Лабораторные работы / ЭМПП 2 Лаба

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

Лабораторная работа №2

РАСЧЕТ И АНАЛИЗ СТАТИЧЕСКИХ

РЕЖИМНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

ОДНОМАШИННОЙ ЭНЕРГОСИСТЕМЫ

Вариант – 111

Выполнил: студент гр. 5А6А	___________________ (подпись)	Абдуллаев Б.С.
Проверил: д.ф.-м.н., профессор (ОЭЭ, ИШЭ)	___________________ (подпись) ___________________ (дата)	Исаев Ю.Н.

Томск – 2019

Цель работы: изучить характер статических взаимодействий между параметрами режима синхронных генераторов, оборудованных системами автоматического регулирования возбуждения. Ознакомиться с особенностями расчета предельных по апериодической статической устойчивости режимов энергосистем с регулируемыми синхронными генераторами.

Рисунок 1 – Электрическая схема (а) и схема замещения (б) одномашинной энергосистемы

Выполнение работы:

1. Формируем блок исходных данных в Mathcad

Часть 1. Выражаем исходные данные в относительных единицах

Часть 2. Выполнение численного эксперимента

Расчет эквивалентного сопротивления, реактивной мощности и установочного значения синхронной ЭДС

Расчет для АРВ пропорционального действия (ПД)

Рисунок 2 – Угловая характеристика мощности регулируемого генератора с АРВ ПД с учетом ограничений по синхронной ЭДС

Сравнение с упрощенной математической моделью

Рисунок 3 – Угловая характеристика упрощенной мат. модели АРВ ПД

Условия для построения упрощенной модели при АРВ ПД,

Расчет для АРВ сильного действия (СД)

Рисунок 4 – Угловая характеристика мощности регулируемого генератора с АРВ СД с учетом граничных условий для синхронной ЭДС

Рисунок 5 – Угловая характеристика

Условия для построения упрощенной модели при АРВ СД ,

Из данной характеристики можно сделать вывод, что при АРВ сильного действия (СД) увеличивается область искусственной устойчивости.

Вывод: в ходе выполнения данной лабораторной работы были проведены расчеты и анализы статистических режимных характеристик одномашинной энергосистемы. Были рассмотрены характеристики регулируемого генератора с автоматическим регулятором возбуждения (АРВ) пропорционального действия (ПД) и сильного действия (СД).

Отличие 2 типов АРВ друг от друга в том, что АРВ ПД реагирует только на изменения напряжения на выводах генератора и регулирует ток возбуждения, а АРВ СД реагирует как на изменения напряжения, так и на скорость их изменения, а также и на ускорение.

При небольших значениях коэффициента усиления могут отсутствовать выходы параметров режима на граничные условия. Это утверждение подходит для АРВ ПД, у АРВ СД значение коэффициента усиления большое, поэтому углы показывают нам, когда генератор выходит либо на минимально возможную синхронную ЭДС, ниже которой он не может опустится, или на максимально возможную ЭДС, при которой достигается потолок и по передаче мощности, и по увеличению тока возбуждения для увеличения ЭДС.

Статические характеристики регулируемого генератора с АРВ ПД и АРВ СД так же отличаются, в первом случае у нас нет граничных углов, так же меньшая зона искусственной устойчивости по сравнению с АРВ СД, более меньший предел передаваемой мощности.

Контрольные вопросы:

1) Почему рассматриваемые в работе режимные характеристики названы статическими?

Из понятия статической устойчивости следует, что система статически устойчива при малых возмущениях в энергосистеме, то есть условно принимается, что наши параметры неизменны или слабо изменяются во времени, в то время как при динамическом изменении режимных характеристик происходят значительные возмущения в энергосистеме, соизмеримые с мощностью генератора. Следовательно, при отсутствии таких сильных возмущений мы можем сказать, что наша исследуемая модель статичная, либо очень медленно изменяющаяся во времени.

2) В чем принципиальное различие между АРВ ПД и АРВ СД?

В АРВ ПД регулируется ток возбуждения пропорционально отклонению какого-либо режимного параметра, например напряжения на выводах генератора. АРВ СД реагирует не только на величину отклонения ( контролируемых параметров напряжения и тока (U,I), но и на их скорость ( и ускорение .

3) По каким условиям ограничена синхронная ЭДС снизу и сверху?

Ограничение обусловлено наличием, так называемого технического «потолка» возбуждения, а также условиями нагрева обмотки возбуждения при токовых перегрузках. Ограничение вводится для предотвращения, во-первых, перегрева торцевых зон обмотки статора и, во-вторых, нарушения устойчивости работы генератора, которое могло бы произойти при глубоком снижении тока возбуждения.

4) Как учесть ограничения на синхронную ЭДС генератора при упрощенном учете АРВ в виде или ?

Необходимо учитывать ограничения на минимум и максимум тока возбуждения генератора и синхронной ЭДС. В зависимости от длительности перегрузки обмотки возбуждения верхняя граница синхронной ЭДС для крупных турбогенераторов находится по отношению к номинальному значению в пределах:

Нижняя граница синхронной ЭДС находится по отношению к номинальному значению в пределах:

5) Что происходит со статическими зависимостями при выходе синхронной ЭДС на граничные значения?

При выходе синхронной ЭДС на граничные значения так как регуляторы более не в состоянии повышать ЭДС генератора. При достижении граничного угла мощность максимальна и затем начинает снижаться, так как регуляторы не могут увеличивать . поддерживается постоянной до , пока растёт. Так как при достижении , начинает падать. Зависимость при достижении меняет характер спада на более крутой.