Приложение Е (справочное). Пример метода вычисления норм эмиссии гармоник на этапе 3

Приложение Е
(справочное)

Пример
метода вычисления норм эмиссии гармоник на этапе 3

Е.1 Обзор

Рисунок Е.1 - Изучаемая низковольтная система

Применяемый метод обсуждается со ссылкой на четырехфидерную радиальную низковольтную систему, приведенную на рисунке Е.1, и может быть распространен на любое другое число фидеров. Исследуемая установка, распределение гармоник которой должно быть определено, является большой установкой с согласованной мощностью S_i. Ее положение дается с точки зрения гармонического полного сопротивления Z_hi от предложенной точки подключения к шине среднего напряжения.

Этапы применения метода следующие:

a) оценка гармонического напряжения при воздействии всех установок, кроме большой установки пользователя i согласованной мощности S_i и других, еще не подключенных, больших установок (см. Е.2);

b) определение гармонического напряжения, доступного всем большим установкам (см. Е.3);

c) определение коэффициента распределения гармоник, который может быть применен ко всем большим установкам, которые будут подключены к этим низковольтным системам (см. Е.4);

d) использование коэффициента распределения гармоник для определения гармонического распределения для исследуемой установки пользователя i (см. Е.5).

На определенных этапах необходимо применять предположения в отношении данных, которые, как правило, отсутствуют. Можно более точно адаптировать метод, если со временем будут получены улучшенные данные, как указано в Е.5.

Е.2 Оценка вклада всех источников в гармоническое напряжение, кроме больших установок, которые еще не подключены

Одним из источников гармоник является система электроснабжения среднего напряжения, к которой подключен первичный трансформатор. Следует предположить, что гармоническое среднее напряжение достигнет соответствующего планируемого уровня и что оно распространится на низковольтную систему без изменений. Планируемый уровень среднего напряжения представлен символом L_hMV.

Другие источники - установки, существующие в низковольтной системе. Их гармоническая эмиссия будет определена типами оборудования, нормами эмиссии гармоник, которым соответствует оборудование, и характером использования, причем точного метода прогнозирования не существует. Значение может быть получено путем:

- измерения;

- моделирования;

- распределения доли имеющегося гармонического напряжения, на основе соотношения установленного значения, ВА, относительно мощности питания.

Необходимо также оценить вклад небольших низковольтных установок, которые еще не подключены. Это требует применения инженерного решения. Вклад может быть определен путем масштабирования вклада, найденного для существующих установок, описанных в пункте выше, пропорционально относительному значению двух типов нагрузки, ВА.

Обозначают вклад, вносимый существующими и будущими небольшими установками в гармоническое напряжение порядка h на фидере 1, в качестве примера, через U_hF1(S_st).

Е.3 Определение гармонического напряжения, доступного для всех больших установок

Предположительно, планируемый уровень гармонического напряжения порядка h^th в низковольтной системе составляет L_hLV. Используя закон суммирования, общее напряжение, возникающее на фидере 1 из-за влияния всех больших установок, которые необходимо подключить к низковольтной системе, можно рассчитать по формуле

,

(E.1)

где G_hF1(S_Lt) - приемлемый общий вклад всех больших низковольтных установок в гармоническое напряжение порядка h^th на конце фидера 1;

L_hLV - планируемый уровень порядка гармоники h^th в низковольтной системе;

L_hMV - планируемый уровень порядка гармоники h^th в вышестоящей системе среднего напряжения;

U_hF1(S_St) - вклад всех небольших низковольтных установок в гармоническое напряжение порядка h на конце фидера 1;

- показатель закона суммирования для больших установок.

Подобные значения могут быть определены для каждого из фидеров.

Е.4 Определение постоянной гармонического распределения для больших установок

Е.4.1 Принцип распределения

Распределение гармоник следует проводить, принимая во внимание размер установки.

Установкам равного размера может быть выделена равная квота:

(i) гармонического напряжения;

(ii) гармонического тока;

(iii) значения гармоники, ВА.

Эти три принципа распределения предложены и проанализированы в других документах IEC (первоначально в приложениях D, Е IEC/TR 61000-3-6:1996), в которых показано, что принципы (i) и (ii) являются неудовлетворительными, если сопротивление низковольтного фидера значительно, в то время как принцип (iii) представляет собой хороший компромисс, поэтому будет использован ниже. Однако принцип (iii) имеет трудности применения - необходимо иметь данные как по согласованной мощности, так и по положению для всех больших установок, прежде чем можно будет рассчитать распределение. Несмотря на то что для определенных больших установок могут существовать предварительные данные, некоторые из них, как правило, неизвестны во время оценки исследуемой установки. Поиск эффективных способов оценки для этих недостающих данных рассмотрен в следующем подразделе.

Е.4.2 Оценка величины и положения больших установок

Нагрузка, представленная большой установкой, состоит из определенной исследованной нагрузки и других составляющих больших установок, подлежащих подключению. Ее можно считать состоящей из трех компонентов, как показано на рисунке Е.2:

(i) исследуемая установка пользователя i: согласованная мощность S_i с известным расположением, для которой производится распределение гармоник;

(ii) известные большие установки: в некоторых случаях возможны большие установки, которые еще не подключены, но согласованная мощность и положение которых известны. Они представлены на рисунке Е.2 в виде нагрузок согласованной мощности S_kLF1 - S_kLF4 на фидерах 1-4 с позицией, представленной эквивалентным гармоническим сопротивлением. При наличии более чем одной подобной нагрузки на фидер они могут быть представлены индивидуально. Альтернативно, если желательно уменьшить объем вычислений, их можно совместить в одну нагрузку на фидер со средним репрезентативным расположением - это подход, принятый в настоящем стандарте;

(iii) неизвестные большие установки: оставшаяся часть будущей нагрузки, включающей большие установки (обозначение S_uLt) имеет общее значение, которое можно оценить на основе неиспользуемых мощностей, которые в конечном счете необходимо использовать. Они представлены на рисунке Е.2 как нагрузки согласованной мощности S_uLF1 - S_uLF4 на фидерах 1-4 с положением, представленным эквивалентным гармоническим сопротивлением.

Рисунок Е.2 - Компоненты большой установки

Необходимо провести разумную оценку величины и расположения различных частей неизвестных компонентов больших установок, описанных в (iii), для того чтобы можно было определить распределение, основанное на значении гармоник, , как показано в Е.4.3. Подход к составлению такой оценки заключается в следующем:

a) определение общей нагрузки большой установки S_Lt:

;

(Е.2)

b) определение средней нагрузки на фидер для большой установки S_{L_av}:

;

(Е.3)

c) определение числа фидеров с известной нагрузкой (состоящей из S_i, S_kLF1 - S_kLF4) меньшей, чем S_{L_av}. Если предположить, что это число равно n_{менее_чем_av}, то значение S_uLt распределяется равномерно по этим фидерам, давая каждому прирост :

.

(Е.4)

Таким образом, используя этот метод, можно получить, что некоторые S_uLF1 - S_uLF4 будут равны нулю, в то время как остальные будут равняться . Проведено несколько исследований, которые показывают, что принятое положение 30 % длины фидера от точки питания минимизирует ошибки.

Е.4.3 Определение A_h для низковольтных установок

Для большой установки согласованной мощностью S_i модуль оцениваемого полного сопротивления обозначен Z_hF. Он состоит из гармонических полных сопротивлений трансформатора и фидера. Модуль гармонического полного сопротивления трансформатора обозначен Z_hB. Распределение производится на основе значения гармоники, , распределенную эмиссию тока E_Ihi рассчитывают по формуле

.

(Е.5)

Постоянная распределения A_h должна быть определена таким образом, чтобы доступное гармоническое напряжение для каждого фидера не превышалось. Расчет гармонического напряжения на фидере должен учитывать как непосредственно подключенные установки, так и подключенные к смежным фидерам.

Напряжение, создаваемое в точке оценки током, распределенным для большой установки согласованной мощности S_k, рассчитывают по формуле

.

(Е.6)

Напряжение, создаваемое на клеммах трансформатора током, распределенным для большой установки согласованной мощности S_k, рассчитывают по формуле

.

(Е.7)

Для фидера 1 с использованием закона суммирования

.

(E.8)

Первые три члена (в первых фигурных скобках) представляют собой вклад гармонического напряжения в фидере 1 от нагрузок, подключенных к нему. Остающиеся члены, также заключенные в фигурные скобки, дают гармонический вклад напряжения в фидере 1 от нагрузок, подключенных к другим фидерам.

A_hF1 определено как максимально допустимое значение A_h, дающее приемлемое значение для гармонического напряжения в фидере 1. Следовательно,

.

(Е.9)

Подобные уравнения могут быть представлены для A_hF2 - A_hF4.

Для того чтобы обеспечить значение гармонического напряжения в этой низковольтной системе менее предельного значения, А_h рассчитывают по формуле

.

(E.10)

Применение этого значения в формуле (Е.10) обеспечивает при использовании системы на полную проектную мощность и при полном распределении эмиссии между всеми установками, соответствие самых высоких гармонических напряжений, возникающих на концах низковольтных фидеров, планируемым уровням L_hLV.

Е.5 Определение гармонического распределения для исследуемой установки

Ток гармоники, подлежащий распределению, рассчитывают по формуле (Е.5)

.

(Е.11)

Следует отметить, что одно и то же значение А_h может быть использовано для всех будущих исследований больших установок, подключаемых к данной низковольтной системе, если только не требуется пересмотреть данные, используемые в ее расчетах в более поздние сроки. Например, в будущем может стать очевидным, что нагрузка небольшой установки отличается от той, что первоначально предполагалась. Это может быть использовано для того, чтобы дать улучшенные значения U_hFj(S_st) и, следовательно, G_hFj(S_Lt) для одного или нескольких фидеров, что может привести к лучшему значению для A_h в соответствии с формулой (Е.10).