0 кВ со шкафами серии КТПСН или другими устройствами распределения электрической энергии на ТЭЦ, ГРЭС, ГЭС, или АЭС называются шинопроводами собственных нужд 0,4 кВ или 1,0 кВ.
Шинопроводы, применяемые в электрических соединениях источников питания постоянного тока напряжением до 1,2 кВ с рабочим или резервным возбудителем генераторов ТЭЦ, ГРЭС, ГЭС или АЭС называются шинопроводами постоянного тока 1,2 кВ.
Токопроводы и шинопроводы на электростанциях служат для передачи электрической энергии в энергосистему и ее распределение на электрической станции среди потребителей собственных нужд, выполняющих роль в выработке электроэнергии.

 

 

  Линия электрической сети теоретически рассматривается состоящей из бесконечно большого количества равномерно распределенных вдоль нее активных и реактивных сопротивлений и проводимостей.

 

Точный учет влияния распределенных сопротивлений и проводимостей сложен и необходим при расчетах очень длинных линий, которые в этом курсе не рассматривается.

 

На практике ограничиваются упрощенными методами расчета, рассматривая линию с сосредоточенными активными и реактивными сопротивлениями и проводимостями.

 

Для проведения расчетов принимают упрощенные схемы замещения линии, а именно: П-образную схему замещения, состоящую из последовательно соединенных активного (r_л) и реактивного (x_л) сопротивлений. Активная (g_л) и реактивная (емкостная) (b_л) проводимости включены в начале и конце линии по 1/2.

 

 

П-образная схема замещения характерна для воздушных ЛЭП напряжением 110-220 кВ длиной до 300-400 км.

 

Активное сопротивление определяется по формуле:

 

r_л=r_о∙l,

 

где r_о – удельное сопротивление Ом/км при t^о провода + 20^о, l – длина линии, км.

 

Активное сопротивление проводов и кабелей при частоте 50 Гц обычно примерно равно омическому сопротивлению. Не учитывается явление поверхностного эффекта.

 

Удельное активное сопротивление r_о для сталеалюминиевых и других проводов из цветных металлов определяется по таблицам в зависимости от поперечного сечения.

 

Для стальных проводов нельзя пренебрегать поверхностным эффектом. Для них r_о зависит от сечения и протекающего тока и находится по таблицам.

 

При температуре провода, отличной от 20^о С сопротивление линии уточняется по соответствующим формулам.

 

Реактивное сопротивление определяется:

 

x_л=x_о∙l,

 

где x_о - удельное реактивное сопротивление Ом/км.

 

Удельные индуктивные сопротивления фаз ВЛ в общем случае различны. При расчетах симметричных режимов используют средние значения x_о:

 

X_о=0,144lg(Д_ср/r_пр)+0,0157 (1)

 

где r_пр - радиус провода, см;

Д_ср - среднегеометрическое расстояние между фазами, см, определяется следующим выражением:

 

Д_ср=(Д_АВД_АВД_СА)^1/3

 

Где Д_АВ, Д_АВ, Д_СА - расстояния между проводами соответствующих фаз А, В, С.

 

 

Например, при расположении фаз по углам равностороннего треугольника со стороной Д, среднегеометрическое расстояние равно Д.

 

Д_АВ=Д_ВС=Д_СА=Д

 

При расположении проводов ЛЭП в горизонтальном положении:

 

 

Д_АВ=Д_ВС=Д

 

Д_СА=2Д

 

При размещении параллельных цепей на двухцепных опорах потокосцепление каждого фазного провода определяется токами обеих цепей. Изменение Х₀ из-за влияния второй цепи зависит от расстояния между цепями. Отличие Х₀ одной цепи при учете и без учета влияния второй цепи не превышает 5-6% и не учитывается в практических расчетах.

 

В линиях электропередач при U_ном≥330 кВ (иногда и при напряжении 110 и 220 кВ) провод каждой фазы расщепляется на несколько проводов. Это соответствует увеличению эквивалентного радиуса. В выражении для Х₀:

 

X_о=0,144lg(Д_ср/r_пр)+0,0157 (1)

 

вместо r_пр используется

 

r_эк=(r_прa_ср^пф-1)^1/пФ,

 

где r_эк - эквивалентный радиус провода, см;

а_ср - среднегеометрическое расстояние между проводами одной фазы, см;

n_ф- число проводов в одной фазе.

 

Для линии с расщепленными проводами последнее слагаемое в формуле 1 уменьшается в n_ф раз, т.е. имеет вид 0,0157/n_ф.

 

Удельное активное сопротивление фазы линии с расщепленными проводами определяются так:

 

r₀=r_0пр/n_ф,

 

где r_0пр - удельное сопротивление провода данного сечения, определенное по справочным таблицам.

 

Для сталеалюминиевых проводов Х₀ определяется по справочным таблицам, в зависимости от сечения, для стальных в зависимости от сечения и тока.

 

Активная проводимость (g_л) линии соответствует двум видам потерь активной мощности:

 

1) от тока утечки через изоляторы;

2) потери на корону.

 

Токи утечки через изоляторы (ТФ-20) малы и потерями в изоляторах можно пренебречь. В воздушных линиях (ВЛ) напряжением 110 кВ и выше при определенных условиях напряженность электрического поля на поверхности провода возрастает и становится больше критической. Воздух вокруг провода интенсивно ионизируется, образуя свечение - корону. Короне соответствуют потери активной мощности. Наиболее радикальными средствами уменьшения потерь мощности на корону является увеличение диаметра провода, для линий высокого напряжения (330 кВ и выше) использование расщепления проводов. Иногда можно использовать так называемый системный способ уменьшения потерь мощности на корону. Диспетчер уменьшает напряжение в линии до определенной величины.

 

В связи с этим задаются наименьшие допустимые сечения по короне:

 

110 кВ - 70 мм² (сейчас рекомендуется использовать сечение 95 мм²);

150 кВ - 120 мм²;

220 кВ - 240 мм².

 

Коронирование проводов приводит:

 

-к снижению КПД,

-к усиленному окислению поверхности проводов,

-к появлению радиопомех.

 

При расчете установившихся режимов сетей до 220 кВ активная проводимость практически не учитывается.

 

В сетях с U_ном≥330 кВ при определении потерь мощности при расчете оптимальных режимов, необходимо учитывать потери на корону.

 

Емкостная проводимость (в_л) линии обусловлена емкостями между проводами разных фаз и емкостью провод - земля и определяется следующим образом:

 

в_л=в₀l,

 

где в₀ - удельная емкостная проводимость См/км, которая может быть определена по справочным таблицам или по следующей формуле:

 

в₀=7,58∙10-⁶/lg(Д_ср/r_пр) (2),

 

где Д_ср - среднегеометрическое расстояние между проводами фаз; r_пр - радиус провода.

 

Для большинства расчетов в сетях 110-220 кВ ЛЭП (линия электропередачи) представляется более простой схемой замещения:

 

 

Иногда в схеме замещения вместо емкостной проводимости в_л/2 учитывается реактивная мощность, генерируемая емкостью линий (зарядная мощность).

 

 

Половина емкостной мощности линии, МВАр, равна:

 

Q_C=3I_cU_ф=3U_фв₀l/2=0,5V²в_л,(*),

 

где U_ф и U – соответственно фазное и междуфазное (линейное) напряжения, кВ;

I_с - емкостный ток на землю:

 

Ic=U_фв_л/2

 

Из выражения для Q_C (*) следует, что мощность Q_C, генерируемая линий сильно зависит от напряжения. Чем выше напряжение, тем больше емкостная мощность.

 

Для воздушных линий напряжением 35 кВ и ниже емкостную мощность (Q_C) можно не учитывать, тогда схема замещения примет следующий вид:

 

 

Для линий с U_ном≥330 кВ при длине больше 300-400 км учитывают равномерное распределение сопротивлений и проводимостей вдоль линии.

 

Кабельные линии электропередачи представляют такой же П-образной схемой замещения как и ВЛ.

 

 

Удельные активные и реактивные сопротивления r₀, х₀ определяют по справочным таблицам, так же как и для ВЛ.

 

Из выражения для X₀ и в₀:

 

X_о=0,144lg(Д_ср/r_пр)+0,0157

 

в₀=7,58∙10^-6/lg(Д_ср/r_пр)

 

видно, что X₀ уменьшается, а в₀ растет при сближении разных проводов.

 

Для кабельных линий расстояние между проводами фаз значительно меньше, чем для ВЛ и Х₀ очень мало.

 

При расчетах режимов КЛ (кабельных линий) напряжением 10кВ и ниже можно учитывать только активное сопротивление.

 

Емкостный ток и Q_C в кабельных линиях больше чем в ВЛ. В кабельных линиях (КЛ) высокого напряжения учитывают Q_C, причем удельную емкостную мощность Q_C0 кВАр/км можно определить по таблицам в справочниках.

 

Активную проводимость (g_л)учитывают для кабелей 110 кВ и выше.

 

Удельные параметры кабелей X₀, а также Q_C0 приведенные в справочных таблицах ориентировочны, более точно их можно определить по заводским характеристикам кабелей.

 

      А́втотрансформа́тор — вариант трансформатора, в котором первичная и вторичная обмотки соединены напрямую, и имеют за счёт этого не только магнитную связь, но и электрическую. Обмотка автотрансформатора имеет несколько выводов (как минимум 3), подключаясь к которым, можно получать разные напряжения.

Преимуществом автотрансформатора является более высокий КПД, поскольку лишь часть мощности подвергается преобразованию — это особенно существенно, когда входное и выходное напряжения отличаются незначительно. Недостатком является отсутствие электрической изоляции (гальванической развязки) между первичной и вторичной цепью. В промышленных сетях, где наличие заземления нулевого провода обязательно, этот фактор роли не играет, зато существенным является меньший расход стали для сердечника, меди для обмоток, меньший вес и габариты, и в итоге — меньшая стоимость.

Распространены аббревиатуры:

ЛАТР — Лабораторный АвтоТрансформатор Регулируемый.

РНО — Регулятор Напряжения Однофазный.

РНТ — Регулятор Напряжения Трёхфазный

СХЕМЫ ЗАМЕЩЕНИЯ И ПАРАМЕТРЫ ТРАНСФОРМАТОРОВ
И АВТОТРАНСФОРМАТОРОВ

Типы трансформаторов

На подстанциях электроэнергетических систем применяются двух- и трехобмоточные трансформаторы и автотрансформаторы (рис. 3.1). Трансформаторы выполняются трехфазными или однофазными. В последнем случае три однофазных трансформатора на подстанциях составляют одну трехфазную группу. Однофазные трансформаторы, предназначенные для трехфазных электрических систем, применяются при большой мощности трансформаторов (трехфазная номинальная мощность не менее 400 МВА), т. е. при наибольшем, восьмом, габарите, когда они по размерам становятся негабаритным грузом для перевозки по железной дороге. Включение однофазных автотрансформаторов в трехфазную группу может быть условно изображено на рис. 3.2.

Внимательно рассмотрите маркировку трансформаторов, показанную в [5, рис. 6.3]. Познакомьтесь с понятием «габарит трансформатора», а также со схемами и группами соединений трансформаторов по табл. 6.6 и 6.7 [5].

3.2.Параметры и схема замещения двухобмоточного
трансформатора

Все параметры двухобмоточного трансформатора (схема замещения показана на рис. 3.3) определяются приведенными к высшему напряжению [5]. В каталоге двухобмоточного трансформатора указываются: — номинальная мощность трансформатора, кВА; , - номинальные напряжения обмоток, кВ; — напряжение короткого замыкания в процентах от номинального высшего напряжения; — потери короткого замыкания, кВт; — ток холостого хода в процентах от номинального тока обмотки высшего напряжения; — потери холостого хода, кВт.

Активное и индуктивное сопротивления трансформатора обусловлены соответственно нагревом обмоток и наличием поля рассеяния и определяются для одной фазы из опыта короткого замыкания (рис. 3.4). При проведении опыта к.з. вторичная обмотка замыкается накоротко, а к первичной подводится такое напряжение, чтобы по ней протекал номинальный ток . При этом замеряются потери активной мощности в трех фазах трансформатора и напряжение , подводимое к первичной обмотке.

Потери активной мощности (трехфазные) можно выразить через ток фазы I и активное сопротивление фазы трансформатора :

, (3.1)

отсюда

. (3.2)

Выражение через каталожные параметры трансформатора, Ом:

, (3.3)

где — номинальное линейное (обычно высшее) напряжение обмотки, к которой приводится сопротивление; — номинальная трехфазная мощность трансформатора.

Напряжение короткого замыкания , кВ, складывается из падения напряжения на активном и реактивном сопротивлениях при протекании номинального тока (см. рис. 3.4).

;

здесь, как и в последующих формулах, рассматривается линейное (междуфазное) напряжение.

У современных крупных трансформаторов ( МВА) активное сопротивление существенно меньше реактивного:

,

поэтому можно считать, что , тогда

, (3.4)

и по каталожным данным, Ом:

. (3.5)

Активная н индуктивная проводимости трансформатора обусловлены соответственно нагревом стали за счет вихревых токов и потерями на намагничивание и определяются из опыта холостого хода (рис. 3.5). При проведении опыта холостого хода вторичная обмотка разомкнута, а к первичной подводится номинальное напряжение, замеряются ток холостого хода в первичной обмотке и потери активной мощности .

Потери активной мощности можно выразить через активную проводимость:

, (3.6)

отсюда, См:

.

Все параметры (3.6) входят в каталожные.

Ток холостого хода состоит из тока в проводимостях и :

.

Учитывая, что у современных трансформаторов , можно принять допущение , тогда

,

.

Выражение через каталожные данные:

,

тогда, См:

. (3.7)

Зачастую при расчетах пренебрегают изменением напряжения на шинах трансформатора и используют схему замещения с постоянными потерями в шунте трансформатора, эти потери принимаются равными потерям холостого хода. Схема замещения имеет вид, показанный на рис. 3.6. Здесь

;

—напряжение на выводах низшего напряжения трансформатора, приведенное к стороне высшего напряжения, .

Для того, чтобы при использовании, как уже введенных, так и последующих формул при расчетах параметров электрических систем не возникало путаницы в единицах измерения, рекомендуется выражать электрические величины в следующих единицах:

мощности, потери мощности — МВА, МВт, МВАр;

напряжения, потери напряжения — кВ;

токи — кА;

сопротивления — Ом.

Тогда ни в одной из формул не возникает необходимости использовать переводные коэффициенты.

Так как результаты опытов к.з. и х.х. однофазных трансформаторов относятся к одной фазе, то эквивалентные сопротивления и проводимости трехфазных групп подсчитываются на основе номинальных и паспортных данных однофазных трансформаторов по следующим формулам:

(3.8)

где — линейное номинальное напряжение.

Используя аналогию со схемой замещения ВЛ, получить формулы определения эквивалентных сопротивлений и проводимостей схемы замещения подстанции, состоящей из n параллельно соединенных одинаковых двухобмоточных трансформаторов.

3.3.Параметры и схемы замещения трехобмоточных
трансформаторов

Трехобмоточные трансформаторы могут иметь три типа исполнения, различающиеся cooтношением номинальных мощностей обмоток ( , , ). Промышленностью выпускаются трехобмоточные трансформаторы со следующими соотношениями мощностей:

( / / (100% / 100% / 100%);-)

( / / (100% / 100% / 66,7%);-)

( / / (100% / 66,7% / 100%).-)

Выбор того или иного исполнения зависит от величины мощностей, которые протекают по обмоткам (рис. 3.7).

В каталоге трехобмоточного трансформатора указываются: , кВА; , , , кВ; , кВт; , , , %; , кВт; , %. Здесь показаны результаты замеров напряжений короткого замыкания в трех опытах, проведенных для каждой пары обмоток. Зачастую потери короткого замыкания приводятся для того опыта, в котором они имеют максимальное значение. Этот опыт соответствует номинальным мощностям обеих обмоток, равным трансформатора.

Схема замещения трехобмоточного трансформатора приведена на рис. 3.8. Сопротивления обмоток среднего напряжения , и низшего напряжения , приведены к стороне высшего напряжения через коэффициент трансформации:

. (3.9)

Потери холостого хода и намагничивающий реактивный ток даются в каталоге и представляются в схеме замещения проводимостями и так же, как и у двухобмоточного трансформатора. Шунт может быть приведен к напряжению любой из обмоток, однако обычно он приводится к ступени высшего напряжения. Проводимости и определяются по тем же формулам, что для двухобмоточного трансформатора.

Активные сопротивления обмоток находятся исходя из опыта короткого замыкания: к одной из обмоток подводится такое напряжение , чтобы в ней протекал номинальный ток, вторая обмотка замкнута накоротко, третья — разомкнута. Если номинальные мощности обмоток равны, то равны и их приведенные сопротивления . Тогда

. (3.10)

Если у одной из обмоток i номинальная мощность меньше, т. е. , то ее приведенное активное сопротивление соответственно больше: .

Индуктивные сопротивления определяются из трех опытов к.з. (В.С, В.Н, С.Н), для них даются , , и затем решаются уравнения (для 100/100/100):

Из этих уравнений находим

(3.11)

после чего , и определяются так же, как для двухобмоточных трансформаторов:

. (3.12)

3.4.Схема замещения и параметры автотрансформатора.
Особенности автотрансформатора

Схема замещения автотрансформатора не отличается от схемы замещения трехобмоточного трансформатора. Особенностью автотрансформатора является наличие электрической связи обмоток высшего и среднего напряжений.

Рассмотрим работу автотрансформатора при передаче мощности со стороны высшего напряжения на сторону среднего. Схема токораспределения при разомкнутой обмотке низшего напряжения показана на рис. 3.9. Для автотрансформатора при разомкнутой обмотке низшего напряжения передаваемые мощности обмоток высшего и среднего напряжений одинаковы и равны соответственно:

(3.13)

Эта мощность проходит от обмотки высшего к обмотке среднего напряжения и называется проходной при номинальных токах и напряжениях обмоток. В то же время это номинальная мощность обмоток , и автотрансформатора

(3.14)

При передаче у обычного трансформатора обмотки В и С должны быть рассчитаны на номинальные токи и напряжения, т. е. на номинальные мощности. У автотрансформатора эти обмотки значительно легче. Обмотка 1—2 (последовательная) имеет число витков, определяемое не напряжением , как у обычного трансформатора, а напряжением , и поэтому имеет уменьшенное число витков (при том же токе ). Обмотка 0—1 (общая) имеет то же число витков, что и у трансформатора (соответствующее ), но ее сечение меньше и определяется не током , а током . В результате мощности обмоток меньше мощностей обмоток трансформатора и составляют:

— для последовательной обмотки

; (3.15)

— для общей обмотки

. (3.16)

Учитывая, что

,

получим и , т.е. , где - типовая мощность трансформатора.

, (3.17)

где — коэффициент выгодности ( ). Чем меньше (чем ближе к ), тем выгоднее автотрансформатор. Вместо иногда пишут .

Третичная обмотка автотрансформатора иногда рассчитывается на типовую мощность:

, (3.18)

но часто может иметь меньшую мощность , .

Напряжения опытов короткого замыкания в справочниках даются приведенными к номинальной мощности автотрансформатора. Поэтому индуктивные сопротивления определяются так же, как для трехобмоточных трансформаторов.

Если для автотрансформатора в паспортных данных приводится результат опыта короткого замыкания , то активные сопротивления подсчитываются так же, как для трехобмоточных трансформаторов. При этом . Если приводится результат опыта в. н, т. е. , то его необходимо сначала привести к номинальной мощности автотрансформатора, так как в опыте в.н через обмотки протекал номинальный ток , соответствующий параметрам обмотки низшего напряжения.

Приведение выполняется по формуле

.

Для некоторых автотрансформаторов в паспортных данных указываются потери короткого замыкания для всех опытов: , , . Для нахождения сопротивлений обмоток необходимо сначала привести результаты опытов к по формулам

; ,

а затем рассчитать потери короткого замыкания для каждой из обмоток по формулам, аналогичным (3.11):

(3.19)

Активные сопротивления обмоток в этом случае определяются по формуле

.

Обмотки фаз высшего и среднего напряжения автотрансформатора обычно соединяются в звезду с глухим заземлением нейтрали. Необходимость заземления нейтрали автотрансформатора обусловлена опасностью пробоя изоляции на стороне среднего напряжения при однофазном коротком замыкании на стороне высшего напряжения.

На рис. 3.10 показано, что при работе с изолированной нейтралью при однофазном коротком замыкании на стороне высшего напряжения вследствие электрической связи между обмотками высшего и среднего напряжения на здоровых фазах общей обмотки возникает напряжение больше линейного, что недопустимо для изоляции.

Поэтому автотрансформаторы применяют лишь в электрических сетях с глухо заземленной нейтралью, т. е. в сетях напряжением 110 кВ и выше, а сами автотрансформаторы изготовляют с высшим номинальным напряжением не менее 150 кВ и средним — не менее 110 кВ.

Обмотка низшего напряжения автотрансформатора соединяется треугольником для компенсации токов высших гармоник, возникающих из-за электрической связи между высшим и средним напряжением. По этой причине автотрансформаторы применяют для подстанций, имеющих шины не менее трех разных напряжений.

Резкопеременная нагрузка характеризуется резкими набросами и провалами мощности или тока. Несимметричная нагрузкахарактеризуется неравномерной загрузкой фаз. Она вызывается однофазными и реже трехфазными приемниками с неравномерной загрузкой фаз. При несимметричной нагрузке в сети возникают токи прямой, обратной и нулевой последовательности. Нелинейная нагрузка создается электроприемниками с нелинейной вольт-амперной характеристикой. При нелинейной нагрузке в сети появляются высшие гармоники тока или напряжения, искажается синусоидальная форма тока или напряжения.

Специфические нагрузки обычно создаются электродуговыми печами, сварочными установками, полупроводниковыми преобразовательными установками. Эти установки, в основном, принадлежат промышленным предприятиям. Учитывая связь электрических сетей промышленных предприятий и сетей сельскохозяйственного назначения через трансформаторные подстанции, можно считать, что специфические нагрузки промышленных предприятий оказывают влияние и на электрические сети сельскохозяйственного назначения.

За расчетную нагрузку при проектировании и эксплуатации СЭС принимается такая неизменная во времени нагрузка Iрсч, которая вызывает максимальный нагрев токоведущих и соседних с ними частей, характеризующийся установившейся температурой. Нагрев не должен превышать допустимого значения. Обычно установившееся тепловое состояние для большинства проводов и кабелей наступает за 30 минут (около трех постоянных времени нагрева – 3Т, т. е. постоянная времени нагрева Т = 10 мин). В установках с номинальным током нагрузки более 1000 А установившаяся температура достигается за время не менее 60 мин.

РЕЖИМ ХХ ЛЭП Режим холостого хода линии электропередачи (ЛЭП) возникает при отклю­чении электрической нагрузки, при включении линии под напряжение в первые часы после ее монтажа, а также в период синхронизации (включении на парал­лельную работу) электрических систем посредством объединяющей их ЛЭП. Режим холостого хода является частным случаем рабочего режима ЛЭП, однако выделим его отдельно, ввиду заслуживающей внимания особенности и практической значимости для линий напряжением 220 кВ и выше.

Потери электроэнергии покрываются за счет увеличения мощности источников питания, а это значит за счет увеличения энергоресурсов. В наше время цены на энергоресурсы постоянно растут, поэтому вопрос энергосбережения очень актуален.

При проектировании нужно понимать, где происходят основные потери электроэнергии и принимать все необходимые меры к снижению данного показателя.

Рассмотрим случай электроснабжения объекта от трансформаторной подстанции. Большинство объектов подключено именно таким способом, т.е. от ТП 10/0,4кВ или от ТП 6/0,4кВ. Основными элементами, где происходят потери, является трансформатор и ЛЭП (КЛ или ВЛ).

Методика расчета потерь мощности и энергии:

⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒

Поделиться: