Задание № 2. Расчет высших гармонических составляющих тока и напряжения в различных точках системы электроснабжения выполняется на основе схем замещения для каждой гармоники. Источники гармоник представляются в этих схемах в виде источников тока. Расчетны

2.2. Задание № 2

Расчет высших гармонических составляющих тока и напряжения в различных точках системы электроснабжения выполняется на основе схем замещения для каждой гармоники. Источники гармоник представляются в этих схемах в виде источников тока. Расчетные формулы для их расчета приведены в таблице П.1.

Элементы сети учитываются сопротивлениями, которые рассчитываются по формулам:

общее индуктивное сопротивление элемента

X_L_ν = ν x X_L,

общее емкостное сопротивление элемента

X_C_ν = X_C / ν,

сопротивление системы

X_C = U_C² / S_К,

сопротивление трансформатора

X_T = U_K x U_НОМ² / S_T,

сопротивление двигателя (принимается в момент пуска)

X_ДВ = U_НОМ² x sin φ_ДВП / S_ДВП,

батарея конденсаторов (схема включения «звезда»)

X_БК = 3 x U_НОМ² / Q_БК,

где ν - номер гармоники; U_НОМ ,U_C , U_K - номинальное напряжение электроустановки, напряжение системы, напряжение короткого замыкания трансформатора соответственно; S_K, S_T, S_ДВП- мощность трехфазного короткого замыкания питающей энергосистемы, нагруженного силового трансформатора и двигателя при пуске соответственно; Q_БК - номинальная мощность батареи конденсаторов; sin φ_ДВП - в момент пуска двигателя.

Ненагруженные трансформаторы, печи сопротивления, коммутационные и дугогасящие аппараты, силовые кабели в схеме замещения не учитываются. Упрощенные формулы сопротивлений элементов для напряжений 6 и 10 кВ приведены в таблице П.2.

После расчета режима по схеме замещения определяются токи высших гармоник I_ν в отдельных элементах электрической сети, в том числе в БК. Эффективное значение тока в БК равно

I_БК _Э = √ΣI_ν²,

а кратность перегрузки батареи токами высших гармоник

К_ПЕР = I_БК _Э / I_БК ₁ ,

где I_БК ₁ = I_НБК - ток основной частоты БК (номинальный).

При наличии защиты БК от перегрузки токами высших гармоник допустимое значение К_ПЕР = 1,3 [1]. Если расчетное значение К_ПЕР > 1,3, то следует рассмотреть мероприятия по ограничению I_БКЭ. При этом возможны следующие решения:

1. Установка типовых частотных фильтров по таблицам П.3, П.4. Выбранные фильтры должны быть проверены по допустимому току, а их компенсирующую способность следует учесть для корректировки мощности БК.

2. Расчет индивидуальных частотных фильтров соответствующих гармоник по [1,таблица 2.31].

3. Установка последовательно с БК реактора, сопротивление которого выбирается по условию X_P > X_БК / ν², где ν - наименьшая из гармоник в месте установки БК.

4. Установка активных фильтров (кондиционеров) высших гармоник [9].

В настоящем задании расчет гармоник напряжения и коэффициентов искажения напряжения не рассматривается. При необходимости эта задача решается по [1, табл. 2.30].

2.3. Задание № 3

Основные положения методики расчета симметрирующих устройств (СУ) сводятся к следующему.

Несимметричную трехфазную нагрузку можно разложить на эквивалентную симметричную трехфазную и однофазную нагрузки. При этом однофазная нагрузка является пульсирующей мощностью N_Н, подлежащей симметрированию:

N_Н= U_Н xI_Н = U_Нx e ^jΨx I_Н x e^{j Ψ - φ} =U_Н x I_Н x e^{j 2Ψ - φ} = S_Н x e^{j 2Ψ - φ} ,

где U_Н , I_Н - напряжение и ток однофазной нагрузки; Ψ- фазовый угол вектора напряжения относительно оси отсчета; φ - фазовый угол нагрузки.

Например, для нагрузки, подключенной на напряжение U_СА при φ = 30⁰

N_Н_C_А = U_Нx e ^j150х I_Н x e^{j (150-30)} = S_Н x e^{j (300-30)} = S_Н x e^{j 270}.

Эту мощность можно скомпенсировать, включив СУ, суммарный вектор пульсирующей мощности которого N_СУ равен по величине N_Н_C_А и противоположен ему по фазе, т.е.

N_СУ = - S_Н x e^j270 = S_Н x e^j90.

Поскольку элементы СУ должны быть реактивными во избежание дополнительных потерь в них активной мощности, эта задача может быть решена следующими способами:

1. Включение индуктивности Q_L на напряжение U_BC (рис. 5).

2. Включение емкостей на напряжение U_AB и U_CA.

3. Комбинированный способ, при котором на напряжение U_BC подключается индуктивность, а на напряжение U_ABи U_CA- емкости. При этом мощности всех элементов вдвое меньше, чем по вариантам 1 и 2. В общем случае Q_L + ΣQ_C / 2 = N_Н.

Комбинированная схема СУ приведена на рис.6.

Мощность СУ рассчитывается по условию симметрирования до остаточного уровня:

N_ОСТ = N_Н + N_СУ ≤ 0,02 х S_K ,

где S_K - мощность трехфазного короткого замыкания питающей энергосистемы.

U_АВ

U_A

+j N_СУ = Q_LBCx e^j90 90^o N_НСА = S_Hx e^j270

270^О

U_CA U_C U_B

U_BC

Рис.5. Векторная диаграмма пульсирующей и симметрирующей мощностей

Q_C Q_L

Q_C

S_H

Рис. 7. Схема подключения однофазной нагрузки и симметрирующего устройства

ПРИЛОЖЕНИЯ

Исходные данные к расчёту контрольных заданий

Номер варианта задания принимается по последней цифре номера зачётной книжки

Таблица П1

Перечень оборудования сварочного участка (рис.1)

№ п/п	Тип свароч-ной машины	Чис-ло фаз	К_З	К_В	Мощность S_У по вариантам, кВА
№ п/п	Тип свароч-ной машины	Чис-ло фаз	К_З	К_В
	SPM–109 SPM – 21			0,01 0,01	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
2,3	МТП–200 МТП–200		0,6 0,6	0,03 0,03	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
4,5	МТПГ–75		1,1	0,02
6,7	МТП–200		0,7	0,03
8,9	МТПГ–75		1,1	0,02
	SPM–103 SPM–500			0,01 0,01	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
	SPM–108 SPM–103			0,01 0,01	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
	МТП–600 МТП–200		0,7 0,7	0,03 0,03	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-

Таблица П2

Перечень оборудования главной понизительной подстанции (рис.2)

Обозн. на рис.3	Тип, марка	Количество и мощность по вариантам, МВА, МВт, Мвар
Обозн. на рис.3	Тип, марка
GV	ДСП (S_Р)	3,1	2,9	-	-	1,7	1,9	-	-	-	-
	ТПЧ (S_Р)	-	-	1,5	1,9	-	-	0,9	-	-	-
	СВ (S_Р)	-	-	-	-	-	-	-	0,7	1,1	1,0
GB	УКЛ–10 (6)	2х 0,95		3х0,55		2х 1,25		2х0,75		3х0,7
M	СТД–1600	1,9	1,7	1,5	2х 1,5		-	-	-	-	-
M	ДС–213	-	-	-	-	-	2х 0,35		0,55	3х 0,25
T2	ТМ–10 / 0,4	4х 1,6		3х1,0		1,6	4х 0,63		6х 0,63		1,6
T2	ТМ3–10 / 0,4	4х 2,5		4х 1,6		8х 1,0		5х 1,0		5х2,5
L	РБ10–630	-	-	-	-	-	+	+	+	+	+
L	РБ10–1600	+	+	+	+	+	-	-	-	-	-
T1	ТДН–110 / 10						-	-	-	-
T1	ТМН-110 / 6	-	-	-	-	-	6,3	6,3	6,3	6,3	-
G	ЭС (S_К)

Примечание: ДСП – дуговая сталеплавильная печь; ТПЧ – тиристорный преобразователь частоты; СВ – сварочный выпрямитель; УКЛ – установка конденсаторная; СТД, ДС – синхронные двигатели; ТМ, ТМЗ, ТДН, ТМН – силовые трансформаторы; РБ – токоограничивающий реактор; ЭС – энергосистема.

Таблица П3

Технические данные однофазной нагрузки (рис.3)

Параметр	Вариант
Параметр
Мощность S_Н, МВА	1,1	2,1	3,3	3,7	1,75	2,75	3,75	1,95	2,55	3,25
Фазовый угол j_Н, град
Схема подключения	СА	АВ	АВ	ВС	ВС	СА	АВ	АВ	ВС	ВС
Напряжение на шинах U, кВ
S_К, МВА

Примечание. S_К- мощность трёхфазного к.з. энергосистемы.

Таблица П4

Определение гармоник тока

Электроприёмники	Порядок генерируемых гармоник, n	Расчётная формула
Электродуговая сталеплавильная печь мощностью S_Р, кВА	5, 7, 11, 13	(1,25xS_Р) / ( xUxn²), U – напряжение на шинах, кВ
Сварочный выпрямитель мощностью S_Р, кВА	5, 7, 11, 13	S_Р / ( xUxn²)
Вентиляторный преобразователь мощностью S_Р, кВА	5, 7, 11, 13	S_Р / ( xUxn)
Тиристорный преобразователь частоты с номинальным током I, А	5, 7, 11, 13	In=I / [1,11х (n±1)], «+» - для n=5,13 «-» - для n=7,11
Силовой магнитный усилитель с номинальным током I, А	3, 5, 7	I₃ = 0,1xI I₅ = 0,25xI I₇ = 0,3xI
Газоразрядные лампы общей мощностью Sр, кВА		0,2xS_å / xU

⇐ Предыдущая 1 234 Следующая ⇒