Главная Случайная страница


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...