Оцінка і нормалізація якості електроенергії в електричних мережах великого промислового центру

Велика кількість рекомендацій визначення активного опору на вищих гармоніках свідчить про відсутність даних, які були б підтверджені вагомими експериментами. Розглянуто рекомендації з оцінки залежностей впливу активного опору  . Ці залежності в більшій мірі наближаються до , тому для розрахунку несинусоїдальних режимів СЕП використовуємо вираз  , де  - номер гармонік.

Опори електроустаткування (трансформатори, асинхронні двигуни і кабельні лінії) досліджуваної підстанції представлені у вигляді послідовно з'єднаних активних і реактивних опорів, а також ємнісних провідностей на початку і наприкінці лінії електропередач.

У дисертації розроблений алгоритм розрахунку коефіцієнтів несинусоїдальності з використанням програми MathCad 7. При цьому системи рівнянь (5) розв'язувались методом вузлових напруг.

 . (5)

Чисельні значення коефіцієнтів несинусоїдальності на другій секції шин досліджуваної підстанції, здобуті в результаті розрахунку, складають величини порядку: Кнс = 5, 6% до реконструкції виробництва; Кнс = 11, 5% з урахуванням розвитку виробництва.

Сумарний збиток від несинусоїдальності напруги з урахуванням росту виробництва (целюлозно-паперове підприємство) зріс у 1, 8 разів у порівнянні зі збитком без урахування зростання виробництва і склав 15, 6 тисяч доларів у рік.

Програмою не передбачено урахування нелінійності опорів енергосистеми. Для її урахування зроблений розрахунок АЧХ вхідних і взаємних опорів на базі розробленої програми розрахунку ВГ в СЕП міста Дамаск.

Для визначення власного вхідного і взаємного опорів  -го вузла схеми джерела струму ВГ у вузлах схеми були представлені в такий спосіб

  (6)

У цьому випадку власний опір  -го вузла

 , (7)

а взаємний опір  -го і  -го вузлів

 , (8)

де:  - напруга  -ї гармоніки відповідно у вузлах   і  .

Аналіз АЧХ вхідних і взаємних опорів підтвердив розподіл резонансних частот, отриманих у результаті розрахунку несинусоїдальності напруги, що дозволяє забезпечити коректний вибір ФКП (Рис. 3)

У четвертому розділі розглядаються питання компенсації вищих гармонік у системах електропостачання міста Дамаска і вибір ФКП.

З огляду на те, що в більшості випадків спектр ВГ є дискретним, найбільшого поширення одержали резонансні фільтри, настроєні на частоту однієї з гармонік. При необхідності компенсації декількох гармонік встановлюють кілька резонансних фільтрів паралельно (Рис. 4а). У ряді випадків застосовують складні фільтри. На рис. 4б представлений складний фільтр другого порядку.

Велика кількість відомих схем ФКП, які знайшли застосування в енергосистемах різних країн, вимагає їхнього зіставлення, яке зводиться до мінімізації розрахункових витрат, обумовлених капітальними витратами на ФКП і вартістю втрат електроенергії. У цій ситуації представляє важливий науковий інтерес питання порівняння характеристик складного фільтра другого порядку з характеристиками двох резонансних фільтрів першого порядку.

АЧХ реактивного опору цих двох резонансних фільтрів мають один і той же вигляд (Рис. 5).

Резонансна частота послідовного контуру фільтра   визначається

  (9)

Параметри фільтра L1, C1, L2, C2 визначаються при завданні резонансних частот  ,  , частоти полюса   і необхідної потужності фільтра Q0 на основній частоті  :

1. Простий фільтр першого порядку

 ; (10)

 ; (11)

 ; (12)

 , (13)

де k – коефіцієнт розподілу реактивної потужності між цими фільтрами на основній частоті   і дорівнює

 , (14)

де   – генерована реактивна потужність першого фільтра на основній частоті.

2. Складний фільтр другого порядку

 ; (15)

 ; (16)

 ; (17)

 . (18)

 

У роботі було проведено порівняння цих фільтрів за необхідною потужністю БК при заданих резонансних частотах  ,  , частоті полюса   і сумарній потужності фільтра Q0 на основній частоті.

Реактивний опір простого фільтра першого порядку

 . (19)

На підставі рішення рівняння

  (20)

було визначено частоти полюса фільтра у спрощеному вигляді

 . (21)

Таким чином, змінюючи співвідношення потужностей БК фільтрів, можна змінювати частоту полюса двох резонансних фільтрів першого порядку

 . (22)

Після підстановки в (15-18) виразу для частоти полюса фільтра (21) було отримано вираз для визначення співвідношення сумарних потужностей БК резонансних фільтрів першого порядку (Рис. 4а) і складного фільтра другого порядку (Рис. 4б)

 . (23)

На Рис. 6 наведена залежність  .

Таким чином, при будь-якому значенні коефіцієнта   сумарна потужність БК резонансних фільтрів першого порядку більш, ніж у два рази, менша сумарної потужності БК складного фільтра другого порядку

На підставі викладеного випливає доцільність використання для компенсації ВГ у СЕП простих резонансних фільтрів першого порядку в порівнянні з використанням складних фільтрів вищого порядку.

У розподільних мережах міста Дамаск, підключення ФКП в місцях генерації ВГ є недоцільним в економічному відношенні через велику кількість джерел ВГ. Крім того, слід зазначити, що в цьому випадку ступінь компенсації реактивної потужності може істотно перевищувати необхідні рівні, тому що номінальна потужність кожного фільтра визначається з урахуванням його перевантажувальної здатності. Тому для мереж такого роду, наприклад, як міста Дамаск, доцільною є централізована компенсація ВГ, що полягає в розміщенні одного чи декількох ФКП