Систем электроснабжения для токов высших гармоник

Наименование элемента	Сопротивление обратной последовательности, Ом	Сопротивление току высшей гармоники, Ом	Список принятых обозначений и пояснения
Силовой трансформатор			- напряжение короткого замыкания трансформатора, % - базисное напряжение, кВ - номинальная мощность трансформатора, кВ× А - номер гармоники; =0, 88
Синхронная машина			=0, 71 для явнополюсных машин =0, 88 для неявнополюсных машин - номинальная мощность машины, кВ× А - сверхпереходное индуктивное сопротивление машины по продольной оси, отн. ед.
Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором			- номинальная мощность двигателя, кВт - номинальный коэффициент мощности - кратность пускового тока - угол между током и напряжением двигателя в момент пуска =0, 78

Продолжение таблицы 1.1.

Асинхронный двигатель с фазным ротором			- номинальное напряжение двигателя, кВ - сопротивление обмотки статора, Ом - сопротивление обмотки ротора, приведенное к статору, Ом =0, 88
Реактор			- сопротивление реактора, % - номинальное напряжение реактора, кВ - номинальный ток, кА
Сдвоенный реактор			- реактивное сопротивление одной ветви реактора, % - номинальный ток одной ветви реактора, кА - коэффициент связи
Воздушная линия			- погонное индуктивное сопротивление линии, Ом/км - длина линии, км - номинальное напряжение реактора, кВ

Окончание таблицы 11.

Кабельная линия			- номинальное напряжение реактора, кВ - погонная емкостная проводимость j-й линии, См/км - длины j-й линии, км - количество кабельных линий, подключенных к рассматриваемой секции подстанции
Электрическая система			- сопротивление короткого замыкания на шинах подстанции электрической системы, приведенное к базисному напряжению, Ом - номинальное напряжение на шинах подстанции энергосистемы, кВ - количество линии, подключенных к рассматриваемой секции подстанции энергосистемы - длины j-й линии, км - погонная емкостная проводимость j-й линии, См/км
Цеховая подстанция. К шинам 0, 4 кВ подстанции подключены асинхронные двигатели			=0, 83 - сопротивление по кривым в зависимости от коэффициента загрузки трансформатора и его номинальной мощности
Асинхронная нагрузка. Номинальное напряжение двигателей 380/220 В.			- мощность асинхронной нагрузки, кВА =0, 76

Примечание. Коэффициент , учитывающий влияние вытеснения тока в проводниках на индуктивные сопротивления элементов, приведен в таблице средним для диапазона частот 100¸ 1200 Гц.

Пример. Для системы электроснабжения (рис. 2) рассчитать коэффициент несинусоидальности напряжения на шинах 0, 4 кВ подстанции и и загрузку трансформатора Т2 токами высших гармоник. Номинальная мощность анодного трансформатора Т3 вентильного преобразователя 12, 5 МВА. Коэффициент его загрузки 0, 8. Вентильный преобразователь имеет 12-фазную схему выпрямления и работает при a=20⁰ и g=10⁰. Трансформатор Т1 номинальной мощностью 63 МВА имеет =10, 5 %. Трансформатор Т2 мощностью 1 МВА - =5, 5%. Коэффициент его загрузки равен 0, 6, характер нагрузки – асинхронные двигатели.

Синхронный двигатель СД мощностью 14 МВА имеет =0, 19 о.е. Длина воздушной линии Л1 4 км, х₀=0, 40 Ом/км. Мощность трехфазного короткого замыкания на шинах источника питания =1000 МВА.

Вычисляем токи высших гармоник, генерируемые в сеть вентильным преобразователем. Ток первой гармоники преобразователя

Так как р =12, то преобразователь генерирует в сеть токи 11, 13, 23 и 25 гармоник. Гармониками более высоких порядков при расчетах пренебрегаем. По формуле (2) определяем численные значения токов высших гармоник:

Аналогично определяют токи остальных гармоник:

Используя выражения, приведенные в таблице, вычисляем сопротивления элементов току обратной последовательности промышленной частоты. Все сопротивления приводятся к базисному напряжению 10 кВ.

Электрическая система

Линия электропередачи

Трансформатор Т1

Трансформатор Т2

Асинхронная нагрузка

Синхронный двигатель

Cопротивление элементов току 11-й гармоники:

Эквивалентная проводимость сети току 11-й гармоники

Ток 11-й гармоники, протекающий через трансформатор Т2,

Аналогично определяются токи остальных гармоник, протекающих через трансформатор Т2:

По формуле (5) определяем эквивалентное действующее значение токов высших гармоник, протекающих через трансформатор Т2:

Напряжение 11-й гармоники на шинах 0, 4 кВ подстанции

Аналогично определяются напряжения остальных гармоник:

По формуле (4) определяем коэффициент несинусоидальности напряжения на шинах 0, 4 кВ подстанции

Варианты задачи №2

Вариант 1

К шинам 10 кВ подстанции подключены выпрямитель и батарея конденсаторов мощностью 400 квар. Выпрямитель работает по 12-фазной схеме выпрямления и имеет мощность 600 кВА. Мощность трехфазного короткого замыкания на шинах подстанции =150 МВА. Определить коэффициент несинусоидальности напряжения на шинах подстанции и эквивалентное действующее значение токов высших гармоник в батарее конденсаторов.

Расчет проводить для канонических гармоник до 13 гармоники включительно.

Вариант 2

К шинам 0, 4 кВ подстанции подключены два выпрямителя. Выпрямитель В1 имеет номинальную мощность 240 кВА и работает с коэффициентом загрузки 0, 9 с углом коммутации g=120 и углом управления a=200. Выпрямитель В2 имеет номинальную мощность 320 кВА, работает с коэффициентом загрузки 0, 8 и углом коммутации g=80 и углом управления a=260. Оба выпрямителя имеют шестифазную схему выпрямления. Трансформатор подстанции имеет

номинальную мощность 630 кВА, =5, 5%.

Требуется определить действующие значения токов канонических гармоник, протекающие по трансформатору и действующие значения напряжения канонических гармоник на шинах 0, 4 кВ подстанции. В расчетах учитывать гармоник номеров n£ 13. Сопротивление энергосистемы в расчетах не учитывать.

Вариант 3

К шинам 10 кВ подстанции подключен вентильный преобразователь номинальной мощностью Sн=1000 кВА. Коэффициент загрузки трансформатора равен 0, 9. Число фаз выпрямления Р=12. К этим же шинам подключена батарея конденсаторов мощностью 400 квар. Мощность трехфазного короткого замыкания на шинах подстанции на шинах на шинах =300 МВА. В расчетах учитывать канонические.

гармоники номеров n£ 13

Определить загрузку батареи токами высших гармоник.

Вариант 4

К шинам 10 кВ подстанции подключен вентильный преобразователь и восемь одинаковых асинхронных двигателей с короткозамкнутыми роторами. Номинальные данные двигателя: =200 кВт; =10 кВ; =0, 87; =6, 6; »0, 6. Мощность трехфазного короткого замыкания на шинах подстанции равна 100 МВА

Определить при какой мощности вентильного преобразователя, имеющего 12-фазную схему выпрямления, коэффициент несинусоидальности напряжения сети не превысит допустимого ГОСТ 13109-97 значения. При расчетах учитывать гармоники не выше 13-го порядка.

Вариант 5

К шинам 0, 4 трансформатора ТМ 630-10/0, 4 кВ подключен выпрямитель мощностью 600 кВА, имеющий коэффициент загрузки k=0, 85. Выпрямитель имеет 6-фазную схему выпрямления. Определить, во сколько раз уменьшится несинусоидальность формы кривой

напряжения в сети 0, 4 кВ, если вместо выпрямителя с 6-фазной схемой применить выпрямитель 12- фазной схемой выпрямления. Напряжение короткого замыкания трансформатора U_к=5, 5%. Расчет провести для канонических гармоник до 13-й гармоники включительно без учета сопротивления энергосистемы.

Вариант 6

К шинам 10 кВ подключен вентильный преобразователь номинальной мощностью Sн =1000 кВА. Коэффициент загрузки анодного трансформатора равен 0, 8. Число фаз выпрямления Р=12. Мощность трехфазного короткого замыкания =200 МВА. В расчетах учитывать.

канонические гармоники номеров n£ 13.

Определить коэффициент несинусоидальности напряжения на шинах подстанции.