Файл: Методические указания по выполнению лабораторных работ для студентов специальности 5В071800 Электроэнергетика.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 18.03.2024
Просмотров: 32
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
этом останавливается отсчет времени, прекращается учет электропотребления. Возможны два выхода из этого режима. При нажатии кнопки «Пуск» включается продолжение (с момента остановки) моделирования суточного цикла. При нажатии кнопки «Сброс» – возврат в исходный режим.
Шкалы всех амперметров и вольтметров на лицевой панели стенда проградуированы в действительных величинах. Эти приборы используются для визуального контроля параметров режима работы моделируемой системы.
Для проведения необходимых измерений при выполнении лабораторных работ имеется два самопишущих прибора (СП1,СП2).
Масштабы всех величин приведены в таблице 2.
Таблица 2 – Масштабы модели
1 Лабораторная работа № 1
Исследование графиков электрических нагрузок промышленных предприятий
1.1 Цель работы
Изучение конструкции лабораторной установки, принципа ее работы и параметров моделируемых элементов СЭПП.
Ознакомление с различными видами графиков нагрузок и с методикой снятия суточных графиков активной и реактивной мощности, изучение методики построения годовых графиков нагрузок по продолжительности и исследование полученных графиков электрических нагрузок.
1.2 Порядок выполнения работы (задание)
1. Изучить конструкцию лабораторной установки.
Подготовиться к регистрации следующих графиков:
а) активных и реактивных нагрузок трансформаторов Т2 и Т4 (Wh1, Varh1, Wh2, Varh2);
б) напряжений по показаниям вольтметров V1, V2 и V3 (U1, U2 , U3);
в) токов по показаниям амперметров А1 и А3 (I1 , I2).
Таблица 1.1 – Регистрация текущих параметров режима СЭПП на суточном интервале времени
Подготовить установку для регистрации текущих параметров режима работы моделируемой СЭПП на суточном интервале времени: включить трансформатор Т4; обобщенную нагрузку S1 на шинах 10,5 кВ ГПП; синхронный двигатель СД; отключить трансформатор Т3; конденсаторные батареи БК1, БК2 и БК3, а также силовой фильтр ФКУ; установить РПН трансформатора Т2 и ПБВ трансформатора Т4 в нулевое положение.
Запустить установку кнопкой «Пуск» и произвести регистрацию графиков Wh1, Varh1, Wh 2, Varh2, U1, U2 , U3 , I1 , I2 путем считывания и записи показаний соответствующих приборов.
Произвести расчет графиков активной, реактивной и полной мощностей путем умножения разности показаний счетчиков на соответствующий масштабный коэффициент (см. таблицу 2 - Введения) и составить таблицы 1.2 и 1.3 для трансформаторов Т2 и Т4.
Таблица 1.2 – Расчет текущих параметров режима СЭПП для Т2
Таблица 1.3 – Расчет текущих параметров режима СЭПП для Т4
2 По показаниям счетчиков активной и реактивной энергии необходимо построить суточные графики характерного зимнего и летнего дня. На зимнем графике выявить наиболее загруженную смену, и для этой смены определить: расход электроэнергии, среднюю нагрузку за смену Рсм, коэффициент использования Ки, расчетную мощность Рр, коэффициент максимума Км, коэффициент спроса Кс, коэффициент нагрузки Кн, число часов использования максимума нагрузки за смену Тм см.
3. По суточным графикам активной нагрузки за зимний и летний дни построить годовой график активной нагрузки по продолжительности и определить: годовое потребление активной энергии Wг, среднегодовую нагрузку Рсг, коэффициент сменности по энергоиспользованию за год , годовое число часов использования максимума активной нагрузки Тм и время максимальных потерь за год .
4. Рассчитать потери электроэнергии за сутки в трансформаторах Т2 и Т4 и в кабельной линии (в кВтч). В величине потерь выделить составляющую, обусловленную неравномерностью графиков нагрузки.
1.3 Методические указания
Для трехфазных двухобмоточных силовых трансформаторов в практических расчетах применяется Г–образная схема замещения, показанная на рисунке 1.1, где Rт= r1+r12 – сумма активного сопротивления первичной обмотки и приведенного к ней активного сопротивления вторичной обмотки.
Активное сопротивление трансформатора для одной фазы определяется на основании паспортных данных
(1.1)
где Ркз – потери активной мощности в режиме короткого замыкания, кВт;
Uн1 – номинальное напряжение, кВ;
Sн – номинальная мощность, кВА.
Реактивное сопротивление трансформатора рассчитывается по формуле
(1.2)
где Uкз – напряжение короткого замыкания, %.
Схема замещения кабельной линии местной сети представляется активным сопротивлением (рисунок 1.2), так как индуктивное сопротивление мало, следовательно
, где R0 – погонное активное сопротивление, Ом/км; l – длина кабеля.
Основной особенностью режимов работы СЭПП на длительных циклах времени (сутки, месяц, год) является их изменчивость, что обусловлено изменчивостью электрических нагрузок. Режимы СЭПП характеризуются параметрами двух видов: текущие и интегральные за время Т. К текущим параметрам относятся значения токов, напряжений, мощностей в узлах сети, изменяющиеся во времени. К интегральным за время Т – среднее значение токов, напряжений, мощностей, их дисперсии, потери электроэнергии и другие.
Общие положения
Кривая изменения активной, реактивной и токовой нагрузки во времени называется графиком нагрузки соответственно по активной мощности, реактивной мощности или току. Графики нагрузок подразделяются на индивидуальные - для отдельных приемников электроэнергии и групповые - для групп приемников электроэнергии.
Наиболее близко соответствует действительности непрерывный график (рисунок 1.1.а), а наименее - ломаный (рисунок 1.1.б). Последнее объясняется тем, что отсчеты и нанесение отдельных точек на этот график являются совершенно случайными, одномоментными.
Степень соответствия графика, снятого по показаниям счетчика, зависит от интервалов осреднения нагрузки. Чем меньше этот интервал, тем точнее будет этот график.
Индивидуальные графики нагрузок необходимы для определения нагрузок отдельных мощных приемников электроэнергии с резкопеременным характером нагрузки (например, прокатные станы, электрические печи и т.д.).
При проектировании систем электроснабжения промышленных предприятий в большинстве случаев используются групповые графики нагрузок (от графиков нагрузок группы, состоящей из нескольких приемников, до графиков нагрузок предприятия в целом). Графики нагрузок всего предприятия дают возможность определить потребление активной и реактивной энергии предприятием, правильно выбрать питающие источники тока и выполнить наиболее рациональную схему электроснабжения (рисунок 1.3).
Р,квт
Рисунок 1.3 – Различные способы записи графиков нагрузок:
а) с помощью самопишущих приборов;
б) визуальный отсчет показаний стрелочных приборов;
в) по показаниям счетчиков активной энергии.
Рисунок 1.4 – График нагрузки цеха (предприятия) за смену
Исследование графиков нагрузок
По графикам легко определить некоторые величины и коэффициенты, используемые в расчетах электрических нагрузок и при исследованиях режимов электропотребления предприятий. Для этого необходимо иметь характерные графики зимнего и летнего дня, а также годовой график по продолжительности. Основными для графика нагрузки величинами являются средняя, среднеквадратичная и максимальная нагрузки.
Средняя нагрузка всего графика за время Т является величиной, зависящей лишь от конфигурации самого графика и продолжительности цикла или периода наблюдений. Применительно к графикам активной и реактивной мощностей, площади которых определяют расход активной (W) и реактивной (V) энергии, можно написать
, (1.3)
. (1.4)
Средняя активная Рсм или реактивная Qсм мощность за наиболее загруженную смену является основной величиной при расчете нагрузок групп приемников.
Среднеквадратичная нагрузка за некоторый интервал времени определяется выражениями
, (1.5)
, (1.6)
(1.7)
где Т – рассматриваемый период времени.
Среднеквадратичная нагрузка характеризует эффект нагрева проводника током.
Среднеквадратичная реактивная мощность Qcк имеет важное значение для оценки эффекта снижения потерь электроэнергии в сетях при повышении cos .
Максимальные значения активной, реактивной, полной мощности или тока представляют собой наибольшие из соответствующих средних величин за некоторый промежуток времени.
Шкалы всех амперметров и вольтметров на лицевой панели стенда проградуированы в действительных величинах. Эти приборы используются для визуального контроля параметров режима работы моделируемой системы.
Для проведения необходимых измерений при выполнении лабораторных работ имеется два самопишущих прибора (СП1,СП2).
Масштабы всех величин приведены в таблице 2.
Таблица 2 – Масштабы модели
| Наименование | Обозначение | Единица измерения | Числовые значения | |
| Масштабы модели | t |  | 120 | |
| Масштабы счетчиков электроэнергии | Wh1 | аэ |  | 250 |
| Varh1 | рэ |  | ||
| Wh2 | аэ | | 35 | |
| Varh2 | рэ | | ||
| Масштабы измерительных трансформаторов. | ТН1 | u |  | 100 |
| ТН2 | u | | 10 | |
| ТН3 | u | | 10 | |
1 Лабораторная работа № 1
Исследование графиков электрических нагрузок промышленных предприятий
1.1 Цель работы
Изучение конструкции лабораторной установки, принципа ее работы и параметров моделируемых элементов СЭПП.
Ознакомление с различными видами графиков нагрузок и с методикой снятия суточных графиков активной и реактивной мощности, изучение методики построения годовых графиков нагрузок по продолжительности и исследование полученных графиков электрических нагрузок.
1.2 Порядок выполнения работы (задание)
1. Изучить конструкцию лабораторной установки.
Подготовиться к регистрации следующих графиков:
а) активных и реактивных нагрузок трансформаторов Т2 и Т4 (Wh1, Varh1, Wh2, Varh2);
б) напряжений по показаниям вольтметров V1, V2 и V3 (U1, U2 , U3);
в) токов по показаниям амперметров А1 и А3 (I1 , I2).
Таблица 1.1 – Регистрация текущих параметров режима СЭПП на суточном интервале времени
| Номер часа | Показания счетчиков | Показания вольтметров | Показания амперметров | |||||||
| Wh1 | Varh1 | Wh2 | Varh2 | V1 | V2 | V3 | А3 | А1 | ||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | |
| 1 | | | | | | | | | | |
| 2 | | | | | | | | | | |
| … | | | | | | | | | | |
| 24 | | | | | | | | | | |
Подготовить установку для регистрации текущих параметров режима работы моделируемой СЭПП на суточном интервале времени: включить трансформатор Т4; обобщенную нагрузку S1 на шинах 10,5 кВ ГПП; синхронный двигатель СД; отключить трансформатор Т3; конденсаторные батареи БК1, БК2 и БК3, а также силовой фильтр ФКУ; установить РПН трансформатора Т2 и ПБВ трансформатора Т4 в нулевое положение.
Запустить установку кнопкой «Пуск» и произвести регистрацию графиков Wh1, Varh1, Wh 2, Varh2, U1, U2 , U3 , I1 , I2 путем считывания и записи показаний соответствующих приборов.
Произвести расчет графиков активной, реактивной и полной мощностей путем умножения разности показаний счетчиков на соответствующий масштабный коэффициент (см. таблицу 2 - Введения) и составить таблицы 1.2 и 1.3 для трансформаторов Т2 и Т4.
Таблица 1.2 – Расчет текущих параметров режима СЭПП для Т2
| Номер часа суток | Показания счетчиков | Графики нагрузок | |||||
| Активного | Реактивного | Р, кВт | Q, квар | S, кВА | |||
| Показания | Разность | Показания | Разность | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| 1 | | | | | | | |
| 2 | | | | | | | |
| … | | | | | | | |
| 24 | | | | | | | |
Таблица 1.3 – Расчет текущих параметров режима СЭПП для Т4
| Номер часа суток | Показания счетчиков | Графики нагрузок | |||||
| Активного | Реактивного | Р, кВт | Q, квар | S, кВА | |||
| Показания | Разность | Показания | Разность | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| 1 | | | | | | | |
| 2 | | | | | | | |
| … | | | | | | | |
| 24 | | | | | | | |
2 По показаниям счетчиков активной и реактивной энергии необходимо построить суточные графики характерного зимнего и летнего дня. На зимнем графике выявить наиболее загруженную смену, и для этой смены определить: расход электроэнергии, среднюю нагрузку за смену Рсм, коэффициент использования Ки, расчетную мощность Рр, коэффициент максимума Км, коэффициент спроса Кс, коэффициент нагрузки Кн, число часов использования максимума нагрузки за смену Тм см.
3. По суточным графикам активной нагрузки за зимний и летний дни построить годовой график активной нагрузки по продолжительности и определить: годовое потребление активной энергии Wг, среднегодовую нагрузку Рсг, коэффициент сменности по энергоиспользованию за год , годовое число часов использования максимума активной нагрузки Тм и время максимальных потерь за год .
4. Рассчитать потери электроэнергии за сутки в трансформаторах Т2 и Т4 и в кабельной линии (в кВтч). В величине потерь выделить составляющую, обусловленную неравномерностью графиков нагрузки.
1.3 Методические указания
Для трехфазных двухобмоточных силовых трансформаторов в практических расчетах применяется Г–образная схема замещения, показанная на рисунке 1.1, где Rт= r1+r12 – сумма активного сопротивления первичной обмотки и приведенного к ней активного сопротивления вторичной обмотки.
Активное сопротивление трансформатора для одной фазы определяется на основании паспортных данных
(1.1)где Ркз – потери активной мощности в режиме короткого замыкания, кВт;
Uн1 – номинальное напряжение, кВ;
Sн – номинальная мощность, кВА.
Реактивное сопротивление трансформатора рассчитывается по формуле
(1.2)где Uкз – напряжение короткого замыкания, %.
Схема замещения кабельной линии местной сети представляется активным сопротивлением (рисунок 1.2), так как индуктивное сопротивление мало, следовательно
, где R0 – погонное активное сопротивление, Ом/км; l – длина кабеля. Основной особенностью режимов работы СЭПП на длительных циклах времени (сутки, месяц, год) является их изменчивость, что обусловлено изменчивостью электрических нагрузок. Режимы СЭПП характеризуются параметрами двух видов: текущие и интегральные за время Т. К текущим параметрам относятся значения токов, напряжений, мощностей в узлах сети, изменяющиеся во времени. К интегральным за время Т – среднее значение токов, напряжений, мощностей, их дисперсии, потери электроэнергии и другие.
Общие положения
Кривая изменения активной, реактивной и токовой нагрузки во времени называется графиком нагрузки соответственно по активной мощности, реактивной мощности или току. Графики нагрузок подразделяются на индивидуальные - для отдельных приемников электроэнергии и групповые - для групп приемников электроэнергии.
Наиболее близко соответствует действительности непрерывный график (рисунок 1.1.а), а наименее - ломаный (рисунок 1.1.б). Последнее объясняется тем, что отсчеты и нанесение отдельных точек на этот график являются совершенно случайными, одномоментными.
Степень соответствия графика, снятого по показаниям счетчика, зависит от интервалов осреднения нагрузки. Чем меньше этот интервал, тем точнее будет этот график.
Индивидуальные графики нагрузок необходимы для определения нагрузок отдельных мощных приемников электроэнергии с резкопеременным характером нагрузки (например, прокатные станы, электрические печи и т.д.).
При проектировании систем электроснабжения промышленных предприятий в большинстве случаев используются групповые графики нагрузок (от графиков нагрузок группы, состоящей из нескольких приемников, до графиков нагрузок предприятия в целом). Графики нагрузок всего предприятия дают возможность определить потребление активной и реактивной энергии предприятием, правильно выбрать питающие источники тока и выполнить наиболее рациональную схему электроснабжения (рисунок 1.3).
Р,квт
Рисунок 1.3 – Различные способы записи графиков нагрузок:
а) с помощью самопишущих приборов;
б) визуальный отсчет показаний стрелочных приборов;
в) по показаниям счетчиков активной энергии.
Рисунок 1.4 – График нагрузки цеха (предприятия) за смену
Исследование графиков нагрузок
По графикам легко определить некоторые величины и коэффициенты, используемые в расчетах электрических нагрузок и при исследованиях режимов электропотребления предприятий. Для этого необходимо иметь характерные графики зимнего и летнего дня, а также годовой график по продолжительности. Основными для графика нагрузки величинами являются средняя, среднеквадратичная и максимальная нагрузки.
Средняя нагрузка всего графика за время Т является величиной, зависящей лишь от конфигурации самого графика и продолжительности цикла или периода наблюдений. Применительно к графикам активной и реактивной мощностей, площади которых определяют расход активной (W) и реактивной (V) энергии, можно написать
, (1.3) . (1.4)Средняя активная Рсм или реактивная Qсм мощность за наиболее загруженную смену является основной величиной при расчете нагрузок групп приемников.
Среднеквадратичная нагрузка за некоторый интервал времени определяется выражениями
, (1.5) , (1.6) (1.7)где Т – рассматриваемый период времени.
Среднеквадратичная нагрузка характеризует эффект нагрева проводника током.
Среднеквадратичная реактивная мощность Qcк имеет важное значение для оценки эффекта снижения потерь электроэнергии в сетях при повышении cos .
Максимальные значения активной, реактивной, полной мощности или тока представляют собой наибольшие из соответствующих средних величин за некоторый промежуток времени.
