Лабораторная работа. ЭТ-119 Виноградов Д. Лабораторная работа 1 Статические характеристики электрической нагрузки
 Скачать 0.59 Mb.
|
|
Лабораторная работа №1 Статические характеристики электрической нагрузки. Цель работы: определение статических характеристик электрической нагрузки в цепи переменного тока. Исполнитель: ст.гр. ЭТ-119 Виноградов Д. А. Руководитель: Митрофанов А. А. Теоретическая часть. Для комплексного узла нагрузки электроэнергетической системы потребляемые нагрузкой активные и реактивные мощности являются функциями частоты в системе и напряжения на шинах нагрузки. Указанные зависимости служат важной характеристикой потребителей и называются статическими характеристиками нагрузки. Статические характеристики строятся при медленном изменении (по сравнению со скоростью протекания электромагнитных процессов) частоты в энергосистеме (частотная статическая характеристика) и напряжения на шинах комплексного узла нагрузки (статическая характеристика по напряжению). Разные потребители имеют различные статические характеристики по частоте и напряжению, однако для суммарной нагрузки энергосистемы можно построить обобщенные статические характеристики вида
Общий вид таких характеристик для комплексного узла нагрузки показан на рис. 1.
Характеристика активной мощности Ри по частоте — крутая с положительным наклоном; при увеличении частоты в энергосистеме соответственно растет потребление активной мощности нагрузкой, при снижении частотыf активная мощность нагрузки Рн снижается, таким образом, частная производнаяdP/dfактивной мощности по частоте (тангенс угла наклона кривой Рн(f) положительна и имеет довольно большое значение по сравнению с производной активной мощности по напряжению dP/dU, которая тоже положительна, но близка к нулю. Реактивная мощность нагрузки снижается с ростом частотыdQ/df <0) и растет с ростом напряжения на шинах нагрузки{dQ/dU >0), обе характеристики достаточно крутые по сравнению с зависимостью РнотU. Установление связи параметров качества электроэнергии (частоты и напряжения) и балансов мощности удобно выполнить на примере электроэнергетической системы, эквивалентированной к одному генератору и нагрузке (рис.2).  Рис. 2. Эквивалентированная электроэнергетическая система Как уже оговаривалось выше, баланс мощностей в электроэнергетической системе устанавливается при определенных значения частоты и напряжения на шинах эквивалентной энергосистемы. Нарушение баланса в такой системе, а следовательно, и изменение параметров качества электроэнергии происходит как при изменении нагрузки Σ Рн, Σ QH так и изменении генерации Σ Рг, Σ Qг. Для оценки влияния баланса мощностей на изменение частоты и напряжения U на шинах потребителя можно воспользоваться разложением в ряд Тейлора функций (1) вблизи точки начального состояния энергосистемы, характеризующегося мощностями нагрузок Σ Рно, Σ Qно и параметрами качества электроэнергии f0 и U0. Тогда
Пусть в энергосистеме произошло нарушение баланса мощностей вследствие изменения выдачи генерируемой активной мощности Σ Рг на величину ΔРги реактивной мощности Σ Qг на величинуΔQr, при этом частота изменится на Δf и напряжение на шинах потребителя наΔU. Новые уравнения баланса могут быть записаны в виде
Поскольку до изменения мощностей генерации в системе существовал баланс мощностей, то  и, следовательно,
Система уравнений (4) определяет связь между изменением генерирующих мощностейΔPr и ΔQr и параметрами качества электроэнергииΔf иΔU при неизменном составе нагрузок и позволяет определить отклонение параметров качества электроэнергии от начальных значений I0 и U0. Неизвестные отклонения частоты и напряженияΔf иΔU можно найти по соотношениям
где Δ,ΔΔf,ΔΔU — соответственно определитель системы и определители неизвестныхΔf иΔU:  Отсюда
Анализ знаков производных статических характеристик нагрузки по частоте и напряжению позволяет определить знак определителя системы Δ:  приU, близком к номинальному, то есть при  Следовательно, определитель системы Δ всегда положителен при любых изменениях ΔРг и ΔQг. Соотношения (6) позволяют выполнить анализ качества электроэнергии при известных параметрах начального состояния энергосистемы и изменениях генерирующей мощности. При сбросе генерирующей мощности в энергосистеме наблюдается снижение частоты. Увеличение генерирующей мощности приводит к увеличению частоты в системе. Изменение напряжения:  Поскольку производная дΣQH/df <0 и ΔРг <0, ΔU < 0, то есть при снижении генерирующей активной мощности снижается уровень напряжения. Таким образом, нарушение исходного режима энергосистемы по активной мощности приводит к изменению как частоты, так и напряжения.Рассмотрим теперь изменение реактивной мощности генератора при постоянстве активной, то есть ΔРг = 0:  Учитывая, что крутизна характеристики дΣPH/ дU гораздо меньше крутизны дΣPH/дf, изменение режима по реактивной мощности сказывается, главным образом, на изменении уровней напряжений в энергосистеме и слабо влияет на изменение частоты, причем снижение ΣQг ведет к понижению напряжения на шинах генератора и в системе в целом, а увеличение ΔQг — к увеличению напряжения.Аналогичные рассуждения можно провести и для изменения ΣРн,,ΣQH. Рост Σ Рн приведет к снижению частоты и рост ΣQH в основном к снижению напряжения. Таким образом, рост нагрузок в энергосистеме равносилен снижению генерации. Экспериментальная часть. Собрать электрическую цепь.  Изменяя напряжение цепи выполнить измерения напряжения U, тока I и активной мощности P. Заполнить таблицу. Вычислить значения полной мощности S, реактивной мощности Q.            
4. Построить графические зависимости P= f (U), Q= f (U), S= f (U).  5. Определить характер зависимости мощности от напряжения. Аппроксимируем зависимости между мощностью и напряжением степенной функцией  нелинейный характер зависимости мощности от напряжения S = 0,005U1,9819 Q = 0,0025U2,0968 P = 0,0064U1,8025 Из полученных уравнений можно сделать вывод что наиболие зависимой от напряжения является реактивная мощность . Вывод : в данной работе я определил статические характеристики электрической нагрузки в цепи переменного тока. |
