Гармонійний склад напруги і струму та енергетичні показники лінії зовнішнього електропостачання
Loading...
Date
2015
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпропетровськ
Abstract
UKR: Згідно з рядом нормативних документів, основним фактором, який визначає якість параметрів електричної енергії, досягнення в питанні електромагнітної сумісності, закон керування пристроями компенсації реактивної потужності тощо є рівень гармонійного складу напруг і струмів в вузлах приєднання навантаження. Тому в роботі приведено результати досліджень спектральних складів напруги і струму в лінії електропередачі зовнішнього електропостачання тягової підстанції з 6-пульсним діодним випрямлячем. Необхідну реєстрацію часових залежностей напруг і струмів здійснювали на елементах досліджуваних ділянок Придніпровської залізниці відповідно спеціально розробленої програми. Часові залежності зміни діючих значень напруги і струму на виході районної підстанції (РП) записували за допомогою переносних самописців (зі швидкістю запису 100 … 300 мм/год) магнітоелектричної системи з випрямлячем і класом точності 1,5. Для отримання регістрограм напруги використовували ампервольтметр, який вмикали паралельно затискачам вторинної обмотки трансформатора напруги. Синхронну реєстрацію струму здійснювали приладом того ж типу, який вмикали послідовно з вторинною обмоткою трансформатора струму певної фази мережі РП.
Встановлено, що вхідні (до тягової підстанції) напруга і струм є суттєво несинусоїдними. При цьому несинусоїдність кривої напруги обумовлена головним чином за рахунок гармонік 2; 5; 7 та 11. Сумарний коефіцієнт спотворення склав 10,5 % при нормально допустимому 6 %. Основний вклад в спотворення струму вносять гармоніки 2; 4; 6 і 7. Інтегральний показник струму THDI при вхідному I1 = 700 А склав 17,1 %, що перевищує нормативне значення. Коефіцієнт потужності системи електротяги λ = 0,973, а коефіцієнт реактивної потужності tgφ = 0,273. Отже, коефіцієнт потужності не менше нормативного значення, що дорівнює 0,92 …0,95, а фактична величина tgφ перевищує нормовану, що становить 0,25.
RUS: Согласно с рядом нормативных документов, основным фактором, который определяет качество параметров электроэнергии, достижения в вопросе электромагнитной совместимости, закон управления устройствами компенсации реактивной мощности и т. д. является уровень гармонического состава напряжения и тока в узлах присоединения нагрузки. Поэтому в работе представлены результаты исследований спектральных составов напряжения и тока в линии электропередачи внешнего электроснабжения тяговой подстанции с 6-пульсным диодным выпрямителем. Необходимую регистрацию временных зависимостей напряжений и токов осуществляли на элементах исследуемых участков Приднепровской железной дороги в соответствии со специально розработанной программой. Временные зависимости действующих значений напружения и тока на выходе районной подстанции (РП) записывали с помощью переносных самописцев (со скоростью записи 100 … 300 мм/час) магнитоэлектрической системы с выпрямителем и классом точности 1,5. Для получения регистограмм напряжения использовали ампервольтметр, который включали параллельно зажимам вторичной обмотки трансформатора напряжения. Синхронную регистрацию тока осуществляли прибором того же типа, который подключали последовательно со вторичной обмоткой трансформатора тока определенной фазы сети РП. Установлено, что входные (к тяговой подстанции) напряжение и ток являются существенно несинусоидальными. При этом несинусоидальность кривой напряжения обусловлена главным образом за счет гармоник 2; 5; 7 и 11. Суммарный коэффициент искажения составил 10,5 % при нормально допустимом 6 %. Основной вклад в искажение тока вносят гармоники 2; 4; 6 і 7. Интегральный показатель тока THDI при входном I1 = 700 А составил 17,1 %, что превышает нормативное значение. Коэффициент мощности системы электротяги λ = 0,973, а коэффициент реактивной мощности tgφ = 0,273. Таким образом, коэффициент мощности не менше нормативного значения, которое равно 0,92 … 0,95, а фактическое значение tgφ превышает нормированное, которое составляет 0,25.
ENG: According to the number of the normative documents, the main factor that determines the quality of electric power parameters, the achievements in the matter of electromagnetic compatibility, the law of control of power-factor correction unit and etc., is the level of harmonic content of voltage and current at the nodes of connecting load. Therefore, the paper presents the recearch results of the spectral composition of voltage and current content in the transmission line of ex-ternal power supply of railway substation with a 6 pulse diode rectifier. The necessary recording of time dependences of voltages and currents is done on the elements of the studied areas of Prydneprovsk railway as to specially developed program. Time dependences of effective values of voltage and current in output of local substation were recorded with the help of portable self-recording units (with writing speed 100 … 300 mm/h) magnetoelectric system with rectifier and accuracy class 1,5. For receiving voltage traces, avometer was used, which was connected across clamps of transformer secondary voltage winding. Synchronous current recording was done with the same device, which was connected consequently, with the transformer secondary current winding of defined phase of power system. It is established that voltage and current input (as to the tractive substation) are substantively non-sinusoidal. In this case non-sinusoidality of voltage curve is due mainly to harmonics 2; 5; 7 and 11. The total distortion factor is 10,5 % at normally admissible 6 %. The main contribution in current distortion make harmonics 2; 4; 6 and 7. The integral current indicator THDI at input I1=700 А was 17,1 % that exceeds the standard value. Power factor of traction electrical system is λ = 0,973, and reactive power factor is tgφ = 0,273. Consequently, the power factor is not less than the standart value, which equals 0,92 … 0,95, and the true value of tgφ exceeds the speci-fied value, which is 0,25.
RUS: Согласно с рядом нормативных документов, основным фактором, который определяет качество параметров электроэнергии, достижения в вопросе электромагнитной совместимости, закон управления устройствами компенсации реактивной мощности и т. д. является уровень гармонического состава напряжения и тока в узлах присоединения нагрузки. Поэтому в работе представлены результаты исследований спектральных составов напряжения и тока в линии электропередачи внешнего электроснабжения тяговой подстанции с 6-пульсным диодным выпрямителем. Необходимую регистрацию временных зависимостей напряжений и токов осуществляли на элементах исследуемых участков Приднепровской железной дороги в соответствии со специально розработанной программой. Временные зависимости действующих значений напружения и тока на выходе районной подстанции (РП) записывали с помощью переносных самописцев (со скоростью записи 100 … 300 мм/час) магнитоэлектрической системы с выпрямителем и классом точности 1,5. Для получения регистограмм напряжения использовали ампервольтметр, который включали параллельно зажимам вторичной обмотки трансформатора напряжения. Синхронную регистрацию тока осуществляли прибором того же типа, который подключали последовательно со вторичной обмоткой трансформатора тока определенной фазы сети РП. Установлено, что входные (к тяговой подстанции) напряжение и ток являются существенно несинусоидальными. При этом несинусоидальность кривой напряжения обусловлена главным образом за счет гармоник 2; 5; 7 и 11. Суммарный коэффициент искажения составил 10,5 % при нормально допустимом 6 %. Основной вклад в искажение тока вносят гармоники 2; 4; 6 і 7. Интегральный показатель тока THDI при входном I1 = 700 А составил 17,1 %, что превышает нормативное значение. Коэффициент мощности системы электротяги λ = 0,973, а коэффициент реактивной мощности tgφ = 0,273. Таким образом, коэффициент мощности не менше нормативного значения, которое равно 0,92 … 0,95, а фактическое значение tgφ превышает нормированное, которое составляет 0,25.
ENG: According to the number of the normative documents, the main factor that determines the quality of electric power parameters, the achievements in the matter of electromagnetic compatibility, the law of control of power-factor correction unit and etc., is the level of harmonic content of voltage and current at the nodes of connecting load. Therefore, the paper presents the recearch results of the spectral composition of voltage and current content in the transmission line of ex-ternal power supply of railway substation with a 6 pulse diode rectifier. The necessary recording of time dependences of voltages and currents is done on the elements of the studied areas of Prydneprovsk railway as to specially developed program. Time dependences of effective values of voltage and current in output of local substation were recorded with the help of portable self-recording units (with writing speed 100 … 300 mm/h) magnetoelectric system with rectifier and accuracy class 1,5. For receiving voltage traces, avometer was used, which was connected across clamps of transformer secondary voltage winding. Synchronous current recording was done with the same device, which was connected consequently, with the transformer secondary current winding of defined phase of power system. It is established that voltage and current input (as to the tractive substation) are substantively non-sinusoidal. In this case non-sinusoidality of voltage curve is due mainly to harmonics 2; 5; 7 and 11. The total distortion factor is 10,5 % at normally admissible 6 %. The main contribution in current distortion make harmonics 2; 4; 6 and 7. The integral current indicator THDI at input I1=700 А was 17,1 % that exceeds the standard value. Power factor of traction electrical system is λ = 0,973, and reactive power factor is tgφ = 0,273. Consequently, the power factor is not less than the standart value, which equals 0,92 … 0,95, and the true value of tgφ exceeds the speci-fied value, which is 0,25.
Description
М. Костін: ORCID 0000-0002-0856-6397, О. Шейкіна: ORCID 0000-0002-5367-2674
Keywords
спектральний склад, енергетичні показники, лінія зовнішнього електропостачання, тягова підстанція, напруга, струм, несинусоїдний, вхідний, гармоника, нормативний, показник, випрямляч, спектральный состав, энергетические показатели, линия внешнего электроснабжения, тяговая подстанция, напряжение, ток, несинусоидальный, входной, нормативный, показатель, выпрямитель, the harmonic content, energy indicators, external power supply line, the tractive substation, voltage, current, non-sinusoidal, input, harmonic, standard, value, rectifier, КТЕМ
Citation
Костін, М. О. Гармонійний склад напруги і струму та енергетичні показники лінії зовнішнього електропостачання / М. О. Костін, О. Г. Шейкіна // Електромагнітна сумісність та безпека на залізничному транспорті. – 2015. – № 9. – С. 11–16. – DOI: 10.15802/ecsrt2015/73758.