Розробка фільтросиметруючого пристрою для забезпечення якості електроенергії

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Зміст роботи

фільтросиметруючий напруга електричний струм

Симетрична трифазна система напруг характеризується однаковими за модулем і фазі напруженнями у всіх трьох фазах. При несиметричних режимах напруги в різних фазах не рівні.

Несиметричні режими в електричних мережах виникають з наступних причин:

1) неоднакові навантаження в різних фазах ,

2 ) неповнофазного робота ліній або інших елементів у мережі ,

3 ) різні параметри ліній в різних фазах.

Систематична несиметрія зумовлена неповнофазною роботою елементів мережі, при якій викликається короткочасне відключення однієї або двох фаз при коротких замиканнях.

Поява напруг і струмів зворотної та нульової послідовності U2, U0, I2, I0 призводить до додаткових втрат потужності і енергії , а також втрат напруги в мережі, що погіршує режими і техніко - економічні показники її роботи. Токи зворотної та нульової послідовностей I2, I0 збільшують втрати в поздовжніх гілках мережі, а напруги і струми цих же послідовностей - в поперечних гілках.

Накладення U2 і U0 призводить до різних додатковим відхиленням напруги в різних фазах. В результаті напруги можуть вийти за допустимі межі. Накладення I2 і I0 призводить до збільшення сумарних струмів в окремих фазах елементів мережі. При цьому погіршуються умови їх нагріву і зменшується пропускна здатність.

Несиметрія напруг характеризується коефіцієнтом зворотній послідовності напруг і коефіцієнтом нульової послідовності напруг , нормальне і максимальне допустимі значення яких становлять 2 і 4 %.

Симетрування напруг в мережі зводиться до компенсації струму і напруги зворотної послідовності.

При стабільному графіку навантажень зниження систематичної несиметрії напруг в мережі може бути досягнуто вирівнюванням навантажень фаз шляхом перемикання частини навантажень з перевантаженої фази на ненавантажену.

Вихідні дані

1.Потужність однофазного навантаження (фази BC), S=5,7 МВА;

2.Коефіцієнт потужності однофазного навантаження, cosц=0,89;

3.Номінальна напруга мережі, Uн=6 кВ;

4.Потужність КЗ у точці підключення навантаження, Sкз=165 МВА;

5.Кількість фаз вентильного перетворювача (ВП) - 3;

6.Потужність навантаження на ВП, Sвп=12 МВА;

7.Відносні рівні гармонік напруги у мережі, U11=5,2%; U13=4,7%.

Визначаємо силу струму зворотної послідовності однофазного навантаження та його аргумент.

, А (1.1)

де SВC - потужність однофазного навантаження, S=5,2 МВА;

UН - номінальна напруга мережі, Uн=10 кВ.

А

Визначаємо опір короткого замикання.

, Ом (1.2)

де Sкз - потужність короткого замикання у точці підключення навантаження, Sкз=130 МВА;

Ом

Визначаємо коефіцієнт несиметрії лінійної напруги

, % (1.3)

Визначаємо потужність батареї конденсаторів.

, кВАр (1.4)

де К - відносна величина зменшення несиметрії, К=1.

UНБ - номінальна напруга батареї конденсаторів.

, кВ (1.5)

кВ

(1.6)

кВАр

Розподіляємо потужність батарей конденсаторів по фазам. Визначаємо коефіцієнти розподілу потужності батарей конденсаторів по номограмі рис. 1.1.



Рисунок 1 Номограма для розрахунку симетруючого пристрою

, кВАр (1.7)

де КВCі КСА - коефіцієнти розподілу потужності батарей конденсаторів, КВC=0,52; КСА=0,48.

кВАр

, кВАр (1.8)



кВАр

Визначимо на скільки знизиться рівень несиметрії при використанні конденсаторних батарей.

, % (1.9)

де Q - сумарна потужність батарей конденсаторів. Що встановлюються на кожну фазу.

Для компенсації реактивної потужності і зменшення несиметрії обираємо зі стандартного ряду потужностей конденсаторів наступні:

Для фази ВC

Для фази СА

%

Рисунок 2 Схема підключення батарей конденсаторів СП для симетрування напруги.

2. Розрахунок параметрів фільтросиметруючого пристрою

Поширеним способом підвищення якості електроенергії у багатофазних системах зі змінним навантаженням є використання у вузлах навантаження статичного перетворювача, який має забезпечити електромагнітну сумісність споживачів, оптимізувати режими роботи електричної мережі, знизити втрати напруги та потужності. Існуючі перетворювачі достатньо надійні, але не завжди відповідають сучасним вимогам щодо швидкодії, точності регулювання і стабілізації параметрів якості електроенергії та масогабаритних показників.

Аналіз основних типів перетворювачів для розподільчих мереж низької напруги показав, що найбільш якісними є конденсаторні фільтросиметруючі пристрої, в яких реалізовано спосіб регулювання напруги, заснований на розділенні регульованої та нерегульованої потужностей. Завдяки ефективності зазначеного способу регулювання його доцільно використовувати для реалізації багатофункціональних трифазних перетворювачів, які дають можливість одночасно симетрувати напруги навантаження, регулювати їх рівень у широкому діапазоні і поліпшувати гармонічний склад.

Визначаємо коефіцієнт несинусоїдальності.

,% (1.10)

%

де U11, U13 - відносні рівні гармонік напруги у мережі, U11=5,2%;U13=4,7%.

Визначаємо струми гармонік перетворювача

, А (1.11)

А

, А (1.12)

А

Визначаємо залишкову напругу гармонік.

(1.13)

Визначаємо коефіцієнти сBC та сСА.

(1.14)

(1.15)

Визначаємо залишкові значення напруги 13-ї гармоніки мережі по відношенню до їх значень до установки ФСП.

(1.16)

(1.17)

(1.18)

Визначаємо значення напруг 13-ї гармоніки у фазах після установки ФСП.

, % (1.19)

%

%

%

Визначаємо коефіцієнт несинусоїдальності при застосуванні ФСП.

, % (1.20)

%

Визначаємо коефіцієнти та .



(1.21)

(1.22)

Визначаємо значення діючих струмів вищих гармонік, які протікають крізь фільтруючі кола, налаштованих на частоту р-й гармоніки.

, А (1.23)

А

, А (1.24)

А

Виконаємо перевірку потужності обраних батарей конденсаторів.

, кВАр (1.25)

Для фази BC

Для фази СА

Умова виконується, тому обрані конденсаторні батареї для фільтросиметруючого пристрою виконано і задовольняють експлуатаційним параметрам. Визначаємо індуктивний опір реактора у ВС СА.

, Ом (1.26)

Ом

Ом

Визначаємо індуктивність реактора у фазах.

, Гн (1.27)

Гн

Гн

Рисунок 3 Схема підключення ФСП для симетрування напруг і зниження гармонік напруг

Література

1. Довідник з електропостачання промислових підприємств: Проектування і розрахунок/ О. С. Овчаренко, М. Л. Рабинович, В. І. Мозирський, Д. І. Розинський. - К.: Техніка, 1985. - 279 с.

2. Жежеленко І. В. Показники якості електроенергії та їх контроль на промислових підприємствах. - М.: Енергоатоміздат, 1986. - 168 с.

3. Неклепаев Б. Н. Електрична частина електростанцій. Підручник для студентів вузів. - М.: Енергія, 1976. - 552 с.

4. Усатенко С. Т., Каченюк Т. К., Терехова М. В. Виконання електричних схем по ЕСКД: Довідник. - М.: Видавництво стандартів, 1989. - 325 с.

5. Міждержавний стандарт ГОСТ 13109-97 «Електрична енергія. Сумісність технічних засобів електромагнітна. Норми якості електричної енергії в системах електропостачання загального призначення».

6. Системи виробництва та забезпечення якості електроенергії. Конспект лекцій для студентів ЗДІА спеціальності 6.000008 «Енергетичний менеджмент»/ Укл.: Ю.Г. Качан, С.А. Левченко - Запоріжжя, 2006.-127 с.

Размещено на Allbest.ru