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 1 между основными гармониками тока и напряжения вентильного преобразователя определяется в основном глубиной регулирования выпрямленного напряжения:
, (37)
где Uв – среднее значение выпрямленного напряжения, В; Uв0 – 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 Iв – 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 Uф – фазное напряжение на стороне переменного тока, В (для 1-ой гармоники 
); Xку – номинальное сопротивление конденсаторной установки, Ом.
Максимальная перегрузка по току для конденсаторных установок составляет 1,3Iном.
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 Uв, а среднее значение выпрямленного тока – Iв. 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