Переходные процессы / Лабораторные работы / Лабораторная работа 14
.5.pdfМинистерство образования Российской Федерации
КУБАНСКИЙГОСУДАРСТВЕННЫЙТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра электроснабжения промышленных предприятий
ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ
Ру к о в о д с т в о
клабораторной работе № 14.5
по курсу «Переходные процессы в системах электроснабжения» для студентов всех форм обучения
специальности 100400 – Электроснабжение
Краснодар 2003
Составители: д-р техн. наук, проф. Б.А. Коробейников, канд. техн. наук, доц. Л.И. Деревцова, канд. техн. наук, доц. А. И. Ищенко
УДК 621.311.1.001.45 (076.5)
ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ. Руководство к лабораторной работе № 14.5 по дисциплине «Переходные процессы в системах электроснабжения» для студентов всех форм обучения специальности 100400 - Электроснабжение / Кубан. гос. технологич, ун-т; Сост. Б.А. Коробейников, Л.И. Деревцова, А.И. Ищенко. Краснодар, 2003. – 9 с.
Определяются теоретические и экспериментальные зависимости активной и реактивной мощностей генераторов системы от угла δ. Производится сравнение различных видов электропередачи.
Ил. 1. Библиогр.: 1 назв.
Печатается по решению Редакционно-издательского совета Кубанского Государственного технологического университета
Рецензенты: канд. техн. наук, доц. Ж.И. Шевченко (кафедра ЭПП, КубГТУ)
д-р техн. наук, проф. А.Н. Плахотнюк (кафедра электротехники, КубГТУ)
3
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Экспериментальные исследования процессов в электрических системах представляют собой довольно сложную задачу, поэтому весьма широкое распространение при изучении получили методы моделирования. Представляя электрическую систему в виде схемы замещения, а затем моделируя ее, можно получить процессы, которые близки к действительности.
В данной работе с помощью модели производится исследование характеристик мощности электропередачи при различной связи между источниками. В основу анализа переходных электромеханических процессов положены статические характеристики Р = f( δ), Q = f ( δ), называемые на- грузочно-угловыми характеристиками системы, которые для генераторной станции, работающей на шины бесконечной мощности можно найти, исходя из следующих выражений:
|
|
|
|
|
E2 |
|
|
|
E U |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
P |
|
= |
|
|
|
|
sin α |
+ |
|
|
|
|
sin(δ−α ) |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
1 |
|
|
Z11 |
11 |
|
|
|
Z12 |
|
|
|
12 |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
E U |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U2 |
|
|
||||||
P |
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
sin(δ+α ) + |
|
|
|
sin α |
22 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
2 |
|
|
|
|
|
Z12 |
|
|
|
|
|
12 |
|
|
|
Z22 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
E2 |
|
|
|
|
E U |
|
|
|
|
|
|
|||||||
Q |
|
|
= |
|
|
|
|
|
cos α |
|
− |
|
|
|
|
|
cos(δ−α |
|
) |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
1 |
|
|
|
|
Z11 |
11 |
|
|
|
Z12 |
|
|
|
12 |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Q |
2 |
= |
|
|
U2 |
cos α |
22 |
+ |
|
E U |
|
sin(δ+α |
) |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
Z22 |
|
|
|
|
Z12 |
|
|
|
|
12 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
, (1.1)
где P1 и Q1 - активная в реактивная мощности, отдаваемые генераторной станцией;
P2 и Q2 - активная в реактивная мощности, передаваемые к приемни-
ку; δ - угол между векторами электродвижущей силы (ЭДС) и напряжения;
Z= z e jϕ- собственные в взаимные сопротивления;
α=900 −ϕ - угол, дополняющий ϕ до 90°.
Внастоящей работе необходимо исследовать зависимости передаваемой P1 и потребляемой P2 мощностей электросистемы (рис. 1) в зави-
симости от угла δ при различных промежуточных присоединениях с помощью схем замещения электропередачи (рис. 2).
4
|
Т1 |
ЛЭП |
Т2 |
U = const |
|
|
|||
G |
|
|
|
|
P , Q |
1 |
P , Q |
2 |
|
1 |
2 |
|
Рис. 1 – Схема структурная электропередачи
Z1 |
Z2 |
Z3
Рис. 2 – Схема эквивалентная (замещения) электропередачи
5
2.ЦЕЛЬ И ПРОГРАММА РАБОТЫ
2.1.Цель работы – изучение зависимости Р = f( δ) на модели электропередачи и выявление влияния промежуточных присоединений на передачу мощности.
2.2.Программа работы:
а) сборка электросхемы;
б) измерение зависимостей P1(δ) и P2 (δ) для каждого варианта
схемы замещения электропередачи; в) вычисление собственных к взаимных проводимостей схем заме-
щения и получение аналитических выражения для угловых характеристик
мощностей P1(δ), Q1(δ) , P2 (δ) , Q2 (δ) ;
г) построение графиков зависимости P1(δ), P2 (δ) , полученных экспериментально;
д) построение графиков зависимости P1(δ), P2 (δ) , Q1(δ) , Q2 (δ) , по аналитическим выражениям;
е) сравнение результатов; ж) выводы.
3. ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ
Принципиальная схема лабораторной установки для экспериментального определения зависимости передаваемой мощности от угла δ приведена на рис. 3. С помощью фазорегулятора производится изменение
угла δ от 0 до 3600. При изменении положения переключателей S1 и S2
можно набрать различные варианты схем замещения линии электропередач. Величины напряжений устанавливаются автотрансформаторами G1, G2 и измеряются вольтметрами PU1 и PU2; амперметром PA1, ваттметром Р1 измеряют ток и мощность в начале линии, а амперметром PA2, ваттметром P2 – в конце линии.
4.УКАЗАНИЕ МЕР БЕЗОПАСНОСТИ
4.1.Перед включением стенда необходимо ознакомиться со схемой и расположением элементов. Убедиться в отсутствии питающего напряжения и собрать схему.
4.2.Включение схемы производится только с разрешения преподава-
теля.
6
|
|
S1 |
2 |
L1 |
|
|
|
|
|
|
L2 |
||
G1 |
|
|
1 |
|
|
|
PA1 |
P |
R1 |
|
|
||
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
U |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C3 |
L3 |
R3 |
|
PU1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S2 |
1
2 
3
P |
PA2 |
G2 |
В PU2
~ Сеть220
Рис. 3 – Схема принципиальная лабораторной установки
7
4.3.Коммутацию в цепях следует производить только при включенном автомате.
4.4.Схему разбирать при обесточенных цепях.
5.МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ РАБОТЫ
5.1.Собрать электрическую схему модели и присоединить необходимые приборы.
5.2.Изменяя фазорегулятором U угол сдвига между Е и U, произве-
сти измерения ваттметрами величин мощностей P1 и P2 в функции от угла δ для заданных схем замещений (рис. 4). Полученные величины P1 и P2 перевести в относительные, считая rб = xб =50 Ом, Uб = 40 В.
5.3.Необходимо при измерения не превышать ток источников более чем в отношении 5:1.
5.4.После построения зависимостей P1(δ) и P2 (δ) по опытным
данным необходимо аналитически рассчитать указанные зависимости, исходя из приведенных выражений (1.1). Последовательность расчета следующая:
а) вычислить собственные и взаимные сопротивления для схем (см. рис. 4) в относительных единицах, исходя из следующих выражений:
z |
= z |
+ |
z2 z3 |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||
11 |
1 |
|
|
|
z2 +z3 |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
z |
z |
3 |
|
|
|
|
|
|
z22 |
= z2 |
|
+ |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
z1 +z3 |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Z |
= z |
|
|
e jϕ11 |
|
|
|
|
|
|
|
||||
11 |
11 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Z22 = z22 e jϕ22 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
α11 =900 −ϕ11 |
|
|
|
|
|
(5.1) |
|||||||||
|
|
|
|
. |
|||||||||||
α22 =900 −ϕ22 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
z |
z |
2 |
|
|
||
z |
= z |
+z |
2 |
+ |
|
1 |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||
12 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
z3 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Z |
= z |
|
|
e jϕ12 |
|
|
|
|
|
|
|
||||
12 |
12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
α12 =90 |
0 |
−ϕ12 |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8
XL1 = 1 |
XL2 = 1 |
U |
E |
|
|
|
XC3 = 2 |
а |
XL1 = 1 |
XL2 = 1 |
U |
E |
|
|
|
R 3= 2 |
б |
R1 = 1 |
XL2 = 1 |
U |
E |
|
|
|
XL3 = 2 |
в |
R1 = 1 |
XL2 = 1 |
U |
E |
|
|
|
XC3 = 2 |
г |
R1 = 1 |
XL2 = 1 |
U |
E |
|
|
|
R 2 = 2 |
д |
Рис. 4 – Варианты схем эквивалентных (замещения электропередачи)
9
Величины z1, z2 , z3 в относительных единицах приведены на схе-
мах замещения.
б) подставляя значения соответствующих сопротивлений в выражение (1.1) построить теоретические зависимости P1(δ), P2 (δ) .
6.СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА
6.1.Титульный лист.
6.2.Электрическая схема испытания с присоединением приборов.
6.3.Испытуемые схемы с различными присоединениями.
6.4.Результаты измерений.
6.5.Результаты аналитических расчетов.
6.6.Графики зависимости.
6.7.Выводы.
7.КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
7.1.Выражения для определения активной и реактивной мощности генераторов системы.
7.2.Определение понятий собственные и взаимные проводимости и сопротивления.
7.3.Объяснение аналитических угловых характеристик для схем замещения электропередачи. Сравнение схем.
ЛИ Т Е Р А Т У Р А
1.ВЕНИКОВ В.А. Переходные электромеханические процессы в электрических системах. – М.: Высшая школа, 1977. – 414 с.
ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ
Составители: |
Коробейников Борис Андреевич; |
|
Деревцова Людмила Ивановна; |
|
Ищенко Алексей Ильич |
Редактор
Технический редактор
Подписано в печать |
Формат 60x84/16 |
Бумага оберточная № 1 |
Офсетная печать |
Печ. л. 0,7 |
Изд. № |
Усл. печ. л. 0,7 |
Тираж 100 экз. |
Уч.-изд. л. 0,6 |
Заказ № 478 |
|
Цена 700 р. |
Издательство КубГТУ: 350072, Краснодар, Московская, 2а Лицензия на издательскую деятельность ЛР № 020352 от 27.12.91 Отпечатано в КубГТУ