vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

16

Компенсация реактивной мощности в электрических сетях со специфическими нагрузками

К специфичным нагрузкам относятся нелинейные, несимметричные и резкопеременные нагрузки, режимы работы которых обуславливают иные принципы компенсации реактивной мощности (КРМ).

В сетях с резкопеременной несимметричной нагрузкой

Особенности компенсации реактивной мощности в сетях с резкопеременной несимметричной нагрузкой:

1. Из-за низкого коэффициента мощности потребителей и резкопеременного характера нагрузки осуществляют компенсацию как постоянной (необходима для улучшения COS и для

уменьшения отклонений напряжения), так и переменной составляющей (необходима для снижения колебаний напряжения в питающей сети) РМ.

2. Из-за динамичного изменения потребляемой РМ необходимо использовать

быстродействующие КУ. Необходимое быстродействие таких КУ ориентировочно определяют как dQ / dt 100 2000 Мвар/с.

3.Из-за неравномерного потребления РМ по фазам необходимо пофазное управление КУ.

4.Наличие гармоник тока и напряжения при работе нелинейных нагрузок приводит к значительным перегрузкам батарей конденсаторов по току.

Компенсация реактивной мощности в сети с резкопеременными нагрузками

Для определения допустимых колебаний напряжения в расчётной точке сети исходными данными являются графики работы резкопеременной нагрузки.

Размах эквивалентного колебания напряжения определяют по формуле, %,

f ср. nк / T , где T − время цикла работы нагрузки по графику потребляемой реактивной

мощности.

Компенсация реактивной мощности в электрической сети с несимметричными нагрузками

Для КРМ при несимметрии напряжений более 2% используют симметрирующие или фильтрокомпенсирующие устройства.

При подключении СУ должно обеспечиваться допустимое значение коэффициента

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

17

−активные мощности несимметричных нагрузок.

Взависимости от заданного значения РМ в узле сети QСУ , допустимых отклонений

напряжения прямой последовательности и коэффициента несимметрии напряжений определяют РМ СУ:

нагрузок.

Положительное значение QСУ соответствует индуктивной мощности элемента СУ, а

отрицательное − ёмкостной.

При наличии в сети источников гармоник для схемы СУ (см. табл. 1) следует проверить, не возникают ли при выбранных параметрах резонансы токов на каких-либо частотах, а также БК на

перегрузку токами гармоник (при недопустимой перегрузке последовательно подключают реактор или устанавливают фильтросимметрирующее устройство − ФСУ).

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Определение параметров ФСУ. При расчёте РМ трёхплечевого ФСУ используют значения РМ, полученные при условии симметрирования, с последующей проверкой БК фильтрованных цепей на перегрузку токами гармоник

QБК, i 1,2U ном.I , i ,

где I , i − действующее значение гармоник тока, протекающего по i-му плечу ФСУ.

Если условие не выполняется, то ФСУ настраивают на частоту

ν QСУ, i νMIN / QБК ,

где νMIN − минимальный порядковый номер гармоники тока; QСУ, i − РМ СУ. Относительная мощность батареи в i-м плече ФСУ равна:

K БК, i QБК, i / Sк .

При использовании двухплечевых ФСУ действующее значение тока, протекающего по фильтровому звену, определяют из выражения

I (I , д , д ) 2 ,

где I , д − ток , д-й гармоники; , д − доля тока, протекающего через плечи фильтра.

Гармоники напряжения в составе линейных напряжений сети после установки ФСУ, настроенного на частоту р , отнесённые к соответствующим гармоникам напряжений до

установки ФСУ, определяют по формулам:

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

которой настроено фильтровое плечо; *д р / д − относительная частота тока -й гармоники,

протекающей через устройство.

На предприятиях с нелинейными нагрузками допускается применение в качестве источников реактивной мощности батарей конденсаторов, если выполняются следующие условия:

нелинейной нагрузки.

При выполнении этих условий вопрос о компенсации реактивной мощности в узле сети с нелинейной нагрузкой должен решаться согласно положениям разд. 2.8–2.10.

Для оценки влияния нелинейных нагрузок на сеть предприятия необходимо определить коэффициент несинусоидальности

n

kнс 100 ( U 2 ) / U ном ,

2

где U - действующее значение напряжения -й гармоники; п - порядковый номер последней из

учитываемых гармоник.

Значение напряжения U можно определить по выражению [11]

U I U нлU ном / Sк ,

где I - действующее значение тока -й гармоники; - порядковый номер гармоники; U нл -

напряжение нелинейной нагрузки (если расчетная точка совпадает с точкой присоединения нелинейной нагрузки, то U нл U ном ); S k - мощность короткого замыкания в расчетной точке.

Действующее значение I зависит от вида нелинейной нагрузки и от электрических

параметров сети.' Дуговые сталеплавильные печи. Для ДСП достаточно учитывать только 2-7-ю гармоники.

Токи гармоник (кроме тока 2-й, который принимается равным току 3-й) определяются по

следующим формулам [11, 13]:

- для одной ДСП I I пт / 2 ;

-для группы одинаковых ДСП I гр I 4 N ;

-для группы печей разной мощности

n

I гр I _ MAX (Sптi / Sпт_ MAX ), i 1

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

(определяются по данным [3]).

Установки дуговой сварки постоянного тока генерируют 5, 7 и 11-ю гармоники. Токи этих

гармоник можно найти по формуле

I i Sпаспk зс ПВфс /( U ном ).

Для группы сварочных установок при независимом режиме работы

Вентильные преобразователи. В зависимости от схемы выпрямления единичного преобразователя рекомендуется учитывать следующие гармоники тока:

при шестифазной - 5, 7, 11 и 13-ю; при двенадцатифазной - 11, 13, 23 и 25-ю;

при двадцатичетырехфазной - 23, 25, 47 и 49-ю.

Токи этих гармоник можно определить по выражению

I Sпр /( 3 U ном ),

где Sпр - потребляемая из сети мощность преобразователя (при одновременной работе

группы преобразователей под Sпр подразумевается их суммарная мощность).

При коэффициенте несинусоидальности менее 5 % рекомендуется применять в качестве устройств компенсации реактивной мощности батареи конденсаторов в комплекте с защитным реактором или фильтры. Мощность батареи находится из условий баланса реактивной мощности (см. 2.11). Применяя батареи конденсаторов с последовательно включенным защитным реактором, необходимо обеспечить индуктивный характер цепи на частоте, наименьшей из генерируемых суммарной нелинейной нагрузкой гармоник. Индуктивное сопротивление (Ом) защитного реактора на частоте 50 Гц определяется из условия

X p 1,1U б2_ к _ ном /( 2Qб _ к _ ном ),

U б _ к _ ном MIN2 U ном /( MIN2 1),

где MIN - наименьший порядковый номер гармоники; U ном - номинальное напряжение сети, в

которой устанавливаются конденсаторы.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

21

При коэффициенте несинусоидальности 5 % и более рекомендуется применять силовые фильтры высших гармоник. Суммарная реактивная мощность, генерируемая фильтрами, должна выбираться из условий баланса реактивной мощности. Если в сети устанавливается несколько

фильтров на разные гармоники, то выражение для мощности батареи конденсаторов фильтра р -й

гармоники имеет вид [13]

Qбкф 3U ном _ р I vp / ci2 a 2p kU2 , Й

где fU ном _ р - номинальное линейное напряжение батареи конденсаторов фильтра; I p - линейный ток -й гармоники в цепи фильтра; ci - допустимый коэффициент превышения тока конденсаторов ( ci =L,3); a p , kU - коэффициенты.

где U м - наибольшее возможное в эксплуатации значение линейного напряжения на шинах

подстанции; kсх - коэффициент схемы ( kсх = 3 при присоединении конденсаторов в треугольник

иkсх =3 при присоединении в звезду); р - номер расчетной гармоники.

Всвязи с большим разбросом параметров конденсаторов и отсутствием необходимости

снижать k нс до нуля можно наряду с настроенными фильтрами применять ненастроенные.

Применение последних позволяет для многих схем электроснабжения обойтись одним фильтром. Мощность батареи конденсаторов фильтра определяется из условия отсутствия перегрузки по току

Qкбa 1,2kсх I _ U ном _ р ;

где I - действующее значение гармоник тока, протекающих через фильтр.

мощность батарей фильтра, выбранная для его настройки на частоту MIN .