6 метадаў кантролю ГармонікаСкажэнне

Гармонікі, якія ўяўляюць сабой токі або напружанні на кратных асноўных частотах энергасістэмы, узнікаюць з не-Лінейная нагрузкаs. Вось шэсць метадаў эфектыўнага кіравання гарманічнымі скажэннямі і іх памяншэння, з акцэнтам на тое, як прадукты Intone Power можна інтэграваць у гэтыя рашэнні:

1. Рэканфігурацыя сеткі

Рэканфігурацыя сеткі — адна з мер, якія могуць дапамагчы знізіць гармонікі. Гэты працэс пачынаецца з вызначэння карыстальнікаў або сектараў, якія выпрацоўваюць шмат гарманічнага току ў энергасістэме, і іх класіфікацыі ў адпаведнасці з характарыстыкамі частотнага складу.

Выкажам здагадку, што выкарыстанне гарманічных фільтраў не разглядаецца. У гэтым выпадку змешванне як лінейных, так і нелінейных электрычных нагрузак на фідэры можа паменшыць гарманічныя скажэнні, паколькі лінейная нагрузка працуе як натуральны атэнюатар, які кантралюе паралельныя пікі рэзанансу.

Асноўныя мэты рэканфігурацыі сеткі ўключаюць:

•Мінімізацыя страт магутнасці ў сетцы

•Мінімізацыя сеткі Корпус напружання падчас пераключэння або збою

•Мінімізацыя гарманічных скажэнняў напружання вузла

•Мінімізацыя дысбалансу сістэмы

Тэхніка пераключэння паміж галінамі выкарыстоўваецца падчас рэканфігурацыі сеткі. Гэта метад праектавання, пры якім у электрасетку ўводзіцца абясточаная злучальная галіна. Гэта паказана на малюнку 1 ніжэй.

Малюнак 1. Дыяграма канфігурацыі да і пасля.Выява выкарыстана з дазволу Саймана Муго

Раней магутнасць да вузла n праходзіла па шляху pqr, а пасля канфігурацыі шлях харчавання змяняецца на шлях pst. Перавагай гэтага метаду з'яўляецца аўтаматычнае падтрыманне радыяльнай канфігурацыі, і для дасягнення мэты не патрабуюцца ніякія разлікі.

2. Павялічце калянасць рэжыму падачы

Павелічэнне суадносін паміж бягучым токам кароткага замыкання і намінальным токам нагрузкі азначае больш значны вузел электразабеспячэння. Гэта звычайная з'ява, калі пастаўшчыкі электраэнергіі павялічваюць памер сваіх электрападстанцый. Гэта таксама адбываецца, калі буйныя спажыўцы электраэнергіі, такія як прамысловыя кліенты, дадаюць іншыя дапаможныя кагенерацыйныя прылады на асноўную шыну харчавання, каб палепшыць пікавую нагрузку падчас працы.

Суадносіны паміж токам кароткага замыкання і токам нагрузкі дае нам калянасць крыніцы электрасілкавання. Жорсткая крыніца пераменнага току павялічвае верагоднасць узнікнення току кароткага замыкання.

Маючы магутны вузел сілкавання, вы можаце быць упэўнены, што ў вас ёсць больш шанцаў паглынуць пераходныя перашкоды, якія прысутнічаюць у сетцы, і дапамагчы паменшыць наступствы вялікіх пускавых токаў трансфарматара, уключэння кабеля і запуску вялікіх нагрузак рухавіка.

Пры высокіх токах кароткага замыкання варта чакаць крыніц з нізкім імпедансам, якія, у сваю чаргу, утвараюць адваротную функцыю памеру трансфарматара. Мы можам праілюстраваць гэта, вылічыўшы змяненне імпедансу, калі стары зношаны трансфарматарны MVA1 замяняецца новым трансфарматарным MVA2.

Выкарыстоўваючы асноўны выраз для імпедансу трансфарматара

.

У выніку мы атрымліваем

.

Калі выказаць здагадку, што ўсе параметры ў раўнанні аднолькавыя, то прыведзенае вышэй раўнанне мае выгляд:

.

Гэтае ўраўненне дае нам суадносіны імпедансу, якое паказвае, як змяняецца імпеданс новага трансфарматара ў параўнанні са старым. Напрыклад, трансфарматар магутнасцю 60 МВА будзе мець імпеданс удвая меншы, чым трансфарматар магутнасцю 30 МВА, і гэта павялічыць кароткае замыканне ўдвая, прычым здагадка заключаецца ў тым, што абодва трансфарматары сутыкаюцца з аднолькавай праблемай току ўцечкі.

На гарманічнай частаце ёмістны і індуктыўны імпедансы энергасістэмы змяняюцца ў залежнасці ад частаснай функцыі.

Для індуктыўнай нагрузкі

.

Для ёмістнай нагрузкі

.

Індуктыўныя кампаненты энергасістэмы ў першую чаргу залежаць ад больш жорсткай крыніцы харчавання. Гарманічныя токі ствараюць падзенне напружання, на якое ўплывае індуктыўнае рэактыўнае супраціўленне сістэмы, якое складаецца з фідэра і кампанентаў падстанцыі.

Для кароткіх фідэраў дамінуючым кампанентам з'яўляецца імпеданс крыніцы. У такіх сітуацыях варта чакаць, што гарманічныя токі дасягнуць падстанцыі сістэмы, ствараючы гарманічныя скажэнні. У больш жорсткіх сістэмах варта чакаць меншых гарманічных скажэнняў.

3. Даданне шматімпульсных пераўтваральнікаў для падаўлення гармонік

Тут можна выкарыстоўваць паўхвалевыя і двуххвалевыя выпрамнікі. Пры паўхвалевым выпрамленні генеруецца пастаянны ток, які насычае трансфарматар, і гэта можна абмежаваць выкарыстаннем двуххвалевага выпрамлення.

Шасціімпульсны блок — гэта самы базавы даступны поліфазны пераўтваральнік. 12-імпульсны блок выкарыстоўваецца для ліквідацыі гармонік ніжэйшага парадку, гэта значыць 5-га і 7-га.

На малюнку 2 ніжэй паказана падключэнне імпульснага пераўтваральніка.

Малюнак 2. Падключэнні імпульснага пераўтваральніка.Выява выкарыстана з дазволу Саймана Муго

Калі вы хочаце паменшыць іншыя гарманічныя токі, вы выконваеце памнажэнне фазы. Напрыклад, 24-імпульсны блок складаецца з камбінацыі чатырох-шасціімпульсных двуххвалевых выпрамляльных мастоў, кожны з якіх мае зрух фазы на 15 градусаў у параўнанні з іншымі выпрамляльнымі блокамі. Гэта стала магчымым дзякуючы выкарыстанню фазазрушаючых трансфарматараў, якія аддзяляюць дадатковыя абмоткі, злучаныя зігзагам. Глядзіце малюнак 3 ніжэй.

Малюнак 3. Падключэнне імпульснага пераўтваральніка.Выява выкарыстана з дазволу Саймана Муго

Глядзіце наступныя ўмовы для ліквідацыі гармонік з выкарыстаннем шасціпульснага выпрамніка:

•Трансфарматары, якія выкарыстоўваюцца ў злучэнні, маюць аднолькавы імпеданс уцечкі і каэфіцыент трансфармацыі.

•Нагрузка дзеліцца на роўныя часткі паміж даступнымі пераўтваральнікамі

•Усе пераўтваральнікі маюць падобныя вуглы стральбы

•Розніца фаз паміж трансфарматарамі складае 60/N градусаў, дзе N — колькасць секцый

Раўнанне для характэрнага гарманічнага зніжэння можна запісаць як

г=кг±1

дзе

h — парадак гармонік сістэмы, N — даступная колькасць шасціімпульсных выпрамнікоў, q — 6×N, а K — цэлы лік, зададзены як 1, 2, 3,…..,n.

4. Серыйныя рэактары

У прамысловасці паслядоўныя рэактары ўжо даўно выкарыстоўваюцца для кантролю кароткіх замыканняў. Яны выкарыстоўваюцца ў плавільнай прамысловасці, на электрападстанцыях і сталеліцейных заводах. Часам у прамысловасці паслядоўныя рэактары выдатна падыходзяць для паслаблення гармонік.

Нелінейныя формы току маюць гарманічныя скажэнні. Ужыванне лінейных рэактараў абмяжоўвае колькасць пускавых токаў, якія паступаюць у выпрамнікі прывада. Гэта памяншае пікавы ток, акругляе форму хвалі і мінімізуе гарманічныя скажэнні. Скажэнне току змяншаецца прыблізна да 30%. Калі скажэнне току значнае, яно таксама скажае напружанне сілкавання сістэмы. Калі сістэма спажывае занадта шмат гарманічнага току, гэта прыводзіць да плоскага ўзвышэння формы хвалі напружання. Ужыванне рэактара — гэта спосаб кіравання складам току, і такім чынам памяншаюцца гарманічныя скажэнні, якія ўзнікаюць на напрузе. Глядзіце малюнак 4 ніжэй.

Малюнак 4. Паслядоўная і шунтава-кампенсаваная сістэма перадачы.Выява выкарыстана з дазволуMathWorks

5. Фазавая балансіроўка

Змены ў аднафазных электрычных нагрузках могуць прывесці да дысбалансу току ў трохфазных правадніках, ствараючы неаднолькавае падзенне напружання, што выклікае незбалансаванае міжфазнае напружанне.

Гэта незбалансаванае міжфазнае напружанне небяспечнае для размеркавальнай сеткі, асабліва калі існуюць дрэнныя меры па кампенсацыі рассеянага напружання. Ідэальна збалансаванай сістэмы дасягнуць цяжка, але заўсёды старайцеся як мага лепш збалансаваць фазы, што памяншае гармонікі.

Дысбаланс фазнага напружання

Каб найбольш эфектыўна вызначыць напружанне дысбалансу, трэба ведаць, як яго разлічыць.

Пачніце з разліку адхілення па формуле ніжэй:

.

Калі сістэма працуе ў незбалансаванай фазе, адбудзецца наступнае:

•Перагрэў кабеляў з-за незбалансаваных лінейных токаў.

•Адсутнасць абароны аўтаматычных выключальнікаў, аўтаматычнага выключальніка, засцерагальнікаў і г.д.

•Няспраўнасці падземных кабеляў.

Фазавае балансаванне прыводзіць да раўнамернага размеркавання нагрузкі па трохфазных лініях электраперадачы сістэмы. Калі сістэма незбалансаваная, кандэнсатар падачы будзе выкарыстоўвацца няправільна для будучай нагрузкі сістэмы. Пры добрым токавым балансаванні будзе ліквідавана дадатковая токавая нагрузка на перагружаную лінію або фазу і пераключана на недагружаную лінію або фазу, тым самым ствараючы прастору для будучай нагрузкі. Фазавае балансаванне таксама паляпшае ёмістасць падачы сістэмы і якасць напружання, а таксама памяншае страты. Глядзіце Малюнак 5 ніжэй, дыяграму базавай збалансаванай трохфазнай сістэмы электраперадачы.

Малюнак 5. Базавая збалансаваная трохфазная сетка.Выява выкарыстана з дазволу Саймана Муго

6. Групаванне нагрузкі

Занадта шмат электрычных сетак могуць мець нелінейныя нагрузкі з розным спектральным складам. Групаванне гэтых нагрузак па класах, якія складаюцца з падобнага гарманічнага спектру, дапамагае аптымізаваць размяшчэнне, мантаж, памеры і выбар гарманічных фільтраў.

У электрычнай сетцы могуць існаваць розныя электрычныя нагрузкі: рэзістыўныя, індуктыўныя і ёмістныя, прычым усе яны маюць розныя ўзроўні ўвядзення гармонік у энергасістэмы. Усе гэтыя нагрузкі знаходзяць прымяненне ў розных сектарах. У бытавых або жылых нагрузках спажываецца нязначная магутнасць. Камерцыйныя, прамысловыя і муніцыпальныя нагрузкі — гэта іншыя сферы, дзе выкарыстоўваецца электрычнасць. Усе гэтыя сферы спажываюць магутнасць розных гармонік і могуць быць класіфікаваны, каб дапамагчы паменшыць распаўсюджванне гармонік з аднаго сектара ў іншы.

У нас ёсць розныя нагрузкі, якія спажываюць розныя тыпы напружання. Некаторыя спажываюць 208 В, іншыя — 120 В, некаторыя — 240 В і гэтак далей, і гэтыя нагрузкі павінны быць добра згрупаваны. Глядзіце сістэму спажывання напружання на малюнку 6 ніжэй, якая мае розную магутнасць нагрузкі.

Малюнак 6. Сістэма 120/240 В, 3-фазная, 4-правадная, з разамкнутым трохвугольнікам.Выява выкарыстана з дазволу Саймана Муго

Высновы па зніжэнні гармонік

У артыкуле прадстаўлены шэсць метадаў, якія інжынеры могуць выкарыстоўваць для мінімізацыі гармонік у энергасістэмах. Сярод іх:

•Рэканфігурацыя сеткі дапамагае паменшыць гармонікі, гэта працэс, пры якім карыстальнікі, якія ствараюць вялікія гармонікі, ідэнтыфікуюцца і класіфікуюцца ў залежнасці ад тыпу гармонік, якія яны ствараюць.

•Павелічэнне калянасці рэжыму харчавання азначае больш надзейны вузел электрычнага харчавання, які ўяўляе сабой суадносіны паміж токам кароткага замыкання і токам нагрузкі. Чым больш жорсткі пераменны ток, тым вышэйшая верагоднасць наяўнасці кароткага замыкання.

•Даданне шматімпульсных пераўтваральнікаў для кампенсацыі гармонік шляхам выкарыстання паўхвалевых і двуххвалевых пераўтваральнікаў дапамагае ліквідаваць гармонікі. У гэтым выпадку шасціімпульсны пераўтваральнік з'яўляецца найбольш даступным шматфазным пераўтваральнікам.

•Паслядоўныя рэактары мінімізуюць гармонікі ў плавільных і сталеліцейных заводах.

•Фазавая балансіроўка — яшчэ адзін падыходны метад мінімізацыі гармонік. Памятайце, што незбалансаваная фаза з'яўляецца крыніцай гармонік.

•Групаванне нагрузак — гэта калі падобныя нагрузкі размяшчаюцца разам. У электрычных сістэмах існуюць нелінейныя нагрузкі з розным спектральным складам, і групоўка гэтых нагрузак дапамагае выбраць і вызначыць памер гарманічных фільтраў.