ПиКЭЭ - Лаб работа 3

Тольяттинский государственный университет

Кафедра «Электроснабжение и электротехника»

Отчет о практической работе №3

«Исследование отклонения частоты в электрической сети»

по дисциплине

«Показатели и контроль качества электрической энергии»

Руководитель: Шлыков С.В.

Исполнитель: Назаров М.А.

Вариант: 3

Группа: ЭЭТп-1401

Тольятти 2015

1 Цель работы

Исследовать влияние величины частоты на мощность потребляемую приемниками электроэнергии.

2 Краткие теоретические сведения

Отклонение частоты – это разность, усредненная за 10 минут между

фактическим значением основной частоты и номинальным её значением. Отклонение частоты от номинального значения в нормальном режиме работы допускается в пределах ±0,1 Гц. Кратковременные отклонения могут достигать ±0,2 Гц.

Нарушение баланса между мощностью, вырабатываемой генератором

электростанции или энергосистемы, и мощностью, требуемой промышленными предприятиями, приводит к изменению частоты тока электросети. Основной причиной возникновения колебаний частоты являются мощные приемники электроэнергии с резкопеременной активной нагрузкой (тиристорные преобразователи главных приводов прокатных станов). Активная мощность этих приемников изменяется от нуля до максимального значения за время менее 0,1 с, вследствие чего колебания частоты могут достигать больших значений. Влияние снижения частоты на потребляемую мощность электроприемников различно:

1. Потребляемая мощность приемниками электроосвещения, электропечами

сопротивления и дуговыми электропечами практически незначительно

зависит от частоты;

2. Мощность, забираемая механизмами с постоянным моментом на валу

(металлорежущие станки, поршневые насосы, компрессоры и др.),

пропорциональна частоте;

3. Потери мощности в сети пропорциональны квадрату частоты;

4. Потребляемая механизмами с вентиляторным моментом сопротивления (центробежные насосы, вентиляторы, дымососы и др.) мощность пропорциональна частоте в третьей степени;

5. У центробежных насосов, работающих на сеть с большим статическим напором (противодавлением), например у питательных насосов

котельных, потребляемая мощность пропорциональна частоте в степени выше третьей.

Разгрузка энергосистемы при образовавшемся недостатке мощности осуществляется устройствами автоматической частотной разгрузки (АЧР) или вручную персоналом энергосистемы путем отключения потребителей по питающим линиям (трансформаторам) в соответствии со специально разработанным так называемым аварийным графиком (АГ). Устройства автоматического включения резерва АВР используются на предприятиях без учета общих интересов электроснабжения потребителей при возникающих дефицитах мощности в энергосистеме. Резервирование потребителями отключенной АЧР нагрузки с помощью АВР на оставленные в работе линии снижает эффективность АЧР, что может привести к развитию аварии в энергосистеме.

3 Ход работы

Для каждого приемника электроэнергии измеряем значения падения напряжения и силы тока постепенно повышая частоту от 40 до 60 Гц.

Рисунок 1 – Компьютерная модель исследуемой электрической сети.

Таблица 1 – Данные об отклонении частоты полученные в ходе работы.

№	f,Гц	U1, B	U2, B	U3, B	∆f,Гц	∆f,%	S1, В•А	S2, В•А	S3, В•А
		I1, A	I2, A	I3, A
1	40	225,2	61,92	20,84	-10	-20	142,5291	9,467568	1,07201
		632,9	152,9	51,44
2	42	224,4	61,8	20,84	-8	-16	141,0578	9,40596	1,069509
		628,6	152,2	51,32
3	44	224	61,76	20,84	-6	-12	140,2688	9,338112	1,069509
		626,2	151,2	51,32
4	46	224	61,76	20,84	-4	-8	140,2688	9,381344	1,06805
		626,2	151,9	51,25
5	48	223,5	61,69	20,85	-2	-4	139,4417	9,346035	1,067103
		623,9	151,5	51,18
6	50	223,1	61,62	20,85	0	0	138,6567	9,310782	1,190952
		621,5	151,1	57,12
7	52	222,5	61,56	20,85	2	4	137,683	9,277092	1,064184
		618,8	150,7	51,04
8	54	222,1	61,51	20,86	4	8	136,858	9,244953	1,063234
		616,2	150,3	50,97
9	56	221,6	61,43	20,86	6	12	135,9959	9,208357	1,061565
		613,7	149,9	50,89
10	58	221,6	61,43	20,86	8	16	135,9959	9,208357	1,061565
		613,7	149,9	50,89
11	60	220,6	61,3	20,87	10	20	134,1689	9,13983	1,059361
		608,2	149,1	50,76

4 Вывод

1)Целью работы являлось исследование влияния величины частоты на мощность потребляемую приемниками электроэнергии.

2)Мы собрали компьютерную модель исследуемой электрической сети.

3) Подключили в цепь приемников 1, 2 и 3 виртуальные измерительные

Приборы (амперметры и вольтметры), режим работы приборов выставили в режим AC.

4) Провели моделирование, изменяя частоту источника ЭДС с шагом 1 Гц

5) Нашли значения отклонения частоты и полную мощность S приемников.

Исходя из данных таблицы, с понижением частоты в энергосистеме появляется дефицит активной мощности, в связи, с чем электроприемники начинают забирать повышенное количество энергии, что приводит к лавине частоты и напряжения: энергосистема распадается.

4.1 Ответы на контрольные вопросы

1) Разность между действительным и номинальным значениями частоты. Допустимое значение отклонения частоты Гц, предельно допустимое .

2) Основной причиной возникновения колебаний частоты являются мощные приемники электроэнергии с резкопеременной активной нагрузкой.

3)Электродуговые, индукционные печи, прокатные станы, мощные электродвигатели, электросварочные машины.

4) Потребляемая мощность приемниками электроосвещения, электропечами сопротивления и дуговыми электропечами практически незначительно зависит от частоты;

Мощность, забираемая механизмами с постоянным моментом на валу

(металлорежущие станки, поршневые насосы, компрессоры и др.),

пропорциональна частоте;

Потребляемая механизмами с вентиляторным моментом сопротивления

(центробежные насосы, вентиляторы, дымососы и др.) мощность

пропорциональна частоте в третьей степени;

У центробежных насосов, работающих на сеть с большим статическим

напором (противодавлением), например у питательных насосов

котельных, потребляемая мощность пропорциональна частоте в степени выше третьей.

5) При снижении частоты до 43 - 45 Гц напряжение может снизиться до критического значения, при котором возникает лавина напряжения. Лавины частоты и напряжения вызывают массовое отключение потребителей от действия их защит и стимулируют нарушение параллельной работы электростанций. Ликвидация аварий и восстановление нормального режима системы могут длиться несколько часов.

6) Первичное регулирование частоты осуществляется автоматическими регуляторами частоты вращения (АРЧВ) турбин;

Вторичное регулирование частоты — процесс восстановления планового баланса мощности путём использования вторичной регулирующей мощности для компенсации возникшего небаланса, ликвидации перегрузки транзитных связей, восстановления частоты и использованных при первичном регулировании резервов первичной регулирующей мощности. Вторичное регулирование может осуществляться автоматически или по командам диспетчера;

Третичное регулирование используется для восстановления резервов первичного и вторичного регулирования и для оказания взаимопомощи энергосистемам при неспособности отдельных энергосистем в составе ОЭС самостоятельно обеспечить вторичное регулирование.