по выполнению работ на универсальной расчетной

Модели электрических систем

УРМЭС-2

1. Введение

УРМЭС-2 предназначена для исследования нормальных и аварийных режимов работы энергосистем и систем электро­снабжения.

Так как эти системы работают при номинальном на­пряжении до 1150 кВ, а протекающие по ним токи могут достигать нескольких килоампер, то осуществить экспериментальные исследования можно только путем аналогового моделирования, т.е. представление элементов электрической сети не в натуральную величину, а в определенном масштабе. При этом участки электрической сети и трансформаторы представляются их схемами замещения, а нагрузки - наборами активных и реактивных сопротивлений. УРМС-2 позволяет определять токи и напряжения в узлах системы энергоснабжения, величину активной и реактивной мощности, протекающей по сети, потери напряжения и мощности на всех ее элементах, оценить влияние емкостной компенсации на величину этих потерь.

Исследуется П-образная схема замещения, в которой в качестве "земли" используется корпус установки.

Элементы, образующие П-образную схему замещения линии электропередачи, с учетом трансформаторов состоит из:

- линейных элементов, включаемых в продольную ветвь схемы замещения;

- емкостных элементов, включаемых в поперечную ветвь схемы замещения;

-

трансформаторных элементов, содержащих набор сопротивлений и проводимостей, характеризующих трансформаторы в Г-образной схеме его замещения

2. Структурная схема УРМЭС-2

2.1. УРМЭС-2 состоит из трех стоек

Каждая стойка содержит: (снизу вверх по стойке)

а) коммутационную панель (стол и нижняя часть стой-

ки),

б) блок измерительных приборов (над коммутационной

панелью),

в) генератор (Г),

г) нагрузочные элементы ручные (Н),

д) нагрузочные аппараты постоянных вольт-апмер (Н).

е) трансформаторные элементы,

ж) ------ //---------

з) емкостные и линейные элементы,

и) ----- //-------

к) ----- //-------

2.2. Коммутационная панель

На коммутационной панели (горизонтальная часть) размещены гнезда для подключения генераторов (Г), транс­форматоров (Т), нагрузки (Н) и узлы соединений с вытяги­вающимися шнурами со штекерами.

На вертикальной части коммутационной панели разме­щены гнезда для подключения элементов линии (Л), тумблеры для включения и отключения генераторов (Г), вытягивающие­ся соединительные и измерительные шнуры со штекерами (И.Ш.). Соединение элементов схемы осуществляется при помощи перемычек, а элементов горизонтальной части панели с вертикальной части при помощи вытягивающихся шнуров со штекерами.

2.3. Блок измерительных приборов

Для необходимых измерений используются специальные электродинамические приборы со световой индикацией "зайчик". Измерительные приборы имеют погрешность не более 0,5%. Для проведения измерений необходимо переключатель "Выбор измеряемой величины" поставить в положение " I, U, P, Q " и подключить измерительный шнур (И.Ш.) к требуемой точке сети на коммутационной панели.

Пределы шкал амперметра (А) и вольтметра (В) изме­няются переключателями на панели приборов.

Пределы шкал ваттметра (W) и варметра (VAR) являются производными и определяются как произведение пределов (А) и (V). Для установки измерительного светового луча на шкале прибора при изменении направления потоков мощностей (W) и (VAR) служит переключатель (- +).

2.4.Генератор (Г)

Генератор представляет собой статический источник переменного тока частотой 200 Гц, обеспечивающий регули­рование ЭДС по величине и по фазе. Регулирование ЭДС осу­ществляется ручкой потенциометра (E'q). Реактивное сопротивление генератора при выполнении лабораторных работ ус­танавливается X_d = 0 путем набора штекеров на панели блока.

Диапазон регулирования величины напряжения -30-80 В. Для обеспечения стабильного напряжения на выходе генератора при изменении величины нагрузки, необходимо работать в диапазоне 30-40 В.

Регулирование по фазе осуществляется двумя ручками (ФАЗА). Нижняя ручка служит для точной подстройки.

2.5. Нагрузочные элементы ручные (Н)

Нагрузочные элементы представляют собой регулируемые активные и индуктивные сопротивления, которые включаются последовательно или параллельно при помощи тумблера.

Величина активного сопротивления устанавливается тремя переключателями (R), а индуктивного (реактивного) при помощи трех переключателей (X).

2.6. Нагрузочные аппараты постоянных вольт-ампер (Н)

Нагрузочные аппараты постоянных вольт-ампер содержат магазины активных и индуктивных сопротивлений и уст­ройство поддержания постоянного напряжения на этих магазинах что обеспечивается постоянством мощности.

Потребляемая нагрузкой активная мощность устанав­ливается тремя переключателями (Р), а реактивная - тремя пе­реключателями (Q).

Регулирование величины активной и реактивной мощ­ностей для получения заданной нагрузки Р_н + jQ_H осуществляется автоматически, при положении тумблера (Авт.) (Руч.) в положении (Авт.), или вручную, при положении (Руч.) и нажатии кнопок (Бол.) или (Мен.).

2.7.Трансформаторные элементы (Т)

Трансформаторные элементы выполнены по Г-образной схеме замещения.

Рис. П.1.1. Схема замещения трансформатора

Где: R_T - продольное активное сопротивление,

Х_Т - продольное индуктивное сопротивление,

G_Т - активная проводимость шунта намагничивания,

В_Т - реактивная проводимость шунта.

На панели трансформаторного элемента устанавливается только параметр Х_Т.

Параметры R_Т, G_Т и В_Т учитываются автоматически блоком модели без специального расчета и установки этих параметров.

На панели даны также ответвления обмоток высокого (В) и низкого (Н) напряжений для регулировки коэффициента

 

трансформации (к%) путем установки в соответствующие гнезда штекеров.

2.8. Линейные элементы

Воздушные или кабельные линии представляются на модели с помощью линейных элементов. Возможны два типа схем замещения - а) и б) рис.П.1.2.

Рис. П.1.2. Схемы замещения линии электропередач

 

Продольное активное сопротивление ,

где: ρ - удельное сопротивление проводникового материала, l - длина линии, F - сечение фазы линии.

Продольное индуктивное сопротивление Х_Л=Х₀ ·l,

где Х₀ - погонное индуктивное сопротивление на единицу длины линии.

X₀=0,14·lg +0,018,

где: Д_Ср - среднегеометрическое расстояние между фазами, Rп - радиус провода.

Емкостная проводимость bл = b₀• l.

Погонная емкостная проводимость b₀ = ;

Для воздушных и кабельных линий промышленных предприятий напряжением до 110 кВ допускается использование схемы без учета емкостной проводимости.

При этом, продольное индуктивное сопротивление для воздушных линий можно принять Х₀ = 0,4 , для кабельных- Х₀ = 0,08 .

2.9. Емкостные элементы

Емкостные элементы выполнены в виде батареи кон­денсаторов, схемы замещения которых представлены на рис.П.1.3. при продольном а) и поперечном б) включении.

 

 

Рис.П.1.3. Схемы замещения батарей конденсаторов

 

В первом случае мощность батареи связана с величиной емкости соотношением Q_k = I² Х_с = I² ; при параллельной компенсации - Q_k = U² b_c = U² ωC.

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Образец оформления титульного листа отчета по

лабораторной работе

ГОУВПО «ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра электромеханических систем и электроснабжения

Учебная дисциплина: "Электрические сети и системы»

 

Лабораторная работа № ____

 

(наименование работы)

ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЙ

 

 

Выполнил(а) студент(ка) гр._____________________________

(шифр группы) (фамилия, инициалы) (дата)

 

Принял преподаватель ________________________________

(фамилия, инициалы) (дата)

 

 

Воронеж 200

Библиографический список

 

1. Электрические системы. Электрические сети: учебник для электроэнерг. спец. вузов / В.А. Веников, А.А. Глазунов, Л.А. Жуков и др.; под ред. В.А. Веникова, В.А. Строева. -М.:Высш. шк., 1998.

2. Идельчик В.И. Электрические системы и сети: учебник для вузов/ В.И. Идельчик. М.: Энергоатомиздат, 1989.

3. Королев Н.И. Электрические сети и системы: учеб. пособие /Н.И. Королев. Воронеж: Изд-во ЦНТИ, 2001.

4. Электрические системы и сети в примерах и иллюстрациях: учеб. пособие для электроэнерг. специальностей./ В.В. Ежков, Т.К. Зарудский, Э.Н. Зуев и др.; под ред. В.А. Строева. - М.: Высш. шк., 1999.

5. Справочник по проектированию электроэнергетических систем / под ред. С.С. Рокотяна, И.М. Шапиро. М.: Энергоатомиздат, 1985.

6. Справочник по проектированию линий электропередачи / М.Б. Вязьменский, В.Х. Ишкин, К.П. Крюков и др.; под ред. М.А. Реута, С.С. Рокотяна. М.: Энергия, 1980.

7. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию / под ред. А.А. Федорова. М.: Энергоатомиздат, 1986.

8. Статические источники реактивной мощности в электрических сетях / В.А. Веников, Л.А. Жуков, И.И. Карташев, Ю.П. Рыжков. М.: Энергия, 1975.

 

СОДЕРЖАНИЕ

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ………………………………..… 1

ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ ……………..... 5

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2 Исследование режимов воздушных

линий электропере­дачи ……………………………………. 6

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

Исследование влияния соотношений

между параметрами схемы замещения

линии на параметры ее режима …………………………...16

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

Исследование влияния зарядной

мощности линии на параметры ее режима ……………… 25

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 8

Исследование регулирования напряжения

в радиальной сети ………………………………………... 32

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 ………………………………………… 41

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 ………………………………………… 47

Библиографический список …………………… 48