Описание лабораторной установки

Лабораторная установка представляет собой физическую модель простейшей электрической системы, в которой генератор через трансформаторы и двухцепную линию электропередачи работает на шины неизменного напряжения.

Конструктивно модель выполнена собранной конструкции с вертикальной и горизонтальной панелями.

Рис.4. Расположение измерительных приборов и органов

управления на панели модели.

На вертикальной панели (рис. 4) расположена мнемосхема модели электропередачи с элементами и управления, измерительными приборами и сигнальными лампами. На горизонтальной панели установлены: генератор с первичным двигателем и асинхронный двигатель с механическим торможением моделирующим нагрузку.

В качестве генератора используется синхронный генератор имеющий параметры представленные в табл.1

Таблица1

Uн , В	Рн, Вт	Jfн , А	Xd, o.е.	, o.е.	, o.е.
220	100	1	1,25	0,3	0,2

Возбуждение генератора независимое от режима генератора и позволяет изменять ток возбуждения в ручную и с помощью АРВ от 0 до 1,7 А.

В качестве первичного двигателя (турбины) генератора используется асинхронный двигатель с преобразователем частоты.

Все трансформаторы электрической системы на модели моделируются дросселями.

Параметры трансформатора связывающего генератор с линией Т-1 и трансформаторы нагрузки представлены в табл.2.

Таблица2

Трансформатор Т-1			Трансформаторы нагрузки
S, ВА	Uн , В	UКЗ, %	S, ВА	Uн , В	UК, %
200	220	12	200	220	12

Линия электропередачи принята 2-х цепной с переключательными пунктами длиной 990 км, U=500 кВ, участки по 330 км.

Участки линии электропередачи моделируются П-образными схемами замещения с параметрами =12,0 Ом, =175 Ом, = 1мкФ.

Для измерения угла δ (угол между э.д.с. основного генератора и шинами неизменного напряжения системы) используется стробоскопический эффект и угол отсчитывается по шкале находяшейся на муфте соединяющей генератор и двигатель (турбину).

Основные параметры модели

За номинальное напряжение электропередачи принято напряжение U_Н=500 кВ (оригинала).

Напряжение модельной системы принято U_{м ном}=220 В.

Отсюда масштаб моделирования по напряжению:

Для линии 500 кВ , ,

Волновое сопротивление линии:

Натуральная мощность линии 500кВ:

Номинальная мощность моделирования P_МОД=100 Вт, тогда масштаб моделирования по мощности:

Масштаб моделирования по сопротивлению определяется однозначно:

Каждый участок электропередачи оригинала принят 330 км, тогда общая длина электропередачи км.

Индуктивное сопротивление модельной линии:

В модели используется X_МОД =525 Ом.

Для отражения на модели емкостной проводимости линии применяется набор конденсаторов С=0,5 мкФ, 1 мкФ, 2 мкФ и U=200 В соединенных в звезду.

Порядок выполнения лабораторной работы

1. Ознакомиться с описанием лабораторной установки и методическими указаниями к лабораторной работе. Проверить на вертикальной панели стенда отключенное положение всех выключателей (положение вниз) и положение ручек регулирования скорости двигателя (турбины) и возбуждения генератора.

2. Запустить генератор и включить его на синхронную работу с электрической сетью лаборатории. Для этого выполнить следующие операции:

2.1. Включить автоматический выключатель Q, который подает напряжение на модельную линию, цепи управления и сигнализации;

2.2. Подключить к панели измерений стенда дополнительные измерительные приборы: частотомер, вольтметр, осциллограф (компьютер);

2.3. Включить выключатель Q – (подается напряжение на двигатель (турбину) и Q-подается напряжение на обмотку возбуждения генератора, при этом загорается сигнальная лампа.

2.4. Увеличивая ручкой регулирования турбины скорость, привести генератор во вращательные движения, а ручкой регулирования возбуждения выставить величины f ≈50 Гц, U_Г ≈120 В. Выключателями Q₅–Q₁₇ подать напряжение на схему подстанции изображенной четырехугольником. Включить реактор выключателями Q₃, Q₄.

2.5. Установить равенство напряжений и частот по концам синхронизируемого выключателя Q₁ и наблюдая за ламповым синхроноскопом (используется метод вращающегося огня) добиться медленного вращения сигнальных ламп синхроноскопа. В момент загорания верхней зеленой лампы включить выключатель.

По приборам определить вхождение генератора в синхронизм. Если синхронизации нет, отключить выключатель Q₁ и повторить включение генератора в сеть.

2.6. Включить тумблер измерения угла δ, который отсчитывается по шкале, находящейся на муфте соединяющей генератор и турбину.

2.7. Установить исходный режим холостого хода электропередачи по приборам Р_Г=0 (регулированием скорости и тока возбуждения), и δ=0 по шкале с помощью ручки установки нуля.

3. При неизменном токе возбуждения соответствующему исходному режиму, снять угловые характеристики мощности P=f(δ) для двухцепной и одноцепной линии электропередачи (на лицевой панели).

Для этого плавно увеличивать мощность выдаваемую генератором в сеть.

После достижения угла δ=60° увеличивать нагрузку генератора особо внимательно и медленно, вплоть до нарушения устойчивости. Зафиксировать предельные значения мощности и угла по условию устойчивости. Параметры изменения режима занести в табл.3

При нарушении синхронизма уменьшить скорость вращения турбины и ввести генератор в синхронную работу. Если это не удается, отключить генератор выключателем Q и снова ввести его в синхронизм.

Просмотреть по приборам и компьютеру, подключенному к лабораторному стенду, характер изменений параметров режима при нарушении статической устойчивости генератора и его вхождении в синхронизм.

4. Снять угловые характеристики мощности одноцепной и двухцепной линий электропередачи P=f(δ) при регулировании тока возбуждения вручную таким образом, чтобы поддерживалось неизменным напряжение на шинах генератора при изменениях нагрузки генератора. Параметры режимов по показаниям приборов занести в табл.3

5. Снять угловые характеристики мощности одноцепной и двухцепной линий электропередачи P=f(δ)при автоматическом регулировании тока возбуждения. Для этого включить тумблер на панели автоматического регулирования тока возбуждения.

Таблица3

№ п/п	δ	Еq	ib	UГ	PГ	QГ

6. Отключить генератор от сети выключателями Q₁ и Q₂ , снять возбуждение генератора и остановить генератор отключением тумблера турбины.

Схему электропередачи привести в исходное состояние.

7. Отключить автоматический выключатель Q.

8. Представить преподавателю черновые записи по результатам выполнения

лабораторной работы.

9. Для одноцепной и двухцепной электропередачи рассчитать угловые

характеристики при E_q=сonst по формуле (3), принимая генератор

неявнополюсным, и при U_Г=const по формуле (2).