13. Основные положения методики расчета несинусоидальных режимов (формулы просмотреть в методе№2 стр73-75)

Необходимость учета активных сопротивлений и емкостных проводимостей элементов систем электроснабжения, распределенности параметров кабельных и воздушных линий, влияния вытеснения тока в проводниках на активное и индуктивное сопротивления элементов значительно усложняет расчеты уровней высших гармоник. В связи с этим решение данной задачи в полной мере возможно лишь при автоматизации расчетов. В то же время в ряде случаев возникает необходимость приближенной оценки уровней высших гармоник в системах электроснабжения. Такая оценка с учетом ряда допущений может быть выполнена с помощью простейших вычислительных средств. Ниже приводится методика расчета режимов высших гармоник в электрических сетях предприятий.

Расчет режимов высших гармоник проводится при допущениях, приведенных в разделе 4.2 пособия. Эти допущения позволяют рас-сматривать режим для каждой гармоники независимо от режим другой и использовать для определения амплитудных спектров принцип нало-жения. Для проведения расчетов необходимо иметь следующие исход-ные данные:

- однолинейную схему электроснабжения предприятия;

- каталожные или паспортные данные элементов схемы электро-снабжения, необходимые для расчета параметров их схемы за-мещения;

- сведения о составе потребителей, подключенных к цеховым подстанциям для рассматриваемого режима системы электро-снабжения;

- сведения о параметрах источников высших гармоник и режимах их работы.

При расчетах активными сопротивлениями элементов систем электроснабжения пренебрегают, а коэффициенты К_х, учитывающие влияние вытеснения тока в проводниках на индуктивные сопротивле-ния элементов, на рассматриваемом диапазоне частот (250÷1250 Гц) считаются неизменными.

Расчет производится для канонических гармоник (n=5; 7; 11; 13; 17; 19…). Если в системе электроснабжения имеются преобразователи только с 6-фазной схемой выпрямления, то производится вычисление амплитуд гармоник не менее чем до 19 порядка включительно. При на-личии преобразователей с 12-фазными схемами выпрямления или при применении 12-фазного эквивалентного режима работы вентильных аг-регатов необходимо определять уровни гармоник не менее чем до 25 порядка. Канонические гармоники более высоких порядков и анормальные учитываются при расчетах коэффициентов несинусоидальности кривой напряжения с помощью поправочных коэффициентов.

Расчет установившегося режима высших гармоник производят в следующем порядке:

1. Составляют схему замещения системы электроснабжения для токов высших гармоник. Схема замещения составляется на одну фазу и имеет нейтраль, к которой присоединяются нулевые точки схем замещения генераторов, обобщенных нагрузок, двигателей, батарей конден-саторов и емкостных проводимостей кабельных и воздушных линий напряжением выше 1000 В. Схемы замещения элементов системы элек-троснабжения приведены на рис. 4.8.

Емкостными проводимостями кабелей напряжением до 1000 В в схемах замещения пренебрегают. Емкости кабелей напряжением выше 1000 В учитывают при расчетах режимов гармоник порядков n>20.

2. Производят расчет параметров схем замещения элементов сис-тем и электроснабжения. Сопротивления силового трансформатора, ре-актора, воздушной линии (рис. 4.8. а), электродвигателей, цеховой под-станции и эквивалентной асинхронной нагрузки (рис. 4.8. б) определя-ются по формуле:

Х_n=K_xX₂n Здесь К_х – коэффициент, учитывающий вытеснения тока в про-водниках на частотах высших гармоник принимаемым равным:

0,88-для силового трансформатора, неявнополюс-ных синхронных машин и асинхронных двига-телей с фазным ротором;

0,78-для явнополюсных синхронных машин;

1,0-для асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором;

Количество гармоник, для которых рассчитываются параметры схем замещения, определяются в соответствии с приведенными выше рекомендациями.

3. Определяется спектральный состав токов тиристорных уст-ройств и других источников высших гармоник. При этом углы комму-тации ϒ и регулирования α тиристорных устройств принимаются средними для рассматриваемого интервала времени. В качестве рассматри-ваемого интервала времени, как правило выбирается период на котором нагрузки источиков высших гармоник максимальны. В связи с тем,что уровни напряжения существенно влияют на амплитудные и фазные спектры токов преобразователей, при их расчетах необходимо исполь-зовать значения фактических напряжений электрической сети, найден-ные из расчета режима прямой последовательности промышленной частоты. При определении действительной и мнимой составляющих гармоник тока, генерируемых вентильными преобразователями, необ-ходимо учитывать схемы соединения обмоток анодных трансформато-ров. Учет схемы соединения обмоток анодного трансформатора осуще-ствляется с помощью коэффициента К_j:

Для схем соединения обмоток Υ / Υ для всех гармоник К_j=1.

Если к одному узлу подключено несколько источников высших гармоник, то производится их замена одним эквивалентным.

J_nj – модуль тока n-й гармоники j-го реверсивного преобра-зователя; - комплексное значение n-й гармоники тока j-го неревер-сивного преобразователя; mp, mн – количество соответственно ревер-сивных и нереверсивных преобразователей, подключенных к одной секции подстанции. •njJ

4. Для каждой из рассматриваемых гармоник, используя принцип наложения и известные методы расчета линейных электрических цепей, производится расчет амплитуд гармоник напряжения в узлах схемы за-мещения и токов в ее ветвях.

.

Действующее значение токов n-й гармоники в j-й ветви определя-ется при этом из выражения

Следует отметить, что наличие в системе электроснабжения емко-стей батарей конденсаторов, кабельных и воздушных линий может привести к резонансу в системе электроснабжения на частоте одной изопределяемых гармоник или вблизи нее. Определение амплитуд таких гармоник следует производить с учетом активных сопротивлений эле-ментов систем электроснабжения, т.к. пренебрежение ими приводит к недопустимым погрешностям в расчетах.