Определение статических характеристик P(U), Q(U) активной, индуктивной нагрузок

Методические указания к лабораторной работе

ИССЛЕДОВАНИЕ СТАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК АКТИВНОЙ, ИНДУКТИВНОЙ И ОСВЕТИТЕЛЬНОЙ НАГРУЗОК

Дисциплина «Электрооборудование и электрохозяйство предприятий»

СОГЛАСОВАНО РАЗРАБОТАЛИ

Инженер по охране труда Доцент кафедры ЭАПП

________________Г. В. Мангуткина ________________А.В. Самородов

________________2014 г. ________________2014 г.

студент гр. АПз-08-21

________________С.А. Никитин

________________2014 г

Салават 2014

Методические указания содержат основные теоретические положения о структуре, принципе работы, о характеристиках параметрах и преобразователей частоты, описание лабораторной установки и метрологическое обеспечение лабораторной работы. Приведены указания по порядку выполнения лабораторной работы, проведению экспериментов и обработке экспериментальных данных.

Методические указания к лабораторной работе предназначены для студентов специальности 140610.65 – Электрооборудование и электрохозяйства предприятий, организаций и учреждений.

Обсуждено на заседании кафедры ЭАПП

Протокол № ______ от ___________________2014

ã Филиал ФГБОУ ВПО УГНТУ в г. Салавате, 2014

ИССЛЕДОВАНИЕ СТАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК АКТИВНОЙ, ИНДУКТИВНОЙ И ОСВЕТИТЕЛЬНОЙ НАГРУЗОК

Цель работы: исследовать зависимости активной и реактивной мощностей от напряжения частоты питающей сети для активных линейной и нелинейной нагрузок, а так же индуктивной нагрузки.

Теоретическая часть

Определение статических характеристик P(U), Q(U) активной, индуктивной нагрузок

Строгого неизменённого режима в электроэнергетической системе не существует, поэтому установившимся режимом можно назвать только условно, так как в силу своих особенностей энергосистема подвержена воздействию непрерывного потока возмущений, которые не должны вызывать нарушения устойчивости системы, т.е. не должны приводить к прогрессирующему возрастающему изменению параметров её исходного режима. Электроэнергетическая система должна быть устойчива при малых возмущениях. Применительно к малым возмущениям введено понятие статической устойчивости.

Статическая устойчивость– это способность электроэнергетической системы самостоятельно восстанавливать исходный установившийся режим после малых возмущений или режим, весьма близкий к исходному, если возмущение не снято.

Исходя из определения статической устойчивости системы, можно заключить, что существует такой режим, при котором очень малое увеличение нагрузки вызывает нарушение её устойчивости. Такой режим называют предельным, а нагрузки системы – максимальными или предельныминагрузками по условиям статической устойчивости.

Ограничение нагрузок может быть вызвано и другими факторами, например, уровнями напряжения в узлах, нагревом генераторов, трансформаторов и линий электропередач.

Пропускной способностьюэлемента электроэнергетической системы называют наибольшую мощность, которую можно передать через этот элемент с учётом всех ограничивающих факторов (устойчивости, нагрева, напряжения в узлах и т.п.) иногда пропускную способность определяют только по одному фактору и говорят, например, о пропускной способности по статической устойчивости.

Величина параллельно соединённых активного и реактивного сопротивлений вычисляется по мощности и напряжению исходного режима (рисунок 1):

(1)

(2)

Рисунок 1 – Параллельное и последовательное соединение активного и реактивного сопротивления

Для случая последовательного соединения сопротивлений:

(3)

где – коэффициент мощности нагрузки.

Если напряжение в исходном режиме неизвестно, то в предыдущих выражениях подставляется номинальное или среднее напряжение.

Замена нагрузок постоянными сопротивлениями , позволяет существенно упростить расчёты, но связана с наибольшими погрешностями.

Состояние системы, характеризующееся совокупностью условий и величин в какой-либо момент времени или на интервале времени, называется режимом системы. Режим характеризуется количественными показателями, которые называются параметрами режима. К ним относятся значения мощности, напряжения, частоты, тока, ЭДС и т.д. Параметры режима связаны между собой зависимостями, в которые входят параметры системы.

Параметры системы – это показатели, количественно определяющиеся физическими свойствами элементов системы, схемой их соединения, а также расчётными данными. К параметрам системы относятся сопротивления и проводимости элементов, коэффициенты трансформации, постоянные времени и т.д.

В качестве примера приведём известные выражения:

(4)

(5)

где P, U, Q, ΔQ– параметры режима;

R, Х – параметры системы.

Режим энергосистемы может быть установившимся или переходным, нормальным или аварийным. Причины, вызывающие изменение параметров режима, называются возмущающими воздействиями.

Динамическая устойчивость– это способность электроэнергетической системы восстанавливать после большого возмущения исходное состояние или практически близкое к нему.

Если после возмущения синхронная работа генераторов или двигателей системы нарушается, а затем, по прошествии определённого, допустимого по условиям эксплуатации времени восстанавливается, то такую систему принято считать обладающей результирующей устойчивостью.

Следует отметить, что понятие «энергосистема устойчива» не определённо до тех пор, пока не установлены условия, при которых устойчивость энергосистемы обеспечивается. К ним, прежде всего, относятся параметры сети и исходного режима, а также вид и характер возмущения, возникающего в энергосистеме. Ведь практически всегда можно найти такие возмущения (иногда очень тяжелые и крайне редкие), которые вызовут нарушение устойчивости энергосистемы. Поэтому часто в термин «энергосистема устойчива» вкладывают понятие «сохранение устойчивой работы генераторов и двигателей при нормативных требованиях в части возмущений».

При исследовании устойчивости широко используются статические и динамические характеристики элементов системы. Под статическимихарактеристиками понимают аналитические и графические зависимости параметров режима, определённые при медленных их изменениях, когда каждый режим можно считать установившимся. Примером могут служить зависимости активной Pили реактивной Qмощности нагрузки от напряжения Uи частоты f:

(6)

(7)

Динамические характеристики– это зависимости параметров режима системы, определенные при быстрых изменениях режима с учётом времени и скорости его изменения. Например:

(8)

(9)

Представление нагрузки в расчётах электромеханических переходных процессов в энергосистемах выполняются по разному. Правильность математического описания нагрузки может оказать существенное влияние на результаты расчётов устойчивости.

Существует несколько способов представления нагрузки. Наиболее точно нагрузка в расчётах устойчивости может быть представлена асинхронными и синхронными двигателями, а также статическими потребителями.

Простейшая наиболее часто применяемая модель статической нагрузки основана на замещении последней мощностью или линейной проводимостью, т.е. постоянными активными и реактивными сопротивлениями.