Система электроснабжения промышленного предприятия: расчет основных параметров
Расчет параметров фильтрокомпенсирующего устройства (ФКУ) в системе электроснабжения промышленного предприятия. Параметры схемы замещения на частотах высших гармоник, их действующие и относительные значения на шинах. Значение реактивной мощности (ФКУ).
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 06.10.2011 |
| Размер файла | 1,5 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Содержание
- Определяются параметры схемы замещения на частотах высших гармоник
- Определяются действующие и относительные значения гармоник напряжения на шинах НН ППЭ
- Определяется необходимое значение реактивной мощности ФКУ
- Расчет параметров ФКУ на основе конденсаторной батареи (БК)
- Расчет параметров ФКУ на основе резонансного фильтра
- Расчет оптимальных параметров ФКУ на основе резонансного фильтра (РФ).
- Заключение
- Список литературы
Задание на курсовую работу по дисциплине "Электромагнитная совместимость в энергетике"
Рассчитать параметры фильтрокомпенсирующего устройства (ФКУ) в системе электроснабжения промышленного предприятия.
Рассмотреть следующие вопросы:
a) оценить возможность применения батареи конденсаторов для компенсации реактивной мощности на стороне НН Т1;
b) определить параметры ФКУ на основе силового резонансного фильтра, настроенного на частоту наибольшей гармоники в спектре тока преобразователя;
|
Вариант |
Тип трансформатора Т1 |
Мощность/cosц преобр. |
Длина/ сечение ВЛ |
Фазность преобр. |
Тип ЭД М |
QЭ, квар |
|
|
4 |
ТДН-10000/110/10 |
6300/0,8 |
40/95 |
12 |
СТД-1250-2 |
2500 |
Решение.
1. Определяется спектральный состав высших гармоник тока, генерируемых преобразователем
,
где m - фазность преобразователя
k = 1.
11
2. Действующие значения гармоник тока преобразователя:
3. Определяем параметры схемы замещения СЭС на f 1-ой гармоники:
Все параметры приводим к стороне 6,6 кВ.
Параметры схемы замещения определяются по паспортным данным электрооборудования по следующим формулам:
Uн - кВ; Sн - кВА; Pн, Ркз - кВт
где ;
Uсрн, Uсрв - средние напряжения вторичной и первичной обмоток трансформатора T1; Кп - кратность пускового тока электродвигателя.
Определяются параметры схемы замещения на частотах высших гармоник
Зависимости от частоты параметров схемы замещения определяются по формулам.
Схема замещения СЭС на частотах высших гармоник
Результаты расчетов сводятся в таблицу
|
№ гармоник |
rW (Ом) |
jxW (Ом) |
-jxCW/2 (Ом) |
rT1 (Ом) |
jxT1 (Ом) |
rT2 (Ом) |
jxT2 (Ом) |
rM (Ом) |
jxM (Ом) |
||
|
1 |
0.0404 |
0.0573 |
0.63 |
0.0253 |
0.456 |
0.0675 |
0.429 |
7.884 |
4.64 |
||
|
2 |
0.057 |
0.115 |
0.315 |
0.036 |
0.912 |
0.095 |
0.858 |
11.15 |
9.28 |
||
|
3 |
0.07 |
0.172 |
0.21 |
0.044 |
1.368 |
0.117 |
1.287 |
13.655 |
13.92 |
||
|
4 |
0.081 |
0.229 |
0.158 |
0.051 |
1.824 |
0.135 |
1.716 |
15.768 |
18.56 |
||
|
5 |
0.09 |
0.286 |
0.126 |
0.057 |
2.28 |
0.151 |
2.145 |
17.629 |
23.2 |
||
|
6 |
0.099 |
0.344 |
0.105 |
0.062 |
2.736 |
0.165 |
2.574 |
19.312 |
27.84 |
||
|
7 |
0.107 |
0.401 |
0.09 |
0.067 |
3.192 |
0.179 |
3.003 |
20.859 |
32.48 |
||
|
8 |
0.114 |
0.458 |
0.079 |
0.072 |
3.648 |
0.191 |
3.432 |
22.299 |
37.12 |
||
|
9 |
0.121 |
0.516 |
0.07 |
0.076 |
4.104 |
0.203 |
3.861 |
23.652 |
41.76 |
||
|
10 |
0.128 |
0.573 |
0.063 |
0.08 |
4.56 |
0.213 |
4.29 |
24.931 |
46.4 |
||
|
11 |
0.134 |
0.63 |
0.057 |
0.084 |
5.016 |
0.224 |
4.719 |
26.148 |
51.04 |
Определяются действующие и относительные значения гармоник напряжения на шинах НН ППЭ
Схема замещения на частотах высших гармоник преобразуется к следующему виду
где U1=Uнн =6,6 кВ - напряжение основной частоты на шинах ППЭ.
- для выпрямителей с 6-ти пульсной схемой
Результаты расчетов сводятся в таблицу
|
№ п/п |
ZЭ (Ом) |
Э (А) |
U (В) |
KU (n) |
P (кВт) |
||
|
1 |
0,503 |
551,12 |
276,96 |
4,2 |
84,74 |
||
|
2 |
1,011 |
275,56 |
278,56 |
4,22 |
46,24 |
||
|
3 |
1,417 |
183,71 |
260,26 |
3,94 |
54,06 |
||
|
4 |
1,452 |
137,78 |
200,08 |
3,032 |
14,58 |
||
|
5 |
1,964 |
110,224 |
216,5 |
3,28 |
6,123 |
||
|
6 |
2,435 |
91,85 |
223,63 |
3,39 |
4,278 |
||
|
7 |
2,881 |
78,73 |
226,82 |
3,44 |
3,384 |
||
|
8 |
3,316 |
68,89 |
228,45 |
3,46 |
2,805 |
||
|
9 |
3,745 |
61,236 |
229,36 |
3,48 |
2,385 |
||
|
10 |
4,171 |
55,112 |
229,88 |
3,48 |
2,068 |
||
|
11 |
4,594 |
50,1 |
230,2 |
3,49 |
1,815 |
Определяется коэффициент искажения синусоидальности напряжения и суммарные потери активной мощности на частотах высших гармоник
по ГОСТу допустимо 10%
Определяется необходимое значение реактивной мощности ФКУ
,
где QЭ - экономическое значение реактивной мощности;
Qфакт - фактическое значение реактивной мощности, потребляемой предприятием:
.
Расчет параметров ФКУ на основе конденсаторной батареи (БК)
Мощность конденсаторной батареи
,
где =100 КВАр - единичная мощность серийно выпускаемых конденсаторных батарей;
round - операция округления до ближайшего целого.
Параметры БК на основной частоте (50 Гц):
;
;
где =0,0025 - тангенс угла диэлектрических потерь.
Определяется эквивалентное сопротивление схемы замещения СЭС с БК, подключенной к шинам низкого напряжения ГПП на частоте каждой гармоники.
Результаты расчетов сводятся в таблицу.
|
№ п/п |
ZБК, (Ом) |
ZЭ (Ом) |
ZЭБ (Ом) |
UБ (В) |
KU (n) |
PБ (кВт) |
|||
|
rБК |
-jxБК |
||||||||
|
1 |
0,163 |
65,32 |
0,503 |
0,507 |
279,06 |
4,228 |
85,65 |
||
|
2 |
0,231 |
32,67 |
1,011 |
1,043 |
287,25 |
4,35 |
49,2 |
||
|
3 |
0,283 |
21,78 |
1,417 |
1,507 |
276,76 |
4, 19 |
61,25 |
||
|
4 |
0,326 |
16,335 |
1,452 |
1,591 |
219,14 |
3,32 |
17,71 |
||
|
5 |
0,365 |
13,068 |
1,964 |
2,31 |
254,43 |
3,855 |
8,857 |
||
|
6 |
0,394 |
10,89 |
2,435 |
3,129 |
287,37 |
4,35 |
7,872 |
||
|
7 |
0,426 |
9,334 |
2,881 |
4,15 |
326,69 |
4,95 |
8,573 |
||
|
8 |
0,455 |
8,168 |
3,316 |
5,535 |
381,32 |
5,78 |
10,78 |
||
|
9 |
0,483 |
7,26 |
3,745 |
7,594 |
465,04 |
7,05 |
15,74 |
||
|
10 |
0,509 |
6,53 |
4,171 |
11,02 |
607,34 |
9,2 |
27,55 |
||
|
11 |
0,534 |
5,94 |
4,594 |
17,587 |
881,11 |
13,35 |
61,56 |
Вычисляется коэффициент искажения синусоидальности напряжения и сравнивается с допустимым значением
5%,
где - действующее значение гармоники напряжения на шинах ГПП;
- номинальное напряжение на стороне НН трансформатора ГПП.
В нашем случае Кнс=21,7%, что значительно больше минимально допустимого на шинах. Из этого следует, что установка БК невозможна. В этом случае рекомендуется установка ФКУ, которая выполняет 2 функции:
электроснабжение гармоника реактивная мощность
1. На частоте основной гармоники это устройство имеет емкостное сопротивление, т.е. играет роль БК.
2. На резонансной частоте имеет сопротивление равное 0, т.е. забирает в себя токи этой частоты и не допускает выхода их во внешнюю сеть.
Расчет параметров ФКУ на основе резонансного фильтра
Условие резонанса для последовательного контура: , где - индуктивное сопротивление реактора РФ на частоте 50 Гц.
По выбранному значению Р определяется и рассчитывается эквивалентное сопротивление схемы замещения СЭС с РФ. Р=2 т.к. спектр нелинейный
Активное сопротивление РФ на f=50 Гц , где rР1=0,08 Ом.
r Ф=1.61+0.08=0.241Ом
Результаты расчетов сводятся в таблицу.
|
№п/п |
ZФ, (Ом) |
ZЭ (Ом) |
ZЭФ (Ом) |
UФ (В) |
KU (n) |
PФ (кВт) |
|||
|
rФ |
xФ=j (xР-xБК) |
||||||||
|
1 |
0,241 |
-49 |
0,503 |
0,508 |
280 |
4,24 |
86,56 |
||
|
2 |
0,341 |
0,001 |
1,011 |
0,303 |
83,4 |
1,26 |
65,38 |
||
|
3 |
0,417 |
27,24 |
1,417 |
1,35 |
248,2 |
3,76 |
49,2 |
||
|
4 |
0,482 |
49,03 |
1,452 |
1,41 |
194,4 |
2,95 |
13,78 |
||
|
5 |
0,539 |
68,63 |
1,964 |
1,91 |
210,5 |
3, 19 |
5,795 |
||
|
6 |
0,59 |
87,15 |
2,435 |
2,37 |
217,5 |
3,3 |
4,03 |
||
|
7 |
0,64 |
105 |
2,881 |
2,81 |
220,8 |
3,35 |
3,2 |
||
|
8 |
0,68 |
122,6 |
3,316 |
3,23 |
222,5 |
3,37 |
2,7 |
||
|
9 |
0,72 |
139,8 |
3,745 |
3,65 |
223,3 |
3,38 |
2,3 |
||
|
10 |
0,762 |
156,9 |
4,171 |
4,11 |
224 |
3,4 |
1,97 |
||
|
11 |
0,8 |
173,8 |
4,594 |
4,8 |
224,3 |
3,4 |
1,73 |
Рассчитаем коэффициенты синусоидальности:
Определяем суммарные потери: УРфv=236.65 кВт.
Определяем перегрузку по току и напряжению.
=49;
Результаты заносим в таблицу
|
Zбк1 |
Uбк1 |
||||
|
1 |
49 |
134,7 |
65,34 |
8,8 |
|
|
2 |
0,341 |
244,6 |
32,67 |
7,99 |
|
|
3 |
27,24 |
9,11 |
21,78 |
198,45 |
|
|
4 |
49,03 |
3,96 |
16,34 |
64,79 |
|
|
5 |
68,6 |
3,07 |
13,07 |
45,82 |
|
|
6 |
87,1 |
2,5 |
10,9 |
27,22 |
|
|
7 |
105 |
2,1 |
9,34 |
19,64 |
|
|
8 |
123,6 |
1,8 |
8,18 |
14,72 |
|
|
9 |
139,8 |
1,6 |
7,28 |
11,63 |
|
|
10 |
156,9 |
1,43 |
6,55 |
9,35 |
|
|
11 |
173,8 |
0,13 |
5,96 |
7,69 |
Расчет оптимальных параметров ФКУ на основе резонансного фильтра (РФ)
Оптимальный параметрический синтез ФКУ на частоте фильтруемой гармоники осуществляется по критерию минимума потерь активной мощности
на основе аналитического выражения
где rЭ, xЭ - активная и реактивная составляющие эквивалентного сопротивления СЭС на частоте настройки РФ (индекс р опущен);
rф, xф - активная и реактивная составляющие РФ на частоте настройки (индекс р опущен). =1,345Ом
Определяется индуктивное сопротивление реактора РФ на частоте 50 Гц
=17,008Ом
Пересчитываем с новыми параметрами, результаты сводятся в таблицу.
|
№п/п |
ZФ, (Ом) |
ZЭ (Ом) |
ZЭФ (Ом) |
UФ (В) |
KU (n) |
PФ (кВт) |
|||
|
rФ |
xФ=j (xР-xБК) |
||||||||
|
1 |
0,241 |
-48,34 |
0,503 |
0,507 |
280 |
4,24 |
86,56 |
||
|
2 |
0,341 |
1,33 |
1,011 |
0,582 |
83,4 |
2,43 |
65,38 |
||
|
3 |
0,417 |
29,22 |
1,417 |
1,36 |
248,2 |
3,77 |
49,2 |
||
|
4 |
0,482 |
51,67 |
1,452 |
1,413 |
194,4 |
2,95 |
13,78 |
||
|
5 |
0,539 |
71,93 |
1,964 |
1,91 |
210,5 |
3, 19 |
5,795 |
||
|
6 |
0,59 |
91,11 |
2,435 |
2,37 |
217,5 |
3,3 |
4,03 |
||
|
7 |
0,64 |
109,67 |
2,881 |
2,81 |
220,8 |
3,35 |
3,2 |
||
|
8 |
0,68 |
127,83 |
3,316 |
3,23 |
222,5 |
3,37 |
2,7 |
||
|
9 |
0,72 |
145,74 |
3,745 |
3,66 |
223,3 |
3,39 |
2,3 |
||
|
10 |
0,762 |
163,5 |
4,171 |
4,07 |
224 |
3,4 |
1,97 |
||
|
11 |
0,8 |
181,06 |
4,594 |
4,49 |
224,3 |
3,36 |
1,73 |
Определяем суммарные потери: УРфv= 201кВт.
Суммарные потери снизились.
Определим коэффициент несинусоидальности:
Рассчитываем перегрузки батареи конденсаторов РФ по току и напряжению, суммарные потери активной мощности на частотах высших гармоник.
, ,
Результаты заносим в таблицу
|
Zбк1 |
Uбк1 |
||||
|
1 |
48,34 |
136,53 |
65,34 |
8,92 |
|
|
2 |
1,37 |
117,15 |
32,67 |
3,83 |
|
|
3 |
29,22 |
8,52 |
21,78 |
185,6 |
|
|
4 |
51,67 |
3,77 |
16,34 |
61,57 |
|
|
5 |
71,93 |
2,93 |
13,07 |
47,86 |
|
|
6 |
91,11 |
2,39 |
10,9 |
26,06 |
|
|
7 |
109,67 |
2,02 |
9,34 |
18,82 |
|
|
8 |
127,83 |
1,74 |
8,18 |
14,25 |
|
|
9 |
145,5 |
1,53 |
7,28 |
11,17 |
|
|
10 |
163,5 |
1,37 |
6,55 |
8,98 |
|
|
11 |
181,06 |
1,22 |
5,96 |
7,29 |
Заключение
Установка фильтро-компенсирующего устройства позволила снизить потери на резонансной частоте f=100 гц с 65,38 кВт до 29,39 кВт. Снизились перегрузки по току и напряжению батареи конденсаторов. Однако, установкой ФКУ, оптимально настроенного на резонансную частоту, не удалось добиться улучшения коэффициента несинусоидальности.
Список литературы
1. Г.П. Минин "Реактивная мощность"
2. А.Ф. Дьяков "Электромагнитная совместимость в электроэнергетике и электротехнике".
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Классификация потерь в системе электроснабжения промышленного предприятия. Влияние коэффициента мощности сети на потери электроэнергии. Пути уменьшения потерь в системе электроснабжения промышленных предприятий за счет компенсации реактивной мощности.
дипломная работа [2,4 M], добавлен 08.06.2017Категория надежности электроснабжения и выбор схемы электроснабжения предприятия. Расчет электрических нагрузок и выбор трансформатора. Компенсация реактивной мощности. Расчет осветительной сети. Выбор аппаратов защиты и линий электроснабжения.
курсовая работа [466,9 K], добавлен 01.05.2011Категория надежности электроснабжения и выбор схемы электроснабжения. Расчет электрических нагрузок и компенсирующего устройства. Выбор числа и мощности трансформаторов. Расчет питающих линий высокого напряжения. Техника безопасности при монтаже проводок.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 27.11.2009Проектирование системы электроснабжения промышленного предприятия, обеспечивающей требуемое качество электроэнергии и надёжность электроснабжения потребителей. Выбор числа и мощности силовых трансформаторов. Выбор основных параметров, расчет токов.
дипломная работа [767,7 K], добавлен 17.02.2015Технико-экономический расчет схемы электроснабжения металлургического завода. Величина годовых электрических и тепловых нагрузок. Расчет параметров, выбор основного оборудования. Определение режимов работы ТЭЦ и их анализ. Расчет себестоимости энергии.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 03.01.2015Расчет токов короткого замыкания в системе электроснабжения в относительных и именованных единицах с использованием средних и точных напряжений на каждой ступени. Параметры схемы замещения системы электроснабжения. Расчет параметров цепи кабельной линии.
курсовая работа [348,1 K], добавлен 08.05.2014Составление однолинейной схемы замещения системы электроснабжения. Расчет параметров схемы замещения системы электроснабжения, нахождение активного и реактивного сопротивления. Приведение токов КЗ к базисному напряжению. Расчет токов короткого замыкания.
контрольная работа [894,9 K], добавлен 14.11.2012Основные принципы компенсации реактивной мощности. Оценка влияния преобразовательных установок на сети промышленного электроснабжения. Разработка алгоритма функционирования, структурной и принципиальной схем тиристорных компенсаторов реактивной мощности.
дипломная работа [2,1 M], добавлен 24.11.2010Расчет электрических нагрузок промышленного предприятия. Выбор числа, мощности и типа трансформаторов цеховых трансформаторных подстанций предприятия. Технико-экономическое обоснование схемы внешнего электроснабжения. Расчет токов короткого замыкания.
дипломная работа [1,2 M], добавлен 13.03.2010Электрический расчет высоковольтной линии, предназначенной для электроснабжения промышленного предприятия. Выбор мощностей трансформаторов повышающей и понижающей подстанции. Определение параметров линии электропередач. Расчет токов короткого замыкания.
курсовая работа [990,3 K], добавлен 14.04.2014
