Файл: Мукосеев Ю.Л. Электроснабжение промышленных предприятий учебник.pdf

звезды с уравнительным реактором проводят ток в течение Ѵу периода (без учета времени коммутации). Па рис. 12-13,а показан ток вторичной обмотки трансформатора для нуле­ вой и на рис. 12-13, б — для мостовой схемы. Первичный ток трансформатора в обеих схемах при соединении обмоток звездой показан на рис. 12-13, в, а при тре­

вичного тока приближается к синусоиде с уменьшением доли высших гармоник.

Относительные величины гармоник тока в процентах приведены в табл. 12-2.

Явление коммутации вентилей (у > 0) также действует благоприятно на улучшение формы кривой тока. Однако регулирование выпрямленного напряжения (а > 0) иска­ жает кривые токов і2 и і±, увеличивая содержание в них процента высших гармоник.

Протекание в сети несинусоидальных токов вызывает несинусоидальные падения напряжения, что приводит

455

Т аблиц а 12-2

к появлению высших гармоник в кривой напряжения. Доля этих гармоник в кривой напряжения увеличивается в направлении от источника питания к выпрямительной установке.

Чем больше реактивное сопротивление сети и мощнее выпрямитель, тем больше доля гармоник в кривой напря­ жения на шинах преобразовательной подстанции. Макси­ мально возможное содержание высших гармоник в кривой напряжения (при Хсети = со) при равенстве нулю высших гармоник тока

соответствует холостому ходу генератора; высшие гар­ моники напряжения получаются максимальными, а выс­ шие гармоники тока равны нулю. При бесконечной

симальное зпачение, а в кривой напряжения они отсут­ ствуют.

В реальных условиях приближенно можно считать, что сумма относительных содержаний гармоник тока и напряжения постоянна и равна:

456

Если преобразователь является генератором, то прием­ никами высших гармоник служат асинхронные и синхрон­ ные двигатели, генераторы ТЭЦ, конденсаторы и трансфор­ маторы. Зная К ь можно определить долю высших гар­ моник напряжения из формулы

Описанные гармоники, определяемые числом фаз вы­ прямления, называются гармониками канонических по­ рядков. Они имеют место в сетях с мощными преобразо­ вательными установками, работающими в стационарном режиме, например при электролизе.

Обследования, проведенные в установках прокатных цехов с мощными вентильными агрегатами [Л. 12-9], показали, что в сетях таких установок возникают нечет­ ные, четные и дробные гармоники неканонических поряд­ ков. Эти гармоники возникают вследствие наличия ста­ бильного разброса углов зажигания вентилей, обуслов­ ленного особенностями работы сеточного и фазового управления вентилей и в значительной мере питанием этих систем от источника несинусоидального напряжения. Например, 3, 5 и 7-я гармоники появляются при 12-фаз­ ных схемах выпрямления.

Искажения напряжения в сети, вызванные токами преобразователей, создают комбинационные составляю­ щие в намагничивающих токах трансформаторов, что уси­ ливает еще более искажение напряжения сети.

В сеть до 1 000 В проникают гармоники тока из сети выше 1 000 В, не считая гармоник, создаваемых тиристо­ рами, включенными в сеть до 1 000 В. Установлено, что уровень гармоник в сетях прокатных станов зависит также от технологических факторов: сортамента прокаты­ ваемого металла, его температуры, скорости металла и др. Равномерное чередование участков с разной температурой металла создает циклическое отклонение мощности про­ катного стана и тока вентилей с периодом в 10—15 раз больше периода основной частоты, т. е. получается моду­ ляция по нагрузке. Эта модуляция создает дополнитель­ ные боковые составляющие каждой ѵ-гармоники с часто­ тами ѵсо ± Q, где Q —- частота модулирующего колебания, величина которого зависит от глубины модуляции (макси­ мальное отклонение нагрузки от среднего значения), на­ блюдаемой в пределах 0,05—0,1. Наличие гармоник дроб­

4 5 7

ных порядков наблюдалось и при холостом ходе прокат­ ного стана, нагрузка которого колебалась вследствие' эксцентриситета валков клети.

В результате всех описанных процессов в сетях, питаю­ щих установки прокатных станов, появляется эквивалент­ ное действующее значение высших гармоник напряжения по отношению к номинальному напряжению, определяе­ мое по формуле

Приближенная формула для определения действую­ щего значения гармоник напряжения в сетях 6—10 кВ

вентильных преобразователей, приведенных к расчетному

гармоник канонических порядков — для 6-фазных схем —

учитывающий несовпадение фаз гармоник отдельных пре­ образователей, меньше единицы; для преобразователей главных приводов непрерывных станов Хф = 0,9 -ь 0,95; /ѵд — коэффициент, учитывающий влияние гармоник вен­ тильных преобразователей и т. и., больше единицы; при пеучете анормальных гармоник К д -= 1,1 -ь 1,3.

Сопротивление гармоникам синхронных двигателей ѵ порядка

•^ѵс.д г~ 0, /ѴЖ2,

где х2 — сопротивление обратной последовательности,

45§

Для асинхронных двигателей и трансформаторов

*^*ѵи.д " " Ж ѵ т

где хк — индуктивное сопротивление к. з. (для асинхрон­ ных двигателей 1//Пуси — величина, обратная кратности

пускового тока; для трансформаторов хк = ик). Сопротивления высоковольтных кабелей не учитывают­

ся. Точность расчетов но формуле (12-1) составляет ±30% по сравнению с данными измерений.

Содержание гармоник на стороне 110—220 кВ ГПП

где хс, хт, Хр — реактивные сопротивления системы, транс­ форматора ГІШ и реактора.

В мощных системах с малым хс уровень высших гар­ моник, как показали измерения, не превышает 2,5—3%.

Высшие гармоники тока и напряжения ухудшают коэффициент мощности сети пропорционально коэффи­ циенту искажения

где / 1(1) — действующее значение тока первой гармоники;

— действующее значение полного тока.

Минимальные значения коэффициента искажения при т = 6 V = 0,955 и при т = 12 ѵ = 0,988.

Величина коэффициента мощности при наличии выс­ ших гармоник

К = ѵ cos cp,

где cos cp — коэффициент мощности при синусоидальном токе.

Ущерб, приносимый высшими гармониками, состоит также в появлении дополнительных потерь в линиях, двигателях, трансформаторах и генераторах, вызываю­ щих дополнительный нагрев.

При прохождении токов высших гармоник сопротив­ ление проводников увеличивается по сравнению с сопро­ тивлением при 50 Гц за счет поверхностного эффекта и эффекта близости. Выражение для потерь мощности при наличии высших гармоник

I 2R э = І Щ і ~Г I b R ö -Г I'i-R 7 + + /|з/?із + . . . ,

459