Часть 1. Исследование реальной физической модели
1.1. Ознакомиться с электрической схемой модели сети (см. рис. 1.4) и определить масштабы моделирования по (1.14) – (1.16).
1.2. Исследовать максимальный режим некомпенсированной сети.
Для этого подключить к модели сети нагрузку (дроссель и активное сопротивление Z H), установив переключатель S1 в крайнее правое положение, а переключатель S2 оставить в положении «выключено». Подать на вход схемы напряжение U М1 = U М.НОМ, включить выключатель QF и медленно поворачивать ручку ЛАТР, следя за показаниями мультиметра V.
Произвести измерения тока I M, напряжения U M2и мощности P M2 (показания К-50). Найти потерю напряжения Δ U ПОТ.и активной мощности Δ Р в сети по (1.1), определить отклонение напряжения на нагрузке
и убедиться в недопустимо низком уровне напряжения на нагрузке, если напряжение на нагрузке отклонилось более 5% от номинального значения.
1.3. Исследовать режим сети с включенным устройством поперечной компенсации.
Рассчитать необходимую мощность установки поперечной компенсации по (1.7), приняв U 2= U M2и U 2Ж= U М.НОМ. Определить емкость установки C 1 по (1.12). Набрать на блоке X C1 полученную ёмкость C 1, включить модель в сеть, перевести переключатель S2 в положении «включено» и измерить I M, U M2, P M2, U M С. Найти потерю напряжения Δ U ПОТ.и активной мощности Δ Р . в компенсированной сети и определить отклонение напряжения на нагрузке. Сравнить измеренную величину напряжения U M2с желаемым напряжением сети U 2Ж.
1.4. Произвести необходимые измерения для определения мощности установки поперечной компенсации при осуществлении встречного регулирования напряжения в исследуемой сети:
А) установить на входе модели некомпенсированной сети напряжение, на 5% превышающее номинальное напряжение источника питания U М1 = = 1,05· U М.НОМ. Измерить I M, U M2, P M2. Найти отклонение напряжения и убедиться в необходимости регулирования напряжения у потребителя;
Б) рассчитать необходимую мощность установки поперечной компенсации при встречном регулировании напряжения, определить емкость установки и произвести необходимые измерения I M, U M2, U M С, P M2.
1.5. Произвести улучшение режима напряжения в сети с помощью УПК.
Рассчитать необходимое сопротивление УПК по (1.10), приняв U 2= U M2и Δ U – Δ U УПК = U М.НОМ – U M2, а реактивную мощность нагрузки Q H взяв из некомпенсированного режима. Определить емкость установки C 2 по формуле
(1.17)
и мощность УПК Q УПК (по 1.11). Подключить УПК, установив переключатель S1 в крайнее левое положение, а переключатель S2 оставить в положении «выключено». Набрать на блоке X C2 полученную ёмкость C 2, включить модель в сеть и произвести измерения I M, U M2, I M С, P M2.
Произвести измерения в сети с УПК при встречном регулировании напряжения.
1.6. Данные всех измерений и расчетов сводятся в табл.1.2.
1.7. Сравнить продольную емкостную компенсацию с поперечной по требуемой мощности конденсаторной батареи (ёмкости) при одинаковом эффекте по регулированию напряжения.
Часть 2. Исследование виртуальной физической модели
2.1. Ознакомиться с электрической схемой виртуальной модели сети (рис. 1.5) и определить масштабы моделирования по (1.14) – (1.16).
2.2. Исследовать некомпенсированный режим сети.
Запустить модель и ввести параметры модели (R W, L W, U М.НОМ).
На виртуальной модели рядом с изображёнными элементами, стоит значок , щелкнув на него можно открыть комментарий и увидеть полное наименование элемента.
В этой части модель имеет напряжение источника GS U GS ≈ 5· U М.НОМ В, напряжение в начале линии U М1 ≈ U М.НОМ = 100 В.
Симуляцию модели начинаем нажатием кнопки или функциональной кнопки F5. Для вызова на экран показаний приборов мультиметра – XMM1 и ваттметра – XWM1 щелкните ЛКМ дважды на изображение под соответствующей надписью.
Необходимо измерить I M, U M2, P M2. Найти потерю напряжения Δ U ПОТ.и активной мощности Δ Р . в некомпенсированной сети и определить отклонение напряжения на нагрузке.
Рис. 1.5. Схема лабораторной установки (виртуальная модель исследуемой сети):
УПК – устройства продольно-емкостной компенсации; БСК – батареи статических конденсаторов (устройство поперечной компенсации)
2.3. Исследовать режим сети с включенным устройством поперечной компенсации (БСК).
Рассчитать необходимую мощность установки поперечной компенсации по (1.7), приняв U 2= U M2и U 2Ж= U М.НОМ. Определить емкость установки C 1 по (1.12). Набрать на блоке БСК полученную ёмкость C 1, запустить симуляцию модели, перевести переключатели QS в положении «On» и измерить I M, U M2, P M2, U M С. Найти потерю напряжения Δ U ПОТ.и активной мощности Δ Р . в компенсированной сети и определить отклонение напряжения на нагрузке. Сравнить измеренную величину напряжения U M2с желаемым напряжением сети U 2Ж.
Параметры емкости С вводят по следующему алгоритму: двойным щелчком левой кнопки мыши (ЛКМ) по выбранному элементу вызываете окно; в открытом окне выбираем вкладку Value и в графе с названием элемента вводим его значение и после значения ставите символ, обозначающий степень (u = 10-6, m = 10-3), затем нажимаем кнопку OK.
2.4. Произвести необходимые измерения для определения мощности установки поперечной компенсации при осуществлении встречного регулирования напряжения в исследуемой сети:
А) установить напряжение, на 5% превышающее номинальное напряжение источника питания U М1 = 1,05· U М.НОМ (U GS ≈ 5· U М1 В). Измерить I M, U M2, P M2. Найти отклонение напряжения и убедиться в необходимости регулирования напряжения у потребителя;
Б) рассчитать необходимую мощность установки поперечной компенсации при встречном регулировании напряжения, определить емкость установки и произвести необходимые измерения I M, U M2, U M С, P M2.
2.5. Произвести улучшение режима напряжения в сети с помощью УПК.
Рассчитать необходимое сопротивление УПК по (1.10), приняв U 2= U M2и Δ U – Δ U УПК = U М.НОМ – U M2, а реактивную мощность нагрузки Q H взяв из некомпенсированного режима. Определить емкость установки C 2 по формуле (1.17) и мощность УПК Q УПК (по 1.11). Подключить УПК, нажатием кнопки клавиатуры «Пробел» переключатель S1 включит УПК, а переключатель S2 перейдёт в положении «выключено». Ввести полученную ёмкость C 2, запустить симуляцию модели и произвести измерения I M, U M2, I M С, P M2.
Произвести измерения в сети с УПК при встречном регулировании напряжения.
2.6. Данные всех измерений и расчетов сводятся в табл.1.2.
2.7. Сравнить продольную емкостную компенсацию с поперечной по требуемой мощности конденсаторной батареи при одинаковом эффекте по регулированию напряжения.
Содержание отчета
1. Цель и краткое содержание работы.
2. Расчет требуемой мощности компенсирующих устройств при поперечной и продольной компенсации для поддерживания у потребителя номинального напряжения.
3. Расчет необходимой мощности поперечного компенсирующего устройства при встречном регулировании напряжения.
4. Данные экспериментальных исследований на модели сети.
5. С помощью масштабных коэффициентов пересчитать данные экспериментальных исследований режимов на модели сети на данные режимов высоковольтной сети.
6. Данные расчетов сведенные в табл. 1.2.
7. Анализ результатов исследований и вывод по работе.
Контрольные вопросы
1. Цель и порядок проведения работы.
2. Преимущества и недостатки продольной и поперечной компенсаций, место установки компенсирующих устройств в сетях.
3. Какое влияние оказывает коэффициент мощности нагрузки на эффективность продольной и поперечной компенсаций?
4. Как определяется для продольной и поперечной компенсации мощность компенсирующего устройства?
5. Сравнить регулирующий эффект по напряжению продольной и поперечной емкостных компенсаций на векторной диаграмме, если мощности компенсирующих устройств имеют одинаковые значения.
6. Принципы централизованного регулирования напряжения.
7. Способы осуществления местного регулирования напряжения.
8. Принципы встречного регулирования напряжения и его достоинства.
9. Допустимые значения отклонения напряжения в сетях.
10. Как определяются потери напряжения в линиях?
11. Способы снижения потерь напряжения в сетях.
Таблица 1.2. | Измеряемая величина | U C | в/в сеть, кВ | Продолжение таблица 1.2. | Q К | в/в сеть, квар | ||||||
модель, В | модель, вар | |||||||||||
I C | в/в сеть, А | ΔU ОТКЛ. | в/в сеть, кВ | |||||||||
модель, мА | модель, В | |||||||||||
I | в/в сеть, А | ΔU ПОТ. | в/в сеть, кВ | |||||||||
модель, мА | модель, В | |||||||||||
U 2 | в/в сеть, кВ | ΔP | в/в сеть, кВт | |||||||||
модель, В | модель, Вт | |||||||||||
U 1 | в/в сеть, кВ | P 2 | в/в сеть, кВт | |||||||||
модель, В | модель, Вт | |||||||||||
Режим сети | 1. Некомпенсированный | 2. Поперечная компенсация | 3. Продольная компенсация | 4. Некомпенсированный при встречном регулировании | 5..Поперечная компен-сация при встречном регулировании | 6. Продольная компен-сация при встречном регулировании | Режим сети |