Научная статья на тему 'Расчёт тока конденсаторных батарей с учетом источников высших гармоник'

Расчёт тока конденсаторных батарей с учетом источников высших гармоник Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
1964
184
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
КОНДЕНСАТОРНАЯ БАТАРЕЯ / КОМПЕНСАЦИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ / ВЫСШИЕ ГАРМОНИКИ / ИСТОЧНИК ВЫСШИХ ГАРМОНИК / ГАРМОНИЧЕСКИЙ СОСТАВ / КОЭФФИЦИЕНТ МОЩНОСТИ / ПРОМЫШЛЕННОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ / АЛГОРИТМ / CAPACITOR BANK / REACTIVE-POWER COMPENSATION / HIGHER-ORDER HARMONICS / SOURCE OF HIGHER-ORDER HARMONICS / HARMONIC COMPOSITION / POWER FACTOR / INDUSTRIAL ENTERPRISE / ALGORITHM

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Михеев Георгий Михайлович, Атаманов Михаил Николаевич, Афанасьева Ольга Владимировна, Дрей Надежда Михайловна

В статье рассмотрены оптимальные условия для обеспечения необходимого значения коэффициента мощности в режиме компенсации реактивной мощности в системах электроснабжения промышленных предприятий. Получены аналитические зависимости мощности компенсирующего устройства, необходимой для обеспечения желаемого значения коэффициента мощности. Разработан алгоритм и реализована компьютерная программа расчёта гармонических составляющих тока батарей конденсаторов при наличии в сети источников высших гармоник. В программе предусмотрен расчёт гармоник тока в зависимости от параметров нагрузки 0,4 кВ, эквивалентного электродвигателя 6(10) кВ и расчётной мощности источника высших гармоник. Приведён анализ возможных резонансных явлений в сети 6(10) кВ. Выполнен расчёт тока батарей конденсаторов для схемы, когда источник высших гармоник находится в питающей сети, и для схемы, когда источник гармоник входит в состав нагрузки 0,4 кВ.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Михеев Георгий Михайлович, Атаманов Михаил Николаевич, Афанасьева Ольга Владимировна, Дрей Надежда Михайловна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

CALCULATION OF CURRENT RATING IN CAPACITOR BANKS IN CONSIDERATION OF SOURCES OF HIGHER HARMONICS

In this work the optimal conditions to provide the required power factor in the reactive power compensation mode in the power supply system of industrial enterprises are considered. The analytical dependence of power in the compensating device required for providing the desired value of the power factor is measured. An algorithm is developed, and a computer program for calculating harmonic components of the capacitors batteries current in the presence of sources of higher harmonics in a network is reailized. The current harmonics calculation as a function of the 0.4 kW load parameters, 6 (10) kV equivalent electric motor and calculated power of higher harmonics source is provided in the program. The analysis of possible resonance phenomena in the network 6(10) kV is given. Calculations of higher-order harmonics current are carried out for two regimes: with a higher-order harmonics source being located in a power line, and with that being a part of the 0,4 kV load.

Текст научной работы на тему «Расчёт тока конденсаторных батарей с учетом источников высших гармоник»

УДК 621.314.015.32 ББК 3261.8

Г.М. МИХЕЕВ, М.Н. АТАМАНОВ, О.В. АФАНАСЬЕВА, Н.М. ДРЕЙ

РАСЧЁТ ТОКА КОНДЕНСАТОРНЫХ БАТАРЕЙ С УЧЕТОМ ИСТОЧНИКОВ ВЫСШИХ ГАРМОНИК

Ключевые слова: конденсаторная батарея, компенсация реактивной мощности, высшие гармоники, источник высших гармоник, гармонический состав, коэффициент мощности, промышленное предприятие, алгоритм.

В статье рассмотрены оптимальные условия для обеспечения необходимого значения коэффициента мощности в режиме компенсации реактивной мощности в системах электроснабжения промышленных предприятий. Получены аналитические зависимости мощности компенсирующего устройства, необходимой для обеспечения желаемого значения коэффициента мощности. Разработан алгоритм и реализована компьютерная программа расчёта гармонических составляющих тока батарей конденсаторов при наличии в сети источников высших гармоник. В программе предусмотрен расчёт гармоник тока в зависимости от параметров нагрузки 0,4 кВ, эквивалентного электродвигателя 6(10) кВ и расчётной мощности источника высших гармоник. Приведён анализ возможных резонансных явлений в сети 6(10) кВ. Выполнен расчёт тока батарей конденсаторов для схемы, когда источник высших гармоник находится в питающей сети, и для схемы, когда источник гармоник входит в состав нагрузки 0,4 кВ.

Практически каждое промышленное предприятие потребляет из сети не только активную Р, но и реактивную мощность Q. Ниже перечислим основных потребителей реактивной мощности. Ими являются силовые и сварочные трансформаторы, реакторы, асинхронные двигатели, индукционные печи, вентильные преобразователи, дроссели, осветительные приборы, воздушные линии электропередач и другие установки. Потребление реактивной мощности характеризуется коэффициентом мощности cosф, который определяется как отношение активной мощности к полной [4]. Довольно часто в электроэнергетике применяется коэффициент реактивной мощности tgф - отношение реактивной мощности к активной. На наш взгляд, он более наглядно отражает соотношение потребляемых мощностей.

В системах электроснабжения (СЭС) применяются компенсирующие устройства. Использование установок компенсации реактивной мощности позволяет [1]:

- снизить потери активной мощности и электроэнергии;

- увеличить напряжение на выводах электроприемников;

- разгрузить элементы СЭС (силовые трансформаторы, линии электропередачи, распределительные устройства и т.д.);

- улучшить качество электроэнергии;

- появляется возможность подключения дополнительной активной нагрузки без увеличения мощности силовых трансформаторов и сечений питающих линий;

- существенно увеличить срок службы электрооборудования и т.д. [2, 3]. В настоящее время потребление реактивной мощности регламентируется

Приказом Министерства энергетики Российской Федерации от 23 июня

2015 г. № 380 «О порядке расчета значений соотношения потребления активной и реактивной мощности для отдельных энергопринимающих устройств (групп энергопринимающих устройств) потребителей электрической энергии». В соответствии с данным приказом нормируются максимальные значения коэффициента реактивной мощности, потребляемой в часы больших суточных нагрузок электрической сети (табл. 1).

Таблица 1

Максимальные значения коэффициента реактивной мощности, потребляемой в часы больших суточных нагрузок электрической сети

Уровень напряжения в точке поставки электрической энергии потребителю ео$ф 1ёф

110 кВ (154 кВ) 0,894 0,50

1 4- 20 кВ, 35 кВ (60 кВ) 0,928 0,40

ниже 1 кВ 0,944 0,35

Следует отметить, что в других странах также существуют аналогичные нормативы по потреблению реактивной мощности. Например, в Республике Казахстан нормируется коэффициент мощности ео8ф. В соответствии с Приказом Правительства Республики Казахстан от 29 декабря 2012 г. № 1765 «Об утверждении нормативных значений коэффициента мощности в электрических сетях индивидуальных предпринимателей и юридических лиц» установлены нормы согласно табл. 2 (для сравнения в табл. 1 и 2 приведены значения ео8ф и tgф, соответственно).

Таблица 2

Нормативные значения коэффициента мощности в электрических сетях индивидуальных предпринимателей и юридических лиц

Класс напряжения электрической сети СОЗф Ъф

110^220 кВ > 0,89 < 0,512

6^35 кВ > 0,92 < 0,426

0,4 кВ > 0,93 < 0,395

Необходимо констатировать, что в России предъявляются более жесткие требования по потреблению реактивной мощности, чем в Республике Казахстан.

Естественный коэффициент мощности (коэффициент мощности без применения компенсирующих устройств) промышленных предприятий, как правило, составляет 0,85-0,90 и ниже [5]. Один из методов увеличения cos9 -компенсация реактивной мощности: применение синхронных двигателей и синхронных компенсаторов, а также конденсаторных батарей.

Коэффициент мощности в узле нагрузки рассчитывается по формуле

P

1 нг

COS фнг = I ,

"V Рнг + Qur

где Рнг и Qm. - активная и реактивная мощности, потребляемые нагрузкой.

Желаемое значение коэффициента мощности cosфж, как отмечено выше, может быть достигнуто применением компенсирующих устройств:

cosфЖ =-

ф'2 + (Онг - Оку )2 '

где QКУ - мощность, генерируемая компенсирующими устройствами. Полученное выражение можно записать в следующем виде:

л/РГТО^ОКТ)2=- "

cos фж или

2 2 Рн2г

Рнг + (бнг - QKy ) =-2Г ,

cos фЖ P2

1 hi

cos фЖ

Рн2г + Ql -2бнгОбк + QKy —^ = 0 •

С учетом равенства Онг = Рн^фнг

P2

Рн2г + Рн2гtgф2г - 2Рнгtgфнгбку + QKy--^ = 0 •

cos фЖ

Сгруппировав члены полученного выражения последовательно по мере снижения показателя степени при QKy, можно записать:

P2

QKy - 2PнгtgфнгОсу + Рн2г + Рн2^ф2г--V = 0 • (1)

cos фЖ

Рн2г

Рассмотрим отдельно выражение РнТ + Рн2гtgфHг - нг

cos фЖ

Р2 ( 1

Рн2г + Рн2гtgф2г--V = Рн2г I 1 + tgфHг -

— Ml \ — ■ -О ТМ1 О

cos фЖ v cos фЖ

= РнГ | tgф2г + °°5 Фж2 11 = РнГ | tgф2г + 51П фж | = Рн2г (tgф2г - ). I С°8 фЖ ) у С°8 ФЖ )

Таким образом, выражение (1) можно переписать в следующем виде:

ОКу - 2РнгtgфнгОку + Рн2г (tgф2г - tgфЖ ) = 0 . (2)

Полученное выражение является квадратным уравнением относительно ОКУ. Коэффициенты данного квадратного уравнения следующие:

а = 1;

Ь = -2Рнг tgфнг; с = Рн2 (tgфHг - tgфЖ ). Уравнение имеет два корня. При а=1 и Ь, кратном двум, корни данного уравнения целесообразно рассчитать по формулам

Оку1=- 2 - с

и QKy2=-2 +ID- с •

Значение QкУl соответствует режиму компенсации, необходимому для достижения желаемого значения оо8фж в индуктивном режиме, QкУ2 - для достижения ео8фЖ, обеспечивающего активно-ёмкостной режим работы сети, т.е. QКУ2 > Qнг. В случае поддерживания активно-емкостного режима работа сети будет неэффективной. Причиной тому является значительное увеличение затрат на компенсирующие устройства [6].

В настоящее время в состав нагрузки промышленных предприятий, как правило, входят частотно-регулируемые электроприводы (ЧРП). Их суммарная установленная мощность в зависимости от доли двигательной нагрузки может достигать 20-25% от суммарной мощности предприятия [7]. Известно, что установка ЧРП является характерным источником высших гармоник (ИВГ). Выпрямление напряжения электроприводов мощностью до 100 кВт, как правило, выполняется по шестифазной полупериодной схеме. Данные электроустановки генерируют гармоники номерами 5, 7, 11, 13 и т.п. [2]. Эти же гармоники генерируются сварочными выпрямителями. Заметим, что в питающей сети (в системе) наиболее распространёнными типами ИВГ также являются шестифазные преобразователи и сварочные выпрямители.

На рис. 1, а приведена упрощенная расчётная схема сети промышленного предприятия в нормальном рабочем режиме. Схема состоит из четырёх характерных ветвей:

- системы (источника питания и понижающего трансформатора) с кабельной линией (КЛ) к РУ-6(10) кВ;

- асинхронного электродвигателя 6(10) кВ;

- понижающего трансформатора 6(10)/0,4 кВ с подключённой к нему нагрузкой;

- косинусной батареи конденсаторов (БК) для компенсации реактивной мощности.

Как правило, все сопротивления схемы носят активно-индуктивный характер. Исключение составляет сопротивление БК, которое имеет ёмкостной характер. В такой схеме в определённых режимах работы сети возможны резонансные явления. Известно, что резонанс токов возникает на более высоких частотах, чем частота промышленной сети (50 Гц) [2, 9].

Резонансные явления на высших гармониках являются причиной больших искажений токов и напряжений в распределительной сети. Они вызывают повышенные токи БК, в результате чего происходят их перегрузка и выход из строя. Значение тока на выводах ИВГ не зависит от сопротивления сети и определяется расчётной мощностью ИВГ [2]. В соответствии с этим в схеме замещения ИВГ представляется в виде источника тока (рис. 1, б). ИВГ может находиться в питающей сети или входить в состав нагрузки 0,4 кВ.

На рис. 1, в приведена схема замещения сети для п-й гармоники в режиме, когда ИВГ находится в питающей сети. В данной схеме ветвь асинхронного двигателя (АД) и нагрузки (Н) 0,4 кВ соединены параллельно и образуют эквивалентную Я-Ь цепь. В свою очередь, эти две параллельные ветви относительно выводов ИВГ соединены параллельно с ветвью БК, имеющей ёмкостной характер. В этом случае данная схема при определённых условиях может обуславливать резонанс токов.

АД

I КЛ

© I [> <3

БК

*БК п

ИВГс

Х^-г

ИВГн

2е п

2ДД п

2нг п 2т п

Хбк/п г

П Хдд

ГАД

Рис. 1. Упрощенная расчетная схема сети в нормальном рабочем режиме (а); схема замещения сети для возможных вариантов расположения источника высших гармоник (б); схема замещения для расчета высших гармоник (источник высших гармоник находится в системе) (в)

Для выявления возможных резонансных процессов нами разработан алгоритм расчёта гармонических составляющих тока БК на разных ступенях компенсации реактивной мощности. В нём предусмотрен расчёт гармоник в зависимости от параметров нагрузки 0,4 кВ, эквивалентного электродвигателя 6(10) кВ и расчётной мощности ИВГ. На основе разработанного алгоритма реализована компьютерная программа. Она позволяет выполнить следующие виды расчётов:

- определить резонансную частоту сети и сопротивление схемы относительно выводов ИВГ;

- рассчитать ток ИВГ и БК с учётом высших гармоник при заданных параметрах нагрузки, БК и ИВГ;

- построить гистограммы токов ИВГ и БК для рассматриваемых гармоник;

- определить максимально допустимую мощность ИВГ, при которой обеспечивается ток БК, не превышающий заданного уровня.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

В качестве ИВГ могут быть заданы дуговая сталеплавильная печь, сварочный выпрямитель, газоразрядные лампы, шестифазный или двенадцати-фазный выпрямитель. В программе предусмотрен расчёт гармоник с учётом любого другого ИВГ, не входящего в перечень перечисленных.

В данной работе выполнены расчёты гармонического состава тока БК для следующих режимов:

- ИВГ находится в питающей сети;

- ИВГ входит в состав нагрузки 0,4 кВ.

Т

б

а

в

Расчёты гармонического состава тока БК выполнены с учётом следующих значений параметров элементов СЭС на одном из промышленных предприятий Казахстана:

- система - ином = 6 кВ, 1КЗ = 23,0 кА;

- кабельная линия - рном = 150 мм2, L = 0,150 км (Луд = 0,206 Ом/км, Худ = 0,074 Ом/км);

- АД - 6 кВ - РНом = 750 кВт, ^ном = 95,0%, со8фГОм = 0,90;

- трансформатор - ^ом = 3000 кВ-А, UK% = 5,8%, APK = 28,5 кВт;

- нагрузка 0,4 кВ - РНГ = 150-2600 кВт, со8(ф)НГ = 0,8-0,9.

БК состоит из четырёх секций: 3x25, 3x50, 3x100 и 3x200 кВАр, имеющих допустимый коэффициент перегрузки по току 30% [8]. В качестве расчётных приняты семь ступеней: 3x25, 3x50, 3x75, 3x100, 3x150, 3x225 и 3x375 кВАр. В этом случае на данном промышленном предприятии обеспечивается коэффициент мощности не менее 0,993 и 0,953 индуктивного характера, соответственно, в минимальном (РНГ = 150 кВт) и максимальном режимах (РНГ = 2600 кВт) потребления электроэнергии.

В дальнейших расчётах рассматриваемой сети с ИВГ, расположенного в системе, принята мощность 5ИвГ = 75 кВ-А. Для режима с ИВГ, входящего в состав нагрузки 0,4 кВ, его мощность принята равной 125 кВ-А. В последнем случае ветвь нагрузки с понижающим трансформатором, изображённая на рис. 1, в, заменяется ветвью, содержащей источник питания (система).

На рис. 2 приведены графики изменения сопротивления сети гсети относительно выводов ИВГ в зависимости от частоты. Они выполнены на разных ступенях компенсации реактивной мощности. Расчётная мощность нагрузки принята равной 800 кВт при ео8ф = 0,8.

ГШГ - Система

^сттпень - V"'!'------ КДЙр

В = 320,0 Гц (п = 0,4). Zo = 292,9 Ом

2 гттпен- Q6k^3:-:50 кВАр

fo =S25,0 Гц (п = 4,5). Zo = 153,70м

3 степень - V M'---- кВАр

fo =183,0 Гц (п = 3,7), Zo=106|№m

4 степень - V ---100 кВЛ|]

fo =157,0Гц (п = 3,1), Zo = 82,5 Ош

5 степень - ^ :■!■:— j:: 150 кВЛ|]

fo =126,0 Гц (п = 2,5). Zo = 58.4 им

6 сттпене,- Q6k^3:-:225 кВАр

fo =99,0Гц (11=2,0), Zo = 42,2 0ш

7 сЧтп'еНь -

fo =71,0Гц (11= 1,4), Zo = 29,2 Ом

f,r4

Рис. 2. Зависимость сопротивления сети относительно выводов ИВГ от частоты (генерация гармоник из системы)

Расчёты показывают, что резонансная частота соответствует максимальному значению гсети. В соответствии с рис. 2 резонансная частота сети при компенсации первой ступенью БК = 3x25 кВАр) составляет 320 Гц

(г0 = 292,9 Ом). Это обуславливает резкое увеличение гармоник тока через БК, близких к шестой (6,4). Для шестифазного выпрямителя в данном случае таковым является седьмая гармоника, что подтверждается результатами расчёта гармонического состава тока (см. табл. 3). В табл. 3 приведены значения гармоник токов в относительных единицах (1ИВГ* и 1БК*) на всех ступенях компенсации реактивной мощности для схемы, когда ИВГ находится в питающей сети (за базу принят номинальный ток БК).

Действующее значение тока через БК с учётом высших гармоник определяется по выражению

Г40

IБК =д Е 1п , (3)

V п=1

где п - номер гармоники тока; 1п - ток п-й гармоники тока; первая гармоника тока принимается равной номинальному значению.

Таблица 3

Результаты расчета высших гармоник для режима, когда ИВГ находится в питающей сети (£Ивг = 75 кВ-А)

Ступень БК бью кВАр Токи высших гармоник ИВГ и БК, о.е.

п = 5 п = 7 п = 11 п = 13 Т * 'ИВГ , о.е. т * 'БК , о.е.

ИВГ БК ИВГ БК ИВГ БК ИВГ БК

1 3x25 0,20 0,29 0,14 0,50 0,09 0,14 0,08 0,10 1,04 1,18

2 3x50 0,01 0,27 0,07 0,12 0,04 0,05 0,03 0,04 0,52 1,05

3 3x75 0,06 0,12 0,05 0,06 0,03 0,03 0,03 0,03 0,35 1,01

4 3x100 0,05 0,07 0,04 0,04 0,02 0,02 0,02 0,02 0,26 1,01

5 3x150 0,03 0,04 0,03 0,03 0,02 0,02 0,01 0,01 0,17 1,00

6 3x225 0,02 0,02 0,02 0,02 0,01 0,01 0,01 0,01 0,12 1,00

7 3x375 0,01 0,06 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,07 1,00

При выполнении расчётов по выражению (3) учитываются только те гармоники, которые генерируются рассматриваемым типом ИВГ. В нашем случае - 5, 7, 11, 13 и т.п. В результате рассчитано действующее значение тока через БК с учётом высших гармоник -1,18 о.е. Как видно, полученное значение не превышает предельно допустимое значение тока для данной конденсаторной батареи - 1,3 о.е.

На рис. 3 отображены гистограммы гармоник токов на первых двух ступенях компенсации реактивной мощности для схемы, когда ИВГ находится в питающей сети.

В табл. 4 приведены сводные данные по расчету гармоник тока БК. В таблице указаны:

- резонансная частота /0;

- сопротивление сети относительно выводов ИВГ на данной частоте - г0;

- расчетное значение п = 70/50;

- действующее значение тока через БК (1БК*) во всех режимах компенсации реактивной мощности.

Как видно из табл. 3, наихудшие условия работы БК возникают при компенсации на первой ступени. По условиям перегрузки батарей токами высших гармоник данный режим также является допустимым.

II ■■

11 13 17 19

Номер гармоники

II ■

Номер гармоники

1бк *

п 1ивг, А 1бк *

5 1,443 0,292

7 1,031 0,503

11 Ц656 0,136

13 01555 0,101

17 01425 0,068

19 Ц380 0,059

1бк*

||

11 13 17 19

Номер гармоники

1

1

п 1ивг, А 1бк *

5 1,443 0,278

7 1,031 0,117

11 0,656 0,054

13 0,555 0,044

17 0,425 0,032

19 0,380 0,028

11 13 17 19

Номер гармоники

Рис. 3. Гармонический состав тока БК на 1-й ступени компенсации (а, б) - Qбк = 3x25 кВАр и на 2-й ступени (в, г) - Qбк = 3x50 кВАр: а, в - ток ИВГ, б, г - ток БК

Таблица 4

Сводные данные по расчету гармонического состава тока конденсаторной батарей (источник высших гармоник находится в питающей сети, 8р =75 кВ-А)

5 7

5 7

1 13

б

а

5 7

5 7

в

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

г

Ступень компенсации 6бк (кВАр) /о , Гц го , Ом п /бк , о.е.

1 3x25 320,0 300,1 6,4 1,086

2 3x50 225,0 155,6 4,5 1,053

3 3x75 183,0 107,2 3,7 1,051

4 3x100 157,0 83,0 3,1 1,012

5 3x150 126,0 58,7 2,5 1,003

6 3x225 99,0 42,3 2,0 1,001

7 3x375 71,0 29,2 1,45 1,000

На рис. 4 изображены графики изменения сопротивления гсети в зависимости от частоты для схемы с ИВГ, входящим в состав нагрузки 0,4 кВ. Полученные результаты расчета гармоник существенно отличаются от показателей предыдущего режима. Резонансная частота при компенсации на первых пяти ступенях значительно превышает 1000 Гц, что соответствует гармоникам выше 20-й. На таких частотах ток БК близок к нулю. По этой причине резонансного режима на данных ступенях практически не наблюдается.

Незначительные токи гармоник через БК возникают на шестой (/0 = 911 Гц, /БК19 = 0,113 о.е) и седьмой (/0 = 706 Гц, /БК13 = 0,047 о.е) ступенях компенсации. Их значения составляют 1,01 о.е. и 1,002 о.е., соответственно (табл. 5). Следовательно, данный режим по условиям перегрузки батарей токами высших гармоник также является допустимым.

Таким образом, можно констатировать, что в данной сети для вышеприведённых условий работы промышленного предприятия перегрузки батарей токами высших гармоник не возникает.

(генерация гармоник нагрузкой 0,4 кВ)

Таблица 5

Сводные данные по расчету гармонического состава тока БК (ИВГ в составе нагрузки 0,4 кВ, Sp = 125 кВ-А)

Ступень компенсации fo, Гц Zo , Ом n 1бк , о.е.

1 2733,0 3,7 54,7 1,000

2 1933,0 4,4 38,7 1,000

3 1578,0 5,4 31,6 1,000

4 1367,0 6,9 27,3 1,000

5 1116,0 16,1 22,3 1,000

6 911,0 88,8 18,2 1,010

7 706,0 68,4 14,1 1,002

Выводы. 1. Разработан алгоритм и на его основе реализована компьютерная программа для расчёта гармонических составляющих тока батарей конденсаторов в электрической сети промышленного предприятия с устройством компенсации реактивной мощности, содержащей источник высших гармоник. Ток батарей конденсаторов рассчитан в зависимости от параметров нагрузки 0,4 кВ и эквивалентного электродвигателя 6(10) кВ.

2. Показано, что с уменьшением мощности конденсаторной батареи увеличивается вероятность возникновения резонанса токов.

3. Найдена зависимость изменения тока конденсаторной батареи от величины мощности источника высших гармоник.

Литература

1. Анчарова Т.В., Рашевская М.А., Стебунова Е.Д. Электроснабжение и электрооборудование зданий и сооружений. М.: ФОРУМ; НИЦ ИНФРА-М, 2012. 416 с.

2. Жежеленко И.В. Высшие гармоники в системах электроснабжения промпредприятий. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 2000. 331 с.

3. Кудрин Б.И., Жилин Б.В., Матюнина Ю.В. Электроснабжение потребителей и режимы. М.: ИД МЭИ, 2013. 412 с.

4. Справочник по проектированию электроснабжения / под ред. Ю.Г. Барыбина и др. М.: Энергоатомиздат, 1990. 576 с.

5. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию промышленных предприятий и общественных зданий / под общ. ред. С.И. Гамазина, Б.И. Кудрина, С.А. Цырука. М.: ИД МЭИ, 2010. 45 с.

6. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий. Промышленные электрические сети / под общ. ред. А.А. Федорова, Г.В. Сербиновского. М.: Энергия, 1980. 624 с.

7. Федоров А.А., Каменева В.В. Основы электроснабжения промышленных предприятий. 4-е изд. М.: Энергоатомиздат, 1984. 472 с.

8. High voltage three phase capacitors CIRCUTOR S. A. series CHV T, [Электронный ресурс]. URL: http://www.3ymf.ru/capacitors/3faznie/chv-t (дата обращения: 01.12.2016).

9. Why is power factor correction necessary? URL: http://www.enerdis.com/sites/default/files/ documents/guide_compensation_906211239_bd.pdf (дата обращения: 01.12.2016).

МИХЕЕВ ГЕОРГИЙ МИХАЙЛОВИЧ - доктор технических наук, профессор кафедры электроснабжения промышленных предприятий, Чувашский государственный университет, Россия, Чебоксары (mikheevg@rambler.ru).

АТАМАНОВ МИХАИЛ НИКОЛАЕВИЧ - кандидат технических наук, доцент кафедры электроснабжения промышленных предприятий, Чувашский государственный университет, Россия, Чебоксары (atamanov_m@mail.ru).

АФАНАСЬЕВА ОЛЬГА ВЛАДИМИРОВНА - старший преподаватель кафедры электроснабжения промышленных предприятий, Чувашский государственный университет, Россия, Чебоксары (olga_afanaseva@mail.ru).

ДРЕЙ НАДЕЖДА МИХАЙЛОВНА - аспирантка кафедры электроснабжения промышленных предприятий, Чувашский государственный университет, Россия, Чебоксары (drey_nadezhda@mail.ru).

G. MIKHEEV, M. ATAMANOV, O. AFANASYEVA, N. DREY

CALCULATION OF CURRENT RATING IN CAPACITOR BANKS IN CONSIDERATION OF SOURCES OF HIGHER HARMONICS

Key words: capacitor bank, reactive-power compensation, higher-order harmonics, source of higher-order harmonics, harmonic composition, power factor, industrial enterprise, algorithm.

In this work the optimal conditions to provide the required power factor in the reactive power compensation mode in the power supply system of industrial enterprises are considered. The analytical dependence of power in the compensating device required for providing the desired value of the power factor is measured. An algorithm is developed, and a computer program for calculating harmonic components of the capacitors batteries current in the presence of sources of higher harmonics in a network is reailized. The current harmonics calculation as a function of the 0.4 kW load parameters, 6 (10) kV equivalent electric motor and calculated power of higher harmonics source is provided in the program. The analysis of possible resonance phenomena in the network 6(10) kV is given. Calculations of higher-order harmonics current are carried out for two regimes: with a higher-order harmonics source being located in a power line, and with that being a part of the 0,4 kV load.

References

1. Ancharova T.V., Rashevskaya M.A., Stebunova E.D. Elektrosnabzhenie i elektrooborudova-nie zdanii i sooruzhenii: uchebnik [Power supply and electrical equipment of buildings and structures: textbook]. Moscow, FORUM Publ.; NITs INFRA-M Publ., 2012, 416 p.

2. Zhezhelenko, I.V. Vysshie garmoniki v sistemakh elektrosnabzheniya prompredpriyatii. 4-e izd., pererab. i dop. [Higher harmonics in power supply systems of industrial enterprises. 4th ed.]. Moscow, Energoatomizdat Publ., 2000, 331 p.

3. Kudrin B.I., Zhilin B.V., Matyunina Yu.V. Elektrosnabzhenie potrebitelei i rezhimy: ucheb-noeposobie [Electricity supply and modes: a training manual]. Moscow, MEI Publ., 2013, 412 p.

4. Barybin Yu.G. et al., eds. Spravochnikpoproektirovaniyu elektrosnabzheniya [Reference design of power supply]. Moscow, Energoatomizdat Publ., 1990, 576 p.

5. Gamazin S.I., Kudrin B.I., Tsyruk S.A., eds. Spravochnik po elektrosnabzheniyu i elektrooborudo-vaniyu promyshlennykh predpriyatii i obshchestvennykh zdanii [Reference for power supply and electrical equipment of industrial enterprises and public buildings]. Moscow, MEI Publ., 2010, 745 p.

6. Fedorov A.A., Serbinovskogo G.V., eds. Spravochnik po elektrosnabzheniyu promyshlennykh predpriyatii. Promyshlennye elektricheskie seti [Reference supply of industrial enterprises. Industrial electrical network]. Moscow, Energiya Publ., 1980, 624 p.

7. Fedorov A.A., Kameneva V.V. Osnovy elektrosnabzheniya promyshlennykh predpriyatii. 4-e izd. [The basics of power supply of industrial enterprises. 4th ed.]. Moscow, Energoatomizdat Publ., 1984, 472 p.

8. High voltage three phase capacitors CIRCUTOR S. A. series CHV T, Available at: http://www.3ymf.ru/capacitors/3faznie/chv-t/ (Accessed 1 December 2016).

9. Why is power factor correction necessary?, Available at: http://www.enerdis.com/sites/de-fault/files/documents/guide_ compensation_906211239_bd.pdf (Accessed 1 December 2016).

MIKHEEV GEORGI - Doctor of Technical Sciences, Professor of Electric Power Industry Department, Chuvash State University, Russia, Cheboksary (mikheevg@rambler.ru).

ATAMANOV MIKHAIL - Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of Electric Power Industry Department, Chuvash State University, Russia, Cheboksary (atama-nov_m@mail.ru).

AFANASYEVA OLGA - Senior Teacher of Electric Power Industry Department, Chuvash State University, Russia, Cheboksary (olga_afanaseva@mail.ru).

DREY NADEZHDA - Post-Graduate Student of Electric Power Industry Department, Chuvash State University, Russia, Cheboksary (drey_nadezhda@mail.ru).

Ссылка на статью: Михеев Г.М., Атаманов М.Н., Афанасьева О.В., Дрей Н.М. Расчёт тока конденсаторных батарей с учетом источников высших гармоник // Вестник Чувашского университета. - 2017. - № 1. - С. 145-155.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.