Загрузить этот PDF-файл - Промышленная энергетика

40
ÏÐÎÌÛØËÅÍÍÀß
ÝÍÅÐÃÅÒÈÊÀ
¹ 4,
2013
ÊÀ×ÅÑÒÂÎ ÝËÅÊÒÐÎÝÍÅÐÃÈÈ
Îñîáåííîñòè ïèòàíèÿ ñèíõðîííîé íàãðóçêè ïðè âîçäåéñòâèè
ãåîèíäóöèðîâàííûõ òîêîâ íà ïîíèçèòåëüíóþ ïîäñòàíöèþ
Âàõíèíà Â. Â., êàíä. òåõí. íàóê, Êóâøèíîâ À. À., äîêòîð òåõí. íàóê,
Ìàêååâ Ì. Ñ., èíæ.
Òîëüÿòòèíñêèé ãîñóäàðñòâåííûé óíèâåðñèòåò
Èññëåäîâàíî âëèÿíèå ãåîèíäóöèðîâàííûõ òîêîâ íà âûñîêîâîëüòíûå ñèíõðîííûå äâèãàòåëè (ÑÄ), ïîäêëþ÷åííûå íà ñòîðîíå íèçêîãî íàïðÿæåíèÿ (ÍÍ) ïîíèçèòåëüíîé ïîäñòàíöèè ïðîìûøëåííîãî ïðåäïðèÿòèÿ. Îïðåäåëåíû óñëîâèÿ, ïðè êîòîðûõ âûñøèå ãàðìîíèêè íàìàãíè÷èâàþùåãî òîêà ñèëîâîãî òðàíñôîðìàòîðà ïðàêòè÷åñêè ïîëíîñòüþ
ïðîòåêàþò ïî ñòàòîðíûì îáìîòêàì ÑÄ. Âûïîëíåíû îöåíêè àñèíõðîííîãî ìîìåíòà è
äîïîëíèòåëüíûõ ïîòåðü ìîùíîñòè, îáóñëîâëåííûõ âûñøèìè ãàðìîíèêàìè íàìàãíè÷èâàþùåãî òîêà.
Êëþ÷åâûå ñëîâà: ãåîèíäóöèðîâàííûé òîê, ïîíèçèòåëüíàÿ ïîäñòàíöèÿ, ñèëîâîé òðàíñôîðìàòîð, ñèíõðîííûé äâèãàòåëü, âûñøèå ãàðìîíèêè.
 ïåðèîä ãåîìàãíèòíûõ áóðü (ÃÌÁ) â
ïðîâîäàõ ëèíèé ýëåêòðîïåðåäà÷è è îáìîòêàõ
âûñîêîãî íàïðÿæåíèÿ ñ ãëóõîçàçåìëåííîé
íåéòðàëüþ ñèëîâûõ òðàíñôîðìàòîðîâ ïîíèçèòåëüíûõ ïîäñòàíöèé ïðîòåêàþò ãåîèíäóöèðîâàííûå òîêè (ÃÈÒ) [1]. Ïðè ýòîì ïðîèñõîäèò íåñèììåòðè÷íîå íàñûùåíèå ìàãíèòíîé
ñèñòåìû ñèëîâûõ òðàíñôîðìàòîðîâ, âûçûâàþùåå ìíîãîêðàòíîå óâåëè÷åíèå íàìàãíè÷èâàþùåãî òîêà è êàê ñëåäñòâèå — ïîòðåáëÿåìîé
ðåàêòèâíîé ìîùíîñòè. Íàðóøàåòñÿ ñèíóñîèäàëüíîñòü íàïðÿæåíèÿ âòîðè÷íûõ îáìîòîê è
âîçðàñòàþò ïîòåðè íàïðÿæåíèÿ â ñèëîâîì
òðàíñôîðìàòîðå [2]. Â ðåçóëüòàòå âî âðåìÿ
ÃÌÁ ñíèæàåòñÿ íàïðÿæåíèå â ïèòàåìîé ðàñïðåäåëèòåëüíîé ñåòè, à ñèëîâîé òðàíñôîðìàòîð ñòàíîâèòñÿ èñòî÷íèêîì âûñøèõ ãàðìîíèê
íàïðÿæåíèÿ. Óêàçàííûì âîçäåéñòâèÿì ïîäâåðãàþòñÿ âñå ýëåêòðîïðèåìíèêè ðàñïðåäåëèòåëüíîé ñåòè, îäíàêî íàèáîëåå ÷óâñòâèòåëüíà
ê óõóäøåíèþ êà÷åñòâà ïèòàþùåãî íàïðÿæåíèÿ ýëåêòðîäâèãàòåëüíàÿ íàãðóçêà, îñîáåííî
âûñîêîâîëüòíûå ÑÄ ñ ïðÿìûì âêëþ÷åíèåì â
ðàñïðåäåëèòåëüíóþ ñåòü 6(10) êÂ.
Ïðè íåñèíóñîèäàëüíîñòè ëèíåéíûõ íàïðÿæåíèé âî âðåìåííû¢ õ çàâèñèìîñòÿõ òîêîâ
ñòàòîðíûõ îáìîòîê ÑÄ ïðèñóòñòâóþò âûñøèå
ãàðìîíè÷åñêèå ñîñòàâëÿþùèå, ÷òî îáóñëîâëèâàåò ïîÿâëåíèå äîïîëíèòåëüíûõ ïîòåðü ìîùíîñòè, äîïîëíèòåëüíûõ ñîñòàâëÿþùèõ ýëåêòðîìàãíèòíîãî ìîìåíòà, óõóäøåíèå è äàæå
íàðóøåíèå ñòàòè÷åñêîé óñòîé÷èâîñòè. Íàèáî-
ëåå îïàñíû äëÿ ÑÄ äîïîëíèòåëüíûå ïîòåðè
ìîùíîñòè, âûçûâàþùèå óâåëè÷åíèå òåìïåðàòóðû èçîëÿöèè, îñîáåííî â ïàçîâîé ÷àñòè
ñòàòîðíûõ îáìîòîê â ïåðèîä ÃÌÁ. Ýòî ïðèâîäèò ê ïîñòåïåííîìó íàêîïëåíèþ äåôåêòîâ
è óñêîðåííîìó èçíîñó ïàçîâîé èçîëÿöèè,
ïðîáîé êîòîðîé ñëóæèò ïðè÷èíîé äî 80 %
îòêàçîâ èçîëÿöèè ñòàòîðà âûñîêîâîëüòíûõ
ÑÄ. Òåì íå ìåíåå âîïðîñû âëèÿíèÿ ÃÈÒ íà
óñëîâèÿ ðàáîòû ïîñëåäíèõ â ëèòåðàòóðå
ïðàêòè÷åñêè íå ïîëó÷èëè îòðàæåíèÿ. Ïîýòîìó àêòóàëüíîé è ïðàêòè÷åñêè çíà÷èìîé ÿâëÿåòñÿ îöåíêà óðîâíÿ âûñøèõ ãàðìîíèê òîêà â
ñòàòîðíûõ îáìîòêàõ ÑÄ â ïåðèîä ÃÌÁ.
Ñõåìà çàìåùåíèÿ ïîíèçèòåëüíîé òðàíñôîðìàòîðíîé ïîäñòàíöèè. Ïîñòàâëåííàÿ çàäà÷à
ðåøàåòñÿ íà ïðèìåðå òèïîâîé ïîäñòàíöèè
(ÏÑ), â êà÷åñòâå êîòîðîé âûáðàíà ãëàâíàÿ
ïîíèçèòåëüíàÿ ïîäñòàíöèÿ (ÃÏÏ) ïðîìûøëåííîãî ïðåäïðèÿòèÿ ÎÀÎ “Êóéáûøåâàçîò”.
Óïðîùåííàÿ ïðèíöèïèàëüíàÿ ýëåêòðè÷åñêàÿ
ñõåìà ÃÏÏ, îñíîâíûìè ïîòðåáèòåëÿìè êîòîðîé ÿâëÿþòñÿ ÑÄ âîçäóøíûõ òóðáîêîìïðåññîðîâ, ïîäêëþ÷åííûå ïî êàáåëüíûì ëèíèÿì
ÊË-6 ê ñåêöèÿì Ic – IVc øèí ðàñïðåäåëèòåëüíîãî óñòðîéñòâà ÐÓ 6 êÂ, ïðåäñòàâëåíà
íà ðèñ. 1. Çäåñü ïîêàçàíû òîëüêî òå ýëåìåíòû ñèñòåìû ýëåêòðîñíàáæåíèÿ, êîòîðûå íåîáõîäèìî ó÷èòûâàòü ïðè ñîñòàâëåíèè ðàñ÷åòíîé ñõåìû çàìåùåíèÿ äëÿ èññëåäîâàíèÿ
óñëîâèé ðàáîòû ÑÄ ïðè ïîäìàãíè÷èâàíèè
ñèëîâûõ òðàíñôîðìàòîðîâ Ò1, Ò2 ãåîèíäóöè-
ÏÐÎÌÛØËÅÍÍÀß
ÝÍÅÐÃÅÒÈÊÀ
ðîâàííûì òîêîì, ïðîòåêàþùèì â ôàçíûõ
ïðîâîäàõ ëèíèé ýëåêòðîïåðåäà÷è ÂË-110 è
ÊË-110 â ïåðèîä ÃÌÁ. Ïîëíàÿ ñõåìà çàìåùåíèÿ ÃÏÏ, â êîòîðîé êîíòóð íàìàãíè÷èâàíèÿ ñèëîâîãî òðàíñôîðìàòîðà Ò1 (Ò2) ó÷èòû-
¹ 4,
2013
ÏÑ “Âàñèëüåâñêàÿ”
41
Ýëåêòðîñòàíöèÿ (ÝÑ) “ÒîÒÝ֔
110 êÂ
¥
110 êÂ
å Im( n)
ÂË-110
11,47 êì
ÂË-110
83,53 êì
íàìàãíè÷èâàþùåãî òîêà, ïðèâåäåíà íà ðèñ. 2,
ãäå ïðèíÿòû ñëåäóþùèå îáîçíà÷åíèÿ: õ1(n) è
r1(n) — èíäóêòèâíîå è àêòèâíîå ñîïðîòèâëåíèÿ ôàçíîãî ïðîâîäà âîçäóøíîé ëèíèè
ÂË-110 íà ÷àñòîòå n-é ãàðìîíèêè; bc1(n) —
ñóììàðíàÿ åìêîñòíàÿ ïðîâîäèìîñòü íà “çåìëþ” ôàçíîãî ïðîâîäà âîçäóøíîé è êàáåëüíîé
ëèíèé ÂË-110 è ÊË-110 íà ÷àñòîòå n-é ãàðìîíèêè; õ2(n) è r2(n) — èíäóêòèâíîå è àêòèâíîå ñîïðîòèâëåíèÿ ôàçíîãî ïðîâîäà êàáåëüíîé ëèíèè ÊË-110 è ôàçíîé îáìîòêè ÂÍ
ñèëîâîãî òðàíñôîðìàòîðà Ò1 (Ò2) íà ÷àñòîòå
n-é ãàðìîíèêè; õ3(n) è r3(n) — èíäóêòèâíîå è
àêòèâíîå ñîïðîòèâëåíèÿ íà ÷àñòîòå n-é ãàðìîíèêè ôàçíîé îáìîòêè ÍÍ2 ñèëîâîãî
òðàíñôîðìàòîðà Ò1 (Ò2) è êàáåëüíîé ëèíèè
ÊË-6, ïèòàþùåé ÑÄ îò ñåêöèè øèí Ic
(IIIc); bc2(n) — åìêîñòíàÿ ïðîâîäèìîñòü íà
÷àñòîòå n-é ãàðìîíèêè êàáåëüíîé ëèíèè
ÊË-6, ïèòàþùåé ÑÄ îò ñåêöèè øèí Ic
(IIIc); õ4(n) è r4(n) — èíäóêòèâíîå è àêòèâíîå
ñîïðîòèâëåíèÿ íà ÷àñòîòå n-é ãàðìîíèêè
ôàçíîé îáìîòêè ÍÍ1 ñèëîâîãî òðàíñôîðìàòîðà Ò1 (Ò2) è êàáåëüíîé ëèíèè ÊË-6, ïèòàþùåé ÑÄ îò ñåêöèè øèí IIñ (IVñ); bc3(n)
— åìêîñòíàÿ ïðîâîäèìîñòü íà ÷àñòîòå n-é
ãàðìîíèêè êàáåëüíîé ëèíèè ÊË-6, ïèòàþùåé ÑÄ îò ñåêöèè øèí IIñ (IVñ); Im(n) — n-ÿ
ãàðìîíèêà íàìàãíè÷èâàþùåãî òîêà ñèëîâîãî
òðàíñôîðìàòîðà Ò1 (Ò2).
Ïàðàìåòðû ãàðìîíèê òîêà íàìàãíè÷èâàíèÿ Im(n) äëÿ ñõåìû çàìåùåíèÿ íà ðèñ. 2 îïðåäåëåíû ïî ðåçóëüòàòàì êîìïüþòåðíîãî ìîäåëèðîâàíèÿ ñèëîâîãî òðàíñôîðìàòîðà Ò1
(Ò2) òèïà ÒÐÄÍ-63000/115/6,3/6,3 â óñëîâèÿõ
ïðîòåêàíèÿ ïî îáìîòêàì ÂÍ ãåîèíäóöèðî-
ÊË-110
4,864 êì
ÊË-110
1,74 êì
âàåòñÿ ââåäåíèåì èñòî÷íèêà ãàðìîíèê
n= 0
Ò1
Iñ 6 êÂ
IIñ 6 êÂ
ÊË-6
x1(n)
IIIñ 6 êÂ
ÊË-6
ÑÄ
ÊË-6
ÑÄ
ÑÄ
IVñ 6 êÂ
ÊË-6
ÑÄ
Ðèñ. 1
âàííûõ òîêîâ 82,64 À, ÷òî ñîîòâåòñòâóåò èíäåêñàì âîçìóùåííîñòè ãåîìàãíèòíîãî ïîëÿ
Ê-8 è Ê-9. Ðåçóëüòàòû ðàñ÷åòà ïàðàìåòðîâ
ãàðìîíèê íàìàãíè÷èâàþùåãî òîêà, ïðèâåäåííûõ ê ñòîðîíå ÍÍ, ïðåäñòàâëåíû â òàáë. 1.
Êàê âèäíî, íàìàãíè÷èâàþùèé òîê ñèëîâîãî
òðàíñôîðìàòîðà Ò1 (Ò2) â óñëîâèÿõ âîçäåéñòâèÿ ÃÈÒ ñîäåðæèò ïîëíûé ñïåêòð ãàðìîíèê,
èç êîòîðûõ íàèáîëåå çíà÷èìûìè ÿâëÿþòñÿ
ãàðìîíèêè ïîðÿäêîâ äî n = 8 âêëþ÷èòåëüíî.
Ñëåäóåò îòìåòèòü íàëè÷èå ÷åòíûõ ãàðìîíèê
íàìàãíè÷èâàþùåãî òîêà Im(2) = 1576 À è Im(4) =
= 924 À, çíà÷åíèÿ êîòîðûõ âïîëíå ñîèçìåðèìû ñî çíà÷åíèåì îñíîâíîé ãàðìîíèêè íàx3(n)
ÝÝÑ
Ò2
x2(n)
r1(n)
¥
S Im(n)
bc1(n)
n =0
r3(n)
ÑÄ
bc2(n)
r2(n)
x4(n)
r4(n)
ÑÄ
bc3(n)
Ðèñ. 2
42
ÏÐÎÌÛØËÅÍÍÀß
ÝÍÅÐÃÅÒÈÊÀ
¹ 4,
2013
Òàáëèöà 1
n
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1586
1576
105
924
534
188
40
136
41
19
82
252
84
72
83
51
61
65
n
10
11
12
13
14
15
16
17
18
Im(n), À
89
46
16
44
47
12,7
10,8
5,2
1,5
jm(n), ãðàä.
74
55
262
58
43
239
63
41
160
Im(n), À
jm(n), ãðàä.
n
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
Im(n), À
7,7
9,2
1,9
4,1
24,3
21,4
80,8
93,1
24,8
84,5
jm(n), ãðàä.
51
302
188
308
34
209
12
15
2,1
8,1
Òàáëèöà 2
Ýëåìåíò
ñõåìû çàìåùåíèÿ
õ1, Îì
r1, Îì
C1, ìêÔ
õ2, Îì
r2, Îì
õ3, Îì
ÏÑ “Âàñèëüåâñêàÿ”
0,0152
0,0144
533
0,011
0,003
0,246
ÝÑ “ÒîÒÝ֔
0,00116
0,00074
180
0,0083
0,00123
0,246
Ýëåìåíò
ñõåìû çàìåùåíèÿ
r3, Îì
C2, ìêÔ
õ4, Îì
r4, Îì
Ñ3, ìêÔ
Ð1, ÌÂò
Ð2, ÌÂò
ÏÑ “Âàñèëüåâñêàÿ”
0,041
0,76
0,18
0,021
1,52
22
20,8
ÝÑ “ÒîÒÝ֔
0,041
0,76
0,202
0,0275
1,14
22
19,8
ìàãíè÷èâàþùåãî òîêà (Im(1) = 1586 À). Ýôôåêòèâíîå çíà÷åíèå íàìàãíè÷èâàþùåãî òîêà
Im ýô =
N = 28
å
n=1
2
I m( n) = 3033 À,
ò. å. ìíîãîêðàòíî ïðåâûøàåò íîìèíàëüíîå
çíà÷åíèå òîêà õîëîñòîãî õîäà (0,5 %) ñèëîâîãî
òðàíñôîðìàòîðà ïðè îòñóòñòâèè ÃÈÒ, à ýôôåêòèâíîå çíà÷åíèå òîëüêî ÷åòíûõ ãàðìîíèê
íàìàãíè÷èâàþùåãî òîêà
Im ý ô =
å Im2( n) = 2004 À.
n= 2k
k ³1
Ýòî ñëóæèò ïîäòâåðæäåíèåì òîãî, ÷òî õàðàêòåð ïåðåìàãíè÷èâàíèÿ ìàãíèòíîé ñèñòåìû
ñèëîâîãî òðàíñôîðìàòîðà Ò1 (Ò2) áëèçîê ê
ðåæèìó îäíîïîëóïåðèîäíîãî âûïðÿìëåíèÿ
íàìàãíè÷èâàþùåãî òîêà.
Ïàðàìåòðû ñõåìû çàìåùåíèÿ íà ÷àñòîòå
îñíîâíîé ãàðìîíèêè (50 Ãö), ïðèâåäåííûå ê
ñòîðîíå ÍÍ, ïðåäñòàâëåíû â òàáë. 2 (çäåñü è
äàëåå äëÿ ïàðàìåòðîâ áåç èíäåêñà “n” óêàçàíû çíà÷åíèÿ íà ÷àñòîòå îñíîâíîé ãàðìîíèêè).
Ñõåìà çàìåùåíèÿ ÑÄ äëÿ âûñøèõ ãàðìîíèê. Ââèäó ìàãíèòíîé è ýëåêòðè÷åñêîé íåñèììåòðèè ðîòîðà, îáóñëîâëåííîé îáìîòêîé
âîçáóæäåíèÿ, ñõåìû çàìåùåíèÿ ÑÄ ïî ïðîäîëüíîé (ðèñ. 3, à ) è ïîïåðå÷íîé (ðèñ. 3, á )
îñÿì ðàçëè÷àþòñÿ [3]. Íà ñõåìå çàìåùåíèÿ
ðåàëüíàÿ òðåõôàçíàÿ ñòàòîðíàÿ îáìîòêà ïðåäñòàâëåíà ñèñòåìîé äâóõ îðòîãîíàëüíûõ âðàùàþùèõñÿ êîíòóðî⠗ ïðîäîëüíîãî è ïîïåðå÷íîãî, à ðîòîð — êîíòóðîì îáìîòêè
âîçáóæäåíèÿ, ïðîäîëüíûì è ïîïåðå÷íûì
äåìïôåðíûìè êîíòóðàìè.
Ïðè íàñûùåíèè ñèëîâîãî òðàíñôîðìàòîðà
Ò1 (Ò2) ïîä âîçäåéñòâèåì ÃÈÒ â ñòàòîðíûõ
îáìîòêàõ ÑÄ êðîìå îñíîâíîé ñîñòàâëÿþùåé
ÏÐÎÌÛØËÅÍÍÀß
r(n)
ÝÍÅÐÃÅÒÈÊÀ
r(n)
xs(n)
xad(n)
xs f (n)
xs1 d (n)
rf (n)
s(n)
r1 d (n)
s(n)
à)
¹ 4,
2013
43
xs(n)
xs1 q (n)
xaq(n)
r1 q (n)
s(n)
á)
Ðèñ. 3
òîêà ÷àñòîòîé 50 Ãö íà÷èíàþò ïðîòåêàòü
òîêè âûñøèõ ãàðìîíèê. Åñëè íå ó÷èòûâàòü
íàñûùåíèå, òî ÑÄ ìîæíî ðàññìàòðèâàòü êàê
ëèíåéíóþ ñèñòåìó, äëÿ êîòîðîé ïðèìåíèì
ïðèíöèï ñóïåðïîçèöèè.  ýòîì ñëó÷àå àíàëèç ïðîâîäèòñÿ íåçàâèñèìî äëÿ îñíîâíîé ñîñòàâëÿþùåé è êàæäîé âûñøåé ãàðìîíèêè. Â
÷àñòíîñòè, ïîòðåáëÿåìûé òîê è ìîìåíò ÑÄ
ðàâíû ñóììå ñîñòàâëÿþùèõ òîêîâ è ìîìåíòîâ îò êàæäîé ãàðìîíèêè. Ïàðàìåòðû ñõåìû
çàìåùåíèÿ ÑÄ:
r(n) è xs(n) — àêòèâíîå è èíäóêòèâíîå ñîïðîòèâëåíèÿ ðàññåÿíèÿ ñòàòîðíîé îáìîòêè
íà ÷àñòîòå n-é ãàðìîíèêè;
xad(n) è xaq(n) — ñîïðîòèâëåíèÿ âçàèìîèíäóêöèè ìåæäó ñòàòîðíîé è ðîòîðíîé îáìîòêàìè ïî ïðîäîëüíîé è ïîïåðå÷íîé îñÿì íà
÷àñòîòå n-é ãàðìîíèêè;
rf (n), xs f (n) — àêòèâíîå è èíäóêòèâíîå ñîïðîòèâëåíèÿ ðàññåÿíèÿ îáìîòêè âîçáóæäåíèÿ
íà ÷àñòîòå n-é ãàðìîíèêè;
xs1d (n) è xs1q (n) — èíäóêòèâíûå ñîïðîòèâëåíèÿ ðàññåÿíèÿ ïðîäîëüíîãî è ïîïåðå÷íîãî
äåìïôåðíûõ êîíòóðîâ íà ÷àñòîòå n-é ãàðìîíèêè;
r1d(n) è r1q(n) — àêòèâíûå ñîïðîòèâëåíèÿ
ðàññåÿíèÿ ïðîäîëüíîãî è ïîïåðå÷íîãî äåìïôåðíûõ êîíòóðîâ íà ÷àñòîòå n-é ãàðìîíèêè.
Îïðåäåëèòü ïàðàìåòðû ñõåìû çàìåùåíèÿ
ìîæíî ïî ìåòîäèêå, èçëîæåííîé â [3], íî
äîïîëíèòåëüíî íåîáõîäèìî ó÷èòûâàòü:
óâåëè÷åíèå âñåõ èíäóêòèâíûõ ñîïðîòèâëåíèé â n ðàç ïî ñðàâíåíèþ ñî çíà÷åíèÿìè íà
÷àñòîòå îñíîâíîé ãàðìîíèêè;
ñêîëüæåíèå s(n) n-é ãàðìîíèêè ìàãíèòîäâèæóùåé ñèëû ïðÿìîé èëè îáðàòíîé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè, ñîçäàâàåìîé n-é ãàðìîíèêîé
ôàçíûõ òîêîâ ñòàòîðíîé îáìîòêè, çíà÷åíèå
êîòîðîãî îïðåäåëÿåòñÿ (ïðè ñîõðàíåíèè ñèíõðîííîãî äâèæåíèÿ ðîòîðà) èç âûðàæåíèÿ
s = 0); “+” è “–” ñîîòâåòñòâóþò ãàðìîíèêàì
òîêà ñòàòîðíîé îáìîòêè ïðÿìîé è îáðàòíîé
ïîñëåäîâàòåëüíîñòåé;
óâåëè÷åíèå àêòèâíûõ ñîïðîòèâëåíèé ñòàòîðà è ðîòîðà âñëåäñòâèå ïîâåðõíîñòíîãî ýôôåêòà íà ïîâûøåííûõ ÷àñòîòàõ. Çàâèñèìîñòü
àêòèâíûõ ñîïðîòèâëåíèé êîíòóðîâ ÑÄ îò
÷àñòîòû àïïðîêñèìèðóåòñÿ ýìïèðè÷åñêèì âûðàæåíèåì [4]
r( n) = r(1 ) n ,
ãäå r(1) — ñîïðîòèâëåíèå êîíòóðà íà ÷àñòîòå
îñíîâíîé ãàðìîíèêè.
Êîìïëåêñíîå ñîïðîòèâëåíèå ÑÄ íà ÷àñòîòå
n-é ãàðìîíèêè. Äëÿ îöåíêè ñòåïåíè âîçäåéñòâèÿ îòäåëüíûõ ãàðìîíèê öåëåñîîáðàçíî îïðåäåëèòü ñðåäíåå ýêâèâàëåíòíîå êîìïëåêñíîå
ñîïðîòèâëåíèå ÑÄ ïî äâóì îñÿì [5], êîòîðîå
íà ÷àñòîòå n-é ãàðìîíèêè ñîãëàñíî ñõåìå çàìåùåíèÿ íà ðèñ. 3 âû÷èñëÿþò èç âûðàæåíèÿ
Z&
= r + jnx +
d - q (n)
(n)
s
1æ
1
1
+ ç
+
2 ç Y&ad(n) +Y& f (n) +Y&1d(n) Y&aq (n) +Y&1q (n)
è
ö
÷, (2)
÷
ø
ãäå Y&ad(n) è Y&aq(n) — êîìïëåêñíûå ïðîâîäèìîñòè âçàèìîèíäóêöèè ìåæäó îáìîòêîé ñòàòîðà è êîíòóðàìè ðîòîðà ïî ïðîäîëüíîé è
ïîïåðå÷íîé îñÿì íà ÷àñòîòå n-é ãàðìîíèêè;
Y& f (n) — êîìïëåêñíàÿ ïðîâîäèìîñòü îáìîòêè
âîçáóæäåíèÿ íà ÷àñòîòå n-é ãàðìîíèêè; Y&
1d (n)
è Y&1q (n) — êîìïëåêñíûå ïðîâîäèìîñòè ïðî-
(1)
äîëüíîãî è ïîïåðå÷íîãî äåìïôåðíûõ êîíòóðîâ ñîîòâåòñòâåííî íà ÷àñòîòå n-é ãàðìîíèêè.
Âûðàæåíèå (2) ìîæíî çàïèñàòü â êîìïàêòíîì è óäîáíîì äëÿ äàëüíåéøåãî àíàëèçà
âèäå:
(3)
Z&
=r
+ jx
,
ãäå s — ñêîëüæåíèå ðîòîðà îòíîñèòåëüíî âðàùàþùåãîñÿ ìàãíèòíîãî ïîëÿ îñíîâíîé ãàðìîíèêè (ïðè ñèíõðîííîì äâèæåíèè ðîòîðà
ãäå rd – q (n) = r(n) + 0,5(rSd (n) + rSq (n)) è xd – q (n) =
= nxs + 0,5(xSd (n) + xSq (n)) — ñðåäíèå ýêâèâàëåíòíûå àêòèâíîå è ðåàêòèâíîå ñîïðîòèâëå-
s( n) =
(n m 1) ± s ,
n
d - q (n)
d - q (n)
d - q (n)
44
ÏÐÎÌÛØËÅÍÍÀß
·
Zj1(n)
·
II(n)
–j/(nbc2)
¹ 4,
2013
·
III(n)
·
Im(n)
·
Em(n)
ÝÍÅÐÃÅÒÈÊÀ
jnx4
jnx3
·
IÑÄ(n)I
·
Zd–q (n)
–j/(nbc3)
·
IÑÄ(n)II
·
Zd–q (n)
Ðèñ. 4
íèÿ ÑÄ ïî äâóì îñÿì; rSd(n) è rSq(n) — ñóììàðíûå àêòèâíûå ñîïðîòèâëåíèÿ ïàðàëëåëüíûõ
âåòâåé ñõåìû çàìåùåíèÿ ÑÄ íà ÷àñòîòå n-é
ãàðìîíèêè ïî ïðîäîëüíîé è ïîïåðå÷íîé îñÿì
ñîîòâåòñòâåííî; xSd(n) è xSq(n) — ñóììàðíûå ðåàêòèâíûå ñîïðîòèâëåíèÿ ïàðàëëåëüíûõ âåòâåé
ñõåìû çàìåùåíèÿ ÑÄ ïî ïðîäîëüíîé è ïîïåðå÷íîé îñÿì ñîîòâåòñòâåííî.
Íà îñíîâå ôîðìóëû (3) ñõåìó çàìåùåíèÿ
ÑÄ äëÿ âûñøèõ ãàðìîíèê, ïîêàçàííóþ íà
ðèñ. 3, ìîæíî ñâåñòè ê êîìïëåêñíîìó ñîïðîòèâëåíèþ Z& d - q (n) .
Âûñøèå ãàðìîíèêè òîêà â ñòàòîðíûõ îáìîòêàõ ÑÄ. Äëÿ îïðåäåëåíèÿ òîêîâ âûñøèõ
ãàðìîíèê, ïðîòåêàþùèõ â ñòàòîðíûõ îáìîòêàõ
ÑÄ ïðè ïîäìàãíè÷èâàíèè ñèëîâîãî òðàíñôîðìàòîðà ÃÈÒ, íåîáõîäèìî äîïîëíèòü ñõåìó çàìåùåíèÿ ÃÏÏ íà ðèñ. 2 ñõåìîé çàìåùåíèÿ ÑÄ êîìïëåêñíûì ñîïðîòèâëåíèåì
Z& d - q (n) .
öåëåÏðåäâàðèòåëüíî èñòî÷íèê òîêà I&
m (n)
ñîîáðàçíî ïðåîáðàçîâàòü â ýêâèâàëåíòíûé
èñòî÷íèê ÝÄÑ E&m (n) , âíóòðåííåå êîìïëåêñíîå ñîïðîòèâëåíèå êîòîðîãî îïðåäåëÿåòñÿ ïî
âûðàæåíèÿì:
jj
Z& J (n) = rJ (n) + j x J (n) = Z J (n) e j (n) ;
ü
ï
ï
r1(n)
rJ (n) =
;
ï
(1 - n2 x1bc1 )2 + ( nbc1r1(n) )2
ï
ï
1 - n2 x1bc1 - (bc1r1(n) / x1 ) ý
x J (n) = nx1
; ï
(1 - n2 x1bc1 )2 + ( nbc1r1(n) )2 ï
ï
x J (n) ï
2
2
.
Z J (n) = rJ (n) + x J (n) ; tgj z (n) =
rJ (n) ïþ
(4)
 ðåçóëüòàòå îáúåäèíåíèÿ óêàçàííûõ âûøå
ñõåì ïîëó÷åíà ðàñ÷åòíàÿ ñõåìà çàìåùåíèÿ
äëÿ îïðåäåëåíèÿ òîêà n-é ãàðìîíèêè â îáìîòêå ñòàòîðà ÑÄ (ñì. ðèñ. 4), ïîçâîëÿþùàÿ
àíàëèçèðîâàòü
òîêîðàñïðåäåëåíèå
âûñøèõ
ãàðìîíèê, ãåíåðèðóåìûõ êîíòóðîì íàìàãíè-
÷èâàíèÿ òðàíñôîðìàòîðà, à òàêæå âîçìîæíûå
ðåçîíàíñíûå ÿâëåíèÿ (â ýòîé ñõåìå íå ó÷èòûâàþòñÿ àêòèâíûå ñîïðîòèâëåíèÿ îáìîòîê
ñèëîâîãî òðàíñôîðìàòîðà).
2
2
2
Èç óñëîâèÿ (1 – n x1bc1) + (nbc1r1(n)) = 0
îïðåäåëÿåòñÿ ðåçîíàíñíàÿ ÷àñòîòà wð âíóòðåííåãî êîìïëåêñíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ
wð = nw(1 ) =
1 - (r 1( n) / r1 ) 2
L1C 1
,
ãäå w(1) — óãëîâàÿ ÷àñòîòà îñíîâíîé ãàðìîíèêè; r1 = L1 /C 1 — âîëíîâîå ñîïðîòèâëåíèå
êîìáèíèðîâàííîé êàáåëüíî-âîçäóøíîé ëèíèè.
Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî äëÿ óñëîâèé ÏÑ
“Âàñèëüåâñêàÿ” ðåçîíàíñíîé ÿâëÿåòñÿ ãàðìîíèêà n = 20, êîòîðîé ñîîòâåòñòâóåò ìàêñèìàëüíîå
çíà÷åíèå
ýêâèâàëåíòíîé
ÝÄÑ
Em(20) = 86,14 Â. Äëÿ óñëîâèé ÝÑ “ÒîÒÝ֔
ðåçîíàíñíîé ÿâëÿåòñÿ ãàðìîíèêà n = 123.
Êðîìå òîãî, ïî ðåçóëüòàòàì êîëè÷åñòâåííûõ
îöåíîê ìîæíî îòìåòèòü, ÷òî çíà÷åíèå ýêâèâàëåíòíîé ÝÄÑ â óñëîâèÿõ ÝÑ “ÒîÒÝ֔
çíà÷èòåëüíî (áîëåå ÷åì íà ïîðÿäîê) ìåíüøå,
÷åì â óñëîâèÿõ ÏÑ “Âàñèëüåâñêàÿ”. Ýòî îáúÿñíÿåòñÿ òåì, ÷òî ñèëîâîé òðàíñôîðìàòîð Ò2
ïîäêëþ÷åí ïðàêòè÷åñêè ê øèíàì 110 ê ÝÑ
“ÒîÒÝ֔, ò. å. ê øèíàì áåñêîíå÷íîé ìîùíîñòè.
Èñïîëüçóÿ ñõåìó çàìåùåíèÿ íà ðèñ. 4, òîê
n-é ãàðìîíèêè, ïðîòåêàþùèé â îáìîòêå ñòàòîðà ÑÄ, ìîæíî çàïèñàòü â âèäå
I&ÑÄ (n) = K& â- í K& í1- í2K& ä I&m (n) ,
(5)
ãäå K& â- í , K& í1- í2 , K& ä — êîìïëåêñíûå êîýôôèöèåíòû äåëåíèÿ n-é ãàðìîíèêè íàìàãíè÷èâàþùåãî òîêà ñèëîâîãî òðàíñôîðìàòîðà Ò1
ìåæäó ñòîðîíàìè ÂÍ è ÍÍ, ðàñùåïëåííûìè
îáìîòêàìè ÍÍ, îáìîòêîé ÑÄ è ïîïåðå÷íîé
åìêîñòíîé ïðîâîäèìîñòüþ ïèòàþùåãî êàáåëÿ.
Âûðàæåíèå (5) íàãëÿäíî ïîêàçûâàåò, êàêàÿ ÷àñòü n-é ãàðìîíèêè íàìàãíè÷èâàþùåãî
òîêà òðàíñôîðìàòîðà Ò1 ïðîòåêàåò ïî îáìîò-
ÏÐÎÌÛØËÅÍÍÀß
ÝÍÅÐÃÅÒÈÊÀ
êå ñòàòîðà ÑÄ è êàê îíà çàâèñèò îò ïàðàìåòðîâ ñèñòåìû ýëåêòðîñíàáæåíèÿ. Çíà÷åíèÿ
êîìïëåêñíûõ êîýôôèöèåíòîâ äåëåíèÿ îïðåäåëÿþòñÿ èç ñëåäóþùèõ âûðàæåíèé:
ü
Z& J (n) (Z&I(n) + Z&II(n) )
;ï
Z&I(n) + Z&II(n) + Z& J (n) (Z&I(n) + Z&II(n) ) ï
ï
&
Z
II
(
n
)
ï
K& í1- í2 =
;
ï
&
&
Z I(n) + Z II(n)
ï
ï
&
&
K í2- í1 = 1 - K í1- í2 ;
ý (6)
ï
1
K& ä(I ) =
;
ï
1 + jnbc2Z& dq (n)I
ï
ï
1
,
ï
K& ä(II ) =
ï
1 + jnbc3Z& dq (n)II
ï
þ
K& â - í =
ãäå Z&I(n) = r I(n) + jx I(n) è Z&II(n) = r II(n) + jx II(n)
— êîìïëåêñíûå ñîïðîòèâëåíèÿ ÑÄ íà ÷àñòîòå n-é ãàðìîíèêè ñ ó÷åòîì ïàðàìåòðîâ ïèòàþùåãî êàáåëÿ è òîêîîãðàíè÷èâàþùåãî ðåàêòîðà;
r I( n) =
rd -q ( n)I
;
(1 -nbc 2xd -q ( n)I ) 2 +(nbc 2rd -q ( n)I ) 2
x I( n) = nx3 +
2
æ
rd -q ( n)I
ç 1 -nb x
nb
c 2 d -q ( n )I
c2
ç
xd -q ( n)I
è
2
ö
÷
÷
ø ;
+ xd - q ( n ) I
2
(1 -nbc 2xd -q ( n)I ) +(nbc 2rd -q ( n)I ) 2
r II( n) =
rd -q ( n)II
2
(1 -nbc3 xd -q ( n)I ) +(nbc3rd -q ( n)I )
x II( n) = nx 4 +
2
æ
rd -q ( n)II
ç 1 -nb x
nb
c 3 d -q ( n )II
c3
ç
xd -q ( n)II
è
2
;
2
ö
÷
÷
ø .
+ xd -q ( n)II
2
(1 -nbc3 xd -q ( n)II ) +(nbc3rd -q ( n)II ) 2
Ïî âûðàæåíèÿì (5) è (6) ìîæíî îïðåäåëèòü òîêè âûñøèõ ãàðìîíèê â ñòàòîðíûõ îáìîòêàõ ÑÄ, ïîäêëþ÷åííûõ ê ñåêöèÿì øèí
Iñ (IÑÄ(n)I) è IIñ (IÑÄ(n)II), ïðè âîçäåéñòâèè
ÃÈÒ íà ñèëîâîé òðàíñôîðìàòîð Ò1 ñî ñòîðîíû ëèíèè ýëåêòðîïåðåäà÷è. Êîëè÷åñòâåííûå
îöåíêè ñâèäåòåëüñòâóþò, ÷òî óðîâåíü áîëüøèíñòâà âûñøèõ ãàðìîíèê â ñòàòîðíûõ îáìîòêàõ ÑÄ íå ïðåâûøàåò (3 – 7) % îò óðîâíÿ
îäíîèìåííûõ ãàðìîíèê íàìàãíè÷èâàþùåãî
¹ 4,
2013
45
òîêà ñèëîâîãî òðàíñôîðìàòîðà Ò1. Òîëüêî
äëÿ 19, 20 è 22-é ãàðìîíèê îòíîñèòåëüíûé
óðîâåíü çíà÷èòåëüíî âûøå — 19, 48 è 13,2 %
ñîîòâåòñòâåííî. Îäíàêî â èìåíîâàííûõ åäèíèöàõ óêàçàííûå ãàðìîíèêè íå ïðåâûøàþò
óðîâíÿ 2-é ãàðìîíèêè òîêà â ñòàòîðíûõ îáìîòêàõ ÑÄ. Àíàëèç ýòèõ âûðàæåíèé ïîçâîëÿåò îïðåäåëèòü óñëîâèÿ, ïðè êîòîðûõ êîýôôèè
Kí1-í2
ìîãóò
öèåíòû
äåëåíèÿ
Kâ-í
ïðèíèìàòü ìàêñèìàëüíûå çíà÷åíèÿ Kâ-í = 1,
Kí1-í2 = 1, à êîýôôèöèåíòû äåëåíèÿ Kä(I),
Kä(II) ìíîãîêðàòíî ïðåâûñÿò åäèíè÷íîå çíà÷åíèå, ò. å. Kä(I) @ 1, Kä(II) @ 1. Ìîæíî âûäåëèòü òðè òàêèõ óñëîâèÿ:
1. Ïèòàíèå ñèëîâîãî òðàíñôîðìàòîðà Ò1
îñóùåñòâëÿåòñÿ òîëüêî îò âîçäóøíîé ëèíèè
ÂË-110.  ýòîì ñëó÷àå åìêîñòíàÿ ïðîâîäèìîñòü bñ1 » 0. Ïðè îòñóòñòâèè åå øóíòèðóþùåãî äåéñòâèÿ âûñøèå ãàðìîíèêè íàìàãíè÷èâàþùåãî òîêà òðàíñôîðìàòîðà Ò1 áóäóò
“ñòåêàòü” íà ñòîðîíó ÍÍ, à êîýôôèöèåíò
äåëåíèÿ ñîîòâåòñòâåííî ïðèíèìàòü ìàêñèìàëüíîå çíà÷åíèå Kâ-í » 1,0, åñëè ñîîòíîøåíèå äîìèíèðóþùèõ ñîïðîòèâëåíèé ñõåìû çàìåùåíèÿ íà ðèñ. 4 óäîâëåòâîðÿåò óñëîâèþ
Z& J (n) ³ 5Z& d - q (n) .
2. Ïèòàíèå ÑÄ îñóùåñòâëÿåòñÿ òîëüêî îò
îäíîé ñåêöèè øèí — Iñ èëè IIIñ. Òàêàÿ ñèòóàöèÿ âïîëíå âîçìîæíà ïðè ïðîâåäåíèè ðåìîíòíûõ ðàáîò â ñëó÷àå âîçíèêíîâåíèÿ àâàðèè. Òîãäà êîýôôèöèåíòû äåëåíèÿ Kí1-í2 = 1,
Kí2-í1 = 0 èëè Kí1-í2 = 0, Kí2-í1 = 1.
3. Äëèíà êàáåëüíîé ëèíèè ÊË-6 äîñòàòî÷íî âåëèêà äëÿ âîçíèêíîâåíèÿ ðåçîíàíñíûõ
ÿâëåíèé ìåæäó ïîïåðå÷íîé åìêîñòíîé ïðîâîäèìîñòüþ bñ2 (bñ3) è èíäóêòèâíîé ñîñòàâëÿþùåé õd – q (n) ýêâèâàëåíòíîãî êîìïëåêñíîãî
ñîïðîòèâëåíèÿ ÑÄ â îáëàñòè ÷àñòîò ãàðìîíèê n = 2 ¸ 28 íàìàãíè÷èâàþùåãî òîêà òðàíñôîðìàòîðà Ò1.
Ïîðÿäîê ðåçîíàíñíîé ãàðìîíèêè ñ ó÷åòîì
ðàñ÷åòíîé ñõåìû çàìåùåíèÿ íà ðèñ. 4 ìîæíî
îöåíèòü, èñïîëüçóÿ âûðàæåíèå
n=
xd -q (1 ) -rd -q (1 )bc 0l
xd2-q (1 )bc 0l
,
(7)
ãäå bc0 è l — ïîãîííàÿ åìêîñòíàÿ ïðîâîäèìîñòü è äëèíà êàáåëüíîé ëèíèè; xd – q (1) è
rd – q (1) — èíäóêòèâíàÿ è àêòèâíàÿ ñîñòàâëÿþùèå ýêâèâàëåíòíîãî êîìïëåêñíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ ÑÄ íà ÷àñòîòå îñíîâíîé ãàðìîíèêè
(n = 1).
Ïî âûðàæåíèþ (7) ìîæíî îïðåäåëèòü
êðèòè÷åñêóþ äëèíó êàáåëüíîé ëèíèè ÊË-6,
46
ÏÐÎÌÛØËÅÍÍÀß
ÝÍÅÐÃÅÒÈÊÀ
ïðè êîòîðîé íàñòóïàþò ðåçîíàíñíûå ÿâëåíèÿ
íåïîñðåäñòâåííî â ñòàòîðíûõ îáìîòêàõ ÑÄ:
l êð =
xd -q (1 )
2
bc 0 (rd -q (1 ) +n 2xd2-q (1 ) )
»
1
2
n bc 0 xd -q (1 )
. (8)
Äëÿ êàáåëüíûõ ëèíèé ÊË-6 ïîãîííàÿ åìêîñòíàÿ ïðîâîäèìîñòü â çàâèñèìîñòè îò ñå–6
Ñì/êì.
÷åíèÿ æèëû bc0 = (289 ¸ 361,3) × 10
Òîãäà äëÿ ãàðìîíèê íàìàãíè÷èâàþùåãî òîêà
n ³ 2 êðèòè÷åñêàÿ äëèíà êàáåëüíîé ëèíèè
ÊË-6 lêð = 4,1 êì. Ïðè l < 4,1 êì ðåçîíàíñíûå
ÿâëåíèÿ íå íàñòóïàþò, à â ñëó÷àå l > l êð min =
= 4,1 êì âîçìîæíû ðåçîíàíñíûå ÿâëåíèÿ íà
÷àñòîòàõ íåñêîëüêèõ ãàðìîíèê íàìàãíè÷èâàþùåãî òîêà òðàíñôîðìàòîðà Ò1.
Íà ÷àñòîòå ðåçîíàíñíîé ãàðìîíèêè ñóùåñòâåííî âîçðàñòàåò çíà÷åíèå êîìïëåêñíûõ
êîýôôèöèåíòîâ äåëåíèÿ K& ä (I ) è K& ä (II ) . Äëÿ
ïîäòâåðæäåíèÿ ýòîãî äîñòàòî÷íî ïîäñòàâèòü
çíà÷åíèå ðåçîíàíñíîé ãàðìîíèêè èç âûðàæåíèÿ (8) â âûðàæåíèå (6). Òîãäà ñ ó÷åòîì ñîè rd – q (n) =
îòíîøåíèé
xd – q (1) @ rd – q (1)
n rd - q (1) ìîæíî ïîëó÷èòü
K& ä »
1
jn
3/2
.
(9)
bc 0l êð
Íàïðèìåð, äëÿ n = 28 çíà÷åíèå êîìïëåêñíîãî êîýôôèöèåíòà äåëåíèÿ K& ä » – 4,6 j, ò. å.
çà ñ÷åò ðåçîíàíñíûõ ÿâëåíèé ïðîèçîéäåò
ïî÷òè ïÿòèêðàòíîå óâåëè÷åíèå 28-é ãàðìîíèêè íàìàãíè÷èâàþùåãî òîêà òðàíñôîðìàòîðà
Ò1 â ñòàòîðíûõ îáìîòêàõ ÑÄ.
Òàêèì îáðàçîì, íàèáîëåå òÿæåëûå ïîñëåäñòâèÿ äëÿ ÑÄ íàñòóïÿò, êîãäà ðàññìîòðåííûå
âûøå óñëîâèÿ áóäóò äåéñòâîâàòü îäíîâðåìåííî.  ðåçóëüòàòå âûñøèå ãàðìîíèêè íàìàãíè÷èâàþùåãî òîêà ñèëîâîãî òðàíñôîðìàòîðà
Ò1 ïðàêòè÷åñêè ïîëíîñòüþ ïðîòåêàþò ïî
ñòàòîðíûì îáìîòêàì ÑÄ, ò. å. IÑÄ(n) » Im(n). Â
ýòîì ñëó÷àå äîïîëíèòåëüíûå ïîòåðè ìîùíîñòè â ÑÄ îò âûñøèõ ãàðìîíèê òîêà ïðè çíà÷åíèÿõ, óêàçàííûõ â òàáë. 1, ïðåâûñÿò ïðèáëèçèòåëüíî â 1,43 ðàçà ïîòåðè ìîùíîñòè â
íîìèíàëüíîì ðåæèìå.
Àñèíõðîííûå ìîìåíòû ÑÄ. Äëÿ ðåçîíàíñíûõ ãàðìîíèê nð íàìàãíè÷èâàþùåãî òîêà
âîçìîæíî I ÑÄ( n ð ) @ I m( n ð ) . Â ñâÿçè ñ ýòèì
âîçíèêàåò íåîáõîäèìîñòü ó÷åòà íåãàòèâíûõ
ïîñëåäñòâèé ðåçîíàíñíîãî óâåëè÷åíèÿ â îáìîòêàõ ñòàòîðà îäíîé èëè íåñêîëüêèõ ãàðìîíèê íàìàãíè÷èâàþùåãî òîêà, â ÷àñòíîñòè,
îöåíêè âîçíèêàþùèõ ïðè ýòîì àñèíõðîííûõ
ìîìåíòîâ.
¹ 4,
2013
Ïîñòîÿííûé àñèíõðîííûé ìîìåíò íà âàëó
ÑÄ, îáóñëîâëåííûé âçàèìîäåéñòâèåì îäèíàêîâûõ ãàðìîíèê ìàãíèòíîãî ïîòîêà â çàçîðå
è òîêà ðîòîðà, ôîðìèðóåòñÿ èç äâóõ ñîñòàâëÿþùèõ [3]:
Mà(n) = Màd(n) + Màq(n),
ãäå Màd(n) — àñèíõðîííûé ìîìåíò, îáóñëîâëåííûé ðåàêöèåé îáìîòêè âîçáóæäåíèÿ è ïðîäîëüíîãî äåìïôåðíîãî êîíòóðà; Màq(n) —
àñèíõðîííûé ìîìåíò, îáóñëîâëåííûé ïîïåðå÷íûì äåìïôåðíûì êîíòóðîì.
Äëÿ òîãî, ÷òîáû èìåòü âîçìîæíîñòü ïðèìåíèòü äàííóþ ôîðìóëó, íåîáõîäèìî çíàòü
çíà÷åíèÿ òîêîâ n-é ãàðìîíèêè â îòäåëüíûõ
êîíòóðàõ ÑÄ, ÷òî äëÿ ïðàêòè÷åñêèõ ðàñ÷åòîâ
êðàéíå íåóäîáíî. Ïîýòîìó öåëåñîîáðàçíî èñïîëüçîâàòü óïðîùåííóþ ñõåìó çàìåùåíèÿ ÑÄ
ýêâèâàëåíòíûì êîìïëåêñíûì ñîïðîòèâëåíèåì, äëÿ êîòîðîé ìîæíî çàïèñàòü:
M à ( n) =
rd -q ( n)
pm 2
,
I ÑÄ( n)
nw(1)
s( n)
(10)
ãäå p — ÷èñëî ïàð ïîëþñîâ; m — ÷èñëî ôàç
ñòàòîðíîé îáìîòêè ÑÄ.
Ñ ó÷åòîì çíà÷åíèé ñêîëüæåíèÿ s(n), ïîëó÷åííûõ èç âûðàæåíèÿ (1), è çíà÷åíèé òîêà
n-é ãàðìîíèêè ÑÄ, âû÷èñëåííûõ èç âûðàæåíèé (5) è (6), äëÿ ñèíõðîííîãî äâèæåíèÿ
ðîòîðà (s = 0) ïðèâåäåì ôîðìóëó (10) ê âèäó
M à( n) =
pm
2
( K â - í KC1- 2K ä I m ( n) ) rd -q ( n) .
(n m1)w(1)
Íàïðèìåð, äëÿ íàèáîëåå çíà÷èìîé 2-é
ãàðìîíèêè íàìàãíè÷èâàþùåãî òîêà òðàíñôîðìàòîðà Ò1 è íåáëàãîïðèÿòíîãî ñî÷åòàíèÿ
óñëîâèé, êîãäà Kâ-í = 1, Kí1-í2 = 1 è Kä = 1,
*
îòíîñèòåëüíûé àñèíõðîííûé ìîìåíò M à(
2) »
» 5,2 %. Ïðè òàêîì çíà÷åíèè âîçìîæíî èçìåíåíèå ìåõàíè÷åñêîãî äâèæåíèÿ ðîòîðà ñ ïîñëåäóþùèì íàðóøåíèåì óñòîé÷èâîé ðàáîòû
ÑÄ â ñëó÷àå íîìèíàëüíîé íàãðóçêè íà âàëó
â óñëîâèÿõ ïîíèæåííîãî íàïðÿæåíèÿ ïèòàíèÿ.
Âûâîäû
1. Ïðè âîçäåéñòâèè ÃÈÒ íà ïîíèçèòåëüíóþ ïîäñòàíöèþ â ïåðèîä ÃÌÁ ñèëîâîé
òðàíñôîðìàòîð ñòàíîâèòñÿ èñòî÷íèêîì âûñøèõ ãàðìîíèê íàìàãíè÷èâàþùåãî òîêà, èç
êîòîðûõ íàèáîëåå èíòåíñèâíûìè ÿâëÿþòñÿ 2,
4 è 5-ÿ ãàðìîíèêè, ñîèçìåðèìûõ ïî çíà÷åíèþ ñ íîìèíàëüíûì òîêîì ñòàòîðíûõ îáìîòîê ÑÄ. Äîïîëíèòåëüíûå ïîòåðè ìîùíîñòè
ÏÐÎÌÛØËÅÍÍÀß
ÝÍÅÐÃÅÒÈÊÀ
¹ 4,
2013
47
Ñïèñîê ëèòåðàòóðû
îò óêàçàííûõ ãàðìîíèê ìîãóò ïðåâûñèòü îñíîâíûå ïîòåðè â íîìèíàëüíîì ðåæèìå ïðèìåðíî íà 43 %, à îòíîñèòåëüíîå çíà÷åíèå
àñèíõðîííîãî ìîìåíòà, îáóñëîâëåííîãî 2-é
ãàðìîíèêîé, äîñòèãàåò ïðèáëèçèòåëüíî 5,2 %.
Èç îñòàëüíûõ ãàðìîíèê îïàñíîñòü äëÿ ÑÄ
ìîãóò ïðåäñòàâëÿòü òîëüêî òå, íà ÷àñòîòå êîòîðûõ âîçíèêàþò ðåçîíàíñíûå ÿâëåíèÿ íà ñòîðîíå ÂÍ èëè ÍÍ ñèëîâîãî òðàíñôîðìàòîðà.
2. Ñíèæåíèå âûñøèõ ãàðìîíèê òîêà â
ñòàòîðíûõ îáìîòêàõ ÑÄ â ïåðèîä âîçäåéñòâèÿ ÃÈÒ äî áåçîïàñíîãî óðîâíÿ (íå áîëåå
5 – 10 % íîìèíàëüíîãî òîêà) îáåñïå÷èâàåòñÿ
ïóòåì óâåëè÷åíèÿ åìêîñòíîé ïîïåðå÷íîé
ïðîâîäèìîñòè ëèíèè ýëåêòðîïåðåäà÷è 110 êÂ,
ïèòàþùåé ïîíèçèòåëüíóþ ïîäñòàíöèþ (íàïðèìåð, çà ñ÷åò èñïîëüçîâàíèÿ êàáåëüíîé
âñòàâêè), è îãðàíè÷åíèÿ äëèíû êàáåëüíûõ
ëèíèé 6 ê (íå áîëåå 500 – 1000 ì), ïèòàþùèõ ÑÄ, äëÿ èñêëþ÷åíèÿ ðåçîíàíñíûõ ÿâëåíèé íåïîñðåäñòâåííî íà ñòàòîðíûõ îáìîòêàõ.
1. Ãåðøåíãîðí À. È. Âîçäåéñòâèÿ ãåîìàãíèòíûõ òîêîâ
íà ýëåêòðîîáîðóäîâàíèå ýíåðãîñèñòåì. — Ýëåêòðè÷åñêèå ñòàíöèè, 1993, ¹ 6.
2. Âàõíèíà Â. Â., ×åðíåíêî À. Í., Êóçíåöîâ Â. À. Âëèÿíèå ãåîèíäóöèðîâàííûõ òîêîâ íà íàñûùåíèå ìàãíèòíîé ñèñòåìû ñèëîâûõ òðàíñôîðìàòîðîâ. — Âåêòîð íàóêè Òîëüÿòòèíñêîãî ãîñóäàðñòâåííîãî óíèâåðñèòåòà, 2012, ¹ 3(21).
3. Ãàìàçèí Ñ. È., Ñòàâöåâ Â. À., Öûðóê Ñ. À. Ïåðåõîäíûå ïðîöåññû â ñèñòåìàõ ïðîìûøëåííîãî ýëåêòðîñíàáæåíèÿ, îáóñëîâëåííûå ýëåêòðîäâèãàòåëüíîé
íàãðóçêîé. — Ì.: Èçä-âî ÌÝÈ, 1997.
4. Çèíîâüåâ Ã. Ñ. Îñíîâû ñèëîâîé ýëåêòðîíèêè: Ó÷åá.
ïîñîáèå. 2-å èçä., èñïð. è äîï. — Íîâîñèáèðñê:
Èçä-âî ÍÃÒÓ, 2003.
5. Èâàíîâ-Ñìîëåíñêèé À. Â. Ýëåêòðè÷åñêèå ìàøèíû:
Ó÷åá. äëÿ âóçîâ (Ò. 1), 3-å èçä. — Ì.: Èçäàòåëüñêèé
äîì ÌÝÈ, 2006.
V.Vahnina@tltsu.ru
·