Лабораторная работа определение потери напряжения в проводах линии электропередач

Практическая работа №14 Определение потери напряжения и мощности в проводах линии электропередачи
учебно-методический материал

Определение потери напряжения и мощности в проводах линии электропередачи

Скачать:

Предварительный просмотр:

Определение потери напряжения и мощности в проводах линии электропередачи

Цель работы: изучить методы определения повреждений в линиях;изучить особенности индукционного метода поиска мест повреждения ;на модели линии определить характер повреждения.

Приборы и инструмент: тестер, комплект штеккеров, датчик для поиска обрывов .

Основные понятия и определения

При повреждении кабельной линии определяют предварительно зону повреждения, а затем уточняют и выявляют место повреждения, применяя в зависимости от характера повреждения индукционный, акустический, петлевой, емкостный, импульсный методы или метод колебательного разряда (рис. 11.1 и 11.2).

Индукционный метод (см. рис. 11.1,а) применяется при пробое изоляции между двумя или тремя жилами кабеля и малом переходном сопротивлении в месте пробоя. Метод основан на принципе улавливания сигналом на поверхности земли при пропуске по кабелю тока 15—20 А частотой 800—1000 Гц. При прослушивании над кабелем слышно звучание (наиболее сильное — над местом повреждения и резко снижающееся за местом повреждения).

Для поиска применяют прибор типа КИ-2М и др., ламповый генератор 1000 Гц с выходной мощностью 20 ВА (типа ВГ-2) для кабелей длиной до 0,5 км, машинный генератор (типа ГИС-2) 1000 Гц, мощностью 3 кВА (для кабелей длиной до 10 км). Индукционным методом определяют также трассу кабельной линии глубину заложения кабеля и место расположения муфт.

Рис. 11.1.Методы (схемы) определения места повреждения кабельной линии: а — индукционный, б — акустический, в — петлевой, г — емкостный

Рис. 11.2. Изображение на экране прибора ИКЛ места повреждения в кабельной линии: а — при коротком замыкании жил кабеля, б — при обрыве жил кабеля.

Акустический метод (см. рис. 11.1,б) используют для определения непосредственно на трассе места всех видов повреждений кабельной линии при условии создания в этом месте звукового удара, воспринимаемого на поверхности земли при помощи акустического аппарата. Для создания электрического разряда в месте повреждения кабеля должно быть сквозное отверстие, образуемое при прожигании кабеля газотронной установкой, а также достаточное переходное сопротивление для образования искрового разряда. Искровые разряды создаются генератором импульсов, а воспринимаются приемником звуковых колебаний типа АИП-3, АИП-Зм и др.

Петлевой метод (см. рис. 11.1,в) применяется в случаях, когда жила с поврежденной изоляцией не имеет обрыва, одна из неповрежденных жил имеет хорошую изоляцию, а величина переходного сопротивления в месте повреждения не превышает 5 кОм. При необходимости снижения величины переходного сопротивления изоляцию дожигают кенотроном или газотронной установкой. Питание схемы — от аккумулятора, а при больших переходных сопротивлениях — от сухой батареи БАС-60 или БАС-80. Для определения места повреждения на одном конце кабеля соединяют неповрежденную жилу с поврежденной, а на другом конце к этим жилам присоединяют измерительный мост с гальванометром, питаемых аккумулятором или батареей. Уравновешивая мост, определяют место повреждения по формуле

где Lх — расстояние от места измерения до места повреждения, м, L — длина кабельной линии (если линия состоит из кабелей разного сечения, длину приводят к одному сечению, эквивалентному сечению наибольшего отрезка кабеля), м, R1, R2 — сопротивления плеч моста, Ом.

Отклонение стрелки прибора в обратном направлении при перемене концов проводов, присоединяющих прибор к жилам, свидетельствует о том, что повреждение находится в самом начале кабеля со стороны места измерения.

Емкостным методом (см. рис. 11.1,г) определяют расстояния до места повреждения при обрыве жил кабеля в соединительных муфтах. При обрыве одной жилы измеряют ее емкость C1 сначала с одного конца, а затем емкость C2 этой же жилы с другого конца, после чего делят длину кабеля пропорционально полученным емкостям и определяют расстояние до места поврежденияlх, пользуясь формулой

При глухом заземлении поврежденной жилы с одного конца измеряют емкость одного участка и целой жилы , а затем определяют расстояние до места повреждения по формуле

Если емкость С1 оборванной жилы можно замерить только с одного конца, а остальные жилы имеют глухое заземление, то расстояние до места повреждения можно определить по формуле

где Сo — удельная емкость жилы для данного кабеля, принимаемая по таблицам характеристик кабелей.

Для измерения емкостным методом применяют генераторы частотой 1000 Гц и мосты: постоянного тока (только при чистом обрыве жил) и переменного тока (при чистых обрывах жил и при переходных сопротивлениях 5 кОм и выше).

Импульсным методом (см. рис. 11.2) определяют место и характер повреждения. Метод основан на измерении прибором ИКЛ интервала времени tх, мкс, между моментом подачи импульса и приходом его отражения, определяемого из равенства

где n — количество масштабных отметок на экране прибора ИКЛ,

c —цена деления масштабной отметки, равная 2 мкс.

Расстояние lх от начала линии до места повреждения находят, приняв скорость распространения v импульса по кабелю равной 160 м/мкс, по формуле

Метод колебательного разряда применяется для выявления «заплывающих» пробоев изоляции, возникающих в кабельных муфтах вследствие образования в них при испытаниях полостей, играющих роль искровых промежутков. Для определения места пробоя на поврежденную жилу подают напряжение от кенотронной установки, а по показаниям прибора (ЭМКС-58 и др.) определяют расстояние до места пробоя.

Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с принципиальной электрической схемой лабораторной установки, изображенной на рис. 11.3.

Рис. 11.3 Схема электрической модели кабельной линии

1. По заданию преподавателя собрать заданную схему с повреждением кабеля (на модели повреждение изоляции и кз в линии имитируется перемычкой, содержащей резистор 1-2МОм; при кз линии на землю — перемычкой с резистором 1-2МОм соединяют фазу инейтраль; при кз между линиями — перемычку с резистором 1-2МОм устанавливают между фазами; обрыв в линии имитируется отсутствием перемычки между участками кабеля).

1. По заданию преподавателя собрать схему с обрывом в линии. Предварительно проводится проверка линии на обрыв: для этого все линии на конце кабеля объединяются с нейтралью и затем поочередно прозваниваются омметром (используется тестер). Пример см. рис. 11.4. Для усложнения задачи для учащихся допускается применение перемычек со скрытым разрывом соединительного провода, тем самым визуально нельзя обнаружить место обрыва и учащемуся необходимо проделать всю цепочку измерений для вынесения заключения о месте обрыва..

Рис. 11.4 Схема проверки обрыва линии (стенд отключен)

1. После определения линии, содержащей обрыв, ее вывод на конце кабеля соединяют с нейтралью. Пример см.рис. 11.5.

Рис. 11.5 Схема проверки обрыва линии (стенд включен)

1. Запитать стенд от сети. Подать напряжение на ввод поврежденной линии.
2. С помощью датчика поиска обрывов кабеля произвести поиск места обрыва. Для этого подключить наушники к датчику через соответствующее гнездо. Приблизить датчик к вводу линии на котором присутствует напряжение на расстояние до 5мм – в наушниках будет слышен 50Гц «фон», который существенно ослабляется при приближении к нейтральному проводу и отрезку линии, соединенном с нейтралью. Следуя вдоль линии, но не касаясь ее, определить место, где происходит резкое снижение уровня звука «фона». Это и есть место обрыва.

Проверка сопротивления изоляции и кз в линии.

1. Произвести проверку сопротивления изоляции линии. По заданию преподавателя собрать схему модели для проверки кабельной линии с поврежденной изоляцией (на модели повреждение изоляции и кз в линии имитируется перемычкой, содержащей резистор 1-2МОм). Концы линий соединяют с нейтралью. Пример см. рис. 11.6.

Рис. 11.6. Схема проверки повреждения изоляции и КЗ линии (стенд отключен)

1. Измерить сопротивление изоляции между линиями, линиями и землей (на модели взамен промышленного мегомметра применяется цифровой тестер). Работу проводят при отключенном питании стенда.
2. После обнаружения поврежденной линии стенд подключают к сети и на ее ввод подают напряжение. Пример см. рис. 11.7.

Рис. 11.7 Схема проверки повреждения изоляции и КЗ линии (стенд включен)

1. С помощью датчика поиска обрывов кабеля произвести поиск места повреждения. Для этого подключить наушники к датчику через соответствующее гнездо. Приблизить датчик к вводу линии на котором присутствует напряжение на расстояние до 5мм – в наушниках будет слышен 50Гц «фон», который существенно ослабляется при приближении к нейтральному проводу и отрезку линии, соединенном с нейтралью. Следуя вдоль линии, но не касаясь ее, определить место, где происходит существенное снижение уровня звука «фона». Это и есть место повреждения.

1. Какие существуют способы поиска обрывов кабелей.
2. На каком принципе основан индукционный метод поиска обрыва кабеля.
3. Какие существуют виды неисправностей кабельных линий.
4. В чем суть «заплывающего пробоя».

Источник

Лабораторная работа определение потери напряжения в проводах линии электропередач

Определение мощности в цепи постоянного тока.

Определение потерь напряжения и мощности в линиях электропередач.

Цель работы: определить какие факторы и как они влияют на потери напряжения и мощности. Определить КПД ЛЭП.

1.Пояснение к работе

Краткие теоретические сведения.

От генератора до потребителя электроэнергия передается по проводам, т.е. по линии электропередачи. Так как ЛЭП характеризуется определенным сопротивлением, то на нее тратиться активная мощность на нагрев проводов. Чем больше сопротивление ЛЭП, тем больше и потери мощности. На ЛЭП имеет место и потери напряжения. Чем больше ток или сопротивление проводов, тем больше и потери мощности и напряжения.
Потери электроэнергии в проводах зависят от силы тока, поэтому при передаче её на дальние расстояния, напряжение многократно повышают (во столько же раз уменьшая силу тока) с помощью трансформатора, что при передаче той же мощности позволяет значительно снизить потери. Однако с ростом напряжения начинают происходить различные разрядные явления. В воздушных линиях сверхвысокого напряжения присутствуют потери активной мощности на корону (коронный разряд). Эти потери зависят во многом от погодных условий (в сухую погоду потери меньше, а в дождь, изморось или снег эти потери возрастают) и расщепления провода в фазах линии.

Потери на корону для линий различных напряжений имеют свои значения (для линии ВЛ 500 кВ среднегодовые потери на корону составляют около ΔР=9–11 кВт/км).

Так как коронный разряд зависит от напряжённости на поверхности провода, то для уменьшения этой напряжённости в воздушных линиях сверхвысокого напряжения применяют расщепление фаз. То есть вместо одного провода применяют два и более проводов в фазе. Располагаются эти провода на равном расстоянии друг от друга. Получается эквивалентный радиус расщеплённой фазы, этим уменьшается напряжённость на отдельном проводе, что в свою очередь уменьшает потери.

В ГОСТ 13109-97 говорится, что нормальное отклонение напряжения не должно превышать 5, а предельное – 10 процентов.

2.Техническое задание

2.1.Собрать электрическую цепь (рисунок 1).

Рисунок 1 — Схема электрическая принципиальная.

2.2.Снять показания приборов и записать их в таблицу.

2.4.Ответить на контрольные вопросы.

3.Работа в лаборатории.

3.1. Собрать схему (Рисунок 2).

Рисунок 2 — Схема исследования.

3.2. Подать на начало ЛЭП (S=1 мм2, L=1000 м) напряжение 220В и подключить нагрузку Rн = 1 кОм, материал проводов выбрать согласно варианта (таблица 1).

3.3. Замерить напряжение на выходе ЛЭП и ток.

3.4. Записать измеренные величины в таблицу 2.

3.5. Произвести расчеты и сделать вывод.

Табличные значения удельных сопротивлений находятся тут.

Источник

Лабораторная работа определение потери напряжения в проводах линии электропередач

Определение мощности в цепи постоянного тока.

Определение потерь напряжения и мощности в линиях электропередач.

Цель работы: определить какие факторы и как они влияют на потери напряжения и мощности. Определить КПД ЛЭП.

1.Пояснение к работе

Краткие теоретические сведения.

От генератора до потребителя электроэнергия передается по проводам, т.е. по линии электропередачи. Так как ЛЭП характеризуется определенным сопротивлением, то на нее тратиться активная мощность на нагрев проводов. Чем больше сопротивление ЛЭП, тем больше и потери мощности. На ЛЭП имеет место и потери напряжения. Чем больше ток или сопротивление проводов, тем больше и потери мощности и напряжения.
Потери электроэнергии в проводах зависят от силы тока, поэтому при передаче её на дальние расстояния, напряжение многократно повышают (во столько же раз уменьшая силу тока) с помощью трансформатора, что при передаче той же мощности позволяет значительно снизить потери. Однако с ростом напряжения начинают происходить различные разрядные явления. В воздушных линиях сверхвысокого напряжения присутствуют потери активной мощности на корону (коронный разряд). Эти потери зависят во многом от погодных условий (в сухую погоду потери меньше, а в дождь, изморось или снег эти потери возрастают) и расщепления провода в фазах линии.

Потери на корону для линий различных напряжений имеют свои значения (для линии ВЛ 500 кВ среднегодовые потери на корону составляют около ΔР=9–11 кВт/км).

Так как коронный разряд зависит от напряжённости на поверхности провода, то для уменьшения этой напряжённости в воздушных линиях сверхвысокого напряжения применяют расщепление фаз. То есть вместо одного провода применяют два и более проводов в фазе. Располагаются эти провода на равном расстоянии друг от друга. Получается эквивалентный радиус расщеплённой фазы, этим уменьшается напряжённость на отдельном проводе, что в свою очередь уменьшает потери.

В ГОСТ 13109-97 говорится, что нормальное отклонение напряжения не должно превышать 5, а предельное – 10 процентов.

2.Техническое задание

2.1.Собрать электрическую цепь (рисунок 1).

Рисунок 1 — Схема электрическая принципиальная.

2.2.Снять показания приборов и записать их в таблицу.

2.4.Ответить на контрольные вопросы.

3.Работа в лаборатории.

3.1. Собрать схему (Рисунок 2).

Рисунок 2 — Схема исследования.

3.2. Подать на начало ЛЭП (S=1 мм2, L=1000 м) напряжение 220В и подключить нагрузку Rн = 1 кОм, материал проводов выбрать согласно варианта (таблица 1).

3.3. Замерить напряжение на выходе ЛЭП и ток.

3.4. Записать измеренные величины в таблицу 2.

3.5. Произвести расчеты и сделать вывод.

Табличные значения удельных сопротивлений находятся тут.

Источник