Regimuri de funcţionare ale liniilor electriceretele.elth.ucv.ro/Rusinaru Denisa/Retele electrice...

Reele electrice I Indrumar de laborator

1

Lucrarea de laborator nr. 1

Regimuri de funcionare ale liniilor electrice

1. CONSIDERATII TEORETICE

1.1. Introducere

Din motive economice liniile electrice aeriene (LEA) sunt utilizate n principal pentru

transmiterea energiei electrice dinspre staii la consumatori, n timp ce n zonele puternic

populate alimentarea energiei electrice poate fi fcut doar cu linii electrice n cablu (LEC).

Alegerea unuia din cele dou tipuri trebuie fcut ns innd cont, pe lng proprietile tehnice

i de aspectele economice.

In principiu exist trei modaliti de transmisie a energiei, prin sisteme de: c.a.

monofazat, c.a. trifazat, c.c.

Cum sistemele de transmisie a puterii trifazate au caracter fie inductiv, fie capacitiv

(funcie de sarcin), din motive de stabilitate, pe liniile electrice de lungimi mari (>80 km LEA,

> 40 km LEC) se introduce o compensare a puterii reactive.

n cadrul experimentelor sunt determinate caracteristicile unei linii electrice pentru

diferite cazuri de ncrcare.

Pentru a menine numrul componentelor de laborator ntr-o limit rezonabil,

experimentele vor fi efectuate doar pentru modele de linii electrice de 380 kV.

1.2. Tensiunile nominale i seciunile liniilor electrice

Nivelul tensiunilor de transport i distribuie este determinat n raport cu puterea ce

urmeaz a fi transmis i cu distana ntre surs i consumator. Conform unei convenii generale,

tensiunea ntre dou conductoare ale unui sistem trifazat se numete tensiune de linie. Din

motive de uniformizare, n Europa sunt preferate urmtoarele tensiuni standardizate:

UN [kV] Nivel de tensiune Aplicaii

0,4 j.t. consumatori casnici, mici consumatori

20 m.t. consumatori mari, alimentarea zonelor rurale i urbane

110 .t. orae mari, LEA

220 / 380 f..t. alimentarea zonelor dens populate, reele de interconexiune

Imprirea n tensiuni joase, medii, nalte i foarte nalte este o departajare relativ

arbitrar a componentelor furnizorului de energie. Alte normative pot face distincia doar ntre

nivelele de j.t (< 1000 V) i de .t. (>1000 V).

Seciunea unei linii electrice trebuie aleas astfel nct pierderile de tensiune pn la

consumator s nu fie prea mari, iar densitile de curent s nu creasc prea mult pentru a

determina nclzirea inacceptabil a materialului liniei. Rezult astfel seciuni economice,

standardizate la rndul lor din motive de uniformitate.

Dac la cabluri se utilizeaz Cu sau Al pentru buna lor conductivitate, la LEA cel puin o

parte a firelor componente trebuie s fie din oel pentru creterea rezistenei mecanice. In plus,

pentru LEA de . i f..t. 2 pn la 4 fascicule de conductoare pe faz sunt dispuse la distane de


2

40 cm pentru a reduce solicitrile cmpului electric asupra suprafeei conductoare. Acest

aranjament este cunoscut sub denumirea de conductor fascicular.

Conform relaiilor pentru cureni i tensiuni simetrice, conductorul de nul nu este

strbtut de curent. In consecin, este suficient ca la consumator s fie legate conductoarele de

faz. (In cazul LEA cu stlpi de oel exist un conductor suplimentar - conductor de gard - care

se fixeaz n vrful stlpilor i servesc exclusiv pentru protecia mpotriva supratensiunilor

atmosferice. Recent n interiorul lor pot fi ntlnite componente suplimentare bazate pe

tehnologia informaional: ex. transmiterea valorilor msurate la sistemul de protecie).

Pentru reducerea numrului rutelor LEA, se prefer utilizarea LEA cu mai multe circuite.

Trebuie menionat c datorit faptului c trebuie respectate distanele minime recomandate ntre

conductoare i ntre acestea i pmnt i n condiii de vnt, zpad sau ghea, stlpii de sprijin

au atins dimensiuni considerabile, proporionale cu tensiunea nominal.

Fig.1.1. prezint dimensiunile unui stlp uzual utilizat.

Fig.1.1. Dimensiunile unui stlp de sprijin pentru o LEA dublu circuit 380 kV [mm]

Puterea maxim transmis printr-o linie este determinat de valorile limit pentru curent

i tensiune; aceast putere se numete valoare limit termic.

In continuare sunt prezentate cteva valori ale seciunilor LEA (I valoare - seciunea Al;

al II-lea numr - seciunea Ol; nr. din fa se refer la numrul de fascicule individuale pentru

conductoarele jumelate).

UN [kV] Seciune

[mm2]

Limit termic [MVA]

20

110

220

380

120 / 20

240 / 40

2 * 240 / 40

4 * 240 / 40

14

135

492

1700


3

1.3. Parametri electrici i scheme electrice echivalente

La funcionarea unei linii electrice trifazate trebuie luate n consideraie att pierderile

prin izolaie (prin parametrul G) i proprietile inductive i capacitive (L i C) ale modelului de

reprezentare, ct i rezistena materialului conductor. Cum aceti parametrii sunt distribuii

uniform de-a lungul liniei sub forma unor cantiti specifice (pe unitatea de lungime), schema

echivalent cu parametri concentrai se aplic doar liniilor electrice scurte.

Fig.1.2. Schema echivalent a unei linii electrice trifazate

Valoarea conductanei G este dat de pierderile de putere activ n dielectric pe direcie

transversal, fiind condiionate att de gradul de imperfeciune al izolaiei, ct i de efectul

corona pe conductoarele LEA. Inductana unei linii electrice caracterizeaz cmpul magnetic

generat de circulaia de curent de-a lungul liniei la frecvena nominal. Reactanele inductive ale

LEA au valori uor mai ridicate dect cele ale cablurilor, datorit distanelor mari ntre

conductoarele fazelor.

Capacitile liniilor CL i CE descriu cmpul electric creat la aplicarea unei tensiuni la

frecvena nominal. Capacitile cablurilor sunt semnificativ mai mari dect ale liniilor electrice

aeriene, datorit spaiilor mai mici dintre conductoare i materialului izolaiei. Aceste

consideraii limiteaz serios domeniile de utilizare a cablurilor, aa cum va putea fi vzut

ulterior. n plus, trebuie inut cont de dispunerea izolaiei conductoarelor cablurilor (cabluri

monofazate - conductoarele sunt izolate separat; cabluri trifazate - conductoarele au o izolaie

comun). Pe de alt parte, n cazul liniilor electrice aeriene, capacitile ntre conductoare (CL) i

ntre conductoare i pmnt (CE) intervin ntotdeauna n reprezentrile echivalente (fig.1.2).

n practic se are n vedere realizarea LEA simetric n raport cu capacitile caracteristice.

Dac trei conductoare sunt dispuse n vrfurile unui triunghi echilateral, distanele ntre ele sunt

egale, dar nu i distanele ntre conductoare i pmnt. Simetria n raport cu pmntul se poate

obine prin schimbarea ciclic a poziiei conductoarelor la intervale prestabilite (linii transpuse).

n cazul unui defect nesimetric (sau a unei sarcini dezechilibrate) curentul nu va mai circula

numai prin conductoarele de faz, ci i prin pmnt / conductor de ntoarcere prin pmnt /

mantaua cablului napoi ctre surs.

Aceast cale de ntoarcere are caracterul unei impedane, fiind reprezentat n circuitul

echivalent al liniei (fig.1.2) cu ajutorul unei rezistene RE i a unei inductiviti LE.

Calculul parametrilor electrici ai liniilor este foarte complex, datorit faptului c ecuaiile

includ valori care se refer la materialul conductorului, la geometrie i n unele cazuri la

materialele de izolaie. n continuare vor fi date doar ecuaiile necesare pentru LEA.

L1

L2

L3

G CE

CL

R L

LE RE


4

Determinarea rezistenei echivalente a conductorului

A

lR

cu l - lungimea liniei; A - seciunea transversal [mm

2]; - conductivitatea materialului

conductor (= 35 S m/mm2 pentru Al la 20

0C).

Componenta de oel a conductorului fascicular contribuie doar ntr-o foarte mic msur

la transportul energiei (contribuie neglijabil).

n practic deseori se utilizeaz pentru exprimarea valorii rezistenei unei linii cu

lungimea de 1 km (200C) expresia:

AR

32][

Determinarea inductanei

Inductana unui kilometru de linie cu conductoare fasciculare, dispuse simetric, cu n

subconductoare egale se calculeaz conform urmtoarei ecuaii (aproximative):

nr

dL

B

gmi 250

2

1000 0 ,ln

unde: dgmi - distana medie geometric ntre conductoare

3 312312 ddddnot

gmi (cu d12 etc. distanele ntre conductoarele de faz),

n - numrul de subconductoare (n fasciculul conductorului de faz);

rB - raza echivalent a liniei cu conductoare multifilare

n n

B nrar1 cu r - raza unui conductor, a - distana dintre conductoarele unui fascicul;

0 - permeabilitatea vidului (1,25710-6

Vs/Am).

Determinarea capacitilor

Capacitile CL i CE ale unui kilometru de linie monofazat conductor-pmnt pot fi

calculate utiliznd urmtoarele relaii (aproximative):

3 2

0

23

221000

gmiBB

gmi

gmiL

dr

h

r

d

d

h

C

lnln

ln

0

0

2

0

0

3 2

0

2

23

21000

r

h

d

hh

dr

h

C

gmiB

E

ln

ln

ln

unde: 3 321 hhhh - media geometric a nlimii liniei;

h0 - nlimea medie a conductorului de mpmntare;

3 3020100 dddd - distana medie geometric ntre conductorul pmnt i celelalte

conductoare;

r0 - raza conductorului de mpmntare;

rB - raza echivalent (vezi determinarea inductanei);

0 - permitivitatea vidului (8,8610-12

As/Vm);


5

Pentru simplificarea calculelor, sunt utilizate tabele cu valori de referin, date de obicei

pentru 1 km de linie pentru cele mai uzuale tipuri de linii electrice aeriene i cabluri.

Cu excepia sistemelor de joas tensiune este de dorit ca liniile s funcioneze simetric

(sarcina uniform distribuit pe cele trei faze). Astfel, la funcionarea normal, tensiunile i

curenii de faz vor forma sisteme simetrice de mrimi (fazori egali n module i defazai cu

1200). Din acest motiv, este suficient determinarea mrimilor de stare i parametrice ale unei

singure faze, pentru sistem fiind deasemenea suficient o reprezentare monofilar (fig.1.3).

Fig.1.3. Schema echivalent monofilar a unei linii electrice

n cadrul teoriei cuadripolilor, acest element de sistem (linie electric) poate fi reprezentat

cu ajutorul unei scheme simetrice n . Trebuie deasemenea precizat c n reprezentarea

monofazat vom avea de-a face cu tensiuni de faz (faz-pmnt).

Toate valorile puterilor determinate n cadrul reprezentrii monofazate trebuie

multiplicate cu 3 cnd vor fi asociate sistemului trifazat originar. Rezistena, conductana

transversal i inductana unei linii sunt date de aceleai cantiti R, G, L ca n schema

echivalent trifazat. Aa-numita capacitate de serviciu CB este introdus aici ca o cantitate

echivalent, n scopul includerii capacitilor ntre conductoare i ntre conductoare i pmnt

(fig.1.2).

Capacitatea de serviciu ar trebui s aib acelai efect ca i cele dou capaciti deja

menionate mai sus CE i CL(genereaz aceeai putere reactiv). Conform acestei condiii rezult

urmtoarea relaie ntre capaciti:

LEB CCC 3

Capacitatea de serviciu i conductana transversal n circuitul echivalent monofazat

(modelul ) sunt mprite egal la cele dou capete ale liniei, n scopul evitrii introducerii unui

nod la mijlocul liniei (modelul T).

Aa cum s-a mai spus, rezistenele, conductanele transversale, inductivitile i

capacitile sunt n realitate distribuite pe ntreaga lungime a liniei sub forma unor cantiti

specifice. Pentru a putea crea un model exact, este necesar conceperea unei linii de lungime l

dintr-un numr infinit de elemente cu lungimea diferenial dl. Din acest concept au derivat

ecuaiile liniilor lungi, necesare pentru calculul liniilor electrice de lungimi mari. n acest context

devine util o reprezentare n domeniul complex a parametrilor liniei.

Utilizarea simbolurilor complexe n domeniul c.a. trifazat permite, de exemplu,

reprezentarea simultan a amplitudinilor i fazelor tensiunilor i curenilor. Dac nu se specific,

valorile menionate sunt efective.

Impedanele furnizeaz n domeniul c.a. informaii att asupra parametrului activ

(rezisten), ct a celui reactiv (reactan). Exist dou modaliti de reprezentare matematic a

mrimilor complexe la fel de eficiente: forma cartezian (reprezentarea prii active i reactive)

i forma polar (reprezentarea amplitudinii i fazei). Reprezentarea grafic a mrimilor

complexe n spaiul numeric gaussian se face cu ajutorul vectorilor sau fazorilor. Utiliznd

L1 R L

CB 2

CB 2

G

2

G

2


6

diagramele fazoriale, curenii i tensiunile unui circuit trifazat de c.a. pot fi reprezentate clar i

interpretate fr cunotine detaliate despre calculule complexe.

n ecuaiile liniilor mai apare un factor numit impedan caracteristic a liniei ZW.

Aceasta este mrime complex, determinat pe baza relaiei:

''

''

BBW

CjG

LjR

CjG

LjRZ

cu f 2 ; mrimile cu ' sunt mrimi specifice (pe unitatea de lungime).

Un alt factor complex care apare n ecuaiile liniilor electrice se refer la constanta de

propagare a undei de-a lungul liniei ., definit astfel:

'''' BCjGLjRj Ecuaiile liniilor electrice pot fi astfel exprimate sub forma:

221 IlZUlU W sinhcosh

22

1 IlZ

UlI

W

coshsinh

(indicele 1 se refer la nceputul liniei, iar indicele 2 la sfritul liniei).

Dac sunt cunoscute valorile (complexe) tensiunilor i curenilor la unul din capetele

liniei, pe baza relaiilor precedente pot fi determinate i valorile la cellalt capt.

Din motive economice ntotdeauna liniile electrice sunt proiectate astfel nct pierderile

lor active s fie mici n raport cu cele pe elementele capacitive i inductive. n consecin:

BCGLR ; .

Liniile la care R i G sunt ignorate complet se numesc linii fr pierderi. n acest caz

impedana caracteristic i constanta de propagare vor avea valori reale:

)(',' ''

0 BB

W CLC

LZ

Se obin astfel ecuaiile simplificate ale liniilor sub forma:

221 IljZUlU W sincos

22

1 IlZ

UljI

W

cossin

Este cunoscut faptul c n practic nu pot fi realizate linii fr pierderi; cu toate acestea

simplificrile anterioare sunt cu att mai utilizate cu ct nivelul de tensiune este mai mare.

Pentru studiul funcionrii n regim staionar este suficient utilizarea unuia sau mai

multor elemente . n acest caz se utilizeaz cantitile specifice. Simplificarea este suficient de

exact pentru lungimile de linii utilizate n prezent n practic.

n calculele simplificate, care nu sunt utilizate pentru evaluri cantitative, liniile electrice

de nalt i foarte nalt tensiune pot fi modelate doar printr-o inductan i o capacitate.

Fig.1.4. Schema echivalent monofazat a unei linii electrice trifazate fr pierderi

L

CB 2

CB 2


7

Aceast schem echivalent este suficient pentru a pune n eviden caracteristicile de

baz ale unei linii n funciune. Pentru consideraii suplimentare (ex. determinarea

randamentului) trebuie luat n consideraie cel puin rezistena echivalent.

n experimentele prezentate, este simulat acest tip de linie electric cu pierderi reduse.

Linia simulat pe care se va executa studiul are o lungime de 360 km i urmtoarele date:

- LEA simplu circuit 380 kV amplasat pe un stlp ramificat; seciune 4*240 / 40 mm2 Ol-Al

- caracteristici electrice (mrimi specifice):

rezisten la 200C R' = 0,036 /km

inductana L' = 0,805 mH/km

capacitate conductor - conductor CL' = 2,78 nF/km

capacitate conductor-pmnt CE' = 5,556 nF/km

capacitate de serviciu CB' = 13,889 nF/km

impedana caracteristic ZW = 240

puterea limit termic Sth = 1700 MVA

rezistena conductorului de ntoarcere RE' = 0,031 /km

inductana conductorului de ntoarcere LE' = 0,694 mH/km

Pentru comparaie sunt date caracteristicile unei LEA 110 kV i ale unui cablu 110 kV.

- LEA 110 kV; seciune 240/40 mm2 Ol-Al

- caracteristici electrice:



capacitate de serviciu CB' = 9,34 nF/km



- LEC 110 kV cu izolaie de gaz sub presiune; seciune 185 mm2 Cu

- caracteristici electrice:



capacitate de serviciu CB' = 240 nF/km




8

1.4. Caracteristici de funcionare

Studiul caracteristicilor de funcionare ale unei linii electrice se poate limita la

urmtoarele trei cazuri:

Funcionarea n gol

Aceast situaie apare dac la unul din capetele liniei tensiunea are valoarea nominal, n

timp ce la cellalt capt nu este conectat nici o sarcin (n gol) - ex. datorit apariiei unui defect

la consumatorul conectat.

n anumite condiii, tensiunea la captul deschis al liniei poate s creasc peste valorile

admise datorit capacitii liniei. Acest fenomen se numete efect Ferranti i reprezint o situaie

periculoas n cazul liniilor electrice lungi, care ar trebui protejate de sistemul de protecie al

reelei. ntr-o form mai uoar, efectul Ferranti poate deasemenea s apar cnd reeaua

alimenteaz o sarcin mic (ex. ncrcarea de noapte).

Linii funcionnd doar cu putere activ, egal cu puterea natural (cu sarcin

natural)

Aceast situaie apare cnd la linia electric este conectat o sarcin rezistiv cu rezistena

egal cu valoarea impedanei caracteristice. Puterea transmis n acest caz se numete putere

natural a liniei. Curentul prin linie este suficient de mare ca puterea reactiv consumat de

inductana liniei s fie anulat de cea generat de capacitatea liniei; linia electric nu absoarbe

astfel n cadrul funcionrii putere reactiv din exterior (se autocompenseaz). Cum n acest caz,

pierderile de putere activ n liniile electrice reale sunt minime, poate fi privit ca o situaie

optim. Trebuie inut ns cont c sarcina ntr-un sistem se modific permanent, conform

performanelor consumatorilor. De aceea, funcionarea fr pierderi poate aprea doar aleator.

Modificarea curentului ntr-o linie electric duce la dezechilibrarea bilanului de putere reactiv.

Pentru valori mici ale curentului, linia se comport capacitiv, n timp ce la creterea curentului

linia capat caracteristici inductive.

n ambele cazuri, n liniile electrice reale, pierderile de putere activ cresc. Dac

tensiunea la nceputul liniei este meninut constant, la sfritul liniei se poate nregistra o

cretere a tensiunii la o ncrcare uoar (ex. caz limit - funcionarea n gol). Tensiunea la

captul liniei cade pentru sarcini severe (ex. caz limit - scurt-circuite).

Pentru garantarea unei tensiuni constante la consumator n cazul modificrii sarcinilor din

reea, este necesar reglajul tensiunii la transformatoarele din staii.

Capacitatea de ncrcare a liniilor electrice aeriene (ex. valoarea limit termic) este

semnificativ mai mare dect puterea natural (P > Pnat). n practic, LEA sunt de cele mai multe

ori suprancrcate.

Pe de alt parte ns, cablurile de nalt tensiune au de obicei o limit termic mai mic

dect puterea natural. De aceea este posibil doar o funcionare subncrcat (P


9

Pentru o mai bun nelegere a acestor trei cazuri de funcionare, pot fi reprezentate grafic

sub forma unor diagrame fazoriale. n general, diagramele fazoriale sunt utilizate pentru reele

care funcioneaz n regim sinusoidal.

Unul dintre fazori este ales arbitrar ca referin, avnd argumentul egal cu 00. Toate

celelalte argumente ale fazorilor din diagram se vor raporta la acesta. Din motive practice, la

reprezentarea caracteristicilor unei linii electrice, ca referin este selectat fazorul tensiunii la

sfritul liniei.

Notaii utilizate n figurile urmtoare: indicele 1 - nceputul liniei; indicele 2 - sfritul

liniei; indicele 0 - punct neutru.

Cu privire la modul de lucru, trebuie menionat c relaiile de calcul pentru liniile cu

pierderi reduse pot fi simplificate dac se consider c rezistena liniilor de nalt i foarte nalt

tensiune este aproximativ 10% din reactana liniei (X=L) n cel mai nefavorabil caz. Datorit

nsumrii geometrice a cderilor de tensiune, abordarea matematic devine mult mai complex,

n timp ce rezultatele sunt puin diferite de cele obinute n cazul studiului liniilor electrice fr

pierderi. Pentru a nu omite informaiile importante, urmtoarele consideraii vor fi fcute pentru

liniile electrice fr pierderi. Abaterile n cazul funcionrii reale (ex. linii cu pierderi mici) vor fi

menionate alturat.

Funcionarea n gol

Fig.1.5. Schema echivalent monofazat a unei linii electrice fr pierderi, cu diagrama fazorial

I1 I12

UL

I10

U1

1 2 I2 = 0

I20

U2

1

I10

I1

U2

U1

UL

I12


10

n cazul funcionrii n gol, la sfritul liniei nu este conectat nici o sarcin (I2 = 0).

Pentru o tensiunea dat la captul dinspre sarcin al liniei U2 (tensiune de faz), tensiunea la

captul dinspre surs U1 rezult prin adugarea la mrimea precedent a cderii de tensiune UL

pe inductivitatea liniei. UL este determinat de curentul I12 = I20 prin capacitatea CB/2 la captul

liniei.

Se alic urmtoarele ecuaii:

2220

BCjUI i LjIU L 20

Pentru curentul I1 la captul de nceput al liniei:

12101 III cu 2

110BC

jUI

Cum I10 i I12 sunt cureni pur reactivi, defazajul 1 ntre curent i tensiune la captul de

nceput al liniei este exact 900. Curentul care circul n cazul funcionrii n gol se numete

curent de ncrcare. Puterea asociat se numete putere de ncrcare. Aa cum se poate vedea

din ecuaiile precedente, creterea tensiunii la captul de sfrit al liniei depinde de valoarea

capacitii de serviciu CB. Efectul Ferranti este mai puternic la cabluri, datorit valorilor mari ale

CB, dect la liniile electrice aeriene. n plus, curentul de ncrcare este proporional cu lungimea

liniei i atinge foarte repede limita sa termic n cabluri, astfel c linia funcioneaz la capacitate

maxim chiar dac este n gol, nemaiputnd fi realizat o transmisie efectiv de putere.

Dac se ia n calcul influena rezistenei efective (linie cu pierderi reduse) poate fi

observat o reducere uoar a efectului Ferranti datorit cderii de tensiune pe rezistena R. Din

aceast cauz, liniile cu pierderi reduse consum puin putere activ la funcionarea n gol.

Linii electrice cu sarcin natural

Funcionarea unei linii electrice cu putere natural presupune ca linia s aib conectat la

capt o sarcin rezistiv cu valoarea egal cu cea a impedanei caracteristice. Curentul de sarcin

I2 este n faz cu tensiunea U2. Prin capacitatea CB/2 de la captul de sfrit al liniei circul

curentul I20=U2CB/2j. Curentul I12 care parcurge inductivitatea liniei i determin cderea de

I1 I12

UL

I1

0 U1

1 2 I2

I20

U2

R

Fg.1.6. Schema electric echivalent a unei

linii electrice funcionnd doar cu putere

activ egal cu puterea natural i diagrama

fazorial corespondent

.

U1

U2

UL

I1

I12

I1

0

I20

I2


11

tensiune pe aceasta LIU L j

12 se obine prin nsumarea geometric a celor doi cureni

anteriori. UL este perpendicular pe I12. Tensiunea U1 la captul dinspre surs al liniei este egal

cu suma fazorial dintre U2 i UL. Dac se cunoate direcia lui U1, poate fi determinat curentul

I10 prin capacitatea CB/2 la captul de nceput al liniei. Suma geometric a fazorilor I12 i I10

determin curentul I1 la nceputul liniei.

Caracteristic acestui mod de funcionare este faptul c I1 curentul rezultant este n faz cu

tensiunea U1; linia electric consum doar putere activ.

Pentru liniile electrice cu putere natural, U1 i U2 au aceeai valoare. Dac linia are

pierderi mici, tensiunea U1 este oarecum mai mare dect U2, deoarece trebuie compensat

cderea de tensiune pe rezistena liniei.

Funcionarea n regim de scurt-circuit

Fig.1.7. Schema echivalent a linei electrice fr pierderi n scurt-circuit i diagrama fazorial

corespondent

n acest caz de funcionare, linia electric este scurt-circuitat la captul de sfrit (ex. I2

= I12 i U2 =0). Curentul I1 la captul de nceput al liniei rezult prin nsumarea geometric a

curenilor I10 prin capacitatea de operare CB/2 la captul de nceput al liniei i curentul I12 prin

inductivitatea liniei. Defazajul 1 ntre U1 i I1 este exact 900. Pentru liniile electrice cu pierderi

reduse el are ns valoarea 850.

n continuare vor fi studiate nti cele trei moduri de funcionare a liniei. Apoi vor fi

investigate performanele modelului de linie pentru diferite tipuri de sarcini (rezistiv-inductiv,

rezistiv-capacitiv).

I1 I12

I10

U1

1 2

(U2 = 0)

I2

1

1

I2 = I12

I1 I1

0

U1


12

2. MOD DE LUCRU

2.1. Msuri de securitate; scala modelului

Datorit greutii sale, modelul liniei electrice trebuie amplasat pe partea de jos a

cadrului.

Datorit nclzirii rezistoarelor, instrumentele de msur nu trebuie dispuse direct

deasupra modulului liniei sau la capetele acesteia.

Prile metalice nu trebuie s fie sub tensiune n funcionare normal i trebuie conectate

la conductorul de nul de protecie. Conductorul de mpmntare este separat de conductorul de

nul de lucru al circuitului!

La decuplarea bobinelor pot aprea tensiuni induse mari. Montajul trebuie deconectat

pentru orice modificare a configuraiei experimentale (ex. selectarea altui domeniu de msur la

aparate).

n sistemele de distribuie reale, tensiunile sunt n domeniul kilovolilor, iar curenii n

domeniul kiloamperilor. Puterile rezultante vor fi de ordinul MW...GW.

n aceste experimente toate tensiunile i curenii au o scal de 1:1000; valorile puterilor

rezultante vor fi pe scala 1:1000000.

Se vor aplica urmtoarele echivalri:

Reea real Model n experiment

1 kV 1 V

1 kA 1 A

1 MW 1 W

1 MVA 1 VA

Pentru a converti valorile msurate n experimente ale tensiunilor i curenilor la nivelul

de 380 kV este necesar multiplicarea lor cu 1000. In cazul msurrii puterilor este necesar

factorul 106.


13

2.2. Descrierea componentelor lucrrilor i a instrumentelor de msur

E

chip

amen

t

E

xper

imen

te

in g

ol

cu s

arci

n

nat

ura

l

scu

rt-c

ircu

it t

rifa

zat

sarc

in

rezi

stiv

-

ind

uct

iv

sarf

cin

re

zist

iv

-

cap

acit

iv

trat

area

neu

tru

lui

bo

bin

a P

eter

sen

scu

rt-c

ircu

ite

nes

imet

rice

com

pen

sare

a

reac

tiv

ulu

i p

aral

el

com

pen

sare

a

reac

tiv

ulu

i se

rie

ms

ura

rea

imp

edan

ei

ho

mo

po

lare

Transformator trifazat (745 50) 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Modelul de linie electric (745 51) 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Capacitatea LE (745 53) 2

Modulul de ntreruptor (745 561) 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Compensarea punerilor la pmnt

(745 57)

1

Sarcin rezistiv (733 10) 1 1 1 1 1

Sarcin inductiv (733 42) 1 1 1

Sarcin capacitiv (733 11) 1 1 1

Watt / var - metru (727 11) 1 1 1 1 1 1 1

Cos metru (727 12) 1 1 1 1

Ampermetru 1 A (727 31) 1 1

Ampermetru 2,5 A (727 32) 2 2 2 2 1 3 2 2

Voltmetru 600 V (727 38) 2 2 1 2 2 1 1 1 2 2 1

Surs de alimentare trifazat

(726 75)

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Set de 32 conductoare izolate

(No. 500 851)

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Set 10 conductoare izolate, 25 cm

(Vd, G) (No. 500 852)

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Set 10 conectori punte izolai (N)

(No. 500 59)

3 2 2 4 4 2 2 2 5 5 2

Set 10 conectori punte izolai (Vd /

G) (No. 500 591)

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Set de conductoare izolate (N), 25

cm (No. 500 614)

4 4 6 6


14

L1

L2

L3

0.5

F

0.5

F

0.5

F

0.5

F 0.5

F

0.5

F

3 x

1F

3 x

1F

5

5

5

13

13

13

8

8

8

1A

1A

1A

11 250mH

290mH

290mH

290mH

174mH

174mH

174mH

116mH

116mH

116mH

N

PE

Mo

de

lul d

e lin

ie e

lectric

3

80

kV

(No. 7

45

51)


15

Modelul de linie electric este construit dup o schem cuadripolar n i poate simula

o linie electric de 380 kV cu trei variante de lungime: 144 km, 216 km, 360 km.

Date tehnice:

Lungime [km] 360 216 144

Lungime [%] 100 60 40

R [] 13 8 5

L [mH] 290 174 116

CB [F] 5 3 2

n circuit pot fi conectate capaciti, rezistene i inductiviti de valori diferite, cu

ajutorul unor conexiuni diferite amplasate n dreptul bornelor corespunztoare de pe panou.

Conductorul de ntoarcere este caracterizat de valorile: RE = 11 i LE = 250 mH pentru

lungimea maxim (360 km) a liniei.

Experimentele ce implic condiii de funcionare nesimetrice pot fi executate corect doar

pentru lungimea maxim a liniei.

Reactanele sunt proiectate pentru un curent constant de 1 A; sunt permise suprasarcini de

scurt durat.

Datorit caracteristicilor neliniare ale bobinelor cu miez de fier, a erorilor de fabricaie i

a influenei temperaturii, pot aprea erori de pn la 10 % din valoarea nominal a rezistenelor

i inductivitilor.

Conexiunile care pot fi executate pentru simularea diferitelor lungimi de linie sunt

descrise mai jos:

Modelul liniei electrice cu lungimea de 144 km (40 % din lungimea total)

13

13

13

8

8

8

5

5

5

L1

L2

L3

N

PE

0.5F 0.5F

0.5F

0.5F

0.5F

0.5F

1A

1A

1A

3

x1F

3

x1F

116mH

290mH

174mH

116mH

290mH

174mH

116mH

290mH

174mH


16



8

8

8

13

13

13

5

5

5

L1

L2

L3

N

PE

0.5F

0.5F

0.5F 0.5F

0.5F

0.5F

1A

1A

1A

3

x1F

3

x1F

116mH

290mH

174mH

116mH

290mH

174mH

116mH

290mH

174mH

N

0.5F 0.5F

0.5F

0.5F

0.5F

0.5F

1A

1A

1A

3

x1F

3

x1F

116mH

290mH

174mH

116mH

290mH

174mH

116mH

290mH

174mH

5

5

5

13

13

13

8

8

8 L1

L2

L3

PE


17

n toate cele trei cazuri capacitatea de serviciu CB = CE + 3 CL este reprodus corect i

acest lucru poate fi verificat cu uurin. In cazul unor sarcini dezechilibrate, este corect doar

utilizarea lungimii maxime a liniei, deoarece acest model include toate capacitile (CE i CL).


18

1U1

1V1

1W1

1U3

1U1

1U2 1V1

1V2 1W1

1V3

1W3

1W2

3U2 3V1

3V2 3W1

3W2 3U1

+5%

2U2 2U6 2U5 2U4 2U3

2V2 2V6 2V5 2V4 2V3

2W2 2W6 2W5 2W4 2W3

2W1

2V1

2U1

-5% 10% 15%

N

PE

3

400V

3

380V

1.2

A

Tra

nsfo

rma

toru

l de

pu

tere

trifazat (N

o. 7

45

50)


19

Transformatorul trifazat este realizat cu 3 transformatoare monofazate. nfurrile

primar i secundar sunt izolate electric. Dac se dorete, poate fi introdus n circuit i o

nfurare

Infurare primar: - borne terminale: 1U1 - 1U3

1V1 - 1V3

1W1 - 1W3

- conexiuni posibile: Y sau

Infurare secundar: - borne terminale: 2U1 - 2U6

2V1 - 2V6

2W1 - 2W6

- conexiuni posibile: Y cu neutrul accesibil

- tensiuni la ploturi: UN = 380 V; UN + 5%; UN - 5%; UN - 10%; UN - 15%

(1,2 A)

Infurare de compensare: borne 3U1 - 3U2; 3V1 - 3V2; 3W1 - 3W2

Tensiunea de scurt-circuit a transformatorului: uk = 13 %.


20

Modulul de ntreruptor (No. 745 56)

O ON

O OFF &

& 1

O

S R

SPS

PLC

SIGNAL

OUTPUT

RELAY

N

ON OFF

L3 3A

3A

3A L1

L2

PE


21

ntreruptorul circuitului (trifazat) poate fi acionat manual sau prin intermediul sistemului

de control logic programabil (PLC). Operaiile manuale corespund unui control local n

fucionarea reelelor reale. Pe de alt parte, contactul releului comand doar deschiderea

ntreruptorului. Reeaua poate fi reconectat manual.

ntreruptorul poate fi nchis/deschis prin ieirea PLC. Tensiunea de alimentare este 230 V

c.a. Starea "sub tensiune" a echipamentului este indicat prin aprinderea lmpii galbene. Strile

nchis / deschis sunt indicate de ledul rou / verde.

Un contact NI a fost integrat ca un contact auxiliar sau indicator, care poate fi utilizat de

exemplu cu PLC.

n plus, exist o ieire disponibil TTL. Aceasta este setat pe 1 logic pentru contact

principal deschis i pe 0 logic pentru contact principal nchis. Ieirea TTL poate fi utilizat

pentru experimentele cu protecii prin relee.


22

Capacitatea liniei electrice LN 380 kV (No. 745 53)

Const din 3 condensatoare, fiecare cu capacitatea de 2,5 F (corespunztoare lungimii

maxime a liniei).

Dac sunt utilizate ambele capaciti ale liniei n asociere cu modelul complet al liniei

electrice (cu capaciti incluse), circuitul realizat se comport, n termeni de consum de putere

reactiv, exact ca o linie electric n cablu.

N

PE

L3

L1

L2

3 x 2.5

F


23

Sarcina rezistiv (No. 733 10)

Sarcina are o construcie trifazat i const n trei rezistoare cu rezistene variabile n

domeniul R = 0 - 1000 , fiecare incluznd rezistoare serie cu R = 22 . Rezistoarele serie pot fi

ncrcate pn la max. 2,5 A i sunt protejate corespunztor. Sarcina pentru reostatele rotative

depinde de poziia cursorului. Curentul se regleaz continuu ntre 0,35 A la limita din stnga i

2,5 A la limita din dreapta. Sarcina continu n poziiile intermediare este liniar proporional cu

poziia cursorului ntre limite. Utiliznd prizele punii, rezistoarele individuale ale sarcinii pot fi

conectate fie n stea, fie n triunghi.

3A

1000

0,35A

T2.5

22

2.5A

3A

1000

0,35A

T2.5

22

2.5A

3A

1000

0,35A

T2.5

22

2.5A

%

R 0

0.5

1

2

3 5

10

20

30 40 50 60 70 80 90 100

. .


24

Sarcina inductiv (No. 732 42)

Aceast component este deasemenea proiectat ca o sarcin trifazat i const din trei

bobine separate cu ploturi. Pot fi reglate urmtoarele valori:

0,2 H - 0,4 H - 0,6 H ( sarcin max. 0,65 A fiecare);

0,8 H - 1,0 H - 1,2 H ( sarcin max. 0,5 A fiecare);

2,4 H - 4,8 H - 6,0 H ( sarcin max. 0,25 A fiecare).

Inductivitile individuale ale sarcinii pot fi conectate n stea sau n triunghi utiliznd

bornele punii.

In experimentele care urmeaz va fi utilizat doar conexiunea stea.

4.8H 0.25A

2.4H 0.25A

1.2H 0.5A

1.0H 0.5A

0.8H 0.5A

0.6H 0.65A

0.4H 0.65A

0.2H 0.65A

0

4.8H 0.25A

2.4H 0.25A

1.2H 0.5A

1.0H 0.5A

0.8H 0.5A

0.6H 0.65A

0.4H 0.65A

0.2H 0.65A

0

4.8H 0.25A

2.4H 0.25A

1.2H 0.5A

1.0H 0.5A

0.8H 0.5A

0.6H 0.65A

0.4H 0.65A

0.2H 0.65A

0

PE


25

Sarcina capacitiv (No. 733 11)

i aceasta sarcin este de tip trifazat. Const n trei grupuri separate de condensatoare.

Pot fi conectate urmtoarele valori (i combinaiile lor):

2 F - 4 F - 8 F - 16 F . Valorile capacitilor 2 F i 4 F corespund pentru 450 V c.a., iar

8F i 16 F pentru 400 V c.a.

Capacitile individuale ale sarcinii pot fi conectate n stea sau n triunghi, utiliznd

bornele punii.

In experimentele urmtoare va fi utilizat doar conexiunea stea.

2F 450

V-

4F 450

V-

8F 400

V-

16F 400

V-

2F 450

V-

2F 450

V-

4F 450

V-

4F 450

V-

8F 400

V-

8F 400

V-

16F 400

V-

16F 400

V-

PE


26

Bobina de stingere (No. 745 57)

Bobina de stingere este o bobin monofazat cu prize multiple. Pot fi reglate urmtoarele

valori:

5, 20, 45, 80, 125,180, 245, 320, 405, 500, 605, 720, 845, 980, 1125, 1280, 1445, 1680, 1805,

2000 mH.

Toate valorile inductanei corespund unei tensiuni de 230 V i unui curent max. de 0,5 A.

2000 mH

1680 mH

1280 mH

980 mH

720 mH

500 mH

320 mH

180 mH

80 mH

20 mH

0 mH

1805 mH

1445 mH

1125 mH

845 mH

605 mH

405 mH

245 mH

125 mH

45 mH

5 mH

N

PE


27

Watt/varmetru (No. 727 11)

3 10 30 100 300 1000 U/V I/A

0.

1

0.1 0.1 1 1 10 10

1

1 1 10 10 100 100

0.1 1 1 10 10 100 0.3

10

10 10 100 100 1000 1000

1 10 10 100 100 1000 3

10 100 100 1000 1000 1000

0

30

SCALE 0 -10 SCALE 0 - 3

QL QC

0.1 30A

3 1000V

1

5

2

3

Ri

U I OVER OVER

100

V 300

V 1000

V

30A 10A 3A

0.1

V 0.3

V

0.1V

3A 10A 30A P

Q

5

3

1/2


28

Watt/varmetrul este de tip monofazat; n consecin trebuie conectat ntre un conductor

de faz i conductorul neutru.

Poate fi utilizat fie pentru msurarea puterii active (poziia P a comutatorului), fie pentru

cea a puterii reactive (poziia Q a comutatorului). Cnd se msoar puterea reactiv, instrumentul

indic fie o putere inductiv (QL), fie una capacitiv (QC) care caracterizeaz circuitul. Pentru

obinerea unor rezultate exacte trebuie utilizat cel mai mic domeniu de msur (pornind de la

domeniul de msur maxim).

Puterea consumat total a unui circuit trifazat este determinat prin multiplicarea valorii

msurate cu 3.


29

Cos - metru (No.727 12)

Cos-metrul funcioneaz pe acelai principiu ca i watt/varmetrul. Spre deosebire de

acesta, cos-metrul indic factorul de putere al sarcinii conectate.

Cos-metrul este conectat la o faz a circuitului trifazat, n acelai mod ca i

watt/varmetrul.

(3..1000V)

.1000 V)

(0.1..30A)

A)

1

5 4

3

2


30


2.3. Experimente privind performanele liniei electrice

2.3.1. Funcionarea n gol

Scopul experimentului: msurarea creterii de tensiune i a puterii de ncrcare pe linii

de lungimi diferite n gol; explicarea conceptului de capacitate de serviciu; caracteristici de

funcionare ale liniilor electrice aeriene i n cablu.

Lista echipamentelor i configuraii experimentale 1 surs de putere trifazat (No. 726 75)

1 modul comutator de putere (No. 745 561)

1 transformator de putere trifazat (No. 745 50)

1 modul linie electric (No. 745 51)

2 capaciti linie (No. 745 53)

2 voltmetre 600 V

1 watt/varmetru

1 set de conductoare izolate (No. 500 851)

1 set conductoare izolate (Vd, G) (No. 500 852)

3 seturi conectori punte izolai (N) (No. 500 59)

1 set conectori punte izolai (Vd / G) (No. 500 591)

Amplasarea echipamentelor pe cadru: sunt aezate dup cum se vede mai jos :

U

U

P.Q

72675

745561

74550

74553

74551

74553

Fig 2.1. Amplasarea echipamentelor pentru studiul funcionrii n gol

Mod de lucru

Se realizeaz circuitul din fig.2.2.


31

L2

L3

N PE

L1

V V

P,Q

Fig

. 2.2

. S

chem

a circu

itulu

i pen

tru

studiu

l perfo

rman

elor

unei

linii

electrice n g

ol (lu

ngim

ea liniei - 4

0 %

din

lungim

ea max

im)


32

Utiliznd conectorii punte se regleaz tensiunea n secundarul transformatorului trifazat

la UN - 10 %.

Conectorii punte au fost poziionai astfel nct s fie asigurat cea mai mic lungime de

linie: 144 km. Caracteristicile liniei n gol au fost astfel minimizate.

Se va msura tensiunea ntre dou conductoare de faz la capetele liniei i puterea

reactiv consumat pe faz:

U1 =........, U2 = ........, U2 / U1 = ........ , QC = .......

Se vor reconecta conectorii punte pentru o lungime a liniei de 216 km (fig.2.3) i se

repet msurtorile anterioare:

U1 = ......., U2 = ........., U2 / U1 = ........, QC = ........

Operaia se va repeta i pentru cazul lungimii liniei de 360 km (fig.2.4):

U1 = ......., U2 = ........., U2 / U1 = ......., QC = .........

Se vor trasa graficele dependenei puterii reactive i a raportului U2 / U1 de lungimea

liniei. Ce concluzii se pot trage?

Q[Var

]

l [%]

20 40 60 80 10

0

20

40

60

80

U2 /U1

l [%]

20 40 60 80 10

0

1,01

1,03

1,05

1,07


33

L2

L3

N PE

L1

V

P,Q

V

Fig

. 2.3

. S

chem

a electric

pen

tru

studiu

l

perfo

rman

elor

de

funcio

nare

ale unei

linii

electrice n g

ol (lu

ngim

e 60%

din

lungim

ea

max

im)


34

L2

L3

N PE

L1

V

P,Q

V

Fig

. 2.4

. S

chem

a electric

pen

tru

studiu

l

perfo

rman

elor d

e funcio

nare ale u

nei lin

ii

electrice n g

ol (lu

ngim

e max

im)


35

S se compare puterile reactive msurate cu valorile calculate corespunztoare fiecrei

lungimi considerate.

Rezultate

Puterea reactiv calculat (QC=UN2CB)

Pentru l=144 km: QC= 91 Var (msurat ........ )



Necesit modelul liniei electrice putere reactiv n cazul funcionrii n gol?

Rspuns

Curentul slab care traverseaz linia de la un capt la altul i de-a lungul jumtii capacitii de

serviciu cauzeaz pierderi de putere activ grele n rezistena liniei. Msurarea puterii ne arat c

.............................................................

In scopul nelegerii conceptului de "capacitate de serviciu" se va realiza schema din

fig.2.5. (fa de montajuil anterior se introduc capacitile de linie No.745 53).


36

P,Q

L3

N PE

L1

V V

L2

Fig

.2.5

. S

chem

a electric

pen

tru

dem

onstrarea co

ncep

tulu

i de "cap

acitate de

serviciu

"


37

Se regleaz tensiunea n secundarul transformatorului trifazat la valoarea UN -10%; se vor

scoate toi conectorii punte care leag capacitile la modelul de linie electric (eliminarea

capacitilor).

Se msoar tensiunea ntre dou conductoare de faz la capetele liniei, precum i puterea

reactiv consumat pe faz:

U1 = ........, U2 = ......., U2 / U1 =......., QC = ............

Se vor compara rezultatele cu cele corespunztoare modelului de linie de lungime

maxim. Ce concluzii se pot trage n ceea ce privete capacitatea echivalent?

Rspuns

...........................................................................................................................................................

Pentru a pune n eviden diferena dintre caracteristicile unui cablu i cele ale unei linii

electrice aeriene la funcionarea n gol se va realiza circuitul din fig. 2.6. Se vor reconecta

capacitile individuale n modelul de linie.


38

P,Q

L3

N PE

L1

V V

L2

Fig

.2.6

. Modelu

l de lin

ie electric cu cap

acitate

de serv

iciu m

are


39

Prin conectarea celor dou capaciti de linie (artificiale), capacitatea de serviciu a

modelului de linie electric se dubleaz. In consecin, efectul de cretere a tensiunii se

amplific.

Se va msura tensiunea ntre dou conductoare de faz la ambele capete ale liniei, precum

i puterea reactiv consumat pe faz:

U1 = ......, U2 = ......, U2 / U1 = ........, QC = ............

Se vor compara rezultatele cu cele obinute pentru cazul liniei de lungime maxim, dar

fr capaciti suplimentare.

Rezultate

...........................................................................................................................................................

Not: Cablurile reale au o capacitate de serviciu semnificativ mai mare (vezi datele

corespunztoare unui cablu de 110 kV - & 1.3). In reelele de distribuie cablurile au lungimi

relativ reduse.


40


2.3.2. Linii electrice cu sarcin natural

Scopul experimentului: msurarea i interpretarea relaiilor dintre tensiuni i cureni

pentru o linie electric cu sarcin natural; interpretarea termenilor de impedan caracteristic,

funcionare supra- i subncrcat, randamentul transmisiei i pierderi de putere.

Lista echipamentelor i configuraii experimentale

1 surs de putere trifazat (No. 726 75)

1 modul ntreruptor (No. 745 561)



1 sarcin rezistiv (No. 733 10)

2 ampermetre 2,5 A

2 voltmetre 600 V

1 watt/varmetru






U

I

U

I

P, Q

72675

745561

74550

74551

73310

Fig 2.7. Amplasarea echipamentelor pentru studiul funcionrii cu sarcin natural

Mod de lucru

Se realizeaz circuitul din fig.2.8


41

Fig

. 2.8

. Sch

ema circu

itulu

i pen

tru stu

diu

l

perfo

rman

elor

unei

linii

electrice cu

sarcin n

atural (lu

ngim

e max

im)

L2

L3

N PE

L1

P,Q A

V


42

Modelul de linie este realizat iniial pentru lungimea maxim, n timp ce tensiunea la

trasnformatorul trifazat este reglat la UN - 5%.

Sarcina rezistiv se reduce ncepnd de la 100% n 9 pai de cte 10 % (la valoarea cea

mai mic a rezistenei msurtorile trebuie efectuate rapid pentru a evitarea expunerea prelungit

a componentelor la cureni mari).

La fiecare pas trebuie msurate urmtoarele mrimi: tensiunea U1, curentul I1, puterea

activ P1, puterea reactiv Q1 la captul de nceput al liniei i tensiunea U2, curentul I2 la captul

de sfrit al liniei.

Valorile msurate vor fi trecute n tabelul urmtor:

R [%] U1 [V] I1 [A] P1 [W] Q1[Var] U2 [V] I2 [A]

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

Pentru ce valoare a rezistenei de sarcin apare comportamentul capacitiv i pentru care

cel inductiv?

S se determine valoarea rezistenei pentru care linia nu mai consum putere reactiv i

s se compare cu valoarea impedanei caracteristice dat n seciunea teoretic.

Rezultate

...........................................................................................................................................................

...........................................................................................................................................................

S se verifice independena valorii impedanei caracteristice a liniei de lungimea acesteia.

Meninnd constant sarcina rezistiv (aprox. 240 ) i tensiunea de alimentare (UN -

5%) i modificnd lungimea liniei nti la 40 %, apoi la 60 % din lungimea maxim (vezi figura

ce descrie modelul liniei electrice) s se precizeze dac circuitul consum putere reactiv.

Rezultate

...........................................................................................................................................................

...........................................................................................................................................................


43

Se fixeaz lungimea modelului de liniei la 100% pentru a determina din nou pierderile pe

linie i randamentul n cazul funcionrii cu sarcin natural. Se menine rezistena sarcinii egal

cu valoarea impedanei caracteristice. Se msoar tensiunea i curentul la ambele capete ale

liniei pentru toate tensiunile de alimentare care pot fi reglate n secundarul transformatorului de

putere.

Tensiune de

alimentare

U1 [V] I1 [A] U2 [V] I2 [A]

UN + 5%

UN

UN - 5%

UN -10%

UN - 15%

Cu valorile msurate pentru tensiuni i cureni se calculeaz puterea activ total P1 la

nceputul liniei i puterea activ total P2 la sfritul liniei pentru tensiunile de alimentare

precizate mai sus, conform relaiei: UIP 3 (n cazul funcionrii cu sarcin natural este

transmis doar putere activ).

Diferena P = P1 - P2 reprezint pierderile pe linie, n timp ce raportul P2 / P1 d

randamentul liniei.

Rezultatele obinute pentru fiecare valoare a tensiunii de alimentare se trec n tabelul

urmtor:

Tensiune de

alimentare

P1 [W] P2 [W] P [W] Randamentul [%]

UN + 5%

UN

UN - 5%

UN -10%

UN - 15%

Depinde randamentul de amplitudinea tensiunii de alimentare?

Rezultate

...........................................................................................................................................................

...........................................................................................................................................................

Not: La liniile electrice aeriene reale mai apar pierderile prin efect corona, care

influeneaz (n mic msur) negativ eficiena transmisiei de putere.

Trebuie precizat c valorile obinute mai sus sunt valabile doar pentru cazul special al

funcionrii cu sarcin natural.


44

2.3.3. Caracteristici n regim de scurt-circuit

Scopul experimentului: msurarea i interpretarea valorilor tensiunii i curentului pentru un

scurt-circuit trifazat pe linie.

Lista echipamentelor i configuraii experimentale

1 surs de putere trifazat (No. 726 75)




2 ampermetre 2,5 A

1 voltmetre 600 V

1 watt/varmetru






I

P, Q

U

I

72675

745561

74550

74551

Fig 2.9. Amplasarea echipamentelor pentru cazul scurtcircuitelor trifazate

Mod de lucru



45

L2

L3

N PE

L1

V

A

P,Q

A

Fig

. 2.1

0.

Sch

ema

circuitu

lui

pen

tru

studiu

l unui scu

rtcircuit trifazat p

e o lin

ie

electric (lu

ngim

ea lin

iei -

100

%

din

lungim

ea max

im)


46

Se regleaz tensiunea n secundarul transformatorului trifazat la valoarea UN -15%.

Datorit valorilor mari ale curenilor prin componente n regim de scurtcircuit,

msurtorile trebuie efectuate rapid, utiliznd doar lungimea maxim a liniei la cea mai mic

valoare posibil a tensiunii de alimentare!

Se msoar tensiunea la captul de nceput al liniei i curentul la ambele capete, precum

i puterea activ i reactiv consumat de linie:

U1 = .........................., I1 = .........................., I2 = .......................,

P1 = ..........................., Q1 = ........................

Ce tip de putere predomin (activ sau reactiv)?

Rspuns

...........................................................................................................................................................

...........................................................................................................................................................

Not: Dac curenii de scurtcuit msurai sunt exprimai pentru tensiunea real de 380

kV nu vor fi obinute nite valori realistice. Curenii de defect la acest nivel de tensiune pot fi

considerabil mai mari pentru c n acest caz este vorba de obicei despre reele buclate, cu cteva

puncte de alimentare, incluznd linii mai scurte de 360 km.

n plus, n acest experiment, n locul curentului de scurtcircuit iniial (component

continu), se msoar curentul de scurtcircuit stabilizat. Dac proteciile principale sunt complet

funcionale, componentele afectate ar trebui s fie deja deconectate.


47

2.3.4. Caracteristicile liniei electrice cu sarcin rezistiv - inductiv i sarcin pur inductiv

Scopul experimentului: msurarea i interpretarea valorilor tensiunii i curentului pentru

o linie electric cu sarcin mixt rezistiv - inductiv i sarcin pur inductiv.






1 sarcin inductiv (No. 745 51)

2 ampermetre 2,5 A

2 voltmetre 600 V

1 watt/varmetru



4 seturi conductoare izolate 25 cm (N) (No. 500 614)




U

I

P, Q

U I

cos

733

10

72675

745561

74550

74551

73242

Fig 2.11. Amplasarea echipamentelor pentru experimentul cu sarcin mixt i sarcin pur-

inductiv

Mod de lucru



48

L2

L3

N PE

L1

P,Q A

V

A

V

L1 L2 L3

Cos

Fig

.2.1

2.

Sch

ema

circuitu

lui

pen

tru

studiu

l perfo

rman

elor

unei

linii

electrice cu

sarcin

m

ixt

sau

pur-

inductiv


49

Se regleaz tensiunea n secundarul transformatorului trifazat la valoarea UN + 5%.

In timpul experimentului trebuie urmrit ca sarcina inductiv s nu fie expus unui curent

foarte mare.

Se va ncepe cu o inductivitate a sarcinii de 1,2 H. Sarcina rezistiv este conectat n

paralel. Se va reduce valoarea sarcinii rezistive ncepnd cu 100% i continund cu 80%, 60% i

40%.

La fiecare pas se msoar mrimile: U1, I1, P1 i Q1 la captul de nceput al liniei i U2, I2,

cos 2 la captul de sfrit.

Se introduc valorile msurate n tabelul urmtor:

R [%] U1 [V] I1 [A] P1 [W] Q1

[Var]

U2 [V] I2 [A] cos 2

100

80

60

40

Se repet msurtorile anterioare pentru valorile 1,0 H i 0,8 H ale sarcinii inductive.

L = 1,0 H

R [%] U1 [V] I1 [A] P1 [W] Q1

[Var]

U2 [V] I2 [A] cos 2

100

80

60

40

L = 0,8 H

R [%] U1 [V] I1 [A] P1 [W] Q1[Var] U2 [V] I2 [A] cos 2

100

80

60

40

Ce caracteristici comune se observ pentru tensiunile msurate n toate cazurile?

Rspuns

...........................................................................................................................................................

...........................................................................................................................................................

S se traseze o diagram fazorial calitativ (nescalat) curent - tensiune pentru cazul

sarcinii inductive cu un factor de putere de 0,8. Capacitatea de serviciu a liniei electrice poate fi

neglijat.

Se scot legturile de conectare a sarcinii rezistive i se repet ultimele msurtori pentru

sarcina inductiv cu L = 1 H.

U1 = ................, I1 = .............., P1 = ................, Q1 = .................

U2 = ................, I2 = .............., cos 2 = ..........

De ce sarcina inductiv continu s consume putere activ (cos 2 nu este egal cu zero) ?

Rspuns

................................................................

................................................................

................................................................


50

2.3.5. Caracteristicile liniei electrice cu sarcin rezistiv - capacitiv i sarcin pur

capacitiv

Scopul experimentului: msurarea i interpretarea valorilor tensiunii i curentului pentru

o linie electric cu sarcin mixt rezistiv - capacitiv i sarcin pur capacitiv.






1 sarcin capacitiv (No. 733 11)

2 ampermetre 2,5 A

2 voltmetre 600 V

1 watt/varmetru



4 seturi conductoare izolate 25 cm (N) (No. 500 614)



Amplasarea echipamentelor pe cadru este analoag paragrafului anterior, cu deosebirea

c sarcina inductiv este nlocuit cu cea capacitiv (vezi fig.2.11).

Mod de lucru



51

PE

L2

L3

N

L1

P,Q A

V

A

V

Cos

Fig

. 2.1

3. S

chem

a circuitu

lui p

entru

studiu

l

perfo

rman

elor u

nei lin

ii electrice cu sarcin

mix

t rezistiv - cap

acitiv sau

pur-cap

acitiv

Reele electrice I Laborator 4& Laborator 5& Laborator 6

52

Se regleaz tensiunea n secundarul transformatorului trifazat la valoarea UN - 15%.

Se va ncepe cu o capacitate a sarcinii de 2 F. Sarcina rezistiv este conectat n paralel.

Se va reduce valoarea sarcinii rezistive ncepnd cu 100% i continund cu 80%, 60% i 40%.

La fiecare pas se msoar mrimile: U1, I1, P1 i Q1 la captul de nceput al liniei i U2, I2,

cos 2 la captul de sfrit.

Se introduc valorile msurate n tabelul urmtor:

R [%] U1 [V] I1 [A] P1 [W] Q1 [Var] U2 [V] I2 [A] cos 2

100

80

60

40

Se repet msurtorile anterioare pentru valorile 4 F i 6 F ale sarcinii capacitive.

C = 4 F


100

80

60

40

C = 6 F


100

80

60

40

Ce caracteristici comune se observ pentru tensiunile msurate n toate cazurile?

Rspuns

...........................................................................................................................................................

...........................................................................................................................................................

S se traseze o diagram fazorial calitativ (nescalat) curent - tensiune pentru cazul

sarcinii capacitive cu un factor de putere de 0,8. Capacitatea de serviciu a liniei electrice poate fi

neglijat.

Se scot legturile de conectare a sarcinii rezistive i se repet ultimele msurtori pentru

sarcina capacitiv cu C = 4 F.

U1 = .............., I1 = .............., P1 = .............., Q1 = ..............

U2 = .............., I2 = .............., cos 2 = ..............

De ce sarcina capacitiv, spre deosebire de cea inductiv nu consum putere activ

(msurabil) ?

Rspuns

...........................................................................................................................................................

...........................................................................................................................................................


53


Regimuri de funcionare ale transformatoarelor de putere

1. CONSIDERAII TEORETICE

1.1 Introducere

Un avantaj semnificativ al curentului alternativ i al

sistemelor trifazate asupra sistemelor n c.c. este acela c

energia electric poate fi generat, economic, n staii de mare

putere, transportat pe distane lungi, la o tensiune ridicat,

cu pierderi foarte mici de energie i n final, s fie pus la

dispoziia consumatorului, la un nivel adecvat nevoilor

acestuia. Acest lucru este posibil folosind transformatoarele,

care pot fi clasificate, n funcie de modul de aplicare, dup

cum urmeaz:

transformatoarele din staiile de putere pentru transformarea tensiunii de generare pn la valori nalte i

foarte nalte din sistemele electrice;

sistem de transformatoare de interconexiune pentru schimb de energie ntre reele;

transformatoare de distribuie pentru transformarea tensiunii sczute la nivele medii de tensiune;

transformatoare de distribuie local pentru alimentarea reelelor de j.t.. n plus fa de acestea, exist, de asemenea,

numeroase tipuri speciale de exemplu, n trenuri, n sisteme

de redresare, n furnale i n laboratoare de nalt tensiune.

n forma lor de baz, transformatoarele au dou sau chiar trei

(sau mai multe) nfurri pe faz.

Din motive de greutate i transport, transformatoarele de mare

putere sunt n mod normal mprite n trei uniti monofazate,

care se afl n carcase separate, numite poli.

Mai mult, exist o distincie clar ntre transformatoarele cu

nfurri separate galvanic i acelea n care nfurarea

secundar formeaz o parte a nfurrii primare. Cele dinti

sunt denumite transformatoare cu nfurare separat, n vreme

ce celelalte sunt numite autotransformatoare, deoarece ele

economisesc material.

n final, exist i posibilitatea de proiectat nfurrile

trifazate n configuraii stea sau triunghi.

Astfel, pot fi realizate diferite grupuri vector n aa fel

nct transformatoarele s fac fa variatelor cerine tehnice

i economice, la diferite niveluri de tensiune.

ncrcrile diferite n reea conduc la diverse cderi de

tensiuni de-a lungul liniilor. Pentru a asigura tensiune

constant (n limite permise), este nevoie de transformatoare


54

care au rapoarte variabile de transformare, numite

transformatoare cu raport de transformare variabil. Acest lucru

se realizeaz prin conectarea i deconectarea nfurrilor

individuale cu ajutorul comutatoarelor de ploturi.

Cu toate c pentru reelele de m.t. i .t., comutatoarele de

ploturi pot fi acionate n sarcin, din motive economice

transformatoarele locale de reea folosesc comutatoare de

ploturi acionate doar atunci cnd transformatorul este n gol.

Prin modificarea raportului de transformare, doar amplitudinea

celei de-a doua tensiuni este afectat, dar nu i faza.

Transformatoarele de reglaj precum cele descrise mai sus pot s

realizeze numai un control electric n faz.

n plus fa de acesta, exist i alte modele, care asigur

o tensiune suplimentar variabil n termeni de magnitudine i

faz pe secundar. Dac tensiunea de susinere mpreun cu

tensiunea principala formeaz un unghi de +/- 90o, aceasta

reprezint un control de tensiune cvadrant, n vreme ce un unghi

diferit ( n mod normal, +/-60o) este numit unghi de defazaj.

Transformatoarele n cudratur sau regulatoarele de faz permit

realizarea unui flux de energie activ n reelele

interconectate, care deseori produc pierderi mai mici de

transmisie dect acelea rezultate din impedanele de linie din

distribuia natural a energiei. Astfel, seciunile de-a lungul

conductorului, existente, pot fi utilizate optim.

n acest experiment, un transformator cu trei nfurri este

supus investigaiei, constnd din trei poli individuali cu

posibiliti de conectare diferite pe primar i cu tensiune

variabil secundar. nfurarea a treia (teriar) este

proiectat precum nfurarea de stabilizare delta care este

necesar pentru tensiuni asimetrice.

1.2. Transformatoarele monofazate

Pentru a cerceta comportamentul unui transformator la tensiuni

diferite, se va examina un model monofazat sau a o faz a unui

transformator trifazat.

Deoarece un transformator leag n mod normal dou nivele

diferite de tensiune, este necesar ca ambele pri s fie clar

marcate cu indici.

n general, aceast marcare se bazeaz pe direcia fluxului de

tensiune i denot partea care este spre alimentare cu indexul

1 (primarul). n consecin, partea care este spre consumator

primete indexul 2 (secundarul).

Funcionarea unui transformator este bazat pe legea

induciei, care spune c se induce o tensiune ntr-un miez

atunci cnd este strbtut de un flux magnetic dependent n

timp.


55

Dac fluxul magnetic strbate simultan dou bobine cu

numrul de spire w1 i w2, atunci n cazul unui transformator

ideal (adic fr derivaii), urmtoarea formul se aplic

pentru tensiunile corespunztoare:

tw

w

U

U

2

1

2

1 (1)

Raportul t ce corespunde celor dou nfurri reprezint raportul de transformare al tensiunilor

(fr sarcin).

Din aceste considerente, vom presupune c fluxul este generat

prin aplicarea unei tensiuni de curent alternativ sinusoidal la

bobina 1 i c la bobina 2 este conectat o sarcin.

Dac nu lum n considerare pierderile din transformator,

atunci nivelul puterii aparente pe ambele pri ar trebui s

fie identic. n consecin, exist urmtoarea relaie pentru

cureni:

1

2

2

1

w

w

I

I (2)

Din cauza echilibrului de putere, urmtoarea relaie se aplic

la transformatoare:

2

2

2

1

2

1

Z

U

Z

U =const (3)

i rezult c:

2

2

2

2

1

2

1 tU

U

Z

Z (4)

Astfel, impedanele de pe o parte a transformatorului apar cu o

valoare diferit dect de pe cealalt parte; acelai lucru

rmne valabil i pentru rezistenele i reactanele

echivalente. Acest lucru este cunoscut sub denumirea de

transformare de rezisten.

n urmtoarele investigaii, este, de asemenea, necesar s

transformm sau s convertim rezistenele de pe o parte pe

cealalt cu ajutorul relaiei de mai sus, astfel nct s poat

fi obinut o diagram simpl de circuit echivalent . Acest

lucru se poate realiza pas cu pas prin investigaii n regim de

s.c., de mers n gol i n regim normal.

n acest context are sens s utilizm reprezentarea complex a

relaiilor de tensiune i de curent.

1.2.1. Randament n regim de mers n gol

n cazul lipsei de sarcin nfurarea 1 este alimentat cu

tensiune nominal; nfurarea 2 rmne deschis. Curentul I10


56

care trece prin primar determin un flux prin reactana de

magnetizare Xh.

Lund n considerare pierderile n cupru VCu (provocate de

rezistena ohmic R1 a nfurrii primare) ca de altfel i

pierderile n fier VFe (provocate de fluxull magnetic din miezul

de fier i reprezentate ca i curent activ de o rezisten

ohmic imaginar RFe) se obine urmtoarea diagram de circuit

echivalent:

Figura 1: Circuitul echivalent al unui transformator n gol

Figura 2: Curenii printr-un transformator n gol

Curentul de mers n gol i pierderile asociate ofer dovezi

explicite pentru eficiena economic a unui transformator

deoarece acestea determin pe o scar larg i eficiena

acestuia.

Mai este vorba i de pierderi independente de curent deoarece

acestea apar pentru fiecare tip i sarcin a transformatorului.

n mod frecvent, curentul de mers n gol este legat de

curentul nominal al transformatorului i atunci el apare ca un

curent relativ de mers n gol. Transformatoarele de mare putere

au valori sub 1%.

Folosind experimentul la mers n gol, este posibil

determinarea direct a reactanei de magnetizare Xh a diagramei

circuitului echivalent al transformatorului.

Valorile lui R1 i ale lui RFe nu pot fi msurate separat.

Pentru a determina rezistena nfurrii rimare, trebuie

folosit o punte de msurare, de exemplu (msurarea tensiunii de

curent continuu). Oricum, la transformatoarele marile relaia

I10

IFe I

U1N

R1

RFe Xh

I1

0

IF

e

I


57

R1


58

21

2

22

2

2

22

1

tZ

U

UXRZ k

N

k

kkk (8)

Astfel, experimentele de scurtcircuit cu curent nominal servesc

pentru a determina impedana de scurtcircuit.

Pentru a putea s comparm mai bine diferite situaii

(independent de nivelurile de tensiune), tensiunea de

scurtcircuit U1k este pus n relaie cu tensiunea nominal U1N i

astfel ea definete tensiunea relativ de scurtcircuit

N

kk

N

k

kU

IZ

U

Uu

1

11

1

1 (9)

Aceast valoare constituie unul dintre cei mai importani

parametri de operare ai transformatorului i este specificat

n procente. Este o msur pentru cderea de tensiune n

secundar dintre cele dou cazuri limit, fr sarcin i cu

scurtcircuit.

n consecin se aplic urmtoarele:

tensiune activ relativ

N

Nk

kkrU

IRuu

1

11cos

i

tensiune de untare relativ

N

Nk

kkxU

IXuu

1

11sin

Relaia care se poate aplica ntre cele dou valori de mai

sus este: 222

xrk uuu (10)

Pe msur ce puterea nominal aparent a unui transformator

crete, rezistena sa echivalent (i astfel, pierderea sa

rezistiv) scade n comparaie cu reactana sa. Pentru niveluri

ale puterii de peste 2 MVA, rezistena echivalent poate fi, n

general, total neglijat, i atunci este adevrat c:

0, rxk uuu (11)

Transformatoarele folosite n sistemele electroenergetice

prezint tensiuni relative de scurtcircuit cuprinse ntre 3 i

18%.

Nivelurile de putere se situeaz pe o scar cu valori cuprinse

ntre 200 kVA (transformatoare de distribuie) i 1000 MVA

(transformatoare de interconexiune) sau 1200 MVA

(transformatoare de utilaje).

Cu toate c o valoare ridicat a lui uk produce o cdere

mare de tensiune n timpul operrii normale a unui sistem,

aceasta totui limiteaz magnitudinea curentului de

scurtcircuit, n caz c exist vreo defeciune.

1.2.3 Randament la funcionarea n sarcin

n timpul funcionrii n sarcin ne vom referi la o condiie

care intr n sfera sarcinilor standard de transformatoare,

adic un curent, care este considerabil mai mare dect curentul


59

de mers n gol, dar semnificativ mai mic dect curentul de

scurtcircuit.

Diagrama de circuit echivalent pentru aceast condiie poate fi

pus laolalt ca o combinaie a reprezentrilor de mai sus

derivate pentru regim fr sarcin i scurtcircuit.

Figura 4 Circuit echivalent trafo n sarcin

Valorile din circuitul echivalent:

111'2'2'

2

'

21 jXRIjXRIUU i FeIIIIII '

210

'

21 (12)

Rezult urmtoarea diagram fazorial (aici, n cazul unei

sarcini mixte rezistiv-inductive, fiind cazul cel mai frecvent):

Figura 5: Diagram fazorila complet a transformatorului

care opereaz sub o sarcin mixt rezistiv-inductiv

Pentru construcia diagramei fazoriale:

Dac adugm lui U2 fazorul cderii de tensiune la R2 i

X2, atunci obinem tensiunea U10.

U10 determin direcia curenilor IFe i I. Aceti cureni

adugai lui I2 produc curentul primar I1. Cderile de tensiune

de la R1 i X1 pot fi adugate lui U10 i obinem U1.

1

I1 IFe

I

U10

I2

U2

1U

11IjX

11IR

'2

'2IjX

'2

'2IR

2

I10

IFe I

U10 RFe Xh

I1 R1 X1

U1

X2 R1

I2

U2


60

Pierderile care apar la R1 i R2 n timpul funcionrii n

sarcin depind de amplitudinea curentului de sarcin. n

consecin, ele sunt considerate pierderi dependente de sarcin.

Dac diagrama fazorial este reprezentat la scar, atunci

putem deduce cu uurin c, sub sarcin, curentul I10 este

foarte mic n comparaie cu curentul I2 al sarcinii. Aadar,

putem continua s lucrm cu diagrama simplificat a circuitului

echivalent (figura 3).

Pentru o sarcin conectat la secundarul transformatorului,

transformatorul apare ca surs de tensiune, cu tensiunea fr

sarcin U20 = U1 i rezisten intern Z2k =Z1k (cele dou

valori au fost raportate aici de la primar la secundar).

n cele ce urmeaz, vom cerceta cum funcioneaz

transformatorul n cele trei cazuri caracteristice ale unor

sarcini rezistive, inductive i capacitive. n acest scop au

fost reproduse diagramele fazoriale corespunztoare (forma

simplificat):

Figura 6 Diagrama fazorial simplificat pentru funcionarea

transformatorului cu sarcini rezistive, inductive i capacitive

Suprafeele haurate indicate n cele trei diagrame reprezint

triunghiul lui Kapp.

Putem observa din diagramele cu fazor pentru sarcini

rezistive i inductive c, atunci cnd tensiunea de alimentare U1

este meninut constant ( i astfel U20 este i ea meninut

constant) tensiunea terminal U2 scade cu creterea curentului.

U1

2

U1

2

U1

U2 U2

U2

UR

UR

UR

UX

UX UX

I2

I2

I2

2 =

0


61

Relaia dintre curentul de sarcin i schimbarea de tensiune

opus cazului fr sarcin poate fi obinut din urmtoarea

figur:

Figura 7. Schimbarea de tensiune atunci cnd transformatorul

lucreaz sub sarcin

Rezult :

222220 IZUUUU k (13)

La transformatoarele mari (cel puin pentru sarcini n

apropierea sarcinii nominale) tensiunile U20 i U2 sunt mari n

comparaie cu diferena U.

Astfel, pentru U avem:

222222 sincos IXIRU kk (14)

sau 22222 sincos xrNN uuIIUU (15)

Adunarea geometric a celor doi fazori este astfel exprimat

ntr-o form simplificat folosind o operaie de adunare

algebric.

1.2.4. Randamentul transformatorului

Atunci cnd vorbim despre randamentul mainilor electrice vorbim

despre raportul putere activ rezultat/putere activ consumat.

Diferena dintre aceste dou niveluri ale puterii este adus n

discuie deoarece pierderile de putere apar continuu la o

I2

2

U2

U20

U

2sin22 IkX

2cos22 IkR 22 IkR

22 IkjX


62

main. Transformatoarele exceleaz datorit randamentului lor

ridicat, care poate depi 98%. Dar, chiar la aceste niveluri

excelente, pierderile aprute n unitile mari sunt

considerabile i cer obligatoriu rcirea.

Atunci cnd se determin un nivel al randamentului ce se

apropie de 100%, metoda specific de formare a raportului

nivelurilor celor dou puteri nu este n general suficient

deoarece chiar msurrile de putere sunt viciate pn la o

anumit msur. Rezultate mai bune se obin prin aplicarea unei

metode cu pierdere unic, unde (pentru transformator) pierderile

n fier i cupru sunt determinate prin msurare la scurtcircuit

sau fr sarcin i de aici se determin pierderea total Vtot.

Pentru cazul de operare aflat n cercetare obinem randamentul

dup cum urmeaz:

11 PVtot sau tottot VPV 21 (16) (P1 i P2 reprezint nivelurile de putere activ msurate pe

primar sau secundar).

Pentru a determina randamentul n mod corect trebuie meninute

tensiunea nominal, frecvena nominal i temperatura de

operare.

1.3 Transformatoarele trifazate

Un transformator trifazat poate echivalat cu trei

transformatoare monofazate. Acest lucru este posibil deoarece

modul n care lucreaz aceste dou tipuri de transformatoare nu

este fundamental diferit.

Bineneles, spre deosebire de modelul monofat, exist

numeroase posibiliti de conectare pentru nfurarea primar

i secundar n transformatorul trifazAT prin care este

asigurat o soluie optim pentru aplicaia respectiv.

1.3.1. Simboluri de conexiuni i grupuri de vectori

n conexiunea stea, tensiunea aplicat unei nfurri este

egal cu UN/3; n conexiunea delta tensiunea nominal este

aplicat unei nfurri.

Astfel, conexiunea stea necesit mai puin izolaie; n schimb

ea are nevoie, comparativ cu conexiunea delta de o seciune

transversal mai mare de cupru datorit curenilor mai mari.

Pentru acest motiv, transformatoarele din staiile de putere

sunt conectate n mod normal n delta pe partea cu tensiune mic

i cu conexiune stea pe partea cu tensiune mare. n plus dac

este necesar poate fi conectat la punctul stea un miez de

reinere.

Dac urmeaz a fi cuplate dou sisteme de tensiune nalt, n

mod normal este selectat o conexiune stea-stea.

Transformatoarele n conexiune delta-delta sunt rar folosite n

practica actual.


63

O posibilitate de circuit adiional, care este folosit cu

precdere pe partea cu tensiune joas, este configuraia stea-

stea, n care pot fi conectate sarcini monofazate pn la

curentul nominal al transformatorului.

Pentru a desemna simbolurile de conectare sunt folosite

urmtoarele litere: D sau d pentru conexiunea delta; Y sau y

pentru conexiunea stea i z pentru conexiunea stea-stea (litera

mare se refer la primar; litera mic la secundar). Acestea sunt

urmate de un numr distinct care descrie ntrzierea de faz a

prii de j.t. n termenii tensiunii conductorului exterior

comparativ cu partea de .t. n multipli de 30o (comparabil cu

sensul de roteie a acelor de ceasornic).

Dac este accesibil un punct neutru ntr-o bobin conectat n

stea sau n stea-stea, acesta este specificat n plus cu litera

N sau n (depinznd de partea transformatorului).

Grupurile de vectori cele mai obinuite pentru transformatoare

folosite n ingineria de for sunt Yy0, Dy5, Yd

Regimuri de funcţionare ale liniilor electriceretele.elth.ucv.ro/Rusinaru Denisa/Retele electrice...

Documents

Transcript of Regimuri de funcţionare ale liniilor electriceretele.elth.ucv.ro/Rusinaru Denisa/Retele electrice...