Категории: ДомЗдоровьеЗоологияИнформатикаИскусствоИскусствоКомпьютерыКулинарияМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОбразованиеПедагогикаПитомцыПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРазноеРелигияСоциологияСпортСтатистикаТранспортФизикаФилософияФинансыХимияХоббиЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Расчет напряжения ВГ в сети с вентильными преобразователями.Исходные данные: схема электрической сети, параметры элементов, токи ВГ, генерируемые источниками гармоник (ИГ). Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения KU – это действующее значение напряжения ВГ в относительных единицах или в %:
о.е., где KИГ – коэффициент использования гармонический – учитывает присутствие неканонических гармоник, KИГ = 1,1 – 1,2, Uk – напряжение k-й гармоники: Uk = Ik · XЭk, Ik – ток k-й гармоники, XЭk – эквивалентное сопротивление схемы на k-й гармонике. Для вентильных преобразователей: , где IH – номинальный ток вентильного преобразователя. Тогда: о.е., где n – количество учитываемых гармоник. Пример. От ТП получают питание два выпрямителя электролизных ванн: трехфазный мост, Рн=150 кВт, КПД=94%, Cosφ=0,6 и пять АД: Рн=75кВт, КПД=93%, Cosφ=0,8, Кп=6,5, Cosφп=0,4, Sinφп=0,91 (рис.3.9.2). Рис. 3.9.2. Пример расчета KU. Сопротивление системы: мОм. Сопротивление трансформатора мОм. Полня пусковая мощность одного АД: кВА. Полное сопротивление двигателя при пуске: Ом. Реактивное сопротивление двигателя при пуске: ХП=ZП·SinφП=0,244·0,91=0,224 Ом = 224 мОм. Эквивалентное сопротивление 5-ти АД: мОм. Эквивалентное индуктивное сопротивление сети относительно точки подключения ИГ (относительно шин 0,4 кВ): мОм = 0,0079 Ом. Номинальный ток ИГ (двух выпрямителей): А. Гармоники, генерируемые выпрямителями6 № 5, 7, 11, 13, 17, 19. Если пренебречь гармониками 17 и 19, то n = 4. Тогда: . Если учесть 6 гармоник (n=6), то KU = 8,18%. 3.10. Защита КБ от резонанса токов на ВГ, фильтрокомпенсирующие устройства (ФКУ). Электроприемники (ЭП), имеющие нелинейную вольтамперную характеристику (ВАХ), в первую очередь – выпрямители, потребляют из сети ток несинусоидальной формы. При этом также искажается и форма напряжения сети. Коэффициент искажения напряжения в первом приближении равен отношению мощности ЭП с нелинейной ВАХ Sэп к мощности КЗ на питающих шинах Sк: KU = Sэп / Sк (о.е.). Точное значение коэффициента искажения синусоидальности напряжения: , где Uk – напряжение k-й гармоники в Вольтах. Если напряжения гармоник заданы в процентах, то: %. Известны три способа снижения несинусоидальности напряжения: а) схемный способ заключается в питании нелинейных ЭП от отдельных систем шин по возможности с большой мощностью Sк; б) улучшение характеристик нелинейных ЭП, сопровождаемое пониженной генерацией высших гармоник тока; в) использование ФКУ, позволяющих компенсировать реактивную мощность основной (первой) гармоники и фильтровать (устранять) токи и напряжения высших гармоник. ФКУ представляет собой последовательное соединение индуктивного и емкостного сопротивлений, настроенных в резонанс напряжений на частоту гармоники, которую нужно отфильтровать. Сопротивление ФКУ на этой частоте очень мало (в идеале равно нулю – режим КЗ) и напряжение соответствующей гармоники также становится очень малым. Принципиальная схема одной фазы ФКУ приведена на рис.3. ФКУ состоит из реактора XL(n) и конденсаторной батареи (КБ) XC(n), которые образуют последовательную цепь, настроенную в резонанс на частоте n-ой гармоники. Ток n-ой гармоники I(n), генерируемый источником гармоник ИГ, замыкается в основном через ФКУ (по пути наименьшего сопротивления). Рис. 3. Принципиальная схема включения ФКУ. Он не выходит в питающую сеть, имеющую сопротивление Хс и не проходит через соседние ЭП (Zн). Рис.4. Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) ФКУ. Зависимость сопротивлений ФКУ от номера гармоники (от частоты) приведена на рис. 4. Индуктивное сопротивление реактора XL = ωL – прямая линия. Емкостное сопротивление XC = 1 / ωC обратно пропорционально зависит от частоты. Если пренебречь активным сопротивлением, то полное сопротивление ФКУ: Z = XL – XC. В данном случае оно равно нулю на частоте пятой гармоники, на которой наблюдается резонанс напряжений. На частотах ниже пятой полное сопротивление Z ФКУ отрицательно, т.е. имеет емкостный характер. В частности на основной (первой) гармонике ФКУ работает как конденсаторная батарея. На частотах гармоник выше пятой сопротивление ФКУ положительно, т.е. имеет индуктивный характер. На резонансной частоте n: n ω L = 1 / n ω C. Откуда индуктивность реактора: L = 1 / n2 ω2 C. Полное сопротивление ФКУ на основной частоте (считая его положительным): Х1 = XC1 – XL1 = 1/ ω C – ω L = 1/ ω C – ω / n2 ω2 C = n2 / n2 ω C – 1 / n2 ω C = ( n2 – 1 ) / (n2 ω C ) – меньше, чем сопротивление конденсаторной батареи на основной частоте (ХС1 =1 / ω C). При известном напряжении основной частоты U1, приложенном к ФКУ можно определить ток первой гармоники через ФКУ: I1 = U1 / Х1 = ω C U1 n2 / ( n2 – 1 ). Этот ток протекает через реактор и КБ. Если его сравнить с током, который протекал бы через эту КБ без реактора: I = ω C U1, то можно отметить, что в присутствии реактора ток увеличился, т.к. n2 / ( n2 – 1 ) > 1. Напряжение первой гармоники на зажимах КБ в присутствии реактора также выше, чем U1: U1кб = I1 · 1/ ω C = U1 n2 / ( n2 – 1 ). Отсюда следует важный вывод: номинальное напряжение конденсаторов в ФКУ должно превышать номинальное напряжение сети. КБ должна быть рассчитана на выработку реактивной мощности на первой гармонике и на пропуск тока резонансной гармоники I(n), поступающего от ИГ. Поэтому установленная мощность КБ: Qуст = Q1кб + Q(n)кб = I12 / (ω C ) + I(n)2 / (n ω C ).
Список литературы 1. Дж. Аррилага и др. Гармоники в электрических системах, Энергоатомиздат, Москва, 1990.-319 с. – ISBN 5-283-02458-X. 2. Жежеленко И.В. Высшие гармоники в системах электроснабжения промпредприятий, Энергоатомиздат, М., 2000. 3. Карташев И.И. и др. Управление качеством электроэнергии, МЭИ, , Москва.,2006.-319 с. – ISBN 5-903072-13-5. 4. Кудрин Б.И. Электроснабжение промышленных предприятий, М., 2005. |
|
Последнее изменение этой страницы: 2016-08-29 lectmania.ru. Все права принадлежат авторам данных материалов. В случае нарушения авторского права напишите нам сюда... |