Основные сведения.

1. Номер, название и цель лабораторной работы.

2. Графическая часть.

3. Конспект.

4. Вывод о проделанной работе.

 

Контрольные вопросы

1. Какие электрические величины и их параметры относятся к режимным параметрам ЭЭС?

2. Измерительные преобразователи каких режимных параметров ЭЭС являются первичными?

3. Какие применяются вторичные измерительные преобразователи режимных параметров?

4. Какие основные требования предъявляются к измерительным преобразователям режимных параметров?

5. В чем особенность трансформатора, являющегося первичным измерительным преобразователем напряжения?

6. В чем особенности трансформатора, используемого в качестве первичного измерительного трансформатора тока?

7. Как определяются коэффициенты трансформации первичных измерительных трансформаторов напряжения и тока?

Лабораторная работа № 3

ИЗУЧЕНИЕ СПОСОБОВ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ

Цель работы:изучить задачи и способы автоматического регулирования напряжения и управления реактивной мощностью в электроэнергосистемах.

Перечень приборов и оборудования (из расчета на одно рабочее место): плакаты, иллюстрирующие способы автоматического регулирования напряжения и управления реактивной мощностью; плакаты с векторными диаграммами напряжений и токов.

Основные сведения.

Основными задачами автоматического регулирования напряжения и реактивной мощности являются:

- обеспечение оптимального режима по напряжению и реактивной мощности производства, передачи и распределения электроэнергии;

- обеспечение качества электроэнергии у потребителей.

Оптимальный режим по напряжению и реактивной мощности определяется условием минимума суммарных потерь электроэнергии. Потери происходят главным образом при передаче (транспортировке) электроэнергии. Минимум потерь достигается при оптимальных уровнях напряжения в узловых точках электроэнергетической системы и соответствующем потокораспределении реактивных мощностей по линиям электропередачи.

В отношении решения указанных основных задач автоматического регулирования и критериев оптимизации режима по напряжению и реактивной мощности электрические сети могут разделяться на питающие и распределительные. Назначение первых – транспортировка электроэнергии. Оптимизацию режима по напряжению и реактивной мощности питающих сетей целесообразно производить именно по минимуму потерь при передаче электроэнергии.

Режим по напряжению и реактивной мощности распределительных сетей связан с выполнением, главным образом, второй из указанных задач – обеспечением одного из показателей качества электроэнергии у потребителей – уровня напряжения. Согласно ГОСТ 13109-87 относительное отклонение напряжения на приемниках электроэнергии допускается в пределах . В частных случаях на зажимах осветительных установок допускаются отклонения , а на зажимах электродвигателей . В послеаварийных режимах дополнительное понижение напряжения не должно превышать . Поэтому оптимальность режима по напряжению и реактивной мощности в распределительных сетях определяется требованием обеспечения указанных уровней напряжения у электроприемников при минимуме потерь в сетях.

Практически оптимизация режима по напряжению и реактивной мощности осуществляется путем планирования и поддержания соответствующих уровней напряжения в заранее выбранных контрольных узлах, определяемых на основе решения комплексной задачи оптимизации электрических режимов в наиболее полной мере характеризующих качество напряжения в соответствующих сетях распределительных сетей.

Комплексная оптимизация режима по активной и реактивной мощностям и уровням напряжения в контролируемых узлах реализуема только на основе использования цифровых ЭВМ АСДУ.

Автоматическое регулирование напряжения и реактивной мощности осуществляется: автоматическим регулированием возбуждения синхронных генераторов электростанций; регулирование возбуждения синхронных компенсаторов и электродвигателей; регулированием мощности управляемых статических источников реактивной мощности (ИРМ); автоматическим регулированием коэффициентов трансформации трансформаторов.

Синхронные машины, управляемые источники реактивной мощности, и трансформаторы с устройствами изменения их коэффициентов трансформации являются регулируемыми объектами.

Рис. 3.1. Схема, иллюстрирующая способы автоматического регулирования напряжения и управления реактивной мощностью (а), и векторная диаграмма напряжений и токов (б)

Схема на рис. 3.1,а иллюстрирует роль названных регулируемых объектов. Автоматическим регулированием возбуждения синхронных генераторов G определяются напряжения в начале электропередачи и реактивные мощности , необходимые для передачи активных мощностей в систему С. Напряжение в начале линии электропередачи от гидро- или теплоэлектростанции ЭС в электроэнергетическую систему С отличается от напряжения системы на , определяемое активной и реактивной мощностями в линии:

(3.1)

Из (3.1.) и векторной диаграммы на рис. 3.1,б видно, что различие напряжений по фазе необходимо для передачи активной мощности

(3.2)

различие абсолютных значений напряжений определяется согласно (3.1) преимущественно реактивной мощностью электропередачи.

При данном напряжении передаваемая мощность определяется вектором напряжения в начале линии электропередачи. При неизменных абсолютных значениях напряжений и и угле по линии передается наибольшая возможная мощность – предельная мощность линии . Если напряжение по мере возрастания мощности уменьшается, что имеет место при неизменной нерегулируемой ЭДС генераторов станции, то угол достигает предельного значения < При дальнейшей попытке увеличения передаваемой мощности нарушается статическая устойчивость электропередачи.

При внезапном снижении напряжения во время короткого замыкания в электроэнергетической системе сохранение синхронной работы электростанций зависит от скорости восстановления напряжения в процессе и после отключения короткого замыкания. В случае наступления асинхронного хода от скорости восстановления и уровней напряжения зависят успешность и время восстановления синхронной работы электрических станций.

Поэтому автоматическое регулирование возбуждения синхронных генераторов имеет важное значение для обеспечения статической, динамической и результирующей устойчивости электропередачи.

При автоматическом регулировании возбуждения отдаваемая генератором наибольшая по условию статической устойчивости активная мощность возрастает в следствие увеличения ЭДС .

Повышение динамической устойчивости электропередачи достигается быстрым увеличением тока возбуждения до его предельно допустимого значения – форсировкой возбуждения синхронного генератора. Для обеспечения результирующей устойчивости путем ресинхронизации генератора, а также и в других случаях, необходимо его развозбуждение. Форсировка возбуждения и развозбуждение осуществляются устройствами релейного автоматического управления возбуждением.

При данном напряжении и активной мощности , передаваемой на подстанцию, напряжение на шинах высшего напряжения зависит от реактивной мощности , определяемой мощностями синхронного компенсатора GC или статических управляемых ИРМ GVA, а также коэффициентами трансформации трансформатора Т и линейного регулируемого автотрансформатора TL.

Для обеспечения номинального напряжения у потребителей (на зажимах синхронных и асинхронных электродвигателей) вне зависимости от случайных изменений потребляемых активной и реактивной мощностей необходимо автоматическое регулирование возбуждения синхронных электродвигателей М или реактивной мощности GVA, в частности конденсаторных батарей CB (регулирование напряжения у приемников электроэнергии).

Все рассмотренные регулируемые объекты оснащаются автоматическими регуляторами напряжения и реактивной мощности: синхронные машины – регуляторами возбуждения, трансформаторы – регуляторами коэффициентов трансформации, статические ИРМ – регуляторами реактивной мощности. Автоматические регуляторы настраиваются на наиболее вероятный режим работы соответствующей ЭДС. Оптимизация режима по напряжению и реактивной мощности достигается путем централизованной корректировки установок и алгоритмов функционирования регуляторов на основе специальных расчетов, проводимых ЭВМ АСДУ, по непрерывно поступающим данным о режиме работы ЭЭС.

Оптимизация режима по напряжению и реактивной мощности питающих и распределительных сетей в основном осуществляется посредством автоматического регулирования реактивной мощности синхронных компенсаторов и статических управляемых ИРМ.

Автоматическое регулирование напряжения приемников электроэнергии изменением возбуждения синхронных электродвигателей и реактивной мощности ИРМ и конденсаторных батарей является местным регулированием во внутренней части систем электроснабжения промышленных предприятий и поэтому ниже не рассматривается.