Домашнее задание «проектирование фильтрокомпенсирующих устройтсв»

Фильтрокомпенсирующее устройство – это многофункциональный электротехнический комплекс, предназначенный для нормализации основных параметров качества электроэнергии по напряжению в точке присоединения преобразователя к питающей электрической сети путем компенсации реактивной мощности, потребляемой преобразователем, и локализации гармоник тока, генерируемых преобразователем.

Постановка задания на проектирование фку

Исходные данные:

Трансформатор типа ТРДНС – 25000/35 с параметрами:

S_НОМ = 25000 кВА, U_ВН = 35,75 кВ, U_НН = 10,5 кВ, Р_Х = 25 кВт, Р_К = 115 кВт,

U_K, % ВН-НН – 10,5 НН₁ – НН₂ – 30, I_X = 0,65 %, Ом – активное сопротивления трансформатора ТРДНС – 25000/35, - индуктивное сопротивление трансформатора ТРДНС – 25000/35

tgφ₁ = 0,55, tgφ₂ = 0,484

Преобразователь типа – ПЧСН (преобразователь частоты синхронный)

Рисунок 1 Упрощенная схема питания ПЧСН

Задание: Выбрать и рассчитать ФКУ для ПЧСН в точке присоединения к питающей сети.

1 Выбор фильтрокомпенсирующих устройств для преобразователей типа пчсн.

1.1 Выбор типа и числа фильтров фку

Выбор типа и числа фильтров комплекта ФКУ в основном зависит от пульсности схемы преобразователя и значения ОКЗ.

Для уменьшения искажений кривой напряжения в точке присоединения преобразователя к сети применяются многопульсные преобразовательные схемы. Предельная мощность преобразователя, при которой коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения в точке его присоединения к сети не превышает допустимого значения, зависит от пульсности схемы преобразователя и отношения мощности КЗ в точке присоединения преобразователя к сети S_K3 к его мощности S_П:

(1)

, (2)

где = 10,5 кВ – номинальное напряжение в точке подключения преобразователя к системе питания;

Определим :

1. Составим схему замещения до точки КЗ

Рисунок7 Схема замещения

Z_Л, Z_ТР, Z_Л, Z_В, Z_Л, - полные сопротивления элементов СЭС до точки КЗ

Принимаем базисные условия:

Базисный ток определяем по следующей формуле:

(3)

(4)

1.2 Расчет токов короткого замыкания в точке (1).

. (5)

(6)

Определим :

1) Определим сначала активную и реактивную составляющие полного сопротивления элементов СЭС до точки (1).

, (7)

, (8)

где = 0,301 Ом/км – удельное активное сопротивление линии; L = 5 км – длина линии от источника питания до предприятия;

= 0,421 Ом/км – индуктивное сопротивление линии.

Ом – активное сопротивления трансформатора ТРДНС – 32000/35

- индуктивное сопротивление трансформатора ТРДНС – 32000/35

(9)

Произведем выбор КЛ от трансформатора ТРДНС – 25000/35 до КРУ – 6 кВ

Условия выбора:

. (10)

Расчетный ток нормального режима:

. (11)

Расчетный ток послеаварийного режима:

. (12)

Учитывая величины полученных расчетных токов, выбираем токопровод

ТЗКР – 10 – 1600 – 81 УХЛ с параметрами:

U_Н = 10 кВ, I_Н = 1600 А, r₀ = 0, 1113 Ом/км.

Определяем сопротивления токопровода:

(13)

(14)

2)Выбор выключателя КРУ – 6 кВ

Условия выбора:

(15)

Учитывая данные расчетов (см.выше) выбираем выключатель BB/TEL – 10 - 20/1600 – У2

Произведем выбор КЛ от КРУ – 6 кВ до преобразователя ПЧСН:

(16)

, (17)

где - полная мощность преобразовательной установки ПЧСН; - активная мощность ПЧСН (паспортные данные).

. (18)

(19)

(20)

(21)

Выбираем сечение, оно выбирается по экономической плотности тока и по току нормального режима:

, (22)

где .

Принимаем стандартное сечение

Допустимый длительный ток нормального режима:

, (23)

где К₁ = 1 – коэффициент, учитывающий температуру окружающей среды,

К₂ =0,93 – коэффициент, учитывающий количество работающих кабелей, лежащих рядом,

К₃ = 1 – коэффициент допустимой перегрузки, который зависит от вида изоляции.

Допустимый длительный ток послеаварийного режима:

, (24)

где = 1,2 – поправочный коэффициент для кабелей в зависимости от удельного теплового сопротивления земли.

(25)

Окончательно принимаем к установке марки 2 х АВВГ-6 (3 х 95)

r₀ = 0,32 Ом/км, х₀ = 0,083 Ом/км.

Определим сопротивления КЛ 2 х АВВГ-6 (3 х 95):

(26)

(27)

1. Определим полное сопротивление цепи до точки КЗ

(28)

(29)

Полное сопротивление ветви до точки КЗ

(30)

1. Расчет тока начальной периодической составляющей тока КЗ

(31)

2. Расчет мощности КЗ

(32)

3. Расчет ОКЗ

(33)

Исходя из полученных расчетных значений ОКЗ = 34,03 выбираем пульсность схемы – 24, учитывая = 173,95 МВА – число фильтров при номере гармоники настройки 5 равно – 1.

Наиболее распространенными схемами однозвенных ФКУ являются узкополосные фильтры, настроенные на одну частоту тока преобразователя. Эти фильтры предназначены для минимизации мощных канонических гармоник преобразователя, обычно пятой.

В соответствие с (1):

, (34)

(35)

где Р— активная мощность преобразователя; tgφ₁, tgφ₂ — коэффициенты реактивной мощности до и после подключения ФКУ.

1) Емкость фильтра:

, (36)

где s — относительная частота (номер гармоники) настройки фильтра;

Q_Ф= - реактивная мощность фильтра на основной частоте; ω — угловая частота основной гармоники;

U— действующее значение номинального напряжения сети.

(37)

. (38)

2)Индуктивность фильтра:

. (39)

1. Индуктивное сопротивление фильтра на частоте настройке:

. (40)

4. Добротность фильтра:

(41)

r- подбирается в соответствие с конструкцией фильтра (справочные данные).

5. Отклонение напряжения, % вычисляют по формуле:

(42)

, (43)

где U — действительное значение напряжения; U_HOM — номинальное значение напряжения.

Действительное значение напряжения определяется соотношением:

(44)

(45)

где — напряжение источника питания; ∆U— падение напряжения от источника питания до точки присоединения преобразователя.

Падение напряжения вычисляют по формуле:

(46)

(47)

где X — реактивное сопротивление линии до точки присоединения преобразователя; и — активная и реактивная составляющие напряжения.

При подключении ФКУ реактивная составляющая падения напряжения уменьшается. Поскольку в сетях промышленных предприятий X>>R, то ∆U в основном определяет составляющая . Следовательно, применение ФКУ способствует уменьшению отклонений напряжения.