Задания на защиту работы

Целью защиты лабораторной работы является проверка самостоятельности ее выполнения и понимания полученных результатов. В процессе защиты работы студент должен по заданию преподавателя продемонстрировать умения:

• понимать разницу между типовой Г-образной схемой замещения трансформатора (см. рис. 26) и схемой замещения, реализованной в программе Lepsnv5.exe;

• понимать принцип действия трансформатора и автотрансформатора и демонстрировать принцип действия с использованием программной анимации Lepsnv5.exe;

• понимать назначение опытов короткого замыкания и холостого хода с точки зрения расчета схемы замещения трансформатора и демонстрировать опыты с использованием анимации Lepsnv5.exe;

• понимать физический смысл параметров схем замещения трансформатора и автотрансформатора и демонстрировать физический смысл с использованием программной анимации Lepsnv5.exe;

• понимать физический смысл исходных данных для расчета параметров схем замещения трансформаторов и автотрансформаторов и владеть навыками расчета параметров;

• выполнять любой расчет п.2 хода выполнения работы для измененных исходных данных.

Работа №2. Расчет и анализ регулирующего эффекта нагрузки электроэнергетической системы по напряжению

Цель: Изучение 1) понятия положительного и отрицательного регулирующего эффекта нагрузки при изменении режима ЭЭС; 2) методики расчета регрессионных моделей статических характеристик нагрузки; 3) методики расчета регулирующих эффектов активной и реактивной нагрузки по полученным моделям статических характеристик.

Программное обеспечение: MathCAD.

Основные теоретические сведения: см. раздел 2.4.3.

Время выполнения: 2 часа.

Теоретические сведения

Регулирующим эффектом нагрузки ЭЭС по напряжению называется изменение активной или реактивной нагрузки ЭЭС при изменении напряжения, препятствующее данному возмущению.

Зависимость активной и реактивной мощности нагрузки от напряжения имеет вид статических характеристик (см. Error: Reference source not found). Рассмотрим, каким образом реагирует нагрузка на изменение режима в простейшей системе (Error: Reference source not found). В нормальном режиме работы на шинах нагрузки поддерживается номинальное напряжение. Потребитель берет из сети мощность равную P + jQ.

При постоянном напряжении в начале ЛЭП (U₁ = const), напряжение на ее конце U₂ может быть рассчитано следующим образом:

,

(90)

где R и X_L – активное и реактивное сопротивление ЛЭП (в представлении ее схемой замещения вида Error: Reference source not found–б).

Предположим, что напряжение в конце ЛЭП уменьшилось. В соответствии со статическими характеристиками (см. Error: Reference source not found), активная и реактивная мощность потребителя также будут уменьшаться, следовательно, будут уменьшаться и мощность в конце ЛЭП и потеря напряжения U₁₂, т.е. напряжение в конце ЛЭП будет увеличиваться (обратите внимание, U₂ входит и в левую и в правую часть выражения (90).

Этот вывод справедлив, если напряжение в конце ЛЭП больше критического U_кр, которое соответствует точке минимума Q(U) на Error: Reference source not found и составляет, как правило, 0,7…0,8 от U_ном.

Таким образом, при напряжениях больше критического, нагрузка, изменяя свою мощность, стремится поддержать неизменным напряжение на своих шинах. В этом случае говорят о положительном регулирующем эффекте нагрузки.

При напряжениях меньше критического проявляется отрицательный регулирующий эффект нагрузки: активная мощность потребителя в соответствии со статическими характеристиками продолжает уменьшаться, а потребление реактивной мощности начинает возрастать (см. Error: Reference source not found), причем, значение реактивной мощности увеличивается в большей степени, чем снижение активной. Потеря напряжения U₁₂ увеличивается, а напряжение U₂ на шинах нагрузки снижается. Это приводит к увеличению потребления реактивной мощности и дальнейшему снижению напряжения U₂ и т.д. Возникает явление, которое называется лавиной напряжения. При такой аварии тормозятся асинхронные двигатели. Реактивная мощность асинхронных двигателей растет, баланс реактивной мощности нарушается, причем потребление реактивной мощности в значительной мере превышает выработку. Это в свою очередь приводит к понижению напряжения. Остановить снижение напряжения при этой аварии можно, лишь отключив нагрузку.

Чтобы напряжение не снижалось ниже критического на генераторах и мощных синхронных двигателях устанавливаются автоматические регуляторы возбуждения (АРВ). Под их действием генераторы и синхронные двигатели увеличивают выработку реактивной мощности.

Количественно регулирующие эффекты нагрузки определяются по статическим характеристикам, построенным в относительных единицах (см. Error: Reference source not found), как производные dP/dU и dQ/dU в какой-либо точке характеристики, например при U = U_ном. Реальные статические характеристики для каждого типа электрической нагрузки и их совокупностей могут быть получены только экспериментально. Для расчета регулирующих эффектов нагрузки экспериментальные данные обобщаются и представляются в виде полиномиальных математических моделей вида:

;	(91)
	(92)

где P(U) и Q(U) – статические характеристики нагрузки в относительных единицах; a_P, b_P, c_P, a_Q, b_Q и c_Q – коэффициенты моделей, полученных в результате обработки экспериментальных данных методами регрессионного анализа. Статические характеристики в абсолютных единицах можно получить, умножив правые части (91) и (92) на величины активной и реактивной мощности нагрузки при номинальном напряжении [21, 22].

Регрессионный анализ состоит в поиске коэффициентов уравнения, вид которого задает исследователь, по экспериментальным данным. Так, в уравнении (91) часто принимают a_P = 0, т.е. в качестве аппроксимирующей функции выбирают линейную зависимость активной мощности от напряжения, что достаточно точно соответствует реальному виду этой зависимости (см. Error: Reference source not found). Поиск значения коэффициентов регрессионной модели осуществляется по условию минимум среднеквадратических отклонений расчетных значений от экспериментальных.