Оценка усиления гармоник в системе внешнего электроснабжения

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ

По дисциплине

«Тяговые и трансформаторные подстанции»

 

Выполнил: студент 5 курса

Шифр 1369-п/СДс-7205

Лачугин Н.И.

 

Проверил: д.т.н., профессор

Герман Л. А.

 

Н.Новгород, 2015

Лабораторная работа №1

Оценка усиления гармоник в системе внешнего электроснабжения

 

Цель работы: провести проверку усиления гармоник в системе внешнего электроснабжения при использовании компенсации реактивной мощности тяговой нагрузки.

 

Конденсаторные установки поперечной компенсации являются мощным средством повышения энергетических показателей системы электроснабжения электрической тяги. С помощью КУ компенсируется реактивная мощность, потери напряжения, снижаются уровни высших гармонических. Величина высших гармонических тяговой нагрузки зависит от схемы внешнего электроснабжения, типа ЭПС, наличия рекуперации и наличия других источников высших гармоник.

Рассмотрим установку поперечной ёмкостной компенсации (КУ). КУ включаются на фазы тяговой подстанции и в тяговую сеть - на посту секционирования. Нерегулируемая КУ представляет собой фильтр LC, настроенный на частоту 145-147 Гц. Главное назначение реактора L - ограничить возможность резонансных явлений между КУ и системой внешнего электроснабжения. Кроме того, фильтр снижает уровни гармоник в сетях внешнего электроснабжения. В данной работе произведём оценку влияния частоты настройки фильтра на усиление высших гармонических в системе внешнего электроснабжения.

Для моделирования процесса используем схему, представленную на рис.1.

Рис. 1.

Для данной схемы составляем схему замещения рис 2.

Рис. 2

 

Исходные данные:

U₁ = 110 кВ - напряжение ВН

U₂ = 27,5 кВ - напряжение НН

L = 75 км – длина линии 110 кВ

X₀ = 0,4 Ом/км – сопротивление линии 110 кВ

U_k=10,5 % – напряжение к.з. трансформатора

S=63 МВА – мощность трансформатора

Q_ку = 3 Мвар – мощность КУ

 

Определяем сопротивление линии:

Ом

Определяем сопротивление трансформатора:

Ом

Определяем ёмкостное сопротивление КУ

Ом

Определяем индуктивное сопротивление КУ:

- без реактора (наибольшее усиление К_у(n))

- с реактором (применяется на практике)

f = 140 Гц

Ом

- с реактором (идеальный вариант на практике не применяется из–за большой величины тока высших гармоник протекающего через КУ):

Гц

Ом

Определяем усиление гармоник:

Гц

Ом

- с реактором (резонанс, т.к. эл. цепь реактор + КУ носит ёмкостной характер)

 

Вывод: Без реактора при f = 0 мы наблюдаем наибольшее усиление K_y(n) (график K_y1(n)), т.к. емкостное сопротивление КУ по отношению к индуктивному сопротивлению СВЭ образуют колебательный контур, в котором усиливаются токи высших гармоник составляющих.

С реактором при f = 140 Гц небольшое усиление K_y(n) (график K_y2(n)), т.к. цепочка реактор + КУ носит индуктивный характер. Резонанса нет. При этом часть токов высших гармонических составляющих закорачиваются в цепи реактор + КУ, а часть попадает в СВЭ (применяется на практике).

С реактором при f = 150 Гц (график K_y3(n)) идеальный вариант (все токи высших гармонических составляющих закорачиваются через КУ) на практике не применятся из-за большой величины этих токов протекающих через КУ.

С реактором при f = 200 Гц (график K_y4(n)) возникает резонанс, т.к. вследствие увеличения частоты индуктивное сопротивление реактора уменьшается и электрическая цепь реактор+КУ приобретает емкостной характер.