МИНИСТЕРСТВО НАУКИ и высшего образования РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«Национальный исследовательский Томский политехнический Университет»

Инженерная школа энергетики

Отделение электроэнергетики и электротехники

Направление: 13.03.02 Электроэнергетика и электротехника

ООП: Электроэнергетика и электротехника

Профиль: Высоковольтные электроэнергетика и электротехника

Лабораторная работа 3

по дисциплине:

Переходные процессы в энергосистемах

«Исследование регуляторов частоты вращения турбины (регуляторов скорости РС)»

Выполнил: :
студент группы	.
Проверил:
старший преподаватель (ОЭЭ, ИШЭ)	Гречушников В. В. _______

Томск — 2025 г.

Оглавление

Исходные данные 3

Часть 1 3

Проверьте систему на самораскачивание 7

Изменение механической мощности турбины 8

Изменение нагрузки 9

Часть 2 12

Вывод 17

Список литературы 18

Исходные данные

Часть 1

Рис. 1. Электрическая схема генератора, работающего параллельно с

энергосистемой бесконечной мощности

Таблица 1. Генераторы

Тип генератора	Обозначение на схеме	Номинальные параметры			Система возбуждения	Данные для динамики
		, МВт		, кВ
ТГВ-200- 2У3	G1 G2	200	0.85	15,75	тиристорная независимая	7.4	1.84	0.29	0.19	1,78	6.85
ТВВ-1200	G3	1200	0.85	24	тиристорная независимая	7.4	1.84	0.29	0.19	1,78	6.85

Таблица 2. Трансформаторы

Тип	обозначение на схеме	напряжения обмоток (кВ)		напряжение короткого замыкания (%)		потери (кВт)
ТДЦ-250000/250	Т1 Т2	ВН	242	11			600
		НН	15.75				200
ТНЦ1250000/ 220	Т3	ВН	242	0,0991			2200
		НН	24				715
ТРДНС25000/15,75	Тс.н.1 Тс.н.2	ВН	15.75	ВН-НН	10.5		115
		НН	6.3/6.3	НН1-НН2	30		25

Таблица 2. Линии электропередачи

Обозначение на схеме	Длина (км)	Марка провода	Удельные параметры			Параметры ЛЭП
W1	80	АС-300	r0	0,108	Ом/км	r	8.64	Ом
			x0	0,428		x	34.24
			b0	2,73	мкСим/км	b	218.4	мкСим

Таблица 3. Нагрузки

Обозначение на схеме	Активная мощность PH (МВт)	Реактивная мощность QH (Мвар)
Н1	100 (300*)	80 (180)
с.н.-1А; с.н.-1Б	8	8
с.н.-2А; с.н.-2Б	8	8

(*) Для опыта пункта 5 значение Н1 дано в скобках.

Составим схему замещения:

Рис.2. Схема замещения

Рис. 3. Данные по узлам

Рис. 4. Данные по ветвям

Рис. 5. Данные по генераторам

Рис. 6. Данные по РС

Рис. 7. Данные по РВ

Рис. 8. Данные по возбудителям

Рис. 9. Данные по автоматике

Рис. 10. Результат по узлам

Рис. 11. Результат по ветвям

Проверьте систему на самораскачивание

Смоделируем трехфазное КЗ за трансформатором Т1 (узел 2) длительностью 0.1 с через переходное сопротивление 1000 Ом. Найдем зависимость угла ротора генератора, Еq, Ig. Время расчета переходного режима – 2,5 с.

Рис. 12. трехфазное КЗ с системой

Что бы смоделировать КЗ без системы, нужно изменить код генератора на балансирующий узел.

Рис. 13 трехфазное КЗ без системы

Изменение механической мощности турбины

С помощью автоматики изменим механическую мощность турбины по следующему закону:

,

где кТ – коэффициент изменения механической мощности турбины.

Контролируемые параметры: f, Рт, Рг (функции времени);

Время расчета переходного режима – 2,5 с.

Рис.14. Данные по автоматике с измененной мощностью

Рис. 15. График после изменения мощности турбины

Изменение нагрузки

Контролируемые параметры: f, Рт, Ртг, Рн1;

Время расчета переходного режима – 15 с.

Уменьшение нагрузки

Отключаем линии W1-1, W1-2, чтобы генератор G1, работал на местную нагрузку Н1.

Рис.14. Данные по автоматике с уменьшенной нагрузкой

Программа рассчитывает долю оставшейся активной мощности в узле нагрузки Н1

Где – это часть отключаемой нагрузки по активной мощности нагрузочном узле задается в МВт

Рис. 15. График после изменения нагрузки

Увеличение нагрузки

Увеличим нагрузку H1 на 50%. Для увеличения нагрузки задается с минусом.

Рис.16. Данные по автоматике с увеличенной нагрузкой

Рис. 17. График после изменения нагрузки

Полный сброс нагрузки

Смоделируем полный сброс нагрузки. Если не вносить в таблицу ( ), это означает полный сброс нагрузки

Рис.17. Данные по автоматике с нулевой нагрузкой

Рис. 17. График после изменения нагрузки

Часть 2

Рис. 18. Исходная схема №2

Составим схему замещения:

Рис. 19. Схема замещения №2

Таблица 4. Данные по регуляторам частоты вращения генераторов

	Коэф. Статизма	Зн	Т0	ТЗ	Ptmax	ДПО	ТПО
	%	%	с	с	%	о.е.	с
G1	4	0.01	1,5	0.5	100	0,7	1,5
G2	6	0.01	1,5	0.5	100	0,7	1,5
G3	10	0.01	1,5	0.5	100	0,7	1,5

Рис. 20. Данные по узлам

Рис. 21. Данные по ветвям

Рис. 22. Данные по генераторам

Рис. 23. Данные по РС

Рис. 24. Данные по РВ

Рис. 25. Данные по возбудителям

Рис. 26. Результат по узлам

Рис. 27. Результат по ветвям

Изменение нагрузки

Контролируемые параметры: f, Рт, Рг, Рн1 (функции времени).

Рис. 28. Данные по автоматике

Рис. 29. График генератора 1

Рис. 30. График генератора 2

Рис. 31. График генератора 3

Вывод

В ходе работы было успешно проведено комплексное моделирование и анализ режимов работы энергосистемы в программе Mustang. Практически подтверждены теоретические расчёты активной мощности, коэффициента статизма и изменения частоты.

Установлено, что смоделированная энергосистема сохраняет устойчивость как в установившихся режимах, так и при кратковременных коротких замыканиях и колебаниях нагрузки. Эффективность системы регулирования подтверждена: автоматические регуляторы возбуждения (РВ) и скорости (РС) обеспечивают надёжную стабилизацию параметров, а регулятор под нагрузкой (РПН) трансформатора доказал свою действенность для поддержания требуемого уровня напряжения.

Работа позволила на практике закрепить теоретические знания о переходных процессах и приобрести навыки анализа устойчивости и качества регулирования электроэнергетических систем. Все поставленные задачи выполнены, цель работы достигнута.

Список литературы

1. Шестакова В.В Программные комплексы

2. 1_Пример расчета УР и ПП

3. В.В. Гречушников; Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Технологические процессы выработки электроэнергии на ТЭС и ГЭС»

4. Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций: справочные материалы для курсового и дипломного проектирования. 1989 года.

5. HELP Mustang

6. Р.А. Вайнштейн - Автоматика УП для УПИ

7. Гусев А.С. - 1-5_испр___