Методические рекомендации и указания

Титульный лист методических рекомендаций и указаний

Форма Ф СО ПГУ 7.18.3/40

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова

Кафедра Электроэнергетики

Методические рекомендации и указания

к лабораторным работам

по дисциплине Переходные процессы в электрических машинах и аппаратах

для студентов специальности 050718 – Электроэнергетика

Павлодар

Лист утверждения методических рекомендаций и указаний

Форма Ф СО ПГУ 7.18.3/41

УТВЕРЖДАЮ Проректор по УР ____________ «____»____________2010 г.

Составитель: д. т.н., профессор _________

Кафедра Электроэнергетики

Методические рекомендации и указания

к лабораторным работам

по дисциплине Переходные процессы в электрических машинах и аппаратах

для студентов специальности 050718 – Электроэнергетика

Рекомендовано на заседании кафедры

«___»___________2010г., протокол №_____

Заведующий кафедрой_____________ «___»________2010г.

Одобрено УМС энергетического факультета

«____»___________2010 г., протокол №____

Председатель УМС ______________ «___»________2010г.

Одобрено

Начальник ОПиМОУП_____________ «___»_________2010 г.

Одобрена учебно-методическим советом университета

«___»___________20__г., Протокол №___

Лабораторная работа № 1

Трехфазное КЗ в разветвленной сети

Методические указания по выполнению работы

В работе проводится исследование влияния места возникновения трехфазного короткого замыкания (КЗ) на распределение в схеме сверхпереходного тока и напряжения, а также оценка различных мероприятий по ограничению токов КЗ.

Исследования можно проводить по данным, заложенным в ЭВМ или введенным пользователем с клавиатуры. При задании исходной информации пользователем с клавиатуры необходимо вести в именованных единицах параметры схемы и режима и в относительных именованных единицах - параметры синхронных и асинхронных машин и .

Параметры схемы и режима работы сети, для выполнения лабораторных работ, берутся в каталоге «ПАРАМЕТР». Вызов данных из каталога производится с помощью клавиши F3. Выбор варианта производится по номеру ЭВМ.

Изменение параметров схемы и режима в процессе исследований производится с помощью функциональных клавиш вверх, вниз, влево, вправо.

На диапазон изменения мощности нагрузки наложены ограничения. Шаг изменения мощности нагрузки задается программно и принят равным .

Последовательность выполнения работы:

Выполнить расчет параметров схемы замещения сети в именованных и относительных единицах.

Режим 1.

1 В схеме сети установлен нерасщепленный двухобмоточный трансформатор.

Потребитель Н1 представлен в виде синхронной нагрузки

а) перемещая точку КЗ от К-1 до К-5 запишите данные и по ним постройте зависимости , . Проведите анализ полученных результатов.

б) изменяя мощность нагрузки Н2 от до для трех режимов запишите данные и по ним постройте зависимости , .

2 В схеме сети установлен нерасщепленный двухобмоточный трансформатор.

Потребитель Н1 представлен в виде асинхронной нагрузки.

а) выполнить такие же исследования как и в пункте 1а при среднем значении мощности нагрузки Н2.

Режим 2.

1 В схеме сети установлен расщепленный двухобмоточный трансформатор.

а) проведите такие же исследования как в режиме 1 при включенном и отключенном секционном выключателе.

б) проведите анализ полученных данных, определите на шинах источников и нагрузок мощность КЗ. Оцените влияние расщепления трансформатора на величину тока КЗ.

2 Изменив мощность реактора, оцените ее влияние на величину тока КЗ, распределение тока и напряжения вдоль электропередачи.

Для защиты лабораторной работы необходимо представить исполнительный отчет, ответить на контрольные вопросы.

Исполнительный отчет должен содержать расчетную схему замещения и параметры сети, результаты эксперимента и графические зависимости.

Контрольные вопросы

1 Какое влияние на величину сверхпереходного тока КЗ оказывают параметры схемы и режима?

2 От каких параметров схемы и режима зависит распределение тока и напряжения в схеме сети и остаточное напряжение на шинах источников и нагрузок?

3 Какими параметрами вводятся в схему замещения синхронные и асинхронные машины, а также обобщенная нагрузка при расчете сверхпереходного тока КЗ?

4 Какое влияние на величину сверхпереходного тока КЗ оказывает величина мощности и удаленность от точки КЗ обобщенной нагрузки?

5 Какое влияние на величину тока КЗ оказывает сопротивление дуги?

6 Чем отличается точное и приближенное приведение параметров сети к базисным условиям?

7 По каким формулам производится приведение параметров сети к базисным и по каким к именованным единицам?

8 Чем отличается сверхпереходный от установившегося тока КЗ?

9 Чем отличаются синхронное, переходное и сверхпереходное сопротивление по продольной оси синхронной машины?

Лабораторная работа № 2

Определение тока несимметричного КЗ

Методические указания по выполнению работы

В работе проводится исследование однофазного короткого замыкания (КЗ) на распределение в схеме фазных (прямой, обратной и нулевой последовательности) токов и напряжения, а так же оценка различных мероприятий по ограничению однофазных токов КЗ.

Исследования можно проводить по данным, заложенным в ЭВМ или введенным пользователем с клавиатуры. При задании исходной информации пользователем с клавиатуры необходимо ввести в именованных единицах параметры схемы и режима и в относительных именованных единицах - параметры синхронных и асинхронных машин и .

Параметры схемы и режима работы сети, для выполнения лабораторных работ, берутся в каталоге «ПАРАМЕТР». Вызов данных из каталога производится с помощью клавиши F3. Выбор варианта производится по номеру ЭВМ.

Изменение параметров схемы и режима в процессе исследований производится с помощью функциональных клавиш вверх, вниз, влево, вправо.

На диапазон изменения мощности нагрузки наложены ограничения, Шаг изменения мощности нагрузки программно и принят равным .

Последовательность выполнения работы

1 Выполнить расчет параметров схем замещения сети в именованных единицах.

Режим 1.

В схеме сети установлен нерасщепленный двухобмоточный трансформатор. Потребитель Hi представлен в виде асинхронной нагрузки.

а) Изменяя схему соединения обмоток трансформаторов при КЗ в точке К-1, оцените влияние группы соединения обмоток трансформаторов на схему замещения нулевой последовательности, векторные диаграммы и на распределение в схеме фазных токов и напряжения, построив для пяти режимов схемы замещения нулевой последовательности и векторные диаграммы. Проведите анализ полученных результатов и сделайте выводы о влиянии группы соединения обмоток трансформаторов и величины сопротивления, включенного в нейтраль трансформатора на величину тока КЗ.

б) перемещая точку КЗ от К-1 до К-3 запишите данные, и по ним постройте зависимости , ; , и векторные диаграммы. Определите фазные тока и напряжения (,,,,,) для одной из точек КЗ. Проведите анализ полученных результатов.

2 В схеме сети установлен нерасщепленный двухобмоточный трансформатор. Потребитель Н1 представлен в виде синхронной нагрузки.

а) выполнить такие же исследования как в пункте 1б.

Режим 2.

В схеме сети установлен расщепленный двухобмоточный трансформатор. Потребитель Н1 представлен в виде асинхронной нагрузки.

а) проведите такие же исследования как в режиме 1б при включенном и отключенном секционном выключателе.

б) проведите анализ полученных данных, определите на шинах источников и нагрузок мощность КЗ. Оцените влияние расщепления трансформатора на величину тока КЗ.

Для защиты лабораторной работы необходимо представить исполнительный отчет, ответить на контрольные вопросы.

Исполнительный отчет должен содержать расчетную схему замещения и параметры сети, результаты эксперимента и графические зависимости.

Контрольные вопросы

1 Как учитываются ЭДС, обусловленные реакцией токов прямой, обратной и нулевой последовательности?

2 От каких параметров схемы и режима зависит величина и распределение тока и напряжения в прямой, обратной и нулевой последовательности в схеме сети?

3 Какими параметрами вводятся в схему замещения обратной и нулевой последовательности синхронные и асинхронные машины, а также обобщенная нагрузка при расчете несимметричного тока КЗ?

4 Какими элементами сети определяется схема замещения нулевой последовательности?

5 Откуда следует начинать составление схемы нулевой последовательности?

6 Как должно вводится в схему замещения нулевой последовательности сопротивление, через которое заземлена нейтраль трансформатора, генератора, двигателя и нагрузки?

7 Какую точку сети следует считать началом схемы прямой, обратной и нулевой последовательности и какую концом схемы?

Лабораторная работа № 3

Определение тока однополюсного замыкания в сети с изолированной нейтралью

Методические указания по выполнению работы

В работе проводится исследование влияния параметров сети с изолированной нейтралью на величины токов и напряжений при замыкании фазы 'A' на землю, а также анализ векторных диаграмм и оценка различных мероприятий по ограничению токов замыкания на землю.

Исследования можно проводить только по данным, введенным пользователем с клавиатуры. При задании исходной информации пользователем с клавиатуры необходимо ввести сечение проводника и длину линии. Изменение параметров схемы и режима в процессе исследований производится с помощью функциональных клавиш вверх, вниз, влево, вправо.

Последовательность выполнения работы:

1. Изменяя длину кабельных линий от 5 до 15 км, оцените ее влияние на величину тока замыкания на землю. Постройте зависимость Iз=f(l);

2. Изменяя величину сопротивления дугогасительного реактора (ДГК), включенного в нейтраль трансформатора, оцените его влияние на величину тока замыкания на землю. Постройте зависимость Iз=f(Xр);

3. Изменяя величину сопротивления дуги, оцените ее влияние на величину тока на землю, фазные и линейные напряжения. Постройте векторные диаграммы. Проведите анализ полученных результатов.

Для ЗАЩИТЫ лабораторной работы необходимо представить исполнительный отчет, ответить на контрольные вопросы.

ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ ОТЧЕТ должен содержать расчетную схему замещения и параметры сети, результаты эксперимента и графические зависимости.

Контрольные вопросы:

1. В чем достоинства метода симметричных составляющих при его применении в расчетах несимметричных режимов работы электрических систем?

2. Как представляются различные элементы электрической системы в расчетах несимметричных режимов?

3. Чем отличается схема обратной от схемы прямой последовательности?

4. В чем причина существенного отличия схемы нулевой последовательности от других схем?

5. Чем отличаются токи разных последовательностей друг от друга?

6. В чем причина сдвига по фазе токов и напряжений разных последовательностей при переходе через трансформатор?

7. Что такое начало и конец схем замещения различных последовательностей?

8. В чем суть правила эквивалентности прямой последо - вательности?

9. В чем состоит принцип составления комплексных схем замещения?

10. Каковы соотношения между токами различных КЗ в месте замыкания?

11. Представьте алгоритмы расчета токов при несимметричных КЗ и однократной продольной несимметрии.

12. Что понимается под термином «сложные виды несимметрии» и каков подход к их расчету?

Лабораторная работа № 4

Определение предела статической устойчивости при наличии АРВ пропорционального и сильного действия.

Методические указания по выполнению работы

В работе проводится исследование статических характеристик электропередачи – генератор через 2 трансформатора и линию работает на шины бесконечной мощности.

Исследования можно проводить по данным, заложенным в ЭВМ или введенным пользователем с клавиатуры.

При задании исходной информации пользователем с клавиатуры необходимо ввести следующие параметры:

а) в именованных единицах: генератора – полную мощность , активную мощность, выдаваемую в систему и ; трансформаторов – индуктивное сопротивление ; линии – длину и удельное сопротивление ;

б) в относительных единицах – параметры генератора и .

Изменение параметров схемы и режима в процессе исследования производится с помощью функциональных клавиш больше, меньше, влево, вправо.

На диапазон изменения и наложены ограничения.

Шаг изменения параметров задаётся программно и принят равным: по мощности – ; по углу – 5; по – 0,01; по – 0,1.

Последовательность выполнения работы

РЕЖИМ I

1. Выбрав тип регулятора возбуждения, устанавливаемого на генераторе, нажмите клавишу <ENTER> и, изменяя угол от 0 до 180, запишите данные и по ним постройте зависимости ; при условии, что генераторы: а) не имеют АРВ; б) оснащены АРВ п. д.; в) оснащены АРВ с. д.

2. Изменяя , запишите данные и по ним постройте зависимости .

3. Проведите анализ полученных результатов.

РЕЖИМ II

Переход в РЕЖИМ II производится нажатием клавиши <ПРОБЕЛ>.

В этом режиме:

1. Изменяя от 0,75 до -0,75 постройте зависимости .

2. Изменяя , оцените его влияние на , т. е. постройте зависимости .

3. Проведите анализ полученных результатов.

Для защиты лабораторной работы необходимо представить исполнительный отчет, ответить на контрольные вопросы и уметь строить векторные диаграммы генератора в режиме х. х. и нагрузочных режимах.

Исполнительный отчет должен содержать схему и параметры электропередач, результаты эксперимента и графические зависимости.

Контрольные вопросы:

1. Понятие о статической устойчивости. Критерии устойчивости. Коэффициент запаса.

2. Влияние параметров режима и параметров системы на .

3. Угловая характеристика синхронной машины.

4. Типы АРВ и их влияние на угловую характеристику мощности синхронной машины.

5. Почему угловые характеристики мощности электропередачи строятся в зависимости от угла , как от основного параметра?

6. Какой вид имеют характеристики мощности электропередачи при , , ?

7. От каких параметров электропередачи зависит предел передаваемой мощности?

8. В чем состоит основное условие статической устойчивости электропередачи.

9. Как влияют активные сопротивления на угловую характеристику электропередачи?

10. Как влияет изменение напряжения на шинах системы на угловую характеристику.

11. Векторная диаграмма электропередача.

Лабораторная работа № 5

Определение предельного угла отключения КЗ

Методические указания по выполнению работы

Пользуясь правилом площадей можно графически найти предельное значение угла , при котором нужно произвести отключение поврежденной линии для того, чтобы обеспечить устойчивость работы системы. Значение этого угла определяется равенством площади ускорения и возможной площади торможения.

Последовательность выполнения работы

1. Увеличивая продолжительность короткого замыкания (площадку ускорения), определите границу устойчивости (равенство площадок ускорения и торможения). При этом определите также предельное время отключения короткого замыкания () и предельный угол, вначале при симметричном, а затем при несимметричном КЗ в точке К-1. Перерисуйте графики и запишите величины и предельного угла отключения.

2. Оценить влияние коэффициента демпфирования () на общий вид переходного процесса для одного из видов КЗ

3. Задавая , (0,85), проведите такие же исследования, что и в пункте 1, только для одного из видов КЗ

4. Уменьшив, а затем, увеличив на 30%, проведите для одного из видов КЗ такие же исследования как в пункте 1.

Проведите анализ полученных результатов и оцените влияние варьируемых параметров на .

Контрольные вопросы:

1. Что понимается под динамической устойчивостью системы?

2. Цель изучения динамической устойчивости.

3. Каковы причины и последствия нарушения динамической устойчивости?

4. Назовите особенности динамической устойчивости.

5. Что такое динамические характеристики?

6. Что такое возмущающие воздействия и большие возмущения? Приведите примеры.

7. Как записывается уравнение относительного движения для простейшего случая? Какие при этом сделаны допущения?

8. В чем заключается способ площадей? Какие допущения положены в его основу?

9. Как в общем виде формулируется правило площадей?

10. Как определяется предельный угол отключения короткого замыкания?

11. Определите запас динамической устойчивости.

12. Как проверяется устойчивость при АПВ на линиях передачи?

13. Как применяется способ площадей при проверке устойчивости системы «две станции — нагрузка»?

14. Как представить процесс изменения угла во времени, в чем трудности и как они разрешаются?

15. Как проводится численное интегрирование уравнения ?

Список литературы:

1) , , . Электромагнитные переходные процессы в электроэнергетических системах. Павлодар.: 20с.

2) , , . Переходные процессы в электроэнергетических системах. Павлодар.: 20с.

3) Ульянов переходные процессы в электрических системах. М.: Энергия, 19с.

4) Веников электромеханические процессы в электрических системах. – М.: Высшая школа, 1985. – 536 с.

5) Методика расчета устойчивости автоматизированных электрических систем. /Под ред. . – М.: Высшая школа, 1986.

6) Электроэнергетические системы в примерах и иллюстрациях. /Под ред. . – М.: Энергоатомиздат, 1983.

7) , Совалов энергосистем. Методы анализа и управления. – М.: Энергоатомиздат, 19с.