Переходные процессы при коммутации батареи статических конденсаторов | Статья в журнале «Молодой ученый»

Библиографическое описание:

Коваленко Д. В., Плотников Д. И., Шакенов Е. Е., Кулинич И. О. Переходные процессы при коммутации батареи статических конденсаторов // Молодой ученый. — 2017. — №1. — С. 45-48. — URL https://moluch.ru/archive/135/37880/ (дата обращения: 16.10.2018).



Самым дешевым и распространенным источником реактивной мощности в системах электроснабжения (СЭС), является управляемая батарея статических конденсаторов (БСК) [4, 5]. При включении и отключении БСК имеют место переходные процессы при коммутации емкостей.

Подключение БСК к СЭС сопровождается большими бросками тока по причине того, что незаряженная емкость при подключении к сети вызывает короткое замыкание согласно второму закону коммутации (напряжение на емкости не может измениться скачком) [1]. Ток в этот момент времени ограничен только сопротивлением сети, к которой подключается БСК [2]. В качестве доказательства рассмотрим следующую (простейшую) схему (рис.1), в которой возникает вышеописанный переходный процесс [3].

Рис. 1. Исследуемая схема

Пусть на вход схемы подано синусоидальное напряжение u(t), которое можно описать следующим уравнением:

u(t)=Umsinωt

После замыкания ключа (коммутация) имеем переходный процесс. Составим для этого случая уравнение по второму закону Кирхгофа:

u=uR+uc=iR+ uc

Согласно второму закону коммутации (напряжение на емкости скачком измениться не может) можно записать

uс(0-)= uc(0+)

Далее распишем напряжение на емкости uc(t) в виде суммы принужденной и свободной составляющих.

uC(t)= uспр(t)+uссв(t),

где uСсв(t)=Aept= Ae(-t/RC) — свободная составляющая.

С учетом последнего соотношения уравнение колебания напряжения на емкости запишем как

uc(t)= ucпр(t)+Ae(-t/RC)

Следующим этапом расчета будет нахождение принужденной составляющей напряжения, которая легко находится через принужденную составляющую тока.

Принужденную составляющую тока (в комплексном виде) можно найди следующим образом:

Тогда принужденная составляющая напряжения находится как произведение комплекса принужденной составляющей тока и комплексного емкостного сопротивления:

Теперь, когда мы знаем выражение для принужденной составляющей, мы можем найти и свободную составляющую напряжения в нулевой момент времени (при t=0+):

uc(0)= ucпр(0)+ucсв(0).

Подставляя uспр(0) в последнее выражение и, учитывая, что e0=1, получаем простейшее уравнение, из которого легко можно найти постоянную интегрирования А:

ucпр(0)+A=0,

откуда

A=- ucпр(0)=

Окончательное выражение, описывающее колебания напряжения в режиме переходного процесса на емкости, равно:

uc(t)=.

Для иллюстрации переходного процесса рассмотрим математическую модель, разработанную в программном комплексе «Matlab — Simulink».

Рис. 2. Модель СЭС

Для получения более наглядной картинки переходного процесса внесем небольшое изменение в схему — параллельно источнику подключим активное сопротивление. Подобное изменение исходной схемы нам необходимо для того, чтобы увидеть изменение режима работы СЭС при подключении к ней БСК.

Рис. 3. Осциллограмма тока (осциллограф I)

Рис. 4. Осциллограмма напряжения (осциллограф U)

Осциллограммы тока и напряжения для модели (рис.2) представлены на рисунках 3 и 4 соответственно. Глядя на представленные осциллограммы видно, что изменение режима работы рассматриваемой системы изменяется в момент времени t=0,1 с. Именно в этот момент наблюдается переход нашей системы из одного установившегося состояние в другое (имеет место переходный процесс). При подключении БСК к сети наблюдается бросок тока, как было сказано ранее.

Литература:

  1. Балабанов, М. С. Выбор коммутационной аппаратуры для устройств компенсации реактивной мощности / М. С. Балабанов // Ползуновский вестник. — 2014. — № 4. — С. 28–34.
  2. Коваленко, Д. В. Неисправности батарей статических конденсаторов, возникающих при наличии высших гармоник в системах электроснабжения / Д. В. Коваленко // Молодой ученый. — 2016. — № 19 (123). — С. 69–72.
  3. Основы теории цепей / Г. В. Зевеке, П. А. Ионкин, А. В. Нетушил, С. В. Страхов. — Москва: Энергия, 1975. — 751 с.
  4. Тихончук, Д. А. Вероятность повторных пробоев в выключателях разных типах при коммутации батарей статических конденсаторов 110 кВ / Д. А. Тихончук // Промышленная энергетика. — 2013. — № 6. — С. 38–42.
  5. Тихончук, Д. А. Коммутация батареи статических конденсаторов высокого напряжения выключателем с одним приводом: диссертация на соискание ученой степени канд. техн. наук: 05.09.03 / Тихончук Дмитрий Александрович. — Уфа, 2014. — 232 с.
Основные термины (генерируются автоматически): переходной процесс, принужденная составляющая тока, переходный процесс, бросок тока, изменение режима работы, момент времени, осциллограмма тока, принужденная составляющая напряжения, напряжение.


Похожие статьи

Расчет переходного процесса при включении электропривода...

электрическая цепь, переходный процесс, уравнение, процесс, электропривод, активное сопротивление, аналитическое решение, переходной процесс, электромагнитная совместимость, бросок тока.

Перспективный альтернативный источник энергии в особенностях...

Возможные скачки напряжения вызывают броски тока, наибольшие из которых, следует ожидать у тока рабочей обмотки, т.к. изменение свободных составляющих у него наибольшее.

Расчет переходных процессов при помощи классического...

Переходные процессы возникают в электрических цепях при различных взаимодействиях, приводящих к изменению их режима работы, т. е. при действии различного рода коммутационной аппаратуры, например ключей...

Применение самозапуска для электродвигателей насосных...

Осциллограммы процесса самозапуска для времени перерыва 1,5 и 2,2 с приведены на рис.1.Из осциллограммы видно, что кратность пускового тока и продолжительность самозапуска растет с увеличением времени погашения напряжения [5].

Применение вейвлет-преобразования для идентификации...

А составляющие гармоник тока и напряжения ведут в свою очередь к возникновению проблем качества электрической энергии. Когда происходит отклонение напряжения от номинального значения происходит увеличение потребляемой мощности.

Алгоритм расчета переходных процессов стабилизированного...

входной ток, конец работы, блок, тип, выходное напряжение, номинальное значение, входное напряжение, переходной процесс, напряжение, неизменное входное напряжение.

Повышение эффективности электрифицированного...

Изначально, в соответствии с уровнем технического прогресса того времени, электрификация проводилась на постоянном токе «низкого» напряжения (1,5 кВ, 3,3 кВ), так как на локомотиве были установлены двигатели именно постоянного тока, электрические (технические)...

Влияние самозапуска электродвигателей на устойчивую работу...

Скачок тока при самозапуске составляет 6,8IНОМ, Продолжительность переходного процесса от момента погашения составляет 4,6 сек. Максимальное значение давления при самозапуске на напорном трубопроводе составляет 1,6НН.

Расчет переходного процесса при включении электропривода...

электрическая цепь, переходный процесс, уравнение, процесс, электропривод, активное сопротивление, аналитическое решение, переходной процесс, электромагнитная совместимость, бросок тока.

Перспективный альтернативный источник энергии в особенностях...

Возможные скачки напряжения вызывают броски тока, наибольшие из которых, следует ожидать у тока рабочей обмотки, т.к. изменение свободных составляющих у него наибольшее.

Расчет переходных процессов при помощи классического...

Переходные процессы возникают в электрических цепях при различных взаимодействиях, приводящих к изменению их режима работы, т. е. при действии различного рода коммутационной аппаратуры, например ключей...

Применение самозапуска для электродвигателей насосных...

Осциллограммы процесса самозапуска для времени перерыва 1,5 и 2,2 с приведены на рис.1.Из осциллограммы видно, что кратность пускового тока и продолжительность самозапуска растет с увеличением времени погашения напряжения [5].

Применение вейвлет-преобразования для идентификации...

А составляющие гармоник тока и напряжения ведут в свою очередь к возникновению проблем качества электрической энергии. Когда происходит отклонение напряжения от номинального значения происходит увеличение потребляемой мощности.

Алгоритм расчета переходных процессов стабилизированного...

входной ток, конец работы, блок, тип, выходное напряжение, номинальное значение, входное напряжение, переходной процесс, напряжение, неизменное входное напряжение.

Повышение эффективности электрифицированного...

Изначально, в соответствии с уровнем технического прогресса того времени, электрификация проводилась на постоянном токе «низкого» напряжения (1,5 кВ, 3,3 кВ), так как на локомотиве были установлены двигатели именно постоянного тока, электрические (технические)...

Влияние самозапуска электродвигателей на устойчивую работу...

Скачок тока при самозапуске составляет 6,8IНОМ, Продолжительность переходного процесса от момента погашения составляет 4,6 сек. Максимальное значение давления при самозапуске на напорном трубопроводе составляет 1,6НН.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Расчет переходного процесса при включении электропривода...

электрическая цепь, переходный процесс, уравнение, процесс, электропривод, активное сопротивление, аналитическое решение, переходной процесс, электромагнитная совместимость, бросок тока.

Перспективный альтернативный источник энергии в особенностях...

Возможные скачки напряжения вызывают броски тока, наибольшие из которых, следует ожидать у тока рабочей обмотки, т.к. изменение свободных составляющих у него наибольшее.

Расчет переходных процессов при помощи классического...

Переходные процессы возникают в электрических цепях при различных взаимодействиях, приводящих к изменению их режима работы, т. е. при действии различного рода коммутационной аппаратуры, например ключей...

Применение самозапуска для электродвигателей насосных...

Осциллограммы процесса самозапуска для времени перерыва 1,5 и 2,2 с приведены на рис.1.Из осциллограммы видно, что кратность пускового тока и продолжительность самозапуска растет с увеличением времени погашения напряжения [5].

Применение вейвлет-преобразования для идентификации...

А составляющие гармоник тока и напряжения ведут в свою очередь к возникновению проблем качества электрической энергии. Когда происходит отклонение напряжения от номинального значения происходит увеличение потребляемой мощности.

Алгоритм расчета переходных процессов стабилизированного...

входной ток, конец работы, блок, тип, выходное напряжение, номинальное значение, входное напряжение, переходной процесс, напряжение, неизменное входное напряжение.

Повышение эффективности электрифицированного...

Изначально, в соответствии с уровнем технического прогресса того времени, электрификация проводилась на постоянном токе «низкого» напряжения (1,5 кВ, 3,3 кВ), так как на локомотиве были установлены двигатели именно постоянного тока, электрические (технические)...

Влияние самозапуска электродвигателей на устойчивую работу...

Скачок тока при самозапуске составляет 6,8IНОМ, Продолжительность переходного процесса от момента погашения составляет 4,6 сек. Максимальное значение давления при самозапуске на напорном трубопроводе составляет 1,6НН.

Расчет переходного процесса при включении электропривода...

электрическая цепь, переходный процесс, уравнение, процесс, электропривод, активное сопротивление, аналитическое решение, переходной процесс, электромагнитная совместимость, бросок тока.

Перспективный альтернативный источник энергии в особенностях...

Возможные скачки напряжения вызывают броски тока, наибольшие из которых, следует ожидать у тока рабочей обмотки, т.к. изменение свободных составляющих у него наибольшее.

Расчет переходных процессов при помощи классического...

Переходные процессы возникают в электрических цепях при различных взаимодействиях, приводящих к изменению их режима работы, т. е. при действии различного рода коммутационной аппаратуры, например ключей...

Применение самозапуска для электродвигателей насосных...

Осциллограммы процесса самозапуска для времени перерыва 1,5 и 2,2 с приведены на рис.1.Из осциллограммы видно, что кратность пускового тока и продолжительность самозапуска растет с увеличением времени погашения напряжения [5].

Применение вейвлет-преобразования для идентификации...

А составляющие гармоник тока и напряжения ведут в свою очередь к возникновению проблем качества электрической энергии. Когда происходит отклонение напряжения от номинального значения происходит увеличение потребляемой мощности.

Алгоритм расчета переходных процессов стабилизированного...

входной ток, конец работы, блок, тип, выходное напряжение, номинальное значение, входное напряжение, переходной процесс, напряжение, неизменное входное напряжение.

Повышение эффективности электрифицированного...

Изначально, в соответствии с уровнем технического прогресса того времени, электрификация проводилась на постоянном токе «низкого» напряжения (1,5 кВ, 3,3 кВ), так как на локомотиве были установлены двигатели именно постоянного тока, электрические (технические)...

Влияние самозапуска электродвигателей на устойчивую работу...

Скачок тока при самозапуске составляет 6,8IНОМ, Продолжительность переходного процесса от момента погашения составляет 4,6 сек. Максимальное значение давления при самозапуске на напорном трубопроводе составляет 1,6НН.

Задать вопрос