Компенсация реактивной мощности в электрических сетях с высшими

ГАРМОНИКАМИ

Увеличение количества и повышение установленной мощности электроприемников с нелинейным характером нагрузки сделали несинусоидальные режимы характерной и неотъемлемой чертой современных систем электроснабжения.

Вентильные преобразователи, применяемые на промышленных предприятиях, относятся к числу мощных нелинейных электроприемников, при работе которых в электрической сети возникают высшие гармоники тока и напряжения. Поэтому при использовании вентильных преобразователей появляется необходимость в уменьшении их негативного влияния на питающую сеть. А поскольку вентильные преобразователи, кроме того, являются крупными потребителями реактивной мощности, то также возникает вопрос о компенсации реактивной мощности, потребляемой вентильными преобразователями.

Наибольшее распространение для компенсации реактивной мощности на промышленных предприятиях получили конденсаторные установки. Высшие гармоники, генерируемые в сеть вентильными преобразователями, оказывают значительное влияние на работу конденсаторных установок, применяемых для компенсации реактивной мощности в сетях с нелинейными нагрузками. Они чаще выходят из строя по причине ускорения износа диэлектриков, а также по причине перегрузки конденсаторов токами высших гармоник, которая возникает, как правило, при появлении в сети резонансного режима на частоте какой-либо из высших гармоник.

Угол сдвига φ₁ между основными гармониками тока и напряжения вентильного преобразователя определяется в основном глубиной регулирования выпрямленного напряжения:

, (37)

где U_в – среднее значение выпрямленного напряжения, В; U_в0 – выпрямленное напряжение при идеальном холостом ходе и отсутствии регулирования, В:

, (38)

где U₂ – напряжение на входе вентильного преобразователя, В.

Реактивная мощность, потребляемая вентильным преобразователем, определяется по формуле:

, (39)

где I_в – среднее значение выпрямленного тока, А.

Действующее значение тока высших гармоник на входе вентильного преобразователя

, (40)

где – номер гармоники; n = 1, 2, 3, … ; P – число пульсаций за период.

При 6-пульсовой схеме вентильные преобразователи генерируют в сеть гармоники до 19-го порядка, при 12-пульсовой схеме ­– до 25-го порядка включительно.

Токи высших гармоник, протекающие через конденсаторную установку, будут равны

, (41)

где U_γф – фазное напряжение на стороне переменного тока, В (для 1-ой гармоники ); X_ку – номинальное сопротивление конденсаторной установки, Ом.

Максимальная перегрузка по току для конденсаторных установок составляет 1,3I_ном.

Для защиты конденсаторных установок и создания нормальных условий для их работы используются реакторы (дроссели), которые включаются в сеть последовательно с батареями конденсаторов. Также в настоящее время применительно к сетям с нелинейными нагрузками все большее применение находят комплектные фильтрокомпенсирующие устройства (ФКУ), обеспечивающие одновременно компенсацию реактивной мощности основной частоты, а также фильтрацию высших гармоник.

Задача 7. P-пульсовый вентильный преобразователь ВП подключен к шинам низкого напряжения трансформаторной подстанции промышленного предприятия. Напряжение на входе вентильного преобразователя равно U₂, среднее значение выпрямленного напряжения составляет U_в, а среднее значение выпрямленного тока – I_в. Для компенсации реактивной мощности, потребляемой вентильным преобразователем, параллельно ему включена конденсаторная установка КУ (рис. 3). Определить степень перегрузки конденсаторной установки токами высших гармоник, генерируемых в сеть вентильным преобразователем, по отношению к току 1-ой гармоники, номинальному току и току перегрузки конденсаторной установки. Дать рекомендации по защите конденсаторной установки от высших гармоник. Варианты для выполнения задания приведены в табл. 10.

Рис. 3. Расчетная схема

Таблица 10

Варианты для выполнения задания

Номер варианта	P	Uв, В	Iв, А	Sн.т, кВА	U2, В	Uк, %
						5,5
						6,5
						6,5
						5,5
						4,5
						5,5
						4,5
						5,5
						6,5
						5,5
						5,5
						5,5
						4,5
						4,5
						5,5
						6,5
						5,5
						5,5

Продолжение табл. 10

						5,5
						4,5
						5,5
						4,5
						6,5
						6,5
						5,5
						5,5
						5,5
						5,5
						5,5
						5,5
						5,5
						5,5
						4,5
						4,5
						5,5
						5,5
						5,5
						5,5
						5,5
						5,5
						5,5
						5,5
						5,5
						5,5
						5,5
						5,5
						5,5
						5,5
						5,5
						5,5

Перейти к Содержанию