Показатели качества электроэнергии

При 12-пульсных ВП часто используются трансформаторы с расщепленными обмотками; коэффициент  расщепления находится в пределах k_рщ = 0¸4. Если обмотки НН вмотаны одна в другую, k_рщ = 0; при отсутствии магнитной связи или при двух трансформаторах с разными схемами соединения k_рщ = 4

Сопротивления реакторов х_pn на частоте n-й гармоники и БК х_БК определяются по формулам соответственно

          ;              (3.6)

,                       (3.7)

где х_р и х_БК - соответственно сопротивления реакторов и БК при промышленной частоте. Индуктивное сопротивление ВЛ

              .

Упрощенные  выражения для определения сопротивлений  элементов СЭС предприятий приведены  в табл. 2.4.

Нагрузки  при расчете ВГ можно учитывать приближенно. Нагрузку подстанции составляют, в основном, электродвигатели, поэтому ее эквивалентное сопротивление на частотах ВГ можно приближенно оценивать по реактивному сопротивлению обратной последовательности:

х_нn » n х₂ ;

относительная величина этого сопротивления

    х_2* = 0,2 ¸ 0,25.

 

Таблица 3.1- Сопротивления элементов СЭС  предприятий для токов ВГ

 

Потребитель	Формула для определения сопротивления n-й гармоники, Ом, в сети
	6 кВ	10 кВ
Синхронный (асинхронный) двигатель, турбогенератор номинальной мощностью Sном, МВ.А  Нагруженный трансформатор цеховой подстанции номинальной мощностью Sном, МВ.А
Двухобмоточный трансформатор связи  с ЭС номинальной мощностью Sном, МВ.А  БК мощностью QБК, Mвар

 

При нескольких нелинейных нагрузках эквивалентирование их производится с учетом характера  и режима работы этих нагрузок.

а) Нелинейные нагрузки, работающие в спокойном режиме. К ним относятся ВП главных приводов непрерывных прокатных станов, длительно работающие с практически неизменным выпрямленным током, преобразователи электролизного производства, хлорных станций целлюлозно-бумажных комбинатов, газоразрядные лампы и др. Эквивалентные значения ВГ тока  секции (системы шин)

(3.8)

где - комплекс тока n-й гармоники p-го источника с учетом действующего значения и начальной фазы j_nr; n - число нагрузок.

При пренебрежении углами коммутации ВП          (3.9)

где S_S - расчетная полная мощность ВП; k_nS - коэффициент, учитывающий наличие сдвига по фазе между ВГ тока отдельных преобразователей; в комплексной форме

               (3.10)

где - значение полной мощности  р-й нелинейной нагрузки.

При ориентировочных  расчетах в сетях с ВП можно  принимать k_nS = 0,9 для n = 5; 7 и k_nS = 0,75 для n = 11; 13; для дуговых и люминесцентных ламп k_nS = 1 для всех n.

б) Резкопеременные нелинейные нагрузки. К ним относятся реверсивные преобразователи прокатных станов, ДСП в период расплавления, установки дуговой электросварки и т.п. В этом случае расчеты основываются на вероятностных представлениях.

В случае одновременной работы таких  нагрузок (n ³ 4) закон распределения значений оказывается нормальным, причем значение среднеквадратического отклонения согласно правилу трех сигм составляет 1/3 математического ожидания, которое, в свою очередь, составляет 0,5 максимально возможного значения; таким образом,

,                         (3.11)

где S_p и k_зp - полная мощность p-й нелинейной нагрузки и коэффициент, учитывающий загрузку по полной мощности; с вероятностью 95 %

                          (3.12)

При расчете  нагрузок ВП прокатных станов и аналогичных  установок, работающих по заданным циклам, определяются среднеквадратические значения полной мощности и токов, которым  соответствуют среднеквадратические значения токов ВГ:

                                 (3.13)

  .                        (3.14)

В случае, когда  нелинейными нагрузками являются 6- и  
12-пульсные ВП, среднеквадратические значения полных мощностей которых соответственно равны и , эквивалентные токи ВГ находятся по формулам

    для n = 5; 7; 11; 13 ...;                                   (3.15)

при 6- и 12-пульсных ВП

           .                                    (3.16)

Очевидно,

                                      (3.17)

В цехах машиностроительных, металлургических и других предприятий  сварочные агрегаты, электроприводы небольшой мощности, (возбудители  и другие, относительно небольшие  нагрузки) имеют суммарную установленную  мощность, достигающую или даже превосходящую  установленную мощность крупных  нелинейных нагрузок. Для этого случая допустимо определять среднеквадратическое значение полной мощности нелинейных нагрузок по расчетной активной нагрузке Р_рас и средневзвешенному значению cosj_ср.кв:

                        (3.18)

Для группы сварочных машин (одноточечных, рельефных, шовных и стыковых агрегатов) определяется ток n-й гармоники так называемой усредненной сварочной машины :

                   (3.20)

где n_ф - число машин, подключенных к рассматриваемой фазе.

Математическое  ожидание тока І_nА  всех машин для фазы А

                                              

                                                        (3.21)

где t_ф.с - средняя продолжительность включения машин, определяемая по отношению

.          (3.22)

Расчетное значение тока n-й гармоники фазы А (В, С)

  (3.23)

Статистический  коэффициент b, исходя из 5 %-ного уровня значимости результатов, принимается равным 1,73.

 

4.Расчет несимметрии напряжений

 

Согласно  ГОСТ 13109-97, напряжение обратной последовательности U₂ определяется через линейные напряжения U_АВ,  U_ВС, U_СА по формуле

.

(4.1)

С погрешностью менее 1 %  U₂ может быть найдено по выражению

,                                                                (4.2)

где  ;   .

 

Для напряжения прямой последовательности U₁ в стандарте ГОСТ 13109-97 приводится формула

.

Значение  коэффициента обратной последовательности напряжений определяется по выражению (1.5). Основным моментом расчета является определение напряжения обратной последовательности U₂ согласно выражению

,                                      (4.3)

где I_2S – эквивалентный ток обратной последовательности, обусловленный несимметричными нагрузками; z_2S – эквивалентное сопротивление обратной последовательности сети.

Ток обратной последовательности I₂ и его начальная фаза при подключении трех однофазных нагрузок на линейные напряжения AB,  BC, CA

                   

;                                      (4.4)

                                           

.                                       (4.5)

При задании  полных мощностей

                     

;                           (4.6)

.                     (4.7)

При включении  двух однофазных нагрузок на линейные напряжения AB и BC эти выражения могут быть преобразованы к виду

                                    

;                                            (4.8)

                                            

.                                        (4.9)

Следует отметить, что при включении однофазных нагрузок с фазой j_н на пару линейных напряжений начальная фаза тока обратной последовательности находится в следующих пределах:

АВ и ВС……………..	30° – jн   £  £ 150° – jн;
ВС и СА…………….	150° – jн   £  £ 270° – jн;
СА и АВ……………..	270° – jн   £ £ 30° – jн.

Относительное значение (в долях полного сопротивления  прямой последовательности) модуля z_2S*, а также фазы эквивалентного сопротивления обратной последовательности секции (системы) шин имеет вид:

 

(4.10)

                            

,                        (4.11)

где и j_n – номинальная полная мощность и фазовый угол n-го присоединения линейной части нагрузки; и j_l – расчетное значение мощности и соответствующий ей угол нелинейной нагрузки l-го присоединения; – относительная проводимость обратной последовательности n-го вида линейной нагрузки; – относительная проводимость обратной последовательности нелинейной нагрузки при мощности ;  
S_номS – полная номинальная мощность нагрузок подстанции.

Последние выражения можно представить  в более компактном виде:

 

              

;                                  (4.12)

 

                   

;                                   (4.13)

, y_i, j_i – полная номинальная мощность, относительное значение проводимости обратной последовательности и фазовый угол  і–го присоединения линейной (нелинейной) части нагрузки.

Выражения для определения сопротивлений  обратной последовательности элементов  СЭС приведены в табл. 2.6.

В последние 10–15 лет в нагрузке СЭС предприятий значительно  возросла доля ВП и ДСП, сопротивления  обратной последовательности которых  существенно влияют на значение .

Для иллюстрации  этого положения в табл. 4.1 приведены значения и для узлов сетей 110 кВ, к которым подключены подстанции предприятий, городов и железнодорожного транспорта.

В распределительных сетях предприятий, подключенных к основным сетям ЭС, при мощности КЗ на шинах 6–10 кВ 200 МВ^_.А можно принимать , где .

Сопротивление обратной последовательности 6-пульсного  мостового ВП при соединении обмоток  трансформатора Y/Y или Y/D,  а также 12-пульсного ВП составляет z_2ВП = 2 z_1ВП    [43],

 

Таблица 4.1- Выражения для определения сопротивлений обратной последовательности элементов СЭС

Вид нагрузки	Выражения для расчета сопротивлений  обратной последовательности	Примечание
СД		При отсутствии каталожных данных принимается
АД		– кратность пускового  тока;
Двухобмоточные трансформаторы и реакторы		– относительное значение ЭДС КЗ. При отсутствии каталожных данных принимается  =0,1. Для реакторов вместо берется
Трехобмоточные трансформаторы с  расщепленными обмотками, сдвоенные  реакторы для каждой обмотки		– относительное реактивное сопротивление обмотки
БК
ВП		S – полная нагрузка ВП z = cos j + j sinj, где cosj – коэффициент мощности ВП с нагрузкой
ДСП и руднотермические печи		То же
Нагрузки осветительные		Р – мощность нагрузки
Питающая ЭЭС		– мощность КЗ

следовательно, ток обратной последовательности этих ВП может быть представлен выражением

где a – угол управления ВП; j_2н – начальная фаза напряжения обратной последовательности, обусловленная несимметричными нагрузками.

 

 

Таблица 4.2-Значения и для узлов сетей 110 кВ

Производство
Прокатный цех	0,51 + j0,68	0,85
Машиностроительный завод	0,33 + j0,49	0,59
Промышленный центр	0,50 + j0,68	0,83
Завод цветных металлов	0,49 + j0,52	0,72
Бумагоделательный комбинат	0,15 + j0,59	0,38
Тяговая подстанция	1,12 + j0,36	1,24
Химический завод	0,21 + j0,46	0,51