Zusammenfassung: Ein Versorgungsunternehmen betreibt Kondensatorbänke für Zuleitungen und Umspannwerke auf einem 25,56-kV-Verteilungsnetz. Das Versorgungsunternehmen verwendet Frequenzscan-Simulationen, um die Auswirkungen von Kondensatorbänken für Zuleitungen und Umspannwerke auf harmonische Resonanz und Frequenzgangeigenschaften zu ermitteln. Es wird angenommen, dass die Simulationen zeigen werden, dass die Frequenzgangeigenschaften des Zuleitungsnetzes stark vom Status der Kondensatorbänke für Zuleitungen und Umspannwerke abhängig sind.
In dieser Fallstudie wird die Auswirkung von Kondensatorbatterien in Umspannwerken und Zuleitungsnetzen auf die Frequenzgangcharakteristik eines 25,56-kV-Verteilungsnetzes untersucht.
Für das in Abbildung 1 dargestellte System wurde die Auswirkung von Kondensatorbatterien in Verteilungsleitungen und Umspannwerken auf harmonische Resonanz und Frequenzgangeigenschaften untersucht. Die Genauigkeit des Systemmodells wurde anhand von Dreiphasen- und Einphasen-Erde-Fehlerströmen und anderen stationären Größen wie Nennstrom und Spannungsanstieg der Kondensatorbatterie überprüft.
Abbildung 1 – Einliniendiagramm für die Fallstudie zur Feeder-Resonanz
Mithilfe einer Frequenzscananalyse wurde die Impedanz-Frequenz-Charakteristik für den Schaltkreis unter verschiedenen Betriebsbedingungen ermittelt. Der Frequenzbereich für diese Fälle lag zwischen 60 Hz und 5.000 Hz (in Schritten von 1 Hz). Die Belastung des Zuleitungsnetzes betrug bei Volllast etwa 10,4 MVA bei einem Leistungsfaktor von 98 % im Stromnetz. Die folgenden Frequenzscanfälle wurden durchgeführt:
Abbildung 2 zeigt die Simulationsergebnisse von Impedanz vs. Frequenz für Scanposition 1 für die vier Betriebsbedingungen.
Abbildung 2 – Frequenzgang an Scanposition Nummer 1
Abbildung 3 zeigt die Simulationsergebnisse von Impedanz vs. Frequenz für Scanposition 2 für die vier Betriebsbedingungen.
Abbildung 3 – Frequenzgang an Scanposition 2
Abbildung 4 zeigt die Simulationsergebnisse von Impedanz vs. Frequenz für Scanposition 3 für die vier Betriebsbedingungen.
Abbildung 4 – Frequenzgang an Scanposition 3
Die Simulationen zeigen, dass die Frequenzgangeigenschaften des Zuleitungsnetzes stark vom Zustand des Zuleitungsnetzes und der Kondensatorbänke des Umspannwerks abhängen. Weitere Beobachtungen umfassen:
1. Für die Scanpositionen Nummer 1 und Nummer 2 (Ende der Zuleitungssegmente) ist die simulierte Frequenzreaktion im Allgemeinen strenger, wenn die kleineren verteilten Zuleitungskondensatorbänke in Betrieb sind, als wenn die größeren Kondensatorbänke der Unterstation in Betrieb sind.
2. Für Scan-Standort Nummer 3 (Unterstationsbus) ist die simulierte Frequenzantwort im Allgemeinen strenger, wenn die größere Kondensatorbank der Unterstation in Betrieb ist, als wenn die kleineren verteilten Zuleitungskondensatorbänke in Betrieb sind.
3. Es ist oft schwierig, die Auswirkungen auf die Spannungsverzerrungspegel zu verallgemeinern, wenn der Standort und die Eigenschaften der harmonisch erzeugenden Lasten nicht bekannt sind. Die resultierende Spannungsverzerrung für die verschiedenen Betriebsbedingungen hängt von den Standorten, Nennwerten und Eigenschaften der verschiedenen nichtlinearen Lasten im Stromkreis ab. Wenn sich die nichtlinearen Lasten beispielsweise in der Nähe der Enden von zwei Zuleitungssegmenten befinden (Scan-Standorte 1 und 2), ist es wahrscheinlich, dass die Zuleitungsspannungsverzerrung etwas höher ist, wenn die Zuleitungskondensatoren in Betrieb sind. Wenn sich die nichtlinearen Lasten jedoch in der Nähe des Umspannwerks befinden (Scan-Standort 3), ist es wahrscheinlich, dass die Zuleitungsspannungsverzerrung etwas höher ist, wenn die größere Kondensatorbank des Umspannwerks in Betrieb ist. Die tatsächlichen Strom- und Spannungsverzerrungspegel können durch Feldmessungen und/oder detailliertere Computersimulationen ermittelt werden, die die Eigenschaften der harmonischen Stromquelle berücksichtigen.
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