Аналіз статичних характеристик навантаження за напругою, заданих сталим струмом і сталим опором

Мета роботи

 

Метою роботи є аналіз статичних характеристик навантаження за напругою, заданих сталим опором і сталим струмом.

Теоретичні відомості

Навантаження під час розрахунку режимів електричних мереж найточніше можна врахувати статичними характеристиками за напругою (рисунок 5.1, а). Проте, використання статичних характеристик значно ускладнює розрахунок, оскільки вони визначають нелінійну залежність між струмом навантаження й напругою, у зв'язку з чим рівняння усталеного режиму будуть нелінійними.

Врахування статичних характеристик навантаження за напругою суттєво підвищує точність розрахунку післяаварійних усталених режимів, коли напруги у вузлах навантаження значно відрізняються від номінальної.

Статичні характеристики навантаження за частотою повинні враховуватися за наявності дефіциту потужності в системі та зниженні частоти у післяаварійних усталених режимах.

У розподільчих електричних мережах напругою до 35 кВ навантаження можна наближено задавати сталим за величиною і фазою струмом (рисунок 5.1, б). Цей струм розраховують при заданих значеннях активної та реактивної потужностей навантаження і напруги у вихідному режимі як

, (5.1)

де S _о – повна потужність навантаження, яка відповідає напрузі U _о вихідного режиму.

 

а - статичними характеристиками за напругою; б - сталим струмом;

в, г - сталим опором; д –сталою провідністю; е – сталою потужністю

Рисунок 5.1 – Способи врахування навантаження

При зміні напруги потужність навантаження змінюється за лінійним законом

(5.2)

тобто пропорційно зменшується при зниженні напруги і збільшується при підвищенні напруги. Усталений режим описується при цьому системою лінійних рівнянь.

Під час розрахунку перехідних електромеханічних процесів, а також у випадках, коли напруга у вузлах електричної мережі значно відрізняється від номінальної, навантаження задають сталим опором (рисунок 5.1, в, г), або сталою провідністю (рисунок 5.1, д). Активна й реактивна складові комплексного опору (провідності) повинні відповідати заданій потужності навантаження. При паралельному сполученні опорів r_н, x_н (рисунок 4.2, в)

, (5.3)

а при їхпослідовному сполученні (рисунок 3.11, г)

, , (5.4)

де значення , відповідають напрузі вихідного режиму.

Якщо навантаження задане сталим опором, або сталою провідністю, то при зміні напруги у вузлі навантаження активна та реактивна потужності навантаження будуть змінюватися прямо пропорційно квадрату напруги. Для схеми з паралельним сполученням опорів r_{н, ,} x_н

(5.5)

а для схеми зїхпослідовним сполученням

(5.6)

Розглянемо, наприклад, статичні характеристики освітлювального навантаження, що складається з ламп розжарювання. Активна потужність лампи розжарювання з опором r _л пропорційна квадрату напруги за умови r _л = c onst:

. (5.7)

Якщо врахувати залежність опору r _л від напруги (із зміною напруги змінюється струм і температура нагрівання нитки розжарювання лампи), то активна потужність лампи буде приблизно пропорційна напрузі в степені 1,6.

Під час розрахунку робочих режимів електричних мереж навантаження звичайно враховують сталою потужністю (рисунок 5.1, е).. У місцевих електричних мережах на затискачах електроприймачів підтримується напруга, близька до номінальної. При невеликих відхиленнях напруги потужність навантаження залишається приблизно сталою за величиною. Врахування навантаження сталою потужністю є достатньо точним для районних мереж, забезпечених засобами регулювання напруги, за допомогою яких підтримується стала напруга у вузлах навантаження.

 

Порядок виконання роботи

1. Ознайомитись з теоретичними відомостями.

2. Для заданого варіанта завдання (таблиця 4.1) розрахувати на комп’ютері статичні характеристики навантаження за напругою при врахуванні навантаження:

- сталою силою струму I _н = const;

- сталим опором Z_н = const при заданій у завданні схемі сполученні опорів r_{н, ,} x_н (див. таблицю5.1).

3. Розрахувати активну і реактивну потужності навантаження при різних способах врахування навантаження для заданих у завданні відхилень напруги.

 

Підготовка звіту по роботі

 

У звіті з лабораторної роботи потрібно:

1. Навести вихідні дані для розрахунку статичних характеристик навантаження.

2. Навести результати розрахунку на комп’ютері.

3. Побудувати залежності при врахуванні навантаження статичними характеристиками навантаження за напругою, заданими сталою силою струму I _н = const і сталим опором Z_н = const для заданої у завданні схеми сполучення опорів r_{н, ,} x_н ).

4. Проаналізувати статичні характеристики навантаження за напругою. Зробити висновки щодо застосування різних способів врахування навантаження під час розрахунку режимів роботи електричних мереж.

5.5 Контрольні запитання для самоперевірки

 

1. Який спосіб врахування навантаження є найточнішим?

2. Як розрахувати активний r_н та індуктивний x_н опори навантаження за заданими значеннями потужності і напруги при паралельному сполученні опорів?

3. Як розрахувати активний r_н та індуктивний x_н опори навантаження за заданими значеннями потужності і напруги при послідовному сполученні опорів?

4. Як змінюються активна та реактивна потужності навантаження при зміні напруги у випадку врахування навантаження сталим опором?

5. Як змінюються активна та реактивна потужності навантаження при зміні напруги у випадку врахування навантаження сталим струмом?

6. Як розрахувати активну та реактивну складові струму навантаження за заданими значеннями активної та реактивної потужності і напруги?

7. Як розрахувати активну та реактивну потужності навантаження залежно від напруги?

8. У яких випадках навантаження може бути задано сталою потужністю?

9. У яких випадках навантаження задають сталим опором?

10. У яких випадках навантаження задають сталим струмом?

11. Як залежить потужність лампи розжарювання від напруги?

12. Чому лампи розжарювання найчастіше перегоряють підчас їх увімкнення?

13. Яким чином можна одержати статичні характеристики навантаження?

14. Що називають статичною характеристикою навантаження?

 

 

Таблиця 5.1 - Вихідні дані для розрахунку статичних характеристик навантаження

Варіант завдання	Параметри вузла	Відхилення напруги у вузлі, %	Сполучення опорів навантаження rн, xн
U о, кВ	Р о, Мвт	Q о, Мвар
	6,3	1,4	1,6	+5	паралельне
	10,5	1,6	1,2	- 7	паралельне
				+8	паралельне
				+5	паралельне
	6,2	1,5	1,7	-10	послідовне
	10,4	1,7	1,9	- 8	послідовне
				+9	послідовне
				- 5	послідовне
	6,3	1,6	1,8	-6	паралельне
	10,5	1,8		+8	паралельне
				+10	паралельне
				- 9	паралельне
	6,2	1,7	1,8	+7	послідовне
	10,4	1,9		- 6	послідовне
				- 8	послідовне
				+7	послідовне
	6,3	1,8	1,9	- 5	паралельне
	10,5	1,5		+9	паралельне
				-10	паралельне
				+8	паралельне
	6,2	1,32	1,5	- 7	послідовне
	10,4	2,1	1,8	+8	послідовне
				+5	послідовне
				- 6	послідовне
	6,3	1,2	1,4	+9	паралельне
	10,5	1,8	1,6	- 7	паралельне
				- 5	паралельне
				+10	паралельне
	6,2	1,6	1,4	+7	послідовне
	10,4	1,9		+9	послідовне
				- 6	послідовне
				+5	послідовне
	6,3	1,7	1,5	- 8	паралельне
	10,5	1,9	1,7	+10	паралельне
				- 5	паралельне
				+9	паралельне
	6,2	1,8	1,6	+5	послідовне
	10,4	1,7	1,9	- 7	послідовне
				+10	послідовне
				- 5	послідовне
	6,3	1,6	1,8	+5	паралельне
	10,5	1,9	1,7	+7	паралельне
				-8	паралельне
				+5	паралельне
	6,2	1,5	1,8	- 10	послідовне

 

Лабораторна робота №6