Учебное пособие,имитирующее режим работы энергосистемы в части передачи электроэнергии из одной части энергосистемы в другую

 

ОП ИСАНИ

ИЗОБРЕТЕН И

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТИЛЬСТВ

Союз Советскмх

Соцмалистичесмих

Ресяублнк (1649015 (61) дополнительное к авт. свиа-ву (22) Заявлено 14.06е74 (21) 2034295/2

1) М. Кл.

Cj 09 В 23/18//

Н ог J 3/00 с присоединением заявки №вЂ” (231 Приоритет.т

ОпУбликовано 25е02 79. БюллЕтень

Государственный комитет

СССР по делам изобретений, н открытий

3) У ДК 6 21.3 16..925 (088.8) Дата опубликования описания28, (72) Автор изобретения

А. И. Скорняков

Ордена Ленина свердловское районное энергетическое управление "Свердловэнерго" (71) Заявитель (54) УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ, ИМИТИРУЮЩЕЕ РЕЖИМ РАБОТЫ

ЭНЕРГОСИСТЕМЫ В ЧАСТИ ПЕРЕДАЧИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

ИЗ ОДНОЙ ЧАСТИ ЭНЕРГОСИСТЕМЫ В ДРУГУЮ

Изобретение относится к учебным пособиям, имитирующим режимы работы энергосистемы.

Известны аналогичные учебные пособия, содержащие основания и соосно расположенные на нем лиски (1). 5

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является учебное пособие, имитирующее режим работы энергосистемы в части передачи электроэнергии из од(гой части энергосистемы в другую, солержашсс основание, имитатор линии электропередачи и flB3 лиска — ведомый и ведущий, установленные на осях, укрепленных на основании. Ведущий Лиск соединен через редуктор с электродвигателем (2).

Это пособие воспроизводит условия работы отдельных элементов энергосистсл(ы, нсобходимыс при проектировании, но не помогает понять сугцность происходя(цего процесса в энергосистеме при передаче активIIoH мощности из ojl,ной ее части в другую.

Цель изобретения — облегчение понима- 2О ния сущности происходящего процесса.

Это достигается тем, что в предложенном учебном пособии в качестве имитатора линии применен упруI èé стержень, диски выполнены с отверстиями по периферии и расПОЛОЖ(тНЫ COOCIIO, УПРУГИЙ СТЕ )ж(оНЬ На ВЕдуц(ем диске закреплен, а на ведомом диске вставлен в отверстие свободно.

На чертеже схематически изображено предложенное учебное посооис, общий вид.

Диски, имитирукпцис лвс части энергосистемы, связаны эластичной нитью.

Учебное пособие состоит из основания 1, электродвигателя 2, р(.,ау!ттора 3, Ве D ùcÃÎ диска -1, расположенного на горизонтальном валу 5 и закрепленного на боковой стойкс неподвижно, ведомого диска 6, установленного с возможн(гатью вращения и 111)олольного перемс.(пения относительно оси 7, которая вращается в шарикоподшипниках 9, У C T 3 H O B1 E . I I I I I>I X B (I O I(O B hl X C T O H K 3 X 8. H 3 C B Oбодном конце оси 7 закреплена пружина 10, прижима(ощая диск б к тормозной колодке

1 !. Веломь(й диcк 6 имеет р3вномсрно расположснныс по Окружности на расстоянии

120 узлы связи, которые содержат подшипник !2, полвижную ось 13 и закрепленную под углом 90 к ней консоль 14 с пружиной15. K свобод(ц)му 1(овцу консоли одHolo из

649015 трех узлов связи диска 6 прикреплена эластичная нить 16, связывающая диски 4 и 6.

Другой конец эластичной нити закреплен на диске 4. На правой стороне ведомого диска расположен фиксатор 17, фиксирующий консоли, и упор 18, ограничивающий ход консолей, а с левой стороны — шип 19, который связан через шип 20 с тормозной колодкой 11, имеющей возможность вращения относительно оси 7. Рычаг 21 предназначен для обеспечения тормозного момента на тормозную колодку диска 6. Как правило, модель работает с одной эластичной нитью (связью), соединяющей диски. При демонстрации модели могут быть установлены и включены в работу три нити, это позволяет четко наблюдать центр качания при проведении опыта с нарушением устойчивости.

Пособие работает следующим образом.

Редуктор 3 передает от двигателя 2 вращение ведущего диску 4, который через связь 16 вращает ведомый диск 6. При от- о сутствии тормозного влияния на диск 6, диски 4 и 6 вращаются синхронно, концы связи не сдвинуты в пространстве один относительно другого. Имитация процесса нарушения устойчивости энергосистемы в режи2S ме, когда одна часть системы работает с дефицитом активной мощности, т. е. к ней по линии электропередачи передается активная мощность из другой части системы, причем, как в дефицитной, так и в избыточной частях системы имеются устройства Зо (компенсаторы), поддерживающие постоянное напряжение, происходит следуюпгим образом.

Постепенно увеличивают тормозной момент, приложенный через тормозную колод- З5 ку 11, шипы 19 и 20. На ведомый диск 6, последний изменяет свое положение относительно ведущего диска 4, концы связи 16 сдвигаются один относительно другого. Чем сильнее тормозной момент, тем больше сдвиг.

При передаче активной мощности в энерго.системах происходит такое же явление, с увеличением передаваемой активной мощности изменяется угол сдвига фаз между напряжениями на концах линии. Учебное пособие представляет собой электромеханическую модель и предназначено для визуальногф наблюдения за возникающими изменениями значений напряжений на линии электропередачи в процессе передачи по ней активной электрической мощности. Модель позволяет проследить весь ход изменения угла сдвига по фазе концов связи (соответственно и для линии электропередачи) в процессе изменения на ней нагрузки от нулевого до максимального значения. При превышении предельной величины мощности, передаваемой через связь 16, наблюдается проворот дисков 4, 6 модели, что равносильно нарушению устойчивости в энергосистемах.

При повороте диска 4 относительно диска 6 на угол, больший чем 90 происходит ускорение одного из дисков, устойчивость работы модели нарушается. Диск 4, имеющий избыточный механический момент, имеет большую скорость вращения. При провороте дисков модель имитирует качания в энергосистеме. На учебном пособии можно моделировать следующие процессы, происходящие в энергосистемах: а) изменение угла сдвига фаз концов линии электропередачи в процессе изменения активной нагрузки на ней; б) нарушение устойчивости системы; в) возникновение центра качания на линии электропередачи в момент прохождения векторов напряжений концов линии электропередачи через угол 180, что позволяет убедиться в нарушении устойчивости в энергосистемах при превышении предела передаваемой мощности через линию электропередачи; г) ликвидацию асинхронного хода частей энергосистемы путем изменения механического момента на валу диска 6.

Работа модели подчиняется закону передачи активной электрической мощности по линии электропередачи из одной части энергосистемы в другую

Р= sing, обреа

Предел статической устойчивости передачи определяется максимальным значением электрической мощности Р при угле

6 = 90 . Если значение угла с в переходном режиме превысит 180, возникнет acIIIIxpoIIный ход, при котором электрические параметры (ток,напряжение, мощность по транзитной связи) попеременно изменя|от свои значения от минимальных до максllмальпыx величин в соответствии с изменением угла.

Нарушение синхронности и превышение углами 180 характеризуется IIsiIeIIcIIIIevI знака активной мощности по линии передачи при расхождении векторов 3ДС па 180, т. е. значение активной могцности изменяется по синусоиде при изменении угла от 0 до 360 .

При нарушении устойчивости двух частей энергосистемы или при провороте двух дисков модели, когда угол изменяется от 0 до

360, происходит обмен активной мощностью между частями энергосистемы, вышедшими из синхронности (то же между дисками 6 и 4) . Ведущий диск передает ведомому через связь крутящий момент (механическую энергию) в первую и вторую четверть проворота дисков, который достигает максимальной величины при о 90 согласно формуле

К = — - з1п о

R,.R

С

3 где К вЂ” передаваемая механическая мощность;

С вЂ” сопротивление пружины 10;

649015

Форлгу.га изобретения

Кг — расстояние от центра диска 4 до места крепления связи на диске;

Rz — расстояние от центра диска 6 до места крепления связи на этом диске.

Лналогичне е явление проискодит при пе- 5 редаче активной мощности по линии электропередачи из одной части энергосистемы в другую.

Учебное пособие, имитирующее режим работы энергосистемы в части передачи электроэнергии из одной части энергосистемы в другую, содержащее основание, имитатор линии электропередачи и два диска-ведомый и ведущий, установленные на осяк. укрепленнык на основании, ведугций диск соединен через редуктор с электродвигателем, отличаюигееся тем. что, с целью облегчения понимания сущности проискодящего процесса, в качестве имитатора линии применен упругий стержень, диски выполнены с отверстиями по периферии и расположены соосно, упругий стержень на ведущем диске закренлен, а на ведомом диске вставлен в отверстие свободно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 419953, кл. G 09 В 23/10, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР № 83458, кл. G 09 В 23(18, 1947.

ЦНИИПИ Заказ 762,31

Тнраж 4/4 Полянское

Филиал Пt!П «Патентi), г. Ужгород, ул. Проектная. г