Баланс активной мощности и его связь с частотой реферат
Обновлено: 08.07.2024
Рис. 4.3. Статические характеристики потребления активной и реактивной мощности по частоте (я) и по напряжению (б) (в относительных единицах) Коэффициенты Яу, аи, bj иЬц называются регулирующими эффектами нагрузки по частоте и напряжению. Чем больше величина этих коэффициентов, тем больше угол наклона линеаризованных зависимостей к оси абсцисс и тем сильнее реакция активной и реактивной мощности… Читать ещё >
Баланс мощностей и регулирование частоты в ээс ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )
БАЛАНС АКТИВНЫХ И РЕАКТИВНЫХ МОЩНОСТЕЙ В ЭНЕРГОСИСТЕМЕ
Электроэнергия, вырабатываемая на электрических станциях в ЭЭС за сколь угодно малый ощутимый для человека промежуток времени, тут же потребляется нагрузками и расходуется па потери при ее передаче. Говорят, что имеет место одновременность процессов выработки и потребления электроэнергии. Упрощенно ЭЭС можно представить в виде совокупности п генераторов электростанций, т нагрузок потребителей и электрической сети, связывающей между собой генераторы и нагрузки посредством ЛЭП и трансформаторов (рис. 4.1). При этом генераторы в ЭЭС работают параллельно и их суммарная мощность генерации XPv в каждый момент времени равна потребляемой мощности Y.Pn ЭЭС. То же самое можно сказать и для реактивной мощности ZQr и 'LQT:
где !/(, и Х?н — суммарные активная и реактивная мощности нагрузок ЭЭС; Х/^н и Х?)сн — суммарные активная и реактивная мощности собственных нужд электростанций; ХДР и I.AO — суммарные активные и реактивные потери мощности в ЭЭС; I.QC — суммарная зарядная мощность ЛЭП.
Рис. 4.1. Упрощенная модель ЭЭС.
Уравнения (4.1) и (4.2) представляют так называемый баланс мощностей ЭЭС.
Рассмотрим эквивалентную схему ЭЭС, где эквивалентный генератор вырабатывает суммарную мощность энергосистемы XPV + j’LQv, передаваемую на приемные шины, с которых питаются.
Рис. 4.2. Эквивалентная схема ЭЭС.
все нагрузки ЭЭС посредством электрических сетей, включая мощности собственных нужд электростанций (рис. 4.2). В простейшем случае в этой схеме может быть установлен один реальный генератор, который питает некоторую нагрузку, расположенную в непосредственной близости от генератора.
В установившемся режиме мощности нагрузки представляются их статическими характеристиками по частоте / и напряжению U:
Суммарные мощности потребления в ЭЭС также зависят от / и U:
Следовательно, баланс мощностей в ЭЭС отвечает определенным значениям частоты и напряжения.
Частота и напряжения в ЭЭС нс могут оставаться постоянными, так как потребление активной и реактивной мощности непрерывно изменяется. ГОСТ-32 144−2013 определяет требования к показателям качества электрической энергии, среди которых основными являются отклонения частоты от номинальной Дf и отрицательное 8Ц_) и положительное 8t/(+) отклонения напряжения:
где fm — измеренное значение основной частоты напряжения, Гц;
U,"(+) ~ измеренные значения напряжения, меньшие U0 и большие Uq соответственно, кВ; U0 — напряжение, равное стандартному номинальному напряжению /Уном или согласованному напряжению Uc, кВ.
В соответствии с ГОСТ измеренное значение отклонения частоты в так называемых синхронизированных системах электроснабжения не должно превышать ±0,2 Гц в течение 95% времени интервала измерения и ±0,4 Гц в течение 100% времени интервала измерения. Для контроля отклонения частоты обычно берется интервал длительностью в одну неделю.
В отличие от частоты, которая в установившемся режиме одинакова во всех частях энергосистемы, к отклонениям напряжения предъявляются разные требования в зависимости от расположения точки, в которой они измеряются. В общем случае согласно государственному стандарту, отрицательное и положительное отклонения напряжения в точке передачи электрической энергии [2] не должны превышать 10% номинального или согласованного значения напряжения. Допустимые значения положительного и отрицательного отклонений напряжения в точках общего присоединения должны быть установлены сетевой организацией с учетом необходимости выполнения норм ГОСТ-32 144−2013 в точках передачи электрической энергии.
С учетом (4.4) баланс мощностей (4.1) и (4.2) можно переписать так:
Обозначим параметры некоторого исходного режима индексом 0 (ноль), тогда при каких либо малых отклонениях от исходного режима АРг = 1Рг-1 Р^ и AQr = 1СГ -2?г0 будут иметь место отклонения частоты и напряжения Af = f~fo и &U = U-U0. При этом уравнения (4.6) и (4.7) можно представить приближенными линеаризованными зависимостями между отклонениями параметров (разложение в ряд Тейлора с сохранением только линейных членов):
в которых коэффициенты суть частные производные по частоте и напряжению:
Система уравнений (4.8) определяет связь приращений частоты и напряжения с изменениями генерируемой активной и реактивной мощности.
Обобщенные статические характеристики потребления активной и реактивной мощности для ЭЭС показаны на рис. 4.3.
Рис. 4.3. Статические характеристики потребления активной и реактивной мощности по частоте (я) и по напряжению (б) (в относительных единицах) Коэффициенты Яу, аи, bj иЬц называются регулирующими эффектами нагрузки по частоте и напряжению. Чем больше величина этих коэффициентов, тем больше угол наклона линеаризованных зависимостей к оси абсцисс и тем сильнее реакция активной и реактивной мощности на изменения частоты или напряжения:
где as, av, р f, pL: — углы касательных к оси абсцисс в точках /0 и U0 для соответствующих статических характеристик.
Решим систему уравнений (4.8), для этого перепишем ее в матричном виде.
Найдем матрицу, обратную к , и умножим на нее слева обе части уравнения (4.9). Определитель исходной матрицы.
есть положительная величина, так как а^Ьц> 0, а аиЬг
откуда следует, что уменьшение E/J приводит к снижению как частоты, так и напряжения.
Баланс активных и реактивных мощностей в энергосистеме. Нормальное отклонение частоты переменного тока. Связь между изменениями частоты и напряжения с изменениями генерируемой активной и реактивной мощностями. Изменение реактивной мощности на входе.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | презентация |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 26.10.2013 |
| Размер файла | 601,5 K |
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
HTML-версии работы пока нет.
Cкачать архив работы можно перейдя по ссылке, которая находятся ниже.
Подобные документы
Частота переменного электрического тока как один из показателей качества электрической энергии. Устройства автоматической частотной разгрузки, их работа в условиях дефицита активной мощности. Ограничение повышения частоты, расчет мощностей нагрузки.
курсовая работа [483,0 K], добавлен 11.05.2010
Элементы электроэнергетической системы, классификация ее режимов. Регулирование напряжения и частоты в энергосистемах, баланс реактивной мощности и его связь с напряжением. Расчет мощности электроприемников и напряжения линий, выбор трансформаторов.
курсовая работа [319,5 K], добавлен 14.04.2014
Генерация и потребление активной и реактивной мощностей. Выбор схемы, номинального напряжения, основного электрооборудования линий и подстанций сети. Расчет основных режимов работы сети и определение их параметров. Уточненный баланс реактивной мощности.
дипломная работа [3,1 M], добавлен 29.03.2014
Измерение активной и реактивной мощности в сети переменного тока: формирование исходных данных для разработки МВИ, выбор методов и средств. Проект документа и основные требования к точности измерений, государственная система обеспечения их единства.
курсовая работа [44,8 K], добавлен 25.11.2011
Выбор графа, схемы и номинального напряжения проектируемой электрической сети. Распределение мощностей по линиям электропередач сети. Баланс активной и реактивной мощности в сетевом районе. Выбор марки провода и номинальной мощности трансформаторов.
курсовая работа [971,8 K], добавлен 27.12.2013
Показатели качества электроэнергии. Причины, вызывающие отклонения параметров сети от номинальных значений. Отклонение напряжения и его колебания. Отклонение фактической частоты переменного напряжения. Несинусоидальность формы кривой напряжения и тока.
контрольная работа [153,4 K], добавлен 13.07.2013
Связь баланса активной мощности и частоты. Оценка влияния частоты на работу электроприемников. Статические характеристики и способы регулирования частоты. Автоматическая частотная разгрузка: принцип действия, категории и основные требования к ней.
Особенность электроэнергетических систем состоит в практически мгновенной передаче энергии от источников к потребителям и невозможности накапливания вырабо- танной электроэнергии в заметных количествах. Эти свой- ства определяют одновременность процесса выработки и по- требления электроэнергии.
В каждый момент времени в установившемся режиме системы ее электрические станции должны вырабатывать мощность, равную мощности потребителей, и покрывать по- тери в сети — должен соблюдаться баланс вырабатываемой и потребляемой мощностей:
, (4.1)
где — генерируемая активная мощность станции (за вычетом мощности, расходуемой на собственные нужды); — суммарное потребление активной мощности; — суммарная активная мощность нагрузки потребителей; — суммарные потери активной мощности.
При неизменном составе нагрузок системы потребляе- мая ими мощность связана с частотой переменного тока. При нарушении исходного баланса частота принимает но- вое значение. Снижение генерируемой активной мощности приводит к уменьшению частоты, ее возрастание обуслов- ливает рост частоты. Иными словами, при частота растет. Это станет понятным, если представить систему, состоящую из одного генератора и двигателя, вращающихся с одинаковой час- тотой. Как только мощность генератора начнет убывать, частота понизится. Справедливо и обратное. Аналогично и в электрической системе, например при > турби- ны начинают разгоняться и вращаться быстрее, f растет.
Причинами нарушения баланса мощности могут быть: а) аварийное отключение генератора; б) неожиданный (не- плановый, не предусмотренный расчетами) рост потребле- ния мощности, например увеличение потребления мощно- сти электронагревателями в результате сильного снижения температуры: в) аварийное отключение линий или транс- форматоров связи.
Для пояснения последней причины рассмотрим систему из двух частей, соединенных линией связи. При связанной работе обеих частей соблюдается баланс мощности:
+=+.
Однако в первой части системы генерация больше по- требления: >, а во второй, наоборот, 1 / 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 > Следующая > >>
Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.
∑Рн - суммарные потери мощности в электрических сетях.
Если, например, уменьшить подачу энергоносителя (пара, воды) в турбину, то мощность ∑Рг станет меньше, и при той же нагрузке потребителей ∑Рн станет невозможным вращать двигатели с прежней скоростью. Они начнут тормозиться и в соответствии со статическими характеристиками нагрузки по частоте P = f (f) (см.рисунок 5.1) станут потреблять меньшую активную мощность. При этом наступит баланс активных мощностей при частоте f1, которая меньше первоначальной частоты fн.
Таким образом, при любой частоте мощность, генерируемая электростанциями, равна потребляемой мощности. При этом номинальная частота в энергосистеме свидетельствует о том, что генерируемая мощность достаточна для покрытия нормальной потребности электроприемников. Пониженная частота по сравнению с номинальной указывает на дефицит генерируемой мощности, а повышенная – на избыток мощности электростанций. Отсюда следует, что отклонение частоты от номинальной может произойти при:
а) изменении мощности станций без изменения включенной мощности электроприемников;
б) изменении мощности электроприемников и постоянстве генерируемой мощности;
в) одновременном несогласованном изменении нагрузки станций и потребителей.
Рассмотрим характер изменения частоты при резких нарушения баланса активных мощностей (см.рисунок 5.2) Резкое снижение частоты происходит при внезапном выходе из строя генерирующей мощности и отсутствии резерва либо при аварийном отключении нагруженных межсистемных линий и разделение системы на несинхронные части с дефицитом мощности.
Пусть в начальный момент времени номинальной частоте в системе fн соответствует нагрузка потребителей Р1н, равная нагрузке всех генераторов Р1г.
Предположим, что все генераторы загружены полностью и резерв активной мощности в системе отсутствует. Пусть теперь по какой-то причине в момент времени t1 (точка 1) возник дефицит активной генерируемой мощности, равный Р2г – Р1г (точка 3). Он приведет к нарушению баланса, и нагрузка потребителей по частотной статической характеристике будет стремиться восстановить его при пониженной частоте. Если бы мощность станций не зависела от частоты, то процесс пошел бы по кривой 1 – 2. Здесь плавное изменение нагрузки и потребителей объясняется инерцией системы. При достижении нагрузки потребителей Р2н = Р2г восстановился бы баланс при новой пониженной частоте f2.
Однако снижение частоты и отсутствие резерва генерирующей мощности будут приводить к уменьшению мощности всех тепловых станций по кривой 3 – 4, причем кривая 3 – 4 более крутая, чем 1 – 2, из-за большого статического напора у механизмов собственных нужд электростанций. Поэтому разность между потребляемой и генерируемой мощностями будет увеличиваться, что приведет к дальнейшему снижению частоты по кривой 1 – 5. При достижении критической частоты fк мощность тепловых станций снижается до нуля и частота резко падает (кривые 4 – 6 и 5 – 7). Возникает процесс лавины частоты. При этом двигатели и генераторы, оставшиеся в работе, резко затормаживаются. Двигатели начинают потреблять повышенную реактивную мощность, а генераторы не могут ее выдавать из-за снижения скорости вращения и уменьшения э.д.с. Происходит резкое понижение напряжения в сети.
Особенность электроэнергетических систем состоит в практически мгновенной передаче энергии от источников к потребителям и невозможности накапливания выработанной электроэнергии в заметных количествах. Эти свойства определяют одновременность процесса выработки и потребления электроэнергии.
В каждый момент времени в установившемся режиме системы ее электрические станции должны вырабатывать мощность, равную мощности потребителей, и покрывать потери в сети — должен соблюдаться баланс вырабатываемой и потребляемой мощностей:
,
где - генерируемая активная мощность станции (за вычетом мощности, расходуемой на собственные нужды); -суммарное потребление активной мощности; -суммарная активная мощность нагрузки потребителей; -суммарные потери активной мощности.
При неизменном составе нагрузок системы потребляемая ими мощность связана с частотой переменного тока. При нарушении исходного баланса частота принимает новое значение. Снижение генерируемой активной мощности приводит к уменьшению частоты, ее возрастание обусловливает рост частоты. Иными словами, при частота понижается, при частота растет. Это станет понятным, если представить систему, состоящую из одного генератора и двигателя, вращающихся с одинаковой частотой. Как только мощность генератора начнет убывать, частота понизится. Справедливо и обратное. Аналогично и в электрической системе, например при ,турбины начинают разгоняться и вращаться быстрее, частотарастет.
Причинами нарушения баланса мощности могут быть: а) аварийное отключение генератора; б) неожиданный (неплановый, не предусмотренный расчетами) рост потребления мощности, например увеличение потребления мощности электронагревателями в результате сильного снижения температуры; в) аварийное отключение линий или трансформаторов связи.
Для пояснения последней причины рассмотрим систему из двух частей, соединенных линией связи. При связанной работе обеих частей соблюдается баланс мощности:
.
Однако в первой части системы генерация больше потребления: , а во второй, наоборот, . Если линия связи аварийно выйдет из строя, обе части системы будут работать изолированно и баланс мощьности в каждой из них нарушится. В первой частота возрастет, во второй понизится.
Частота в системе оценивается по показателю отклонения частоты (ГОСТ 13109-97).
Отклонение частоты — это отличие ее фактического значения f от номинального в данный момент времени, выраженное в герцах:
Отклонение частоты допускается: нормальное — в пределах ±0,2 Гц и максимальное — в пределах ±0,4 Гц.
Приведенные нормы отклонений частоты относятся к нормальному режиму работы энергосистемы и не распространяются на послеаварийные режимы.
К поддержанию частоты в электрических системах предъявляются повышенные требования, поскольку большие отклонения могут привести к выходу из строя оборудования станций, понижению производительности двигателей, нарушению технологического процесса и браку продукции.
Превышение над , приводящее к росту частоты, можно ликвидировать, уменьшая мощность генераторов или отключая часть из них. Понижение частоты из-за превышения над требует мобилизации резерва мощности или автоматической частотной разгрузки (АЧР). В противном случае понижение частоты может привести не только к браку продукции у потребителей, но и кповреждению оборудования станций и развалу системы.
Для восстановления баланса активной мощности необходим определенный резерв мощности. Резерв может быть горячим (генераторы загружаются до мощности меньше номинальной и очень быстро набирают нагрузку при внезапном нарушении баланса мощности)и холодным, для ввода которого нужен длительный промежуток времени.
Читайте также: