БИБЛИОТЕКА

 Уменьшение несимметричности напряжений

Збигнев Ханжелька

Краковский научно-технический университет AGH

Перевод: Харченко Н.Г., Национальный центр меди, проект Леонардо Энерджи

1. Введение

Когда превышается определенное стандартами предельное значение коэффициента несимметричности напряжений, необходимо использовать системы симметризации. Симметризатор во время работы не должен вызывать больших потерь активной мощности. Это означает, что симметризация должна осуществляться за счет использования реактивных элементов (LC) или с помощью активных методов (генерирующих электронных систем).

2. Симметризация токов нагрузки

Рассмотрим с помощью способа симметричных компонентов узел системы электропитания, схема которого представлена на рис. 1. Несимметричная нагрузка (A), симметричная нагрузка (S) и компенсатор (K) подключены к шине подстанции с фазовым напряжением U, подаваемым по трехфазной симметричной линии.

Рис. 1. Схема узла

Так как электродвижущие силы (E) и линия питания системы симметричные, то можно допустить, что несимметричность напряжений на клеммах нагрузки вызывается несимметричностью токов нагрузки. Это означает, что если устранить несимметричность токов нагрузки, то напряжения в точке подключения нагрузки образуют симметричную трехфазную систему. Это пример защиты системы электропитания и подключенной к ней нагрузки от несимметричности, вызванной несимметричными токами нагрузки (A) и результирующим несимметричным падением напряжения на эквивалентных импедансах системы электропитания (по допущению идентичных во всех трех фазах: Z1=Z2 =Z3).

Очевидным выводом из рис. 1 является то, что несимметричность напряжений в точке подключения нагрузки, вызванная несимметричностью нагрузки, может быть уменьшена уменьшением эквивалентных импедансов фаз (импедансов короткого замыкания), т.е., за счет увеличения мощности короткого замыкания в этой точке. На практике это означает подключение нагрузки к точке системы более высокого напряжения.

3. «Естественная» симметризация

Первой и основной операцией процесса симметризации является распределение фактических подключений нагрузки между фазами системы таким образом, чтобы коэффициент несимметричности токов (а, следовательно, и несимметричности напряжений) имел минимально возможное значение. В случае подключения к сети одной нагрузки уровень несимметричности (измеренный по коэффициенту несимметричности для составляющей обратной или нулевой последовательности фаз) не зависит от межфазового напряжения или напряжения «фаза – нейтральный провод» в точке подключения нагрузки. Аналогично, при подключении двух однокомпонентных нагрузок уровень несимметричности не зависит от того, к какому напряжению подключена нагрузка. Однако, если нагрузки имеют разный характер, то, с точки зрения «естественной» симетризации (т.е. симметризации, для которой не требуются дополнительные компоненты) важно учитывать характер нагрузки и фазовые углы напряжений, к которым подключены нагрузки.

ПРИМЕР 1

Дана система из трех нагрузок с номинальным напряжением 380 В и мощностью, соответственно: P1 = 7.22 кВт, Q1 = 7.22 кВАреакт. (инд.); P2 = 7.22 кВт, Q2 = 7.22 кВАрект (емк.); P3 = 7.22 кВт, Q3 = 0. Нагрузки соединены по схеме «треугольник» и питаются от трехфазной сети 3x380/220В. Нужно определить способ подключения нагрузок к фазам сети, гарантирующий минимальное значение коэффициента несимметричности тока.

Решение