 |
Несинусоидальность напряжения. Основные показатели. Последствия высших гармоник.
|
|
|
|
Несинусоидальностьнапряжения это искажение синусоидальной формы кривой напряжения.
Главной причиной искажений являются электроприемники с нелинейной вольтамперной характеристикой – электродуговые сталеплавильные печи, вентильные преобразователи, установки дуговой и контактной сварки, преобразователи частоты, индукционные печи, электронные технические средства (телевизионные приемники, компьютеры), газоразрядные лампы и др. Электронные приемники электроэнергии и газоразрядные лампы создают при своей работе невысокий уровень гармонических искажений на выходе, но из-за большого их количества могут значительно влиять на рассматриваемый показатель.
Из курса математики известно, что несинусоидальную функцию, можно представить в виде суммы постоянной величины и бесконечного ряда синусоидальных величин с кратными частотами. Такие синусоидальные составляющие называются гармоническими составляющими или гармониками. Синусоидальная составляющая, с частотой 50 Гц период которой равен периоду несинусоидальной периодической величины, называется основной или первой гармоникой. Остальные составляющие с частотами со второй по n-ую называют высшими гармониками. Несинусоидальность характеризуется двумя нормируемыми показателями: коэффициентом искажения синусоидальности кривой напряжения и коэффициентом n-ой гармонической составляющей напряжения.
Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения КU определяется по выражению, % 
где U(n) – действующее значение n-ой гармонической составляющей напряжения, В;
n – порядок гармонической составляющей напряжения;
N – порядок последней из учитываемых гармонических составляющих напряжения стандартом устанавливается N = 40;
|
|
|
Uном – номинальное напряжение сети, В.
Установленные стандартом значения КU приведены в таблице
Значения коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения
| Напряжение сети, кВ | 0,38 | 6 - 20 | 110 и выше | |
| Нормально допустимое значение KU | ||||
| Предельно допустимое значение KU |
Коэффициент n-ой гармонической составляющей напряжения это отношение n-ой гармонической составляющей напряжения к действующему значению гармонической составляющей основной частоты: 
Установленные стандартом максимально допустимые значения KU(n) приведены в таблице 11.3.
Значения коэффициента n-ой гармонической составляющей напряжения
| Напряжение сети, кВ | 0,38 | 6 - 20 | 110 и выше | |
| Для нечетного порядка гармоник KU(n) | ||||
| Для четного порядка гармоник KU(n) | 2,5 |
Б-12.1. Назовите различия в методах упорядоченных диаграмм и расчетных коэффициентов.
Порядок расчёта по способу упорядоченных диаграмм:
1) все электроприёмники разбиваются на однородные по режиму работы группы с схожими значениями коэффициентов использования и коэффициентов мощности,
2) в каждой группе электроприёмников и по узлу в целом находят пределы их номинальных мощностей и приведённое число приёмников, при всем этом все электроприёмники приводятся к ПВ=100%,
3) подсчитывают номинальную мощность узла,
4) определяют для групп электроприёмников коэффициент использования и коэффициент мощности cosφпо справочным таблицам и по чертам оборудования,
5) определяют активную и реактивную потребляемую мощность за более загруженную смену: Qсм=Рсмtgφ,
6) определяют суммарную активную и реактивную нагрузку для узла для разнородных групп электроприёмников,
7) определяют средневзвешенное значение коэффициента использования узлаи коэффициента мощности по tgφуз:
|
|
|
8) определяют действенное приведённое число электроприёмниковnп,
9) с учётом коэффициента максимума определяют расчётную критическую нагрузку,
10) определяют полную мощность: 
и расчётный ток: 
При наличии данных о числе ЭП, их мощности и режимах их работы расчет силовых нагрузок до 1 кВ рекомендуется проводить посредней мощности (Pc) и расчетному коэффициенту (Кр). Расчетный коэффициент определяется по упорядоченным диаграммам. Поэтому данный метод носит название - метод упорядоченных диаграмм.
Для расчета нагрузок необходимы исходные данные по каждому ЭП: количество и номинальная мощность ЭП (рн); коэффициент использования по активной мощности (kи.а); коэффициент активной мощности (cos) и режим работы. При различных режимах работы ЭП, их необходимо привести к длительному режиму (ПВ=1).
Для определения расчетной мощности узла нагрузки по методу упорядоченных диаграмм все электроприемники разбиваются на подгруппы с учетом их подключения к узлу питания (силовой пункт, щит, сборка и т.п.). Необходимо отметить, что при формировании подгруппы, резервные ЭП не учитываются [3].
По сформированным подгруппам ЭП определяются эффективное число электроприемников и средневзвешенный коэффициент использования данной подгруппы. 
2. Продольная и поперечная компенсация. Устройства продольной компенсации.
Поперечная компенсация
Поперечная компенсация применяется для уменьшения перетоков реактивной мощности в сети. Батареи конденсаторов в этом случае подключают на шины 6-10 кВ подстанций параллельно нагрузке. Это приводит к уменьшению потерь мощности и напряжения во всей сети до точки подключения БК
Если реактивная мощность (мнимая мощность) генерируется около нагрузки, то ток от источника уменьшается или сводится к минимуму, что снижает потери мощности и улучшает регулирование напряжения на нагрузке. Поперечную компенсацию можно осуществить тремя способами: с помощью конденсатора, источника тока или источника напряжения. В результате, система регулирования напряжения улучшается, и величина тока, требуемая от источника, уменьшается.
Продо льная компенсация применяется для уменьшения реактивного сопротивления ЛЭП. Компенсация обеспечивается 
последовательным включением в рассечку ЛЭП емкостного сопротивления в виде конденсаторов. При введении УПК в рассечку ЛЭП уменьшается индуктивное сопротивление сети и составляющая падения в реактивном сопротивлении.
|
|
|
Достоинства УПК:
· автоматическое и безынерционное регулирование напряжения;
· отсутствие движущихся частей делает установки простыми и надежными в эксплуатации;
· при одинаковом регулирующем эффекте мощность БК, выбранной только для регулирования напряжения, меньше чем при поперечной компенсации.
Недостатки:
· возможны резонансные явления, которые вызывают качания роторов двигателей, мигание ламп накаливания;
· увеличение токов короткого замыкания;
· при коротких замыканиях возникает опасность появления на конденсаторах высокого напряжения. Поэтому для шунтирования БК при коротких замыканиях применяют быстродействующие разрядники.
Традиционно для компенсации реактивной мощности используются фиксированные или механически переключаемые конденсаторы или катушки индуктивности, или синхронные компенсаторы. Тем не менее, в последние несколько десятилетий появились два новых семейства генераторов реактивной мощности с использованием силовой электроники: статические тиристорные компенсаторы и самостоятельно коммутируемые статические преобразователи.
|
|
|
