вход Вход Регистрация



Снижение несинусоидальности напряжения обеспечивается или рациональным построением схемы электрической сети предприятия, при которой коэффициент перекручивания кривой напряжения будет в допустимых границах, или применением специальных схем нелинейных нагрузок, а также корректирующих устройств. На практике, как правило, соединят разные методы.

Обеспечить допустимый уровень несинусоидальности в некоторых случаях возможно путем выделения нелинейных нагрузок на отдельную секцию шин, подключенную до одной из обмоток многообмоточного трансформатора или реактора. В этом случае на шинах нелинейного нагрузки допустимое значение КU определяется только условиями надежной работы автоматических систем управления и самых нагрузок (например, условиями надежной коммутации преобразователей). Возможно также противоположное решение: рассредоточение нелинейных нагрузок по разным узлам системы электроснабжения с подключением параллельно этой нагрузкам электродвигателей. Такой подход в некоторых случаях может обеспечить допустимый уровень несинусоидальности.

Нагрузка в виде ЕДСП и руднотермических печей подключаются через специальные печные трансформаторы к узлам сетей 35-110-220 кВ, что приводит, к «выбросу» гармоник в сети энергосистем. Присоединение таких нагрузок требует установления корректирующие устройств для фильтрации гармоник.

Подключение мощных вентильных преобразователей к узлам сетей 110-220-330 кВ через специальные трансформаторы с соответствующей высшей номинальной напряжением возможно лишь в случае, если к узлу сети не подключенные «нерабочие» слабо ли загруженные тупику ПЛ длиной более 0,5 lкр согласно выражению

,

где β- коэффициент фазы линии (β~0,06 град/км); хк сопротивление короткого замыкания на шипах подстанции; zс — волновое сопротивление линии (zc=330÷400 Ом).

Это справедливо также для случая, когда преобразователи подключены к отдельной обмотке триобмоточного трансформатора. Это объясняется нелинейным и несимметричным характером частотной характеристики входного сопротивления энергосистемы со стороны узлов 110 кВ и выше.

Шестифазный мостовые преобразователи одинаковой мощности могут группироваться попарно таким образом, чтобы сетевые обмотки каждой пары трансформатором были соединены в звезду и треугольник. При этом в случае одинаковых нагрузок преобразователей реализуется эквивалентный 12-фазный режим, потому что происходит взаимная компенсация гармоник, не характерных для 12- фазного преобразователя (5, 7, 17, 19...). Однако при неодинаковых нагрузках преобразователей, которые работают в эквивалентном 12-фазном режиме, а также при асимметрии управляющих импульсов при разной настройке систем импульсно-фазового управления этих преобразователей нескомпенсированные гармоники могут быть значительными; реализация эквивалентного многофазного режима может оказаться неэффективной. Режим необходимого различия обеспечивается также с помощью трансформаторов преобразователей со специальным выполнением обмоток; как правило, в прокатном производстве используются 12-фазные схемы. В электролизном производстве реализуются многофазные режимы с большим числом фаз (18, 24, 36 и т.д.).

Сдвиг по фазе между векторами линейных напряжений на зажимах трансформатора может быть обеспечен с помощью специальных фазоповоротных трансформаторов, которые подключаются перед трансформаторами преобразователей. Например, угол сдвига фаз между преобразователями должен быть 15°, если работают два 12- фазных преобразователя; при этом реализуется эквивалентный 24-фазный режим. Практика свидетельствует о том, что использование 12- фазных преобразователей целесообразно при мощности 3 Мвт и более.

В последние годы в сложных преобразовательных устройствах, которые совмещают группы последовательно или параллельно соединенных одно- или двухмостовых преобразователей, используются специальные законы управления, которые обеспечивают подавление одной или нескольких гармоник сетевого тока. Обычно подавляют гармоники, на частотах которых возможные резонансные явления в сети. Так, для одной со схем, которые используются в горнодобывающей промышленности, при различия углов управления анодными и катодными группами вентилей, равной 36°, подавляется 5-я гармоника, 26° - 7-я. Этот метод находит применение и в других областях промышленности при «спокойных» нагрузках.

Снижение уровней гармоник за счет улучшения формы кривой сетевого тока преобразователей может быть достигнуто путем компенсации высших гармоник магнитного потока трансформатора или наложением токов непарных гармоник, кратных трем, на тока обмоток трансформаторов. Реализация этого метода приводит, однако, к существенному подорожанию преобразовательного агрегата, осложнению его схемы и конструкции, а также снижению быстродействия устройства. Поэтому такие устройства в отечественной практике распространения не получили.

Батареи конденсаторов для компенсации реактивной мощности в сетях с нелинейными нагрузками при KU<5% должны включаться последовательно с защитными реакторами. При большему уровне несинусоидальности конденсаторы используются в схемах настроенных или ненастроенных фильтров.

В сетях 6-10-35 кВ с источниками гармоник индуктивность защитного реактора выбирается таким образом, чтобы круг «реактор - батарея» носила индуктивный характер на частоте гармоники наименьшего порядка νнм из имеющихся в амплитудном спектре источника согласно выражению

где СБК - емкость батареи (на фазу)

,

где Xр и Xбк - сопротивления реактора и БК при промышленной частоте.

При использовании защитных реакторов напряжение на конденсаторах в сравнении с напряжением на шинах возрастает пропорционально величине ku, обусловленной выражением:

В сетях напряжением до 1 кВ конденсаторы, которые работают в условиях наличия высших гармоник, также должны включаться последовательно с защитными реакторами. При наличия нескольких цеховых трансформаторных подстанций, подключенных к шинам 6-10 кВ электростанции или подстанции, и источников гармоник, которые питаются от этих шин или от трансформаторных подстанции, следует принимать νHM=3, если в амплитудном спектре токов источников содержится 3-я гармоника (частота 150 Гц), или νHM=5, если наименьший порядок гармоники отвечает частоте 250 Гц.

Узкополостные силовые резонансные фильтры (СРФ) являются устройствами многоцелевого назначения и применяются для компенсации реактивной мощности и снижения уровней гармоник. Эти фильтры готовятся на частоты одной или нескольких гармоник, которые преобладают в амплитудных спектрах напряжения сети, или на промежуточную частоту в зависимости от вида нелинейных нагрузок и величины kp, которая определяется по формуле

где Qp-Установленная мощность батареи конденсаторов фильтра νp-ї гармоники; SК- мощность короткого замыкания на шинах, к которым подключенный фильтр.

В сетях с 6-фазными вентильными преобразователями при kр≤2·10-2 встановлюються СРФ 5-й и 7-й гармоник. Якщо при цьому не забезпечується зниження несинусоидальности напруги до 5% чи менш, додатково передбачається фильтр 11-й гармоники.

При kp≥2,5·10-2 достаточно установити только СРФ 5-й гармоники.

В сетях с 12-фазными вентильными преобразователями устанавливаются СРФ 11-и гармоники. В этом случае может быть использованный также СРФ, настроенный на частоту 9-и гармоник ( в том числе и дробовой частоте), если будет обеспечено необходимое снижение несинусоидальности напряжения. Такое решение позволяет облегчить условия работы конденсаторов и увеличить срок их службы .

Допускается установка СРФ и отдельных батарей конденсаторов в случае, если последние используются для регулирования напряжения. При установлении фильтра 5-и гармоники должна соблюдаться условие kбк/kр ≥ 2, фильтр 11-и гармоники kбк/kp≥1,5. Здесь kБК = QБK/Sк, где QБК установленная мощность отдельной батареи.

Конденсаторы в схемах СРФ могут соединяться в треугольник или зоркую. Выбор образа включения определяется соотношением номинальных напряжений сети и конденсаторов. Заземлять нулевую точку батарей фильтров в сетях 6-10 кВ недопустимо.

При включении в звезду реакторы могут подключаться или после конденсаторов к нулевой точке, или к ним. При подключении конденсаторов после реакторов они могут быть разделены на две группы; в нейтральный провод через трансформатор тока или напряжения включается реле аварийной сигнализации, которая срабатывает при выходе из порядка одного конденсатора. Батареи целесообразно набирать из конденсаторов напряжением выше 1 кВ большой единичной мощности 50-100 квар.

Мощность батареи конденсаторов фильтра, квар, определяется по выражению

где Uном,БК - номинальное напряжение батареи, кВ; IνΣ- действующее значение гармоник тока, которые проходят через СРФ, А; kc= - при соединении конденсаторов в треугольник; kс=3 - при соединении в звезду.

Ток IνΣ определяется по формуле ( при п гармоник, которые учитываются,):

где Iνq - ток νq-й гармоники; σνq частица тока νq-ї гармоники, который проходит через СРФ νр-й гармоники. Коэффициенты σνq находятся по выражению:

где

При установке двух СРФ с частотами настройки νр1 и νр2:

 

где

Отсутствие перегрузки конденсаторов по мощности и превышение напряжения на них свыше номинального проверяются с помощью неровности

 

где νр-номер гармоники, на которую настроенный фильтр; ар=νр2/( νр2-1); к=Uш/Uном; Uш - более всего возможное в условиях эксплуатации значения линейного напряжения на шинах подстанции.

Для обеспечения эффективной и надежной работы СРФ значение кр для регулированных и нерегулированных СРФ должны быть не менее 0,35∙10-2 и 0,45∙10-2 при νр= 5; 0,25·10-2 и 0,45∙10-2р = 7); 0,1·10-2 и 0,25·10-2р = 13)

Если необходимая мощность конденсаторов СРФ превосходит величину реактивной мощности Qk.y., определенную согласно, фильтр следует настроить на частоту гармоники порядка

где νнм — наименьший порядок гармоники из имеющихся в амплитудном спектре тока нелинейных нагрузок; Qрнм) - мощность батареи.

Относительная величина остаточного напряжения гармоники после установки СРФ

При возможности симметричной работы СРФ, подключенных к разным секциям (системам шин) подстанции и настроенных на частоту одной и той же гармоники, каждый со СРФ выбирается по мощности короткого замыкания при параллельной работе их с учетом суммарного тока гармоник источников.

В отечественной и заграничной практике относится вопросы об использовании так называемых комбинированных фильтров высших гармоник (КФВГ). Они представляют собой комбинации резонансных фильтров и батарей конденсаторов и имеют свойства узко- или широкополосных фильтров и источников реактивной мощности. В то же время в КФВГ уменьшаются мощность реакторных групп, загрузка конденсаторов по току и напряжению и в целом потери в фильтре.

В качестве примера на рис. 4.7. приведенная схема КФВГ, которая за своими свойствами эквивалентный соединению резонансного фильтра и отдельной батареи конденсаторов; на рис. 4.8. представленная схема комбинированного фильтра шести гармоник.

Каждое из звеньев этого устройства является фильтром двух гармоник; частоты этих гармоник устанавливаются соответствующим выбором параметров реакторов L1, L2; L3, L4; L5; L6 . Резисторы обеспечивают снижение добротности всех полосных фильтров.

 

Рис. 4.7. Схема комбинированного фильтра высших гармоник

 

Рис.4.8. Схема комбинированного фильтра шести гармоник

Фильтросиметрирубщее устройство (ФСП) представляет собой несимметричный фильтр, который подключается на линейное напряжение сети. Выбор линейных напряжений, на которые включаются фильтрующие круги ФСП, и соотношение мощностей конденсаторов, которые включаются в фазы фильтра, определяются условиями симметрирования напряжения.

Мощность конденсаторов, которые включаются на линейное напряжение Uab(Ubc), должна удовлетворять условия

где - действующее значение тока высших гармоник, которые протекают через фильтрующий круг, настроенный на частоту νр-ї гармоники.

Ток определяется по формуле

где Iνq - ток νq-ї гармоники; частица тока Iνq, которая проходит через плечо фильтра, подключенного на напряжение Uab(bc)

Коэффициенты при подключении фильтра на напряжение Uab и Ubc определяются по формулам

где выражению

где рab(bc) коэффициенты, которые рассчитываются по выражению:

Здесь kpab(bc) - относительная мощность батарей ФСП:

νр — номер гармоники, на частоту которой настроено ФСП; SК - мощность короткого замыкания на шинах ФСП; νq*-относительная частица vр-ї гармоники, которая протекает через ФСП,

.

Суммарная мощность батарей конденсаторов ФСП, обусловленная условиями фильтрации гармоник, не должна превосходить оптимальные значения реактивной мощности для данного узла сети. Если мощность батарей конденсаторов ФСП оказывается недостаточной по условиям перегрузки их токами высших гармоник, следует снизить частоту налаживания фильтра.

Относительные значения гармоник напряжения в составе линейных напряжений сети после установки ФСП, настроенного на частоту vР -ї гармоники и включенного на линейные напряжения Uab и Ubc ( относительно значения их к установки ФСП), определяются по выражениям:

При kp≥1.5·10-2 можна вважати:

Случайная статья

Основные понятия о качестве и патентной чистоте объектов новой техники

Все искусственные объекты, мы называем их изделиями, созданные для удовлетворения тех или других потребностей человека. Потребность в передвижении удовлетворяется транспортными средствами,...
© 2017
  • Сайт "Литературка"
  • мы собираем различную техническую, образовательную, научную литратуру