Энергетические показатели преобразовательных агрегатов. Средства повышения качества электроэнергии на тяговой подстанции.

Энергетические показатели преобразовательных агрегатов. Средства повышения качества электроэнергии на тяговой подстанции. 

 

Выполнил: Овсеенко М.Е.

 

  
1.Энергетические показатели преобразовательных агрегатов.  

 

• Высшие гармоники в цепях выпрямленного тока
• Высшие гармоники тока в цепях сетевых обмоток преобразовательного трансформатора
• Коэффициент мощности преобразовательных агрегатов
• Коэффициент полезного действия преобразовательных агрегатов

 

1.1.Высшие  гармоники в цепяхвыпрямленного напряжения. Причины.

 

•  Неодновременная нагрузка отдельных фаз, связанная с поочередным отпиранием вентилей, включенных в соответствующие фазы
• Подключение потребителей, имеющих в своем составе нелинейные элементы

 

Несинусоидальность

 

•  коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения

 

• Коэффициент n -ой гармонической составляющей напряжения равен, %

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где U_(n)  — действующее значение n-ой гармонической составляющей напряжения, В; 
n  — порядок гармонической составляющей напряжения, 
N  — порядок последней из учитываемых гармонических составляющих напряжения, стандартом устанавливается N =40; 
U₍₁₎  — действующее значение напряжения основной частоты, В.

 

  1.2. Высшие гармоники тока в цепях сетевых обмоток преобразовательного трансформатора

Высшие гармоники циркулируют в цепях первичного тока и оказывают вредное влияние на работу генераторов и других потребителей. Чем выше внутреннее сопротивление сети, тем сильнее искажения. Напряжение в сети становится несинусоидальным.

 На показание  счетчиков активной энергии на  тяговой подстанции гармоники  оказывают отрицательное действие, так как они несколько снижают  показания потребляемой энергии.

 

Так как нелинейные нагрузки являются генераторами высших гармоник, то мощность, потребляемая ими:

 

 

Если нагрузка линейна, то мощность:

 

                              

где P₁ – мощность основной гармоники;   – мощность на частотах высших гармоник; γ_n – частотная погрешность счетчика на частоте n-й гармоники.

Таким образом, в случае линейных нагрузок имеет место недоучет энергии, а при нелинейных нагрузках и  питании их от источника несинусоидального  напряжения происходит переучет электроэнергии.

1.3.Коэффициент мощности  преобразовательных агрегатов

1.4.Коэффициент полезного действия преобразовательных агрегатов  

2.Средства  повышения качества электроэнергии  на тяговой подстанции.

2.1. Возможности улучшения синусоидальности

Применение  компенсирующее устройства (КУ) с возможностью подавления высших гармоник состоит из мощной батареи статических конденсаторов (БСК) с последовательно соединенным с ней силовым реактором .

Как силовой пассивный фильтр гармоник, КУ представляет собой поглотитель мощности отдельных гармоник, превращая ее в тепло, которое выделяется на индуктивности или емкости.

Компенсирующие устройства в тяговой сети: а – типовое устройство; б – многофункциональное компенсирующее устройство

 

В общем случае на каждую гармонику нужно устанавливать  свое КУ. Устройство позволяет снизить  потери электроэнергии в системе  тягового электроснабжения за счет компенсации  реактивной мощности и стабилизировать  уровень рабочего напряжения в контактной сети при размещении компенсирующих устройств на постах секционирования.

В установках такого вида одновременно с генерацией реактивной мощности обеспечивается снижение уровней  высших гармоник, поэтому такие установки  обычно называют фильтрокомпенсирующими (ФКУ). Схема ФКУ представляет собой симметричную трехфазную RLC-цепь.

Основным отличием многофункционального КУ от типового компенсирующего устройства является наличие дополнительной RC-ветви, подключенной параллельно реактору. Применение многофункциональных компенсирующих устройств позволяет кроме выполнения основных функций КУ, существенно снизить коэффициент искажения синусоидальности напряжения.

 

 

Статические тиристорные компенсаторы

 

Такого вида устройства обладают высоким быстродействием, пофазное регулирование мощности позволяет симметрировать режим работы сети, а наличие в составе СТК фильтрокомпенсирующих устройств способствует снижению высших гармоник.

 Различают СТК прямого  регулирования, когда при регулировании  изменяется мощность конденсаторной батареи, и косвенного регулирования, когда  применяется нерегулируемая БСК, а  регулированиепроизводится за счет управляемого реактора.

 

2.2.Способы повышения коэффициента мощности:  

 

Способы повышения коэффициента мощности:

- Заменой мало загруженных  двигателей двигателями меньшей  мощности

- Понижением напряжения

- Выключением двигателей  и трансформаторов, работающих  на холостом ходу

-Компенсация реактивной  мощности. Способ повышения cosφ с помощью статического компенсатора называют компенсацией сдвига фаз, или компенсацией реактивной мощности.

 

. При отсутствии компенсатора  от источника к приемнику, содержащему  активное и индуктивное сопротивления,  поступает ток i₁который отстает от напряжения и на некоторый угол сдвига фаз φ₁. При включении компенсатора Х_с по нему проходит ток i_c, опережающий напряжение и на 90°. Как видно из векторной диаграммы при этом в цепи источника будет проходить ток i<i₁ и угол сдвига фаз его φ относительно напряжения также будет меньше φ₁.

Для полной компенсации угла сдвига фаз φ, т. е. для получения  cos φ=1 и минимального значения тока I_min, необходимо, чтобы ток компенсатора I_с был равен реактивной составляющей.