Качество электроэнергии
Федеральное
агентство по образованию
Государственное
образовательное учреждение высшего профессионального образования
Самарский
государственный технический университет
Контрольная
работа
тема:
Качество электроэнергии
Самара, 2012
Расчет высших гармоник на шинах КТП 0,4кВ.
На компрессорной станции (рис 3.1.), с четырьмя синхронными двигателями
типа СТД-8000-2, установлены тиристорные возбудительные устройства типа
ТВУ-2-247-320 мощностью 79 кВт с к.п.д. 93,7%, соsφ=0,47, схема выпрямления шестифазная
с трансформаторами типа ТСП 160/0,5-68 с первичным напряжением 380В. Питание
тиристорных устройств (1) производится от шин 0,4 кВ КТП с трансформаторами (4)
по 1000 кВА с uк=5,5% От каждой секции шин 0,4 кВ питаются шесть
асинхронных двигателей типа А02-62-2 мощностью 17кВт, η=88%,
соsφ=0,9,
кратность пускового тока
Кn=7,0, кратность максимального
момента- mм=2,3.
Кроме того от каждой секции питается трансформатор ТМ (3) мощностью
160кВА, uк=4,5%, напряжением 380/220/127В.
Мощность к.з. на стороне высшего напряжения КПТ составляет 250МВА.
Целью расчета является определение действующего значения гармоник
напряжения Кнс на зажимах АД (на шинах КТП).
Рис.3.1. Схема к примеру расчета.
Решение:
Напряжение К-й гармоники
,
где
I1- ток первой гармоники (2-х ТВУ), Х- эквивалентное
сопротивление всех элементов СЭС, подключенных к узлу 0,4кВ, определяемое как
для параллельно включенных сопротивлений (см. схему замещения).
Тогда
,
где
- гармонический коэффициент использования; Ки -
коэффициент использования по расчету электрических нагрузок; Кφ - коэффициент, учитывающий несовпадение фаз гармоник
отдельных преобразователей (Кφ<1~0,9÷0,95); Кд - коэффициент, учитывающий влияние гармоник
намагничивающих токов трансформаторов, Кд=1,1÷1,3, Iэн - арифметическая сумма номинальных токов ВП,
приведенных к расчетному напряжению, А; Хэ1 - условное эквивалентное
сопротивление сети высшим гармоникам, Ом; nк - число
учитываемых гармоник канонических порядков , вычисляемых по формуле: К=υm±1,
для шестифазных схем nк=4, для двенадцатифазных - nк=2; Uф -
фазное напряжение сети, В;
1. Определим ток Iэн двух
тиристорных устройств, подключенных к одной секции 0,4кВ КТП:
;
2. Определим составляющие эквивалентного сопротивления (схема
замещения рис.3.2):
реактивное сопротивление системы:
;
реактивное
сопротивление трансформатора:
;
результирующее
реактивное сопротивление системы и трансформатора на шинах 0,4 кВ
;
Рис.3.2.
Схема замещения для определения эквивалентного условного сопротивления.
Для асинхронных двигателей необходимо подставить индуктивные
сопротивления двигателя при пуске. Для этого определяются:
Пусковая мощность АД:
Полное
сопротивление АД при пуске:
гармоника шина ток сопротивление
коэффициент
мощности при пуске:
,
где cosφн=0,9- cosφ при номинальной нагрузке; mм=2,3 - кратность максимального момента; η-
к.п.д.=0,88 при
номинальной нагрузке;
S0=0,02- скольжение при номинальной
нагрузке; Kn=7,0- кратность пускового тока; γ=0,33- отношение потерь в обмотке
статора при номинальной нагрузке к полным потерям при номинальной нагрузке.
Тогда cosφп=13,2; чему соответствует sinφп=0,22;
Реактивное сопротивление двигателя при пуске
;
При работе шести АД их эквивалентное сопротивление:
3. Общее эквивалентное сопротивление определяется как для
параллельно соединенных ХРЕЗ, ХАД, ХТЗ:
4. Находится гармонический коэффициент использования:
Определяется
действующее значение гармоник напряжения
,
что
допустимо по ГОСТу.
В случае
отключения одного трансформатора КТП и питания всей нагрузки от другого
трансформатора в два раза уменьшатся сопротивления Хад и Хтз.
Тогда
Действующее значение высших гармоник напряжения получается при работе
четырех тиристорных устройств с током:
,
и
>8% , что также допустимо по ГОСТу.
В сетях прокатных станов возникают нечетные, четные и дробные гармоники
неканонических порядков. Причины их появления: стабильный разброс углов зажигания
вентилей, циклическое отклонение мощности прокатного стана, вследствие
изменения технологических параметров проката (температура металла и т.п.). Ток
вентилей может изменяться с периодом в 10÷15 раз > периода основной частоты,
возникает модуляция по нагрузке, сопровождающаяся появлением дробных гармоник с
частотами kω±Ω, где Ω - частота моделирующего колебания.
Данные для
контрольной работы
№ вар
|
Sк.з, МВА
|
Трансформатор (4)
|
Тр-р ТМ (3) Sн,
кВА
|
Асинхронные двигатели
|
|
|
тип
|
Sн, ВА
|
|
тип
|
РН,кВт
|
кол-во
|
1
|
70
|
ТСЗ
|
630
|
100
|
4AP225M8Y3
|
30
|
6
|
2
|
100
|
ТСЗ
|
630
|
100
|
4AH160S2Y3
|
22
|
6
|
3
|
100
|
ТМЗ
|
630
|
100
|
4A160S2Y3
|
15
|
6
|
4
|
120
|
ТМЗ
|
1000
|
100
|
4A180M4Y3
|
30
|
6
|
5
|
120
|
ТМЗ
|
1000
|
160
|
4A250S2Y3
|
75
|
6
|
6
|
140
|
ТСЗ
|
1000
|
160
|
4A250M2Y3
|
90
|
6
|
7
|
160
|
ТСЗ
|
1000
|
160
|
4A250M6Y3
|
55
|
6
|
8
|
200
|
ТСЗ
|
1600
|
100
|
4A280S2Y3
|
110
|
4
|
9
|
220
|
ТСЗ
|
1600
|
100
|
A92-4
|
100
|
4
|
10
|
230
|
ТМЗ
|
1600
|
100
|
A92-6
|
75
|
6
|
11
|
250
|
ТМЗ
|
1000
|
160
|
A92-8
|
55
|
6
|
12
|
250
|
ТМЗ
|
1000
|
160
|
A72-4
|
28
|
6
|
13
|
300
|
ТМЗ
|
1000
|
160
|
A2-81-4
|
40
|
6
|
14
|
300
|
ТМЗ
|
1000
|
160
|
A2-92-2
|
125
|
4
|
15
|
350
|
ТСЗ
|
1600
|
250
|
A02-52-2
|
13
|
6
|
16
|
380
|
ТСЗ
|
1600
|
250
|
A02-62-2
|
17
|
6
|
17
|
380
|
ТСЗ
|
1600
|
250
|
A02-81-2
|
40
|
6
|
18
|
400
|
ТСЗ
|
1600
|
160
|
BA0-92-2
|
100
|
4
|
Примечание:
номер варианта
определяется , как сумма двух последних цифр номера зачетной книжки
Таблица 3
Технические данные сухих трансформаторов типа ТСЗ 250-2500/6-10/0,4-0,66УЗ
производства ОАО «Уралэлектротяжмаш»
Sн, кВА
|
Потери, кВт
|
Uк, %
|
Iхх, %
|
Габариты, мм
|
Цена, тыс.руб
|
|
х.х.
|
к.з.
|
|
|
Длина
|
Ширина
|
Высота
|
|
250
|
0,77
|
4,0
|
5,3
|
2,2
|
1735
|
800
|
1475
|
245
|
400
|
1,15
|
4,3
|
6,0
|
2,1
|
1925
|
900
|
1725
|
325
|
630
|
1,45
|
6,9
|
6,0
|
1,4
|
2015
|
900
|
2000
|
431
|
1000
|
2,10
|
10,0
|
6,0
|
1,2
|
2165
|
1010
|
2135
|
500
|
1600
|
2,90
|
14,0
|
6,0
|
1,0
|
2455
|
1100
|
2225
|
709
|
2500
|
3,80
|
21,0
|
6,0
|
1,0
|
2810
|
1200
|
2735
|
1133
|
Таблица 4
Технические данные масляных трансформаторов типа ТМЗ 250-2500/6-10/0,4-0,66УЗ производства
Чирчикского и Хмельницкого трансформаторных заводов
Sн, кВА
|
Потери, кВт
|
Uк, %
|
Iхх, %
|
Габариты, мм
|
Цена, тыс.руб
|
|
х.х.
|
к.з.
|
|
|
Длина
|
Ширина
|
Высота
|
|
250
|
0,74
|
3,7
|
4,5
|
2,3
|
1176
|
850
|
1565
|
67
|
400
|
0,88
|
5,5
|
4,5
|
2,1
|
1230
|
1060
|
1720
|
91
|
630
|
1,05
|
7,6
|
5,5
|
1,8
|
1820
|
1025
|
1585
|
127
|
100
|
1,55
|
10,8
|
5,5
|
1,2
|
1930
|
12225
|
1670
|
169
|
1600
|
2,05
|
16,5
|
6,0
|
1,0
|
2160
|
1250
|
2160
|
266
|
2500
|
2,80
|
24,0
|
6,0
|
0,8
|
2270
|
1380
|
2630
|
396
|
Таблица 5 Параметры асинхронных двигателей
Марка
|
РН, кВт
|
UН, кВ
|
кпд,%
|
cosφ
|
Iпуск
|
4AP225M8Y3
|
30
|
0,38
|
63,3
|
90
|
0,8
|
5,5
|
4AH160S2Y3
|
22
|
|
43,2
|
88
|
0,88
|
7,0
|
4A160S2Y3
|
15
|
|
28,5
|
88
|
0,91
|
7,0
|
4A180M4Y3
|
30
|
|
56,3
|
91
|
0,89
|
6,5
|
4A250S2Y3
|
75
|
|
140,7
|
91
|
0,89
|
7,5
|
4A250M2Y3
|
90
|
|
165,1
|
92
|
0,9
|
7,5
|
4A250M6Y3
|
55
|
|
103,2
|
91
|
0,89
|
6,5
|
4A280S2Y3
|
110
|
|
206,4
|
91
|
0,89
|
7,0
|
A92-4
|
100
|
|
185,6
|
92
|
0,89
|
5,0
|
A92-6
|
75
|
|
140,7
|
92
|
0,88
|
5,0
|
A92-8
|
55
|
|
109,3
|
91
|
0,84
|
4,5
|
A72-4
|
28
|
|
53,7
|
90
|
0,88
|
5,5
|
A2-81-4
|
40
|
|
75,0
|
91
|
0,89
|
7,0
|
A2-92-2
|
125
|
|
224,5
|
94
|
0,9
|
7,0
|
A02-52-2
|
13
|
|
26,7
|
88
|
0,89
|
7,0
|
A02-62-2
|
17
|
|
32,6
|
88
|
0,9
|
7,0
|
A02-81-2
|
40
|
|
75,0
|
89
|
0,91
|
7,0
|
BA0-92-2
|
100
|
|
185,5
|
91
|
0,9
|
5,5
|
Таблица 6
Технические данные масляных трансформаторов типа ТМ 100-250/6-10/0,4
Sн, кВА
|
Потери, кВт
|
Uк, %
|
Iхх, %
|
Габариты, мм
|
Цена, тыс.руб
|
|
х.х.
|
к.з.
|
|
|
Длина
|
Ширина
|
Высота
|
|
100
|
0,49
|
1,97
|
4,5
|
2,6
|
1076
|
800
|
1365
|
67
|
160
|
0,73
|
2,65
|
4,5
|
2,4
|
1130
|
960
|
1520
|
91
|
250
|
1,05
|
3,7
|
4,5
|
2,3
|
1620
|
925
|
1385
|
127
|