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
Uk=10,5 % – напряжение к.з. трансформатора
S=63 МВА – мощность трансформатора
Qку = 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 Ку(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 Ky(n) (график Ky1(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 Ky(n) (график Ky2(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 Ky3(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 Ky4(n)) возникает резонанс, т.к. вследствие увеличения частоты индуктивное сопротивление реактора уменьшается и электрическая цепь реактор+КУ приобретает емкостной характер.
