Harmonische Resonanzbewertung für Kondensatorbänke
Abstrakt:Ein Energieversorgungsunternehmen betreibt Zuleitung und Umspannwerk. KondensatorbankDie Netzbetreiber untersuchen eine 25,56-kV-Verteilungsleitung. Mithilfe von Frequenzscan-Simulationen ermitteln sie den Einfluss der Kondensatorbatterien in der Verteilungsleitung und im Umspannwerk auf die Oberwellenresonanz und den Frequenzgang. Es wird angenommen, dass die Simulationen zeigen, dass der Frequenzgang der Leitung stark vom Zustand der Kondensatorbatterien in der Leitung und im Umspannwerk abhängt.
In dieser Fallstudie wird die Auswirkung von Kondensatorbänken in Umspannwerken und Einspeisungen auf die Frequenzgangcharakteristik einer 25,56-kV-Verteilereinspeisung bewertet.
EINFÜHRUNG UND MODELLENTWICKLUNG
Für das in Abbildung 1 gezeigte System wurde die Auswirkung von Kondensatorbänken von Verteilereinspeisungen und Umspannwerken auf die harmonische Resonanz und die Frequenzgangeigenschaften untersucht. Die Genauigkeit des Systemmodells wurde unter Verwendung von dreiphasigen und einpoligen Erdfehlerströmen und anderen verifiziert stationäre Größen wie der Nennstrom der Kondensatorbank und der Spannungsanstieg.
Abbildung 1 – Einliniendiagramm für die Fallstudie zur Feeder-Resonanz
SIMULATIONSERGEBNISSE
Mithilfe einer Frequenzscan-Analyse wurde die Impedanz-Frequenz-Kennlinie des Stromkreises für verschiedene Betriebsbedingungen ermittelt. Der Frequenzbereich lag dabei zwischen 60 Hz und 5000 Hz (in 1-Hz-Schritten). Die Last am Zuleitungskabel betrug im Volllastbetrieb ca. 10,4 MVA bei 98 % Auslastung. Leistungsfaktor im Stromnetz. Folgende Frequenzscans wurden durchgeführt:
Abbildung 2 zeigt die Impedanz-Frequenz-Simulationsergebnisse für Scan-Standort Nummer 1 für die vier Betriebsbedingungen.
Abbildung 2 – Frequenzgang am Scan-Standort Nummer 1
Abbildung 3 zeigt die Impedanz-Frequenz-Simulationsergebnisse für Scan-Standort Nummer 2 für die vier Betriebsbedingungen.
Abbildung 3 – Frequenzgang am Scan-Standort Nummer 2
Abbildung 4zeigt die Simulationsergebnisse der Impedanz in Abhängigkeit von der Frequenz für Scanposition Nummer 3 für die vier Betriebsbedingungen.
Abbildung 4 – Frequenzgang am Scan-Standort Nummer 3
ZUSAMMENFASSUNG
Die Simulationen zeigen, dass die Frequenzgangeigenschaften der Einspeisung stark vom Zustand der Kondensatorbänke der Einspeisung und der Umspannstation abhängen. Weitere Beobachtungen sind:
- Für die Scanstandorte Nr. 1 und Nr. 2 (Ende der Einspeisesegmente) ist der simulierte Frequenzgang im Allgemeinen strenger, wenn die kleineren Kondensatorbänke der verteilten Einspeisung in Betrieb sind, als wenn die Kondensatorbank der größeren Umspannstation in Betrieb ist.
- Für Scan-Standort Nummer 3 (Umspannwerksbus) ist der simulierte Frequenzgang im Allgemeinen strenger, wenn die größere Kondensatorbank der Umspannstation in Betrieb ist, als wenn die kleineren verteilten Einspeisekondensatorbänke in Betrieb sind.
- Es ist oft schwierig, die Auswirkung auf die Spannungsverzerrungspegel zu verallgemeinern, wenn der Standort und die Eigenschaften der Oberwellen erzeugenden Lasten nicht bekannt sind. Die resultierende Spannungsverzerrung für die unterschiedlichen Betriebsbedingungen hängt von den Standorten, Nennwerten und Eigenschaften der verschiedenen nichtlinearen Lasten im Stromkreis ab. Befinden sich die nichtlinearen Lasten beispielsweise in der Nähe der Enden zweier Einspeisesegmente (Scanstellen 1 und 2), ist es wahrscheinlich, dass die Verzerrung der Einspeisespannung unter der Bedingung, dass die Einspeisekondensatoren in Betrieb sind, etwas höher ist. Befinden sich die nichtlinearen Lasten jedoch in der Nähe des Umspannwerks (Scan-Standort 3), ist es wahrscheinlich, dass die Verzerrung der Einspeisespannung unter der Bedingung, dass die größere Kondensatorbank des Umspannwerks in Betrieb ist, etwas höher ausfällt. Die tatsächlichen Strom- und Spannungsverzerrungspegel können durch Feldmessungen und/oder detailliertere Computersimulationen ermittelt werden, die die harmonischen Eigenschaften der Stromquelle berücksichtigen.
