Презентация "Источники и потребители электроэнергии" – проект, доклад

ИСТОЧНИКИ И ПОТРЕБИТЕЛИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Понятия источника и потребителя электрической энергии

Источник электрической энергии – электроустановка, предназначенная для производства (генерации) электрической энергии путем преобразования различных видов энергии в электрическую, а также часть внешней по отношению к рассматриваемому объекту электроэнергетической системы, содержащая ряд подобных источников. К реальным источникам электроэнергии относятся все виды электрических станций и генерирующих установок. Потребитель электрической энергии – группа электроприемников, размещающаяся на определенной территории, представляющая совокупность электрических нагрузок. К потребителям относятся все виды электроприемников – аппаратов, преобразующих электрическую энергию в другие формы энергии. Выработка и потребление электроэнергии в электрических системах зависят от параметров качества электроэнергии – частоты в сети f и напряжения U на шинах электростанции или потребителя.

22.11.2018

Основные источники электроэнергии

Турбогенераторы тепловых и атомных электростанций P+j(Qmin÷ Qmax) К связи с системой Другие источники Гидрогенераторы гидроэлектростанций

Потери в сетях как потребление электроэнергии

Потери активной мощности P и энергии Э на нагрев проводников Потери реактивной мощности Q на создание полей рассеяния

Кабельные ЛЭП Воздушные ЛЭП

Трансформаторы, автотрансформаторы, реакторы

P+jQ

Коммутационная аппаратура и др.

К нагрузке

Источник (станция)

Электрические печи

Освещение

Бытовые потребители

Асинхронные двигатели

Потребители электроэнергии

Установки электролиза

Реактивная мощность Q расходуется на создание магнитных полей для функционирования электрических и электронных аппаратов, т.е. полезна человеку только косвенно

Полупроводниковые преобразователи и выпрямители

Синхронные двигатели

Активная мощность P преобразуется в электроприемниках в другие виды энергии (тепловая, механическая, химическая), полезные человеку

P1+jQ1 P2+jQ2 P3+jQ3

Источник (система)

Представление источников электроэнергии при расчетах установившихся режимов

Источники конечной мощности: электрические станции. P=const, Q [Qmin;Qmax]. Источники бесконечной мощности: узлы связи с системами бесконечной мощности через шины мощных ПС. U=const, ψ=const, P, Q.

При расчетах установившихся режимов района электрической сети все источники условно делят на две группы.

5 3 4 1 2 P4+jQ4 Pном г + j(Qmin ÷ Qmax) Uбаз1 Uбаз2

Источники конечной мощности: напряжение на шинах источника зависит от выдачи мощности и режима системы; имеется внутреннее сопротивление источника; Eсг – ЭДС синхронного генератора; Xdсг – индуктивное сопротивление синхронного генератора. Источники бесконечной мощности: напряжение на источнике неизменно; внутреннее сопротивление источника отсутствует; Eс – ЭДС системы.

Модели источников в соответствии с теоретическими основами электротехники

Потребление электроэнергии при изменении параметров ее качества

При отклонениях частоты f и напряжения U от номинальных значений меняются величины нагрузок в узлах электрической сети. Зависимости активных и реактивных мощностей потребителей от частоты и напряжения, построенные при медленном изменении f и U, называются статическими характеристиками нагрузки. Виды этих характеристик зависят от типа потребителей. Для расчета параметров установившегося режима системообразующей и распределительной сетей в первую очередь представляют интерес статические характеристики нагрузок по напряжению (СХН) Pн = f(U), Qн = f(U). Явление снижения мощности нагрузки при снижении напряжения на шинах потребителя получило название регулирующего эффекта нагрузки. Количественно регулирующий эффект нагрузки определяется производными статических характеристик и .

Статические характеристики по напряжению. Регулирующий эффект нагрузки

Способы представления электрических нагрузок при расчетах установившихся режимов

Критерии выбора способа представления нагрузок: цели и задачи расчетов; точность расчетов; состав нагрузки; рассчитываемые режимы. Нагрузка может задаваться: неизменными активной и реактивной мощностями Pн, Qн; неизменным сопротивлением Zн или Rн, Xн; неизменным током İ н; в смешанном виде; статическими характеристиками по напряжению Pн = f(U), Qн = f(U).

Сопоставление различных способов представления нагрузок

Представление нагрузок неизменными активными и реактивными мощностями

Применяется в проектных расчетах с использованием прогнозных мощностей нагрузок. Pн = const, Qн = const. «+» Наиболее распространенный и простой способ. Универсальный способ: учет комбинированной нагрузки. «–» Отсутствие учета изменения нагрузки при изменении напряжения.

Pн1+jQн1 Pн2+jQн2 Pн3+jQн3

Представление нагрузок неизменными сопротивлениями

Применяется при расчетах режимов для учета нелинейного характера зависимости мощностей нагрузок от напряжения. U U «+» Эффективный учет пассивной нагрузки. Частичный учет изменения нагрузки при изменении напряжения. «–» Недостоверный учет двигательной нагрузки. Недостоверные результаты расчета тяжелых режимов.

Представление нагрузок в смешанном виде

Используется для расчета сложных схем методом уравнений узловых напряжений и позволяет учесть статические характеристики нагрузки по напряжению при одновременном сохранении линейности системы уравнений. «+» Эффективный учет статических характеристик нагрузок по напряжению. Учет всех видов нагрузки. «–» Объем и сложность вычислений.

Используется для качественного анализа поведения всех видов нагрузок во всем диапазоне изменения напряжения, для точного учета с помощью экспериментально полученных зависимостей. «+» Наиболее точный способ задания нагрузок. «–» Нелинейность системы уравнений. Объем и сложность вычислений.

Представление нагрузок статическими характеристиками

При расчетах установившихся режимов с использованием СХН значения активной и реактивной мощностей на каждом шаге определяются по статическим характеристикам. Обычно для представления статических характеристик принимается квадратичная аппроксимация. Для представления мощностей, особенно активной, при небольших отклонениях напряжения от номинального, возможна линейная аппроксимация.

Аппроксимация статических характеристик при расчетах

Зависимости Pн = f(Uвн), Qн = f(Uвн) приведены в относительных единицах для типового трансформатора Uвн/ Uнн = 115/10,5 , Uк = 10,5 %, устройство РПН ±9*1,78 %*115.

Статические характеристики нагрузки при регулировании напряжения

Статические характеристики по напряжению основных видов нагрузок

Асинхронная: крупные и мелкие асинхронные двигатели. Пассивная (шунтовая): осветительная нагрузка (лампы накаливания), бытовые потребители, потери в проводниках.

Статические характеристики по напряжению других видов нагрузок

Выпрямительная: мощные полупроводниковые выпрямители, выпрямительные подстанции ППТ. Преобразовательная: установки частотно-регулируемого привода, инверторные подстанции ППТ.

Статические характеристики по напряжению комплексных нагрузок

В общем случае используются типовые обобщенные СХН для характерного в отечественных ЭЭС состава нагрузок (в %): Крупные асинхронные двигатели 34 Мелкие асинхронные двигатели 14 Освещение и бытовые потребители 25 Электрические печи 10 Синхронные двигатели 10 Потери в сетях 7 Итого 100 Здесь и далее СХН приведены в относительных единицах.

1 – обобщенная, 6-10 кВ; 3 – сельскохозяйственные районы, 6-10 кВ; 2 – обобщенная, 110-220 кВ; 4 – промышленные потребители, 6-10 кВ;

Рекомендуемая литература

Ананичева, С.С. Схемы замещения и установившиеся режимы электрических сетей: учебное пособие / С.С. Ананичева, Л.А. Мызин. – Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2006. – 82 с. Герасименко, А.А. Передача и распределение электрической энергии: учебное пособие/ А.А. Герасименко, В.Т. Федин ; изд. 2-е. – Ростов н/Д: Феникс, 2008. – 716 с. Окуловская, Т.Я. Устойчивость электрических систем: учебное пособие / Т.Я. Окуловская, М.В. Павлова, Т.Ю. Паниковская, В.А. Смирнов ; изд. 4-е. – Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2007. – 60 с. Статические характеристики нагрузки: методические указания к лабораторной работе / Кафедра АЭС УГТУ-УПИ. – Электронное издание, 2003. – 8 с.