Ежков В.В., Зарудский Г.К., Зуев Э.Н. и др. Электрические системы и сети в примерах и иллюстрациях

Подождите немного. Документ загружается.

где AQ — размахи изменений ре-

активной мощности в точке при-

соединения нагрузки, определяе-

мые как разность между наиболь-

шими (и наименьшими) значени-

ями при набросе нагрузки и значе-

ниями в предшествующем режи-

ме; 5» — мощность короткого

замыкания в месте присоединения

нагрузки.

Согласно приведенному выра-

1 , жению можно подсчитать значе-

ния размахов напряжения по зна-

чениям размахов изменений реак-

тивной мощности.

Действующее значение вы-

сшей гармоники напряжения в любой точке питающей сети при

работе преобразователя и любой гармоники тока в цепи преоб-

разователя с любой последовательностью чередования фаз вы-

прямления может быть определено по формулам:

Рис. 7.1. Схема узла нагрузки

с мощным преобразовательным

устройством

^пр

у/ъ я

«V ^ +

sm (р

sin

* ;

• /'

iin (p sm I

—j,

(7.4)

где m — фазность выпрямления, характеризующая режим рабо-

ты выпрямителя (для 6-фазного вьшрямителя т=6, для 12-фаз-

ного — «1=

и т. д.); v — номер гармоники; 1; (А:=0, 1,

2, ...,); U„ — действующее значение линейного напряжения сети;

^ — суммарное сопротивление контура коммутации, приведен-

ное к мощности преобразовательного моста Jiip+Ji.

Для расчетов показателей качества типа Кщ ч Кои необходи-

мые значения напряжения обратной последовательности основ-

ной частоты U2{i) и напряжения нулевой последовательности

основной частоты fo(i) рассчитывают по формулам, приведен-

ным в [7.3]:

f^BAlD

ft/.

BA{\)

200

(7.5)

t/o(„=l/6

^BAO)

BA(l) ^

(7.6)

Задача 7.1. Определить значение на секциях шин 10 и 110

кВ при питании узла нагрузки с мощным преобразовательным

устройством по схеме, представленной на рис. 7.1.

При расчетах учитывать, что преобразователь может быть

соединен:

случай а — по 6-фазной мостовой схеме;

случай б — по 12-фазной мостовой схеме.

Параметры элементов узла нагрузки:

система 110 кВ: S^=2000

MB •

А;

система 10 кВ: =405

MB•

А;

трансформатор Т1: 5TI=40 MB A, 10,5%;

синхронный двигатель (СД): 5сд = 12 MB

• А,

Xrf=0,l5 о. е.;

трансформатор преобразователя Тщ,:

для случая а 5тпр=24 MB

• А,

ы, = 14%;

для случая б

5тпр

• А, «,[„-(^1+1^2)]

= 14%, Лр=4;

нагрузка преобразователя: =25 MB

• А;

cos

(р

= 0,8.

Решение. Для рассматриваемого узла нагрузки схема заме-

щения может быть представлена, как показано на рис. 7.2.

Рис. 7.2. Схема замещения узла нагрузки:

а — преобразователь соеднвев

DO 6-фазаой схеме;

б — преобразо-

ватель соединен

по

12-фаэвой схеме

201

Все сопротивления элементов сети приводим к расчетной

мощности преобразователя .^^,=25 MB-А.

Для системы

==25/2000 = 0,0125.

Для трансформатора Т1

Sap

J 25

Лп= =— -=0,0656.

• 100% STI 100 40

Для синхронного двигателя (СД)

• Лсд 12

Эквивалентное внешнее сопротивление по отношению к точке

присоединения нагрузки:

ji=(j=c.+jn)lljcfl=(0,0125 + 0,0656)||0,312=0,062,

или

=25/405 = 0,062.

Для трансформатора преобразователя:

"ж(и-ни)%

/ S^ . . /

а) (1+- =—(1+- - = 0,146;

100% V ^У^тц, 100\ 4/24

ИжС»1-{нв1+шС)]

/ кр\ s^ J./ А„

б) (1+-)—=—(l+-)- = 0,292;

' 100 V 4/5тц, 100\ 4^24

sin 9=- cos^ 9=VI - 0,8^=0,6.

Для определения К^и на пшнах 10 кВ (так как 5щ,/5,1 = 0,0617,

т. е. <0,1) воспользуемся упрощенным выражением (7.1):

а) =

0,062

/- ^

4=0,0842;

V« 0,062.0,146

A^»cim = 8,42%;

б)

А:„1гп=0,062^

0,6

0,062.0Д92 Я'

АГвс1гг1

= 5,2%.

0,052;

202

Рис. 7.3. Схема узла нагрузки с группой мощных

1фео6разоватеяей:

71—^^=40 MB.А. 11ж1=10,5%, Т2 —St7 =

MB A,

и,-7%; ТЗ—5x3-10 MB.А. ИжЗ-7%: Т4 —St4-25

MB A, и,4-10'/.; Л/>1—5цр1-10 МВ А, ему»,-0,7;

Пр2 — Sщ2-^ MB.А. coefl»2-0,8; Ppi — 5црз-15 MB-А.

Зная K^^vn (на шинах 10 кВ), можно определить несину-

соидальность в любой другой точке, например на шинах 110

кВ (точка Т2):

sCBCT

а) Л:»1Ш=8,42%

0,0125

}acT+-*tl

1,35%;

TjocTi

0,0125+0,0656

б) А„1ш=5,2%—=0,83%.

' 0,0125 +0,656

Зодвча

7.2. На рис. 7.3 приведены схемы питания преобразова-

телеЁ и параметры элементов сети. Схема замещения представ-

лена на рис. 7.4.

Определить коэффициент

несинусоидальности при ра-

боте нескольких групп преоб-

разователей.

Решевве. Расчет значений

K^v в точке 1 ведем отдельно

для каждого преобразовате-

ля. Для определения K^v

в точке 1 от преобразователя

1 приводим параметры схемы

замещения к мощности пре-

образователя 1 (5"^!):

.iTi

ХПР,

|*ЛР5

-н

Рис. 7.4. Cxaia эамещениа сети

203

16/2000= 0,008;

Snpi ,0

Лп 1

0,0262:

100% 100 40 ' '

Xci ,=0,008 + 0,0262 = 0,0342;

«x2 Snpl 7 10

sin = Vl-cosVi = =0,714;

0.0342

/- ^ 4 = 0.0957;

V я 0,0342 +0,0437 n^

A,etn = 9,57%.

Расчет значения К^ в точке 1 от преобразователя 2:

=5^2/5.=7/2000 = 0,0035;

-SnpZ 10 5 7

лти= = 0,0184;

• 100 100 40 '

= 0,0035.0,0184=0,0219;

"жЗ -Sep? 5 7

&.2=хтз=—- =— - = 0,0305;

^ * 100 5тз™„ 100 10 '

sin =л/1-0.8^ = 0,6;

А.,и=0,0219 /- ^ -- = 0,0662;

V я 0.0219+0.035

•^ct/j=6,62%.

Расчет К^ в точке 1 от преобразователя 5:

J»cT3=5^3/5.= 15/2000=0,0075;

10.5 15

хг1з=

Q393

• 100 5Т1».Ы 100 40

Ja=J«r3+Jri3=0,0075+0,0393 = 0,0469;

204

Иж4 Scpj ,5

*1рз=-*т4= = 0,06;

^ » 100 5t-,hom 100 25

sin

(Рз

= 0-0,6^=0,8;

^«ю =

0.0469

Г -;=0,117;

V''0.0469 +0.06 я^

Задача 7.3. По данным задачи 7.1 определить действующие

значения токов и напряжений 5, 7, 11 и 13-й гармоник на шинах

секции 10 кВ.

Решение. Определяем значения тока и напряжения гармоник

порядка v=5, 7, 11, 13, учитывая, что

5пр

MB А; sin<?)=0,6;

л^=0,062; ^=0,146; ^=0,208:

а) для преобразователя, работающего в 6-фазном режиме

(т — 6),

для v=5 по формуле (7.4)

6 25 . /3 5 0.208\ .

^ -0,6sm -) =

242,3

А;

Уз „ 10 0,208 5^ 6.0,6 J

0,062 . /з.5.0,208\ „

10 ^

0,6

SIN— 1=0,520 кВ;

0,062+0,146 \ 60,6 J

п-5 0,062+0

для v = 7

/, 0,6 Sin ( ^ I = 152 А;

' ' '' V 6.0,6 J ^

6 25

10 0,208.

для v=ll

6 0,062 . /з.7.0Д08\ „ „

0,6 sm

^ 1=0,457 кВ;

я 7 0,062 +

0,146

\ 6 0,6 /

-0,6sin| 1=62 А;

Уз я ю-одов п^ \ 6 0,6 /

11 я 0,062+0

205

),146 V 6.0,6 J

для v=13

/13

—-0,6

sm (

^ =36,5 А;

10.0,208.13» V /

10-^0.6sinfl:ii:^^)=0.204 кВ;

13 я

0,062+0,146 6.0,6 J

б) ДЛЯ преобразователя, работающего в 12-фазном режиме

(/и = 12),

5щ,=25 MB.А; вт(р=0,в; 0,062; ^=0,292; 0,354;

для v=ll

'11

11"

-0,6sm( ^ =77 А;

10.0,354.11» V 12 0,6 J

0.6sinfhll^)=0.364 KB;

12.0.6 J

я-11 0,062+0^92

для v=13

'13

12 25 . /3.13.0,354\ .

-0,6sm ^ =52 А;

10.0,354.13» V 12.0.6 J

0.6sinf^:l^^)=0.290 КВ.

\ 12 0,6 J

t/i3=—10

*.13 0,062+0Д92

А В

тс тС

Задача 7.4. По данным задачи 7.3 рассчитать параметры

фильтров высших гармоник, которые необходимо установить на

шинах 10 кВ с целью снижения коэффиш1ента несинусоидаль-

ности по напряжению до значений, допусти-

мых требованиями ГОСТ 13109 — 87. Счи-

тать при этом, что преобразователь работа-

ет в 6-фазиом режиме.

Решение. Исходными данными для рас-

чета являются:

1. Допустимый K^v на шинах 10 кВ, со-

-рГ гласно ГОСТ 13109 — 87, равный 5%.

2. Расчетные величины гармоник линей-

ного напряжения на данной секции

Рис. 7.5. Схема 1фед- шин — С/,; ТОКИ, генерируемые источником

гармоник, — /.; допустимые значения гар-

апнх i^oBVKcnn моник линейного напряжения на секциях

206

шин после установки фильтров высших гармоник и предполага-

емые для установки фильтры высших гармоник приведены

в табл. 7.1.

Таблица 7.1. Исхохшые данные для расчета фильтров

Параметры

Порядховый вомер гармоники v

Параметры

5 7

Напряжение гармоники U„ кВ

0.52

0,467 0,293 0,204

Напряжение гармоники 1/„%

5.2

4,67

2,93 2,04

Ток гармоники [„ А

242,3

152 62

36,5

Остаточное напряжение гармоники

l/vccT.%

2,5 2,0 2,93 2,04

Спектр фильтруемых гармоник

Да

Нет Нет

3. Расчетный коэффициент несинусоидальности до установки

фильтров высших гармонических

=^5,2^ + 4,67^+2,93^ + 2,04^=7,85%.

4. Расчетный К^ на шинах 10 кВ после установки фильтров 5-й

и 7-й гармоник

К^и^ = V2,5^+2,0^4-2,9342,042=4,79%.

5. Наибольшее рабочее линейное напряжение на шинах 10 кВ

секции

Uja

= l0,5 кВ.

6. Максимальная мощность короткого замыкания на шинах

10 кВ5.ш„=405 MB

А.

7. Схема фильтра, предполагаемого для установки, приведена

на рис. 7.5. Выбор параметров оборудования фильтров 5-й и 7-й

гармоник приведен в табл. 7.2.

Таблица 7.2. Последовательность выбора батарей конденсаторов фнль17Х)в

Номер

операции

Наимевовавие операции расчета

расчетное

выражение

Результаты расчетов

Номер

операции

Наимевовавие операции расчета

расчетное

выражение

у = 5

V-7

Коэффициент повьоиенвя напряжения основной

частоты на батарее за счет последовательного

включения реактора а=

v^-1

Напряжение о(яоввой частоты на батарее фнльт-

aV^

pa(EB)i;,e Y-

207

Коэффициент повьоиенвя напряжения основной

частоты на батарее за счет последовательного

включения реактора а=

v^-1

Напряжение о(яоввой частоты на батарее фнльт-

aV^

pa(EB)i;,e Y-

207

1,041

1,020

Коэффициент повьоиенвя напряжения основной

частоты на батарее за счет последовательного

включения реактора а=

v^-1

Напряжение о(яоввой частоты на батарее фнльт-

aV^

pa(EB)i;,e Y-

207

6,31 6Д

Продолжение табл. 7.2

Номер

onquuHB

Нааменованне операцви расчета в расчетное

выраженве

Результаты расчетов

V-5 v=7

Предварительно вы^шнное номинальное нап-

ряжение батареи фильтров (жВ) Uic ^

U^e^

< l/ic

Коэффициент загрузки батареи по напряжению

t^lc

основной частоты 0,77 < Сщ « < 1

VjLfx

Коэффициент ланрузки батареи по полному то-

гу С,= 1/С[л<Одо11=1,3

Коэффициент загрузки батареи по току гармони-

ки

Мопщость бат^>еи по условию эффективности

поглощения тока га1»<оники (квар)

где /fc=0.45

•

10"^ для v=5; *:=0Д5.10"^ для v=7;

*:=0.1

•

10"^ для v= 11,13

Мощность батареи по условию исключения не-

допустимой перефузки (квар) gfe- ,

Qflon

где

Jfc/v

— коэффициент, учитывающий неточную

настройку фильтра в резонанс:

A:ft,«l,2 для v-5,7

/fc^-U дляу=11.13

Принятая мощность батареи фильтров (наи-

большее значение из п. 7 и 8), 6и.ф квар

Номинальный ток бат^и фильтров, А

ЗУж.6.

Характеристическое сопротивление фильтра. Ом

Р=

С>.ф

Максимальное напряжение резонансной частоты

на элементах фильтра (кВ)

'V,

>11 mu'

=/..фСлдо„р10»

Максимальное напряжение на батарее фильтра

(«В) ^

что не превосходит 1,Шиом''б,6 кВ

208

6,3

1,0

1.0

0,83

1822.5

6620

6600

349

3,61

1,045

6,4

6,3

0,98

1,02

0Д8

0,854

1012,5

4036

4000

211,7

4,25

0,765

6Д5

Продолжение табл. 72

Номер

операцви

Наимевовавие операцви расчета в расчетное

выражевве

Результаты расчетов

V-5

у-7

Фактический коэффициент загрузки батарея

по току га]»юники

U-kt,

—

/н.ф

Выбор реактора фильтра

Реактивное сопротввление реактс^а на основной

хгготе (Ом)

Xifp/v

Номинальный ток реактора фильтра, А

Напряжение основной частоты на реакторе

фильтра (кВ)

1 t/m

Максимальное полное напряжение на реакторе

фильтра (кВ)

Номинальное напряжение реактора фильтра, кВ

Определение эффективности фильтра

Необходимая добротность фильтра

С„ф« 100

.1,038,

3=0,015

Принятая добротность фильтра д^

Остаточное линейное напряжение гармоники

после установки фильтра (%)

I/vc

С,,ф«100

Коэффициент эффективности фильтра

и,,

К,,'

1/,

Коэффициент весинусоидальностж после уста-

новки фильтра

К^исст" +2,93^ +2,04^-3,73%

209

0,833

0,722

453,7

0,252

1,075

1.1

6,9

0,87

0,167

0,861

0,607

275,2

0,126

0,775

1,0

6,4

0,64

0,137