Поиск по сайту
Начало >> Книги >> Оборудование >> Руководство по устройству электроустановок

Способы ослабления гармоник - Руководство по устройству электроустановок

Оглавление
Руководство по устройству электроустановок
Методология
Нормы и правила
Установленные мощности нагрузки
Мощность нагрузки установки
Контроль и регулирование потребляемой мощности
Энергоснабжение при высоком напряжении
Процедура создания новой подстанции
Подстанция абонента с измерениями на стороне низкого напряжения
Подстанция абонента с измерениями на стороне высокого напряжения
Создание распределительных понижающих подстанций
Низковольтные потребители - подключение
Низковольтные распределительные сети - подключение
Подсоединение потребителей к сети
Качество поставляемого напряжения
Распределение в системах низкого напряжения
Надежность системы электропитания в системах низкого напряжения
Защитные и аварийные устройства
Заземляющие соединения в системах низкого напряжения
Определение стандартизованных систем заземления в системах низкого напряжения
Характеристики систем TT, TN и IT
Критерии выбора систем TT, TN IT
Выбор метода заземления в системах низкого напряжения
Монтаж заземляющих электродов в системах низкого напряжения
Оборудование установки в системах низкого напряжения
Перечень внешних воздействий в системах низкого напряжения
Защита оборудования закрытого типа в системах низкого напряжения
Защита от поражения электрическим током
Защита от прямого прикосновения
Защита от косвенного прикосновения
Защита имущества от ущерба вследствие пробоя изоляции
Реализация системы TT
Реализация системы TN
Реализация системы IT
Устройства защитного отключения
Защита цепей
Определение сечения провода для открытой прокладки
Определение падения напряжения
Ток короткого замыкания
Частные случаи тока короткого замыкания
Защитный заземляющий провод
Нейтральный провод
Низковольтная распределительная аппаратура
Низковольтные коммутационные аппараты
Выбор низковольтной коммутационной аппаратуры
Автоматический выключатель
Выбор автоматического выключателя
Согласование характеристик автоматических выключателей
Защита от перенапряжений
Устройства защиты от перенапряжений
Стандарты защит от перенапряжений
Выбор устройств защиты от перенапряжений
Повышение коэффициента мощности и фильтрация гармоник
Зачем повышать коэффициент мощности?
Методы повышения коэффициента мощности
Выбор места установки компенсирующих конденсаторов
Выбор оптимального уровня компенсации
Компенсация на зажимах трансформатора
Повышение коэффициента мощности асинхронных двигателей
Влияние гармоник
Блоки конденсаторов
Обнаружение и устранение гармоник
Последствия Ih гармоник для электроустановок
Показатели гармонических искажений и принципы измерений
Измерение гармонических показателей
Способы ослабления гармоник
ИБП
Защита трансформаторов низкого напряжения
Осветительные цепи
Асинхронные двигатели
Коттеджи, жилые и особые помещения
Ванные и душевые комнаты
Рекомендации, относящиеся к специальным установкам и помещениям
Рекомендации по обеспечению электромагнитной совместимости
Принципы и конструкции систем заземления
Механизмы электромагнитной связи
Рекомендации по электропроводке

8 Способы ослабления гармоник
Существует три различных способа ослабления гармоник:
модификация электроустановки
применение специальных устройств в системе электропитания
фильтрация
8.1 Основные рекомендации
Чтобы ограничить распространение гармоник в распределительной сети, существуют различные решения, которые должны учитываться особенно при проектировании новой электроустановки.
Размещайте нелинейные нагрузки ближе к источнику питания
Общие гармонические возмущения увеличиваются с уменьшением мощности короткого замыкания. Не учитывая всех экономических соображений, предпочтительно подсоединять нелинейные нагрузки как можно ближе к источнику питания (рис. L16).

Рис. L16. Нелинейные нагрузки, подключенные как можно ближе к источнику питания (рекомендуемая схема)
Группируйте нелинейные нагрузки
При разработке однолинейной схемы нелинейные устройства должны быть отделены от других (рис. L17). Эти две группы устройств должны питаться от отдельных систем шин.

Рис. L17. Группирование нелинейных нагрузок и их подсоединение как можно ближе к источнику питания (рекомендуемая схема)
Используйте отдельные источники питания
Для ограничения содержания гармоник в сети можно также использовать источник питания с отдельным трансформатором (рис. L18).
Недостаток этого способа заключается в повышении стоимости электроустановки.

Рис. L18. Питание нелинейных нагрузок от отдельного трансформатора
Трансформаторы со специальными соединениями обмоток
Различные соединения обмоток трансформатора позволяют устранить определенные гармоники, например:
соединение типа Dyd подавляет 5-ую и 7-ую гармоники (рис. L19)
соединение типа Dy подавляет 3-ю гармонику
соединение типа DZ 5 подавляет 5-ую гармонику

Рис. L19. Трансформатор с соединением обмоток типа Dyd подавляет распространение 5-ой и 7-ой гармоник вверх по сети
Устанавливайте линейные реакторы
При питании регулируемых приводов установка линейных реакторов позволяет сгладить форму тока. Увеличение полного сопротивления питающей сети ограничивает содержание гармоник тока.
Установка на батареях конденсаторов реакторов для подавления гармоник увеличивает полное сопротивление комбинации реактор-конденсатор для высших гармоник. Это устраняет резонанс и защищает конденсаторы.
Выбирайте подходящую систему заземления установки Система TN-C
В системе TN-C отдельный PEN-проводник обеспечивает защиту в случае замыкания на землю и протекания токов небаланса.
В установившихся условиях в таком проводнике протекают токи гармоник. Поскольку он имеет определенное сопротивление, то незначительные изменения потенциала (несколько вольт) между устройствами могут привести к сбоям в работе электронного оборудования. Поэтому система TN-C должна использоваться только для питания силовых цепей в верхней части электроустановки и не должна применяться для питания «чувствительных» нагрузок.
Система TN-S
Данную систему рекомендуется применять при наличии в питающей сети гармоник. Нулевой проводник и защитный проводник (PE) полностью отделены друг от друга и поэтому распределение потенциалов по сети является более равномерным.
8.2 Фильтрация гармоник
В случаях, когда описанные выше превентивные меры оказываются недостаточными, необходимо оборудовать электроустановку системами фильтрации. Существуют три типа фильтров:
пассивные
активные
гибридные
Пассивные фильтры Типичные применения
промышленные электроустановки с комплектом нелинейных нагрузок мощностью более 200 кВА (регулируемые приводы, источники бесперебойного питания, выпрямители и др.)
электроустановки, в которых необходима компенсация коэффициента мощности
электроустановки, в которых нужно снизить искажения напряжения с тем, чтобы не создавать возмущений для чувствительных нагрузок
электроустановки, в которых нужно снизить искажения тока с тем, чтобы избежать перегрузок. Принцип действия
Параллельно нелинейной нагрузке устанавливается LC-контур, настроенный на частоту гармоники, которую необходимо подавить (рис. L20). Этот контур поглощает гармоники, предотвращая их попадание в распределительную сеть.
Обычно пассивный фильтр настраивается на частоту, близкую к частоте гармоники, которую необходимо подавить. Если требуется значительное снижение искажений нескольких гармоник, могут использоваться несколько параллельно соединенных фильтров.
Активные фильтры (активные компенсаторы гармоник) Типичные применения
коммерческие электроустановки с комплектом нелинейных нагрузок мощностью менее 200 кВА (регулируемые приводы, источники бесперебойного питания, офисное оборудование и др.)
электроустановки, в которых нужно снизить искажения тока с тем, чтобы избежать перегрузок. Принцип действия
Эти системы силовой электроники устанавливаются последовательно или параллельно нелинейной нагрузке и компенсируют гармоники тока или напряжения, потребляемые этой нагрузкой.
На рис. L21 показан параллельно включенный активный компенсатор гармоник, компенсирующий гармонику тока (Ihar = -Iact).
Активный компенсатор гармоник генерирует в распределительную сеть гармоники, потребляемые соответствующей нелинейной нагрузкой, но с противоположной фазой. В результате этого сетевой ток Is остается синусоидальным.
Гибридные фильтры Типичные применения
промышленные электроустановки с комплектом нелинейных нагрузок мощностью более 200 кВА (регулируемые приводы, источники бесперебойного питания, офисное оборудование и др.)
электроустановки, требующие компенсации коэффициента мощности
электроустановки, в которых необходимо снизить искажения напряжения с тем, чтобы не создавать возмущений для чувствительных нагрузок
электроустановки, в которых необходимо снизить искажения тока с тем, чтобы избежать перегрузок
электроустановки, в которых должны соблюдаться жесткие ограничения на «выброс» гармоник в сеть.
Принцип действия
Гибридный фильтр состоит из комбинации пассивных и активных фильтров (рис. L22). Он обладает преимуществами обоих типов фильтров и пригоден для применения в широком диапазоне уровней мощности и функционирования электроустановки.
Критерии выбора Пассивный фильтр
Обеспечивает компенсацию коэффициента мощности и эффективную фильтрацию гармоник тока. Такие фильтры также снижают уровень гармоник напряжения в электроустановках, в которых форма напряжения питания отличается от синусоидальной. Если генерируемая фильтром реактивная мощность велика, то рекомендуется отключать установленный пассивный фильтр в те периоды времени, когда коэффициент загрузки установки является низким.
Предварительные исследования возможности применения фильтра должны учитывать возможное наличие батареи конденсаторов для компенсации коэффициента мощности, которую возможно придется удалить.
Активные компенсаторы гармоник
Обеспечивают подавление гармоник в широком диапазоне частот и могут работать с любым типом нагрузки.
С другой стороны, уровни мощности являются низкими. Гибридные фильтры

Рис. L20. Принцип действия пассивного фильтра

Рис. L21. Принцип действия активного фильтра

Рис. L22. Принцип действия гибридного фильтра
Объединяют в себе преимущества активных и пассивных фильтров.
L - Обнаружение и устранение гармоник
8 Способы ослабления гармоник

Для устранения гармоник может быть предложен полный набор услуг:
анализ электроустановки
системы измерения и контроля
устройства фильтрации
8.3 Метод
Наилучшее решение с учетом технических и экономических факторов основывается на результатах тщательного анализа.
Аудит систем энергоснабжения среднего и низкого напряжения на наличие гармоник
Если Вы воспользуетесь услугами эксперта, Вам гарантируется, что предложенное им решение даст эффективные результаты (т.е. гарантированный максимальный суммарный коэффициент гармонических искажений THDu).
Аудит системы питания проводится инженером-специалистом по искажениям в распределительных электрических сетях, имеющим мощную аппаратуру и программное обеспечением для анализа и моделирования. Аудит включает в себя следующие этапы:
измерение возмущений, влияющих на ток, межфазное напряжение и напряжение между фазой и нейтралью от источника питания, возмущений от отходящих цепей и нелинейных нагрузок
компьютерное моделирование явлений в сети для выяснения причин и выбора наилучшего решения
полный отчет o результатах аудита, отражающий:
текущие уровни возмущений
максимально допустимые уровни возмущений (в соответствии с IEC 61000, IEC 34, и др.) предложение, содержащее решения с гарантированными уровнями функционирования
электроустановки
и, наконец, реализация выбранного решения с использованием необходимых средств и ресурсов.
Весь процесс аудита описан в международном стандарте ISO 9002.

8.4 Конкретные модели фильтров
Пассивные фильтры
Пассивные фильтры состоят из индуктивно-емкостных LC-контуров, настроенных на конкретную частоту гармоники, которую необходимо подавить.
Для устранения ряда гармоник система может состоять из нескольких фильтров. Для трехфазных напряжений 400 В максимальные допустимые мощности могут достигать:
265 кВА/470 А для 5-ой гармоники
145 кВА/225 А для 7-ой гармоники
105 кВА/145 А для 11-ой гармоники
Пассивные фильтры могут быть созданы для всех уровней напряжений и токов.
Активные фильтры
активные компенсаторы гармоник SineWave
пригодны для трехфазных напряжений 400 В, могут быть изготовлены на токи от 20 до 120 А
компенсируют все гармоники от 2-ой до 25-ой. Компенсирование может быть полным или касаться определенных гармоник
ослабление уровня искажений: при номинальной мощности отношение THDi на нагрузке к THDi на вышерасположенном участке сети превышает 10
выполняемые функции: коррекция коэффициента мощности, компенсация гармоник нулевой последовательности, система диагностики и технического обслуживания, параллельное подключение, дистанционное управление, интерфейс связи Ibus/RS485
активные фильтры Accusine
пригодны для трехфазных напряжений 400 и 480 В, могут быть изготовлены на токи от 30 до 50 А
фильтруют все гармоники вплоть до 50-ой
выполняемые функции: коррекция коэффициента мощности, параллельное подключение, мгновенная реакция на изменения нагрузки
Гибридные фильтры
Эти фильтры объединяют в себе преимущества пассивного фильтра и активного компенсатора гармоник SineWave.
Большинство промышленных и крупных коммерческих электроустановок включает некоторое количество важных электроприемников, питание которых должно обеспечиваться даже в случае потери питания от электросети:
Или так как они сязаны с системами безопасности (аварийное освещение, автоматическая система противопожарной защиты, дымоудаление, устройства сигнализации и т.д.) или
потому что они имеют отношение к приоритетным цепям, например, определенное оборудование, остановка которого приводит к производственным потерям или выходу из строя станков и т.д.
Одним из способов обеспечения питания так называемых «приоритетных» электроприемников в случае отказа других источников питания состоит в установке дизель-генераторной установки, подсоединяемой через переключатель на два направления к резервному распределительному щиту аварийного питания, от которого получают питание приоритетные электроприемники (см. Рис. М1).

«Неприоритетные» цепи Рис. М : Пример цепи, питаемой от трансформатора или генератора
1.1 Защита генератора
M2

t (s)
Рис. М : Пример кривой перегрузки t = f (I/In)
Рис. М2 показывает электротехнические параметры генераторной установки. Pn, Un и In - мощность приводного двигателя, номинальное напряжение и номинальный ток генератора, соответственно.

Рис. М : Блок-схема генераторной установки
Защита от перегрузки
Должна анализироваться кривая защиты генератора (Рис. М3).
Нормы и требования области применения могут также обуславливать конкретный режим
перегрузки. Например:
I/In    t
>_1_ч        
15      30с   
Уставки устройств защиты от перегрузки (или длительной выдержки времени) должны отвечать таким требованиям.
Примечание по перегрузкам
По экономическим соображениям двигатель резервной установки должен быть строго рассчитан на номинальную мощность. При перегрузке по активной мощности дизельный двигатель будет глохнуть. Необходимо учитывать баланс по активной мощности.
Установка должна быть рассчитана на следующие режимы перегрузки:
Одночасовая перегрузка
Одночасовая перегрузка 10% каждые 12 часов (рабочий режим)
Защита от тока короткого замыкания
Расчет тока короткого замыкания
Ток короткого замыкания есть сумма:
Апериодической составляющей тока
Затухающего синусоидального тока
Уравнение тока короткого замыкания показывает, что он рассчитывается в соответствии с тремя стадиями (см. Рис. М4).

Рис. М : Уровень тока короткого замыкания в течение 3 стадий
Сверхпереходная стадия
При возникновении короткого замыкания на зажимах генератора ток сначала имеет относительно
высокий уровень около 6-12 In в течение первого цикла (10-20 мс).
Амплитуда выходного тока короткого замыкания определяется тремя параметрами:
Сверхпереходное реактивное сопротивление генератора         
Уровень возбуждения перед повреждением и
Полное сопротивление поврежденной цепи
Учитываемое полное сопротивление короткого замыкания генератора является сверхпереходным реактивным сопротивлением хС, выражаемым как % от Uo (напряжение между фазой и нейтралью) (по x"d изготовителя). Типовое значение - 10-15%. Мы определяем сверхпереходное полное сопротивление короткого замыкания генератора следующим образом:

Переходная стадия
Переходная стадия происходит через 100-500 мс после короткого замыкания. Начиная со значения тока короткого замыкания сверхпереходного периода, ток уменьшается до значения 1,5-2 In.
Учитываемое полное сопротивление короткого замыкания для этого периода является переходным реактивным сопротивлением, выражаемым как % от Uo (по x'd изготовителя). Типовое значение - 20-30%.
Установившаяся стадия
Устойчивое состояние возникает через 500 мс.
При устойчивом повреждении выходное напряжение установки падает, и система регулирования возбуждения пытается повысить выходное напряжение. Результатом является стабилизированный установившийся ток короткого замыкания:
Если возбуждение генератора не повышается в течение короткого замыкания (нет перевозбуждения), но поддерживается на уровне перед коротким замыканием, ток стабилизируется на значении, определяемом синхронным реактивным сопротивлением Xd генератора. Типовое значение xd выше 200%. Как следствие, конечный ток меньше номинального тока генератора (как правило, около 0,5 In).
Если в системе регулирование возбуждение предусмотрена форсировка поля возбуждения или если ситема выполнена по так называемой параллельно последовательной схеме, то подъем напряжения возбуждения приводит к увеличению длительности тока короткого замыкания (10 с), который, как правило, в 2-3 раза превышает номинальный ток генератора.
Расчет тока короткого замыкания
Как правило, изготовители указывают значения полного сопротивления и постоянные времени затухания, требуемые для анализа работы в переходном или установившемся режиме (см. Рис. М5).


(кВА)

75

200

400

800

1,600

2,500

x"d

10.5

10.4

12.9

10.5

18.8

19.1

x'd

21

15.6

19.4

18

33.8

30.2

xd

280

291

358

280

404

292

Рис. М : Пример таблицы полного сопротивления (в %)
Активные сопротивления всегда пренебрежимо малы в сравнении с реактивными сопротивлениями. Параметры анализа тока короткого замыкания:
■ Значение тока короткого замыкания на зажимах генератора Величина тока короткого замыкания в переходном режиме:

Примечание: Данное значение может быть сопоставлено с током короткого замыкания на зажимах трансформатора. Таким образом, при одной и той же мощности ток при коротком замыкании вблизи от генератора в 5-6 раз меньше, чем токи, которые могут возникать при питании от трансформатора.
Значимость такой разницы увеличивается, учитывая тот факт, что мощность генераторной установки, как правило, меньше мощности трансформатора (см. Рис. М6).

NC: норм. замкн. NO: норм. разомкн.
Рис. Ml: Пример распределительного щита приоритетных нагрузок с питанием (при аварии) от резервной генераторной установки.
При питании низковольтной цепи от основного источника 1 (2000 кВА) ток короткого замыкания составляет 42 кА на главной шине низковольтного щита. При питании низковольтной сети от резервного источника 2 (500 кВА) с переходным реактивным сопротивлением 30%, ток короткого замыкания составляет прибл. 2,5 кА (т.е., в 16 раз слабее, чем при основном источнике).
1.2 Защита отходящих низковольтных сетей
Защита приоритетных цепей Выбор аппаратуры по разрывной мощности
Разрывная мощность должна систематически сверяться с характеристиками основного источника (понижающий трансформатор).
Выбор и настройка расцепителей с кратковременной выдержкой (STD)
Промежуточные распределительные щиты
Номинальные значения устройств защиты промежуточных и конечных распределительных цепей всегда ниже номинального тока генераторной установки. Как следствие, за исключением специальных случаев, режим аналогичен питанию через трансформатор.
Главный низковольтный распределительный щит
Как правило, параметры устройств защиты основной питающей линии аналогичны параметрам генераторной установки. Уставка STD должна быть рассчитана на характеристику короткого замыкания генераторной установки (см. «Защита от токов короткого замыкания» выше).
Селективность устройств защиты на приоритетных питающих линиях должна обеспечиваться для работы генераторной установки (она может быть обязательной для линий питающих системы безопасности). Необходимо сверить уставку STD устройств защиты основных питающих линий с аналогичной уставкой устройств защиты промежуточных распределительных цепей (нормальная уставка для распределительных цепей - 10 In).
Примечание: При работе с питанием от генераторной установки использование низкочувствительных УЗО позволяет устранять повреждение изоляции и обеспечивает требуемую селективность.
Безопасность людей
При системах заземления IT (2-е повреждение) и TN защита людей от короткого замыкания обеспечивается выключателями с расцепителями с короткой выдержкой времени (STD). Их работа при повреждении должна гарантироваться при питании от основного источника (трансформатор) или от резервного источника (генераторная установка).
Расчет тока повреждения изоляции
Реактивное сопротивление нулевой последовательности, выражаемое как % от Uo (по x'o
изготовителя).
Типовое значение - 8%.
Однофазный (фаза-нейтраль) ток короткого замыкания задается формулой:

Ток повреждения изоляции при системе заземления TN немного выше тока трехфазного короткого замыкания. Например, в случае повреждения изоляции системы в предыдущем примере ток повреждения изоляции равен 3 кА.
1.3 Функции контроля
Рабочие параметры генераторной установки должны контролироваться при подсоединенных специальных нагрузках.
Рабочие характеристики генератора отличаются от рабочих характеристик трансформатора:
Активная мощность, обеспечиваемая генератором, оптимизируется при коэффициенте мощности = 0,8.
При меньшем коэффициенте мощности генератор может обеспечивать (за счет повышенного возбуждения) часть реактивной мощности.
Блок конденсаторов
Подключение конденсаторов к ненагруженному генератору может вызывать его самовозбуждение и, следовательно, увеличение перенапряжений.
Поэтому, блоки конденсаторов, используемые для регулирования коэффициента мощности, должны отсоединяться. Такая операция может обеспечиваться путем подачи команды остановки на регулятор (если он подсоединен к системе управления переключениями источника) или посредством отключения выключателя питания конденсаторов.
Если конденсаторы необходимы, не используйте реле коэффициента мощности, т.к. в этом случае происходит неправильное или сверхмедленное срабатывание.
Повторный запуск и самозапуск двигателя
Генератор может обеспечивать, по крайней мере в переходный период, ток в 3-5 раз больше
своего номинального значения.
Двигатель потребляет около 6 In в течение 2^20 с пуска.
Если суммарная мощность двигателей, питающихся от генератора велика, то их одновременный запуск с высокими пусковыми токами может вызывать повреждения: большое падение напряжения из-за больших значений переходного и сверхпереходного реактивных сопротивлений генераторной установки (20-30%) с риском:
Незапуска двигателей
Повышения температуры из-за большого времени запуска в силу падения напряжения
Отключения от устройств тепловой защиты
Кроме того, нарушается работа сети и приводов из-за падения напряжения. Пример (см. Рис. М7) Генератор питает ряд двигателей.
Характеристики КЗ генератора: Sn = 130 кВА при коэффициенте мощности 0,8, In = 150А x'd = 20% (например), следовательно, Isc = 750А
2P двигателей равна 45 кВт (45% мощности генератора) Расчет падения напряжения при запуске:
2 двигателей = 45 кВт, Im = 81А, следовательно, пусковой ток Id = 480А в течение 2-20 с. Падение напряжения на сборных шинах при одновременном запуске двигателей:

AU = 55%
что неприемлемо для двигателей (отказ при пуске).
2P двигателей равна 20 кВт (20% мощности генератора) Расчет падения напряжения при пуске:

AU = 10%
что приемлемо (в зависимости от типа нагрузок), хотя это и высокое значение.
2 двигателей = 20 кВт, Im = 35А, следовательно, пусковой ток Id = 210А в течение 2-20 с. Падение напряжения на сборных шинах:

Нелинейные нагрузки - как пример ИБП
Нелинейные нагрузки:
Насыщенные магнитные цепи
Разрядные лампы, флуоресцентные лампы
Электронные преобразователи
Системы компьютерной обработки: ПК, компьютеры и т.д.
Такие нагрузки генерируют гармонические токи: при питании от генераторной установки это может приводить к большим искажениям напряжения из-за низкой мощности КЗ генератора.
Источник бесперебойного питания (ИБП) (см. Рис. М8)
Сочетание ИБП и генераторной установки - оптимальное решение для обеспечения
качественного питания с длительным автономным питанием чувствительных нагрузок.
ИБП является нелинейной нагрузкой в силу входного выпрямителя. При переключении источника
питания автономная работа ИБП на батарее должна обеспечивать пуск и подключение
генераторной установки.

Рис. М8: Комбинация «генераторная установка - ИБП» для обеспечения качественной электроэнергией
Мощность ИБП
Максимальная мощность ИБП должна обеспечивать следующее:
Номинальную мощность питаемых нагрузок. Это сумма полных мощностей Sa, потребляемых каждой нагрузкой. Кроме того, чтобы не завысить параметры системы, необходимо учитывать перегрузочную способность на уровне ИБП (например, 1,5 In в течение 1 минуты и 1,25 In в течение 10 минут).
Мощность, требуемая для перезарядки батареи: ток пропорционален степени автономности, требуемой при заданной мощности. Параметр Sr ИБП рассчитывается по формуле:
Sr = 1.17 x Pn
Таблица М9 определяет пусковые токи и устройства защиты для питания выпрямителя (сеть 1) и резервной сети (сеть 2).


Номинальная

Значение тока (А)

 

мощность Pn (кВА)

Сеть 1 с 3-фазной батареей

Сеть 2 или 3-фазное питание

 

400В- I1

400В - Iu

40

86

60.5

60

123

91

80

158

121

100

198

151

120

240

182

160

317

243

200

395

304

250

493

360

300

590

456

400

793

608

500

990

760

600

1,180

912

800

1,648

1,215

Рис. М : Пусковой ток и устройства защиты для питания выпрямителя и резервной сети
Комбинация «генераторная установка/ИБП»
■ Гармоники и искажение напряжения
Общее искажение напряжения определяется по формуле:

■ Переключение выпрямителя ИБП на питание от генераторной установки Выпрямитель ИБП может иметь систему плавного пуска зарядного устройства для предотвращения пагубных пусковых токов, когда питание установки переключается на питание от генераторной установки (см. см. Рис. М10).

Рис. М : Плавный пуск выпрямителя ИБП, тип 2
где Uhn - гармоническая составляющая напряжения n-го порядка. Это значение зависит от следующих параметров:
Гармонические токи, генерируемые выпрямителем (пропорциональны мощности Sr выпрямителя)
Продольное сверхпереходное реактивное сопротивление генератора X"d
Мощность генератора Sg
Мы определяемнапряжение КЗ генератора , приведенное к мощности
выпрямителя т.е., t = f(U'Rcc).
Примечание 1: Поскольку сверхпереходное реактивное сопротивление высокое, гармонические искажения, как правило, слишком велики в сравнении с допустимым значением (7-8%) для экономически обоснованных параметров генератора. Использование соответствующего фильтра является приемлемым и рентабельным решением.
Примечание 2: Гармонические искажения не представляет вреда для выпрямителя, но могут быть вредным для других нагрузок, питаемых параллельно с выпрямителем.
Применение

Для определения искажения т как функции U'Rcc используется график (см. М11).

Рис. М1): График для расчета гармонических искажений, тип 3
График дает:
Значение т как функции U'Rcc
Или значение U'Rcc как функции т
На основе этого определяется мощность генератора Sg. Пример: мощность генератора
ИБП 300 кВА без фильтра, сверхпереходное реактивное сопротивление 15% Мощность выпрямителя (Sr) Sr = 1,17 х 3000 кВА = 351 кВА
Для т < 7% график дает U'Rcc = 4%, мощность Sg:

ИБП 300 кВА с фильтром, сверхпереходное реактивное сопротивление 15% Для т = 5% расчет дает U'Rcc = 12%, мощность Sg:
Примечание: С питающим трансформатором 630 кВА на ИБП 300 кВА без фильтра получаемое значение равно 5%.
Это означает, что работа генераторной установки должна постоянно контролироваться на гармонические токи.
Если напряжение гармонических искажениях очень большое то использование фильтра в сети - наиболее эффективное решение для снижения гармонических искажений до значений, допустимых для чувствительных нагрузок.

Схема заземления TN-C для установок, работающих в качестве генератора, и схема заземления TN-S для установок, работающих в качестве нагрузки
1.4 Генераторная установка подсоединенная параллельно
Параллельное подсоединение генераторной установки (независимо от типа источника - основной, резервный или генерирующая мощность) требует более строгого контроля соединения, т.е., дополнительных функций контроля.
Работа в параллельном режиме
Поскольку генераторные установки генерируют энергию параллельно для одной нагрузки, они должны быть синхронизированы (напряжение, частота) и распределение нагрузок между ними должно быть сбалансировано. Эта функция выполняется регулятором каждой генераторной установки (регулирование приводного двигателя и регулирование возбуждения). Параметры (частота, напряжение) контролируются до соединения: при соответствующих значениях этих параметров происходит подключение.
Повреждения изоляции (см. Рис. М12)
Повреждение изоляции внутри металлического корпуса генераторной установки может серьезно повредить генератор, если повреждение носит характер фазного КЗ. Повреждение должно оперативно выявляться и устраняться, иначе другие генераторы будут подавать энергию на поврежденный участок и будут отключены по перегрузке (при этом непрерывность питания не может быть гарантирована). Защита от замыкания на землю (GPF), встроенная в цепь генератора, используется в следующих целях:
Быстрое отсоединение поврежденного генератора и обеспечение бесперебойного питания
Действие на цепь управления поврежденного генератора для его остановки и снижениея риска повреждения

Рис. М1: Повреждение изоляции внутри генератора

Рис. М : Направление передачи энергии - генераторная установка, работающая в режиме нагрузки
Защита GPF является «чувствительной к току нулевой последовательности» и должна устанавливаться как можно ближе к устройству защиты на каждой генераторной установке с заземлением корпуса отдельным защитным заземлением (РЕ) (согласно схеме заземления TN-C/ TN-S(1)). Такой тип защиты обычно называется «ограниченным замыканием на землю».
Работа генераторных установок в качестве нагрузок (см. Рис. М13 и Рис. М14)
Одна из параллельно соединенных генераторных установок может перестать работать в режиме генератора и начать работать в качестве, например, двигателя (например, из-за потери возбуждения). Это может приводить к перегрузке других генераторных установок и, как следствие, выводить энергосистему из строя.
Для проверки того, что генераторная установка действительно подает питание на нагрузку (работа в качестве генератора), необходимо проверить направление потока энергии на сборные шины (контроль на обратную мощность). При возникновении повреждения, т.е., установка работает в качестве двигателя, такой контроль позволяет устранить повреждение.
Заземление параллельно-соединенных генераторных установок

Рис. МИ : Направление передачи энергии - генераторная установка, работающая в режиме генератора
Заземление параллельно-соединенных генераторных установок (подсоединение нейтралей к общему заземлению (схема заземления TN или TT)) может приводить к токам замыкания на землю (гармоники 3-го порядка и гармоники порядка, кратного 3). Для предотвращения протекания таких токов между генераторными установками рекомендуется установить развязывающее сопротивление в заземляющей цепи.



 
« Ремонт электрооборудования распредустройств до 10 кВ   Схемы управления и сигнализации воздушных и масляных выключателей »
Карта сайта + все метки | Контакты
© Электроэнергетика При перепечатке и цитировании активная гиперссылка на сайт обязательна.