Приложение Б. Метод определения фактического вклада объекта с искажающими электроприемниками в уровень несинусоидальности (несимметрии) в ТОП

Приложение Б

Метод
определения фактического вклада объекта с искажающими электроприемниками в уровень несинусоидальности (несимметрии) в ТОП

Б.1 В соответствии с методом, изложенным в настоящем приложении, фактический вклад (ФВ) в ТОП от источников гармонических составляющих тока или источников тока обратной последовательности определяется как модуль вектора напряжения n-ой гармоники U(ФВ)_(n).k или модуль вектора напряжения обратной последовательности U(ФВ)_2.k, создаваемого искажающими ЭП данного субъекта.

Б.2 В основе предлагаемого метода лежат следующие положения:

- схема электроснабжения любого k-го субъекта, присоединенного к ТОП, на интервале усреднения равном 3 с, может быть представлена в виде двухполюсника, состоящего из соединенных параллельно источника тока искажений (источника гармонических составляющих тока J_(n)k или источника тока обратной последовательности J_2.k) и внутреннего сопротивления этого источника тока (см. рис. Б.1). Такой схемой замещения могут быть представлены схемы электроснабжения как потребителей, так и ЭСО;

- если мощность источника тока искажений пренебрежимо мала, то схема электроснабжения такого объекта может быть представлена только пассивным элементом - сопротивлением;

- если на интервале усреднения 3 с мощность источника тока искажений оказывается меньшей, чем мощности других источников, вследствие чего токи искажений, измеряемые на головном участке k-ой линии, направлены к объекту, то схема электроснабжения такого объекта также может быть представлена пассивным элементом - сопротивлением (см. рис. Б.2);

- если на интервале усреднения 3 с токи искажений, измеряемые на головном участке k-ой линии, имеют направление от объекта к ТОП, то такая схема электроснабжения k-го объекта представляется источником тока искажений (см. рис. Б.2);

- фактический вклад на интервале усреднения 3 с определяется для тех объектов, которые на рассматриваемом интервале содержат источники тока искажений J_(n)k или J_2.k.

Б.3 Реализация метода определения ФВ от источников гармонических составляющих основана на одновременных измерениях величин, указанных в п. 4.4.5.1.

Реализация метода определения ФВ от источников токов обратной последовательности основана на одновременных измерениях величин, указанных в п. 4.5.5.1.

При невозможности проведения одновременных измерений токов искажений на всех присоединениях к ТОП следует произвести предварительное выявление объектов, содержащих искажающие ЭП, в соответствии с п.п. 4.4.5.2 и 4.5.5.2.

Б.4 Выявление объектов, схемы электроснабжения которых на рассматриваемом интервале усреднения могут быть представлены источниками тока искажений J_(n)k, или J_2.k, осуществляется в соответствии с п.п. 4.4.5.3 и 4.5.5.3 на основании результатов измерений соответствующих фазовых углов сдвига или определения знака активных мощностей.

Б.5 Определяют суммарный ток эквивалентного источника J_Сумма(n) или J_Сумма2, путем векторного суммирования токов искажений J_(n)k или J_2k, генерируемых выявленными источниками искажений в ТОП и определяют его модуль по формулам

                         |J        | = |Сумма J    |

                           Сумма(n)            (n)k

                     или |J      | = |Сумма J  |,

                           Сумма2            2k

где - J    , J   - токи искажений объектов, выявленных  в соответствии с

       (n)k   2k   п. 4.4.5.3 или п. 4.5.5.3.

Б.6 Остальные объекты на этом же интервале усреднения представляются эквивалентным пассивным элементом с сопротивлением, модуль которого определяют по формулам

                         |Z     | = |U       /J        |

                           вх(n)      (n)топ   Сумма(n)

                     или |Z     | = |U     /J      |.

                           вх2        2топ   Сумма2

Б.7 Модуль вектора n-ой гармонической составляющей напряжения или напряжения обратной последовательности, создаваемого k-ым источником тока искажений J_(n)k или J_2k на рассматриваемом интервале усреднения определяют по формулам:

                           ФВ

                         |U    | = |J    Z     |

                           n(k)      n(k) вх(n)

                           ФВ

                     или |U  | = |J  Z   |

                           2k      2k вх2

Б.8 Фактический вклад в искажение синусоидальности напряжения или искажения симметрии напряжений в ТОП (в процентах) на рассматриваемом интервале усреднения определяют по формулам

                                   ФВ

                                 |U    |

                          ФВ       n(k)

                         К     = ------- х 100                    (Б.4а)

                          U(n)k  U

                                  (1)ТОП

                                  ФВ

                                |U   |

                          ФВ      2k

                     или К   = -------- x 100                     (Б.4б)

                          2Uk  U

                                2(1)ТОП

Б.9 Фактический вклад в искажение синусоидальности напряжения или искажения симметрии напряжений в ТОП на расчетном интервале времени, равном 24 часа, определяют статистической обработкой результатов определения фактических вкладов, полученных на интервалах усреднения 3 с в соответствии с алгоритмом, установленным в [2, раздел 15].

Б.10 На основе данных о фактическом вкладе в ТОП по отдельным гармоническим составляющим напряжения рассчитывают фактический вклад по коэффициенту искажения синусоидальности кривой напряжения в ТОП.

Пример

Целью проведения специализированных измерений являлось определение фактического вклада каждого из объектов с искажающими электроприемниками в уровень несинусоидальности в ТОП.

На рис. Б.3 представлена принципиальная схема рассматриваемой секции шин подстанции и присоединенных объектов. К линиям 1 и 2 присоединены соответственно подстанции метрополитена и тамвайно-троллейбусного депо, нагрузка которых носит нелинейный характер. Других нагрузок на этой секции шин нет.

В качестве средства измерения был использован прибор "Ресурс - UF2". Схема подключения прибора показана на рис. Б.4.

В ходе измерений, согласно методике приведенной в п. 4.4 настоящего РД, регистрировались: напряжение 1-ой гармонической составляющей и коэффициенты n-ых гармонических составляющих напряжения K_U(n) в ТОП, токи 1-ой гармонической составляющей и коэффициенты n-ых гармонических составляющих тока K_I(n) во всех присоединениях, и фазовые углы сдвига фи_UI(n)k между токами n-ой гармонической составляющей во всех присоединениях и напряжением n-ой гармонической составляющей в ТОП.

Пример результатов измерений представлен в табл. Б.1:

Таблица Б.1 - Пример результатов измерений

n гармо- ники	Ввод Т-1			ф.1		ф.2
	K_u(n), %	K_I(n), %	фи_UI(n)	K_I(n), %	фи_UI(n)	K_I(n), %	фи_UI(n)
1	100	100	166,0°	100	-6,9°	100	-16,9°
3	1,37	1,04	224,7°	1,05	52,7°	1,13	31,9°
5	3,06	13,48	-76,5°	18,85	-6,2°	17,22	109,5°
7	1,69	7,55	-71,9°	10,41	20,7°	8,87	111,5°
9	0,14	0,4	191,0°	0,84	-43,0°	0,74	77,6°
11	1,86	3,19	-84,4°	6,75	201,7°	4,53	104,1°
13	0,76	1,38	-64,4°	4,43	167,2°	2,43	84,5°

При этом напряжение основной частоты в ТОП составляло U_(1)Т-1 = 5934,4 В, а токи основной частоты во всех присоединениях определялись следующими значениями: I_(1)Т-1 = 422,7 А, I_(1)Ф1 = 71,1 А, I_(1)Ф2 = 364,1А.

Значения токов и напряжений приведенные в табл. Б.1, указаны с учетом коэффициентов трансформации напряжений и токов измерительных трансформаторов ТН и ТТ.

Решение:

Определение напряжений и токов n-ых гармонических составляющих во всех присоединениях следует выполнять по формулам (4.2а), (4.2б) и (4.3) настоящего РД.

Результаты расчета напряжений и токов n-ых гармонических составляющих сведены в табл. Б.2.

Таблица Б.2 - Расчетные значения напряжений и токов n-ых гармонических составляющих

n гармоники	U_(n)Т-1, В	I_(n)Т-1, А	I_(n)Ф1, А	I_(n)Ф2, А
1	5934,4	422,7	71,1	364,1
3	81,2	4,4	0,75	4,1
5	181,7	57,0	13,4	62,7
7	100,2	31,9	7,4	32,3
9	8,3	1,7	0,6	2,7
11	110,6	13,5	4,8	16,5
13	45,3	5,85	3,15	8,85

Фактический вклад, присоединенных объектов, по каждой гармонической составляющей определяется следующим образом.

1-ая гармоника:

Источником напряжения 1-ой гармоники является ввод Т-1 (энергосистема).

3-ая гармоника:

Фазовый угол сдвига между током 3-ей гармонической составляющей ввода Т-1 (энергосистема) и напряжением 3-ей гармонической составляющей в ТОП больше +90° и меньше -90°, в то время как фазовые углы между токами 3-ей гармонической составляющей фидеров 1, 2 и напряжением 3-ей гармонической составляющей в ТОП меньше +90° и больше -90°. Следовательно, энергосистема является единственным источником искажений по 3-ей гармонической составляющей и ее фактический вклад определяется уровнем 3-ей гармонической составляющей напряжения в ТОП и равен 1,37%.

5-ая гармоника:

Фазовый угол сдвига между током 5-ой гармонической составляющей фидера 2 (метрополитен) и напряжением 5-ой гармонической составляющей в ТОП больше +90° и меньше -90°, а фазовые углы токов 5-ой гармонической составляющей ввода Т-1 и фидера 1 меньше +90° и больше -90°. Следовательно, нагрузка метрополитена является единственным источником искажений по 5-ой гармонической составляющей, фактический вклад которой определяется уровнем 5-ой гармонической составляющей напряжения в ТОП и равен 3,06%.

7-ая гармоника:

Фазовые углы сдвига по 7-ой гармонической составляющей напряжения распределены аналогично 5-ой гармонике, представленной выше. Следовательно, единственным источником искажений по 7-ой гармонической составляющей является нагрузка метрополитена, фактический вклад которой определяется уровнем 7-ой гармонической составляющей напряжения в ТОП и равен 1,69%.

9-ая гармоника:

Фазовый угол сдвига между током 9-ой гармонической составляющей ввода Т-1 (энергосистема) и напряжением 9-ой гармонической составляющей в ТОП больше +90° и меньше -90°, в то время как фазовые углы между токами 9-ой гармонической составляющей фидеров 1, 2 и напряжением 9-ой гармонической составляющей в ТОП меньше +90° и больше -90°. Следовательно, энергосистема является единственным источником искажений по 9-ой гармонической составляющей и ее фактический вклад определяется уровнем 9-ой гармонической составляющей напряжения в ТОП и равен 0,14%.

11-ая гармоника:

Фазовые углы сдвига между токами 11-ой гармонической составляющей фидеров 2 (метрополитен) и 1 (трамвайно-троллейбусное депо), и напряжением 11-ой гармонической составляющей в ТОП больше +90° и меньше -90°, а фазовый угол между током 11-ой гармонической составляющей ввода Т-1 и напряжением 11-ой гармонической составляющей в ТОП меньше +90° и больше -90°. Следовательно, нагрузки метрополитена и трамвайно-троллейбусного депо являются источниками искажений по 11-ой гармонической составляющей. Эквивалентное пассивное сопротивление определяют по формуле (Б.2а):

                                     110,6

                           Z       = ----- = 6,67 Ом,

                            вх(11)   16,57

где модуль действующего значения суммарного тока эквивалентного источника I_Сумма(11) определяется по следующей формуле:

Модуль вектора 11-ой гармонической составляющей напряжения, создаваемого трамвайно-троллейбусным депо определяется по формулам (Б.3а), (Б.4а), (4.3) и равен:

                          ФВ

                         U     = 4,8 х 6,67 = 32,02 В,

                         (11)Ф1

                         ФВ        32,02

                        К       = ------ х 100% = 0,54%.

                         U(11)Ф1  5934,4

Модуль вектора 11-ой гармонической составляющей напряжения, создаваемого метрополитеном определяется по формулам (Б.3а), (Б.4а), (4.3) и равен:

          ФВ

         U       = 16,5 х 6,67 = 110,06 В,

          U(11)Ф2

          ФВ       110,06

         K       = ------ х 100% = 1,85%.

          U(11)Ф2  5934,4

13-ая гармоника:

Фазовый угол сдвига между током 13-ой гармонической составляющей фидера 1 (трамвайно-троллейбусное депо) и напряжением 13-ой гармонической составляющей в ТОП больше +90° и меньше -90°, а фазовые углы токов 13-ой гармонической составляющей ввода Т-1 и фидера 2 меньше +90° и больше -90°. Следовательно, нагрузка трамвайно-троллейбусного депо является единственным источником искажений по 13-ой гармонической составляющей, фактический вклад которой определяется уровнем 13-ой гармонической составляющей напряжения в ТОП и равен 0,76%.

Результаты расчетов сведены в таблицу Б.3.

Таблица Б.3 - Фактический вклад объектов в уровень несинусоидальности в ТОП

n гармоники	K(ФВ)_u(n)Т-1, %	K(ФВ)_U(n)Ф1, %	K(ФВ)_U(n)Ф2, %
1	100	-	-
3	1,37	-	-
5	-	-	3,06
7	-	-	1,69
9	0,14	-	-
11	-	0,54	1,85
13	-	0,76	-