Лабораторная работа № 2.10 Снятие статических характеристик узла комплексной нагрузки.

Продолжительность работы:4 часа.

Цель работы: Снятие статических характеристик узла комплексной нагрузки.

Программа изучения переходного процесса:

1. Ознакомиться с теоретической частью.

2. Ознакомиться с конструкцией стенда.

3. Ознакомится с порядком выполнения работы.

4. Собрать схему лабораторной работы согласно указаниям.

5. Провести необходимые испытания.

6. Составить отчет по проделанной работе.

Краткие теоретические сведения:

Нагрузка относится к группе силовых элементов электроэнергетической системы. Ее технологические характеристики оказывают непосредственное влияние на режимы энергосистем, в том числе и на устойчивость параллельной работы генераторов электростанций. Однако, поскольку нагрузку в значительной мере составляют синхронные и асинхронные электродвигатели, вопрос об устойчивости параллельной работы касается и самой нагрузки.

В соответствии с общим определением понятия статическая характеристика элемента под статическими характеристиками нагрузки понимают зависимости ее активной и реактивной мощностей по напряжению и частоте, получаемые при настолько медленном изменении этих параметров, что можно не учитывать влияние факторов времени.

В некоторых случаях рассматривают зависимость активной или реактивной мощности нагрузки совместно по напряжению и частоте, однако, как правило, каждая статическая характеристика нагрузки рассматривается как функция одной переменной, например:

;; при(1)

;; при(2)

Различают статические характеристики отдельных элементов, например, зависимости Р = f (δ) для синхронных и Р = f (s) для асинхронных двигателей, и комплексной нагрузки в целом. При этом под комплексной нагрузкой понимают сложную нагрузку, состоящую из множества элементов и имеющую один узел подключения к питающей электрической сети. [1]

Вид характеристик нагрузки определяется параметрами электроприемников, а также влиянием потерь мощности и напряжения в элементах распределительной сети.

Узлы нагрузки характеризуются обычно статическими характеристиками в виде зависимости потребляемых активной Р и реактивной Q мощностей от медленно изменяющегося напряжения U или частоты f (см. формулы (1) и (2)). Графическое изображение таких характеристик показано на рис.1.:

Рис. 1. Статические характеристики узла нагрузки

При расчетах статической устойчивости СЭС обычно пользуются типовыми статическими характеристиками комплексной нагрузки, составленными проектными организациями для определенных групп потребителей СЭС.

При расчетах динамической устойчивости СЭС нагрузку также можно описывать статическими характеристиками. Это, конечно, приводит к заметным погрешностям, поскольку зависимости мощности от напряжения в переходном и установившемся режимах разные. [2]

Статические характеристики комплексной нагрузки по напряжению - зависимости (1).

В крупных нагрузочных узлах подключена, как правило, нагрузка нескольких видов, таких как осветительная, синхронная, асинхронная, электронагревательная и др. Вместе с потерями мощности в электрической сети такая нагрузка называется комплексной. При расчетах комплексная нагрузка представляется разными способами, в том числе и статическими характеристиками.

Количественные показатели статических характеристик комплексных нагрузок зависят от содержания элементарных нагрузок. Поэтому в практических расчетах часто используют типовые (усредненные) статические характеристики (рис. 2), построенные для типового (усредненного) состава комплексной нагрузки. В этом составе учтены:

Крупные асинхронные двигатели - 15%;

Мелкие асинхронные двигатели - 35%;

Крупные синхронные двигатели - 9%;

Печи и выпрямители – 11%;

Освещение и быт – 22%;

Потери – 8%.

Рис.2. Типовые статические характеристики комплексной нагрузки

по напряжению

Эти типовые статические характеристики построены для комплексной нагрузки, подключенной к линиям 110 кВ и 6 кВ.

Статические характеристики комплексной нагрузки по частоте - зависимости (2).

Зависимость мощности от частоты была отмечена для люминесцентных ламп, реакторов и батарей статических конденсаторов. У других видов нагрузки также имеется зависимость мощности от частоты.

Наиболее распространенными факторами, определяющими эту зависимость, являются такие, как изменение реактивных сопротивлений элементов, изменение синхронной ЭДС у синхронных двигателей и синхронных компенсаторов, изменение механического момента и, соответственно, механической мощности P_мех приводимых в движение механизмов от частоты и некоторые другие.

В силу многообразия и сложности учета влияющих факторов наиболее достоверными являются статические характеристики, снятые экспериментально. В практических расчетах часто используют типовые статические характеристики по частоте (рис. 3), построенные для указанного выше усредненного состава комплексной нагрузки.

Рис. 3. Типовые статические характеристики комплексной нагрузки

по частоте

В справочниках и других литературных источниках типовые статические характеристики приведены в форме графиков или в виде таблиц. В некоторых источниках эти характеристики выражены в виде аппроксимирующих квадратичных формул. [2]

Данные для выполнения работы:

Электрические схемы соединений

a) Схема для снятия статических характеристик активной нагрузки.

б) Схема для снятия статических характеристик индуктивной нагрузки.

в) Схема для снятия статических характеристик емкостной нагрузки.

г) Схема для снятия статических характеристик осветительной нагрузки.

д) Схема для снятия статических характеристик выпрямительной нагрузки.

е) Схема для снятия статических характеристик асинхронной нагрузки.