负荷冲击（精选五篇）
负荷冲击 篇1
轧机模拟接入
轧机信息
用户提交轧机冲击负荷接入申请时, 需要提交轧机各项信息, 包括轧机信息, 整流变压器信息以及电机信息。
轧机就其供电变频器的类型分为交直型轧机和交直交型轧机。其中, 交直型轧机的交流侧电压有6k V和10k V两种选择;交直交型轧机的交流侧电压只有35k V。
交流侧母线接线方式有单母线和单母线分段两种方式。其中, 单母线分段接线方式需要说明分段数, 分多少段, 下面就当作多少条母线来处理。
轧机模拟接入电网
为轧机进行模拟接入时, 首先需要确定轧机的连接方式, 见表1。
轧机是通过整流变接入系统母线的。整流变通过直流电机提供交直轧机电源, 通过交流电机提供交直交轧机电源。所以, 需要确定母线上连接多少台整流变, 然后再确定整流变连接那台轧机。其中, 一台整流变只能连接一台轧机, 而一台轧机是通过电机驱动的, 用户上报申请资料时已经提供轧机的驱动电机, 所以这里不需要重新指定。
谐波计算
轧机是一种会产生大量谐波的专用设备, 谐波电流通过传导、辐射、感应等渠道, 对计算机、弱电控制系统等电子设备产生干扰。就地滤除大部分谐波电流, 干扰水平降低, 更有效地减少弱电设备数据丢失、电脑死机、不明原因跳闸的现象发生。因此, 要对轧机设备进行补偿和治理, 首先要得到轧机及其所在母线的谐波电流。
轧机谐波计算
根据轧机的模拟接入情况以及报装用户提交的设备参数, 首先计算轧机运行时的基波电流。
在计算轧机的基波电流时, 分交直型轧机和交直交型轧机基波电流计算:
交直型轧机基波电流计算:
其中, S为直流电机的额定容量, U为直流电机的额定电压, k为变压器负载率, 一般取0.9。
交直交型轧机基波电流计算:
其中, S为变压器的额定容量, U为变压器所装设母线的额定线电压。
根据轧机基波电流, 以及轧机的各次谐波含有率, 可以求得轧机的各次谐波电流。公式如下:
其中, h为各次谐波含有率。
由于不同型号不同脉动的轧机, 谐波电流含有率不同。交直型轧机主要有6脉动和12脉动两种, 交直交型轧机主要有12脉动和18脉动两种。
交直型轧机主要关注低次谐波, 因此6脉动和12脉动交直型轧机的各次谐波含有率见表2和表3。
交直交型轧机主要关注高次谐波, 因此12脉动和18脉动交直交型轧机的各次谐波含有率见表4和表5。
母线谐波电流
轧机是通过变压器接入到母线的。母线可以连接多台变压器, 从而带动多台轧机。而母线是在变压器的高压侧端。所以, 首先计算变压器的高压侧各次谐波电流。公式如下:
其中, k为变压器变比, 也可用变压器低压侧额定电流除以高压侧额定电流得到。
计算母线的各次谐波电流。计算母线谐波电流是通过变压器的谐波电流叠加而成的。多个同次谐波的叠加, 先两两叠加再与第三个叠加, 如此类推, 公式如下:
其中, 为谐波电流的叠加系数, 不同的谐波, 谐波系数不同。Kh详细值见表6。
补偿方案
轧机和母线的补偿容量
根据计算出的轧机的基波电流, 结合变压器低压额定电压, 计算出轧机的视在功率;再利用视在功率计算出有功功率;最后, 求出轧机的补偿容量。
计算轧机的视在功率S。根据公式
其中, UL为交流侧变压器低压额定线电压, Ib为轧机的基波电流。
根据 (6) 式, 可以计算轧机的有功功率P。公式为:
其中, cosϕ1为补偿前功率因数。
根据 (7) 式, 可以计算轧机的补偿容量Q。公式为:
其中, 1ϕ为补偿前功率因数cosϕ1所对应的相位角, ϕ2为补偿后功率因数cosϕ2所对应的相位角。
一条母线连接多个变压器, 每个变压器连接一个轧机。因此, 母线的补偿容量就是该母线上各个轧机补偿容量之和。
补偿方案
轧机作为低功率因数、大谐波电流的专用设备, 为其设置专用补偿、滤波系统, 提高电网效率、减少电网污染已成为一种必然的趋势。
针对交直型轧机, 设计怎么样的补偿方案, 决定是在轧机侧还是母线侧进行滤波之路补偿。根据实际情况, 可以从不同角度考虑补偿方案的设计。通常在设计补偿方案时, 可以考虑四种不同的因素:补偿效果、投资成本、无功变化和负荷情况。根据电网运行实际情况, 在这四个方面选择治理的重点或重点考虑的因素, 设计更加符合实际需要的补偿治理方案。
四种不同因素中, 每种因素有不同的侧重点, 见表7。
确定交直型轧机的补偿方案:根据选择因素的先后顺序, 系统自动给出相对应的补偿治理方案。补偿方案四种, 见表8。
根据选择的因素的先后顺序, 可以确定补偿方案, 见表9。
确定交直交型轧机的补偿方案:基于交直交轧机的补偿治理主要是在母线高压侧进行固定补偿。
交直型轧机的滤波之路补偿容量
滤波支路容量就是各次谐波滤波器支路容量。由于交直交轧机主要产生35次和37次等高次谐波, 并且谐波含量较小, 在母线高压侧进行固定补偿, 35次和37次等高次谐波基本能够被滤除。因此, 不考虑交直交轧机的滤波支路容量计算。
注:“*”代表任意选择。
对交直型轧机, 在补偿方案中, 主要关心5、7、11、13次谐波滤波器支路容量, 分别用5Q、7Q、Q11、Q13表示。其计算公式如下:
其中, CQ为补偿容量。如果补偿方案为高压侧母线补偿, 即编号为1、3、4时, CQ就是母线的补偿总容量。如果补偿方案为低压侧轧机动态补偿, 即编号为2时, CQ就是每台轧机的补偿容量。Ih为各次谐波电流值。∑Ih为各次谐波之和, 用5、7、11、13、17次谐波电流之和粗略计算。另外, 计算13次滤波容量时, 取I13+I17。
补偿效果分析
对整个补偿过程进行效果分析。主要从三方面进行效果分析:第一:分析无功补偿效果是否达到用户的预期值。第二:分析各次谐波滤除率是否达到要求。第三:分析补偿后谐波电流是否超标。也就是分析补偿后注入系统电流是否大于谐波电流允许值。
由于无功补偿效果是用户设定的, 并且补偿后注入电流是根据谐波滤除率进行计算的。因此, 只需要判断补偿后谐波电流是否超标就可以了。
补偿后注入系统电流计算公式如下:
其中, Ih为母线h次谐波电流, hF为h次谐波滤除率, 取值和选择的补偿方案有关, 见表10。
判断注入系统电流是否超标, 关键是看其是否超过补偿后的谐波电流允许值。补偿后谐波电流允许值计算公式如下:
其中, IAh为h次谐波的允许值, Si为用电协议容量, 也可去该母线下变压器的实际负荷量, Ih为注入公共联接点的谐波电流允许值, 见表11。
α为谐波的相位叠加系数, 取值见表12。
补偿后注入系统电流是补偿效果分析的第三个指标。对它的分析是补偿效果分析的重点。补偿后注入系统电流, 实际上就是采用滤波补偿措施后, 由于滤除率的原因, 没有完全滤除, 仍然存在的谐波电流。如果遗留的谐波电流值大于谐波电流允许值, 则说明补偿措施效果不好, 需要调整, 调整的手段可以是提高功率因数, 也可以是改变母线连接方式和调整补偿方案的设计思路以获得更高的谐波滤除率等。如果补偿后注入系统电流小于允许值, 则说明补偿方案可行。
结语
本文提出了轧机冲击负荷接入前评估算法模型, 该模型基于能够很好的对用户提交的轧机接入申请进行评估, 为用户提供合适的补偿方案, 既能满足轧机用户的用电要求, 又维护了电网的安全稳定运行。
负荷冲击 篇2
这时应立即停止进水，往生化池内投放粉末活性炭以降低污泥负荷，粉末活性炭的投加比例为每100m3生化池容积投加10公斤。当污泥的沉降性能有所恢复后，可采取污泥驯化的快速增殖法，在生化池内投加生活污水或投放废酒精或用干面粉烧熟的湿浆糊，投加比例为每100m3生化池容积投加5-10公斤干面粉，2-3天后开始进水并逐日增加进水量，直到微生物恢复正常。
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大容量冲击负荷对发电机组的影响 篇3
随着现代工业的发展, 大容量非线性负荷不断增加, 且其分布越来越广泛。这类负荷在运行中具有非常强的随机性和冲击性, 在其启动阶段所产生的瞬时功率往往可以达到额定功率的数倍甚至数十倍, 造成电网的瞬时过载, 极大地影响了电网的供电质量, 同时也威胁着对其供电的发电机组的正常运行。大容量冲击负荷投入或退出电网所引起的功率突变, 一方面可能导致发电机组母线上的电压和机组频率发生较大波动, 诱发发电机组励磁系统的保护动作;另一方面, 冲击负荷接入系统时所引起的巨大有功冲击反作用于发电机组, 会对发电机组造成剧烈的暂态扭矩冲击, 其力学作用可能激发轴系上的一系列扭振模态的振荡响应, 危及发电机组的安全运行。因此, 大容量的冲击负荷在电网中运行会对发电机组造成什么样的影响, 如何评估和应对这种影响就成为一个值得认真思考的课题。
2 冲击负荷对发电机组影响的评估指标
当冲击负荷作用于电网时, 由于发电机组和电网之间的相互作用, 可以将整个电力系统作为一个“弹性”整体进行考虑, 可以认为, 距负载端的电气距离越近所承受的冲击就越大, 反之则越小。当负荷运行的瞬间, 发电机组将按照其承受的冲击功率的大小和机组运行惯性的大小开始一个非正常的暂态电磁过程[1]。通过这一过程来分析冲击负荷对发电机组的影响时, 我们可以从2个方面进行考虑:第一, 当冲击负荷接入电网时, 电网中所产生的无功和有功功率的突然上升会造成发电机组机端电压的下降和频率 (电球转速) 的波动, 机组的励磁系统和调速系统会因此发生相应的动作, 通过提升电压和稳定频率, 来抑制由于负荷接入带来的这种变化, 因此, 评估冲击负荷对发电机组的影响可以将发电机组的机端电压和频率的变化作为评估指标之一;第二, 就发电机组而言, 原动机所产生的机械功率的变化是相对平缓的, 是一个渐变的过程, 而当负荷接入电网时, 电磁功率的变化是瞬时的, 可以看作是一个跳变, 所以将发电机组电磁功率的变化作为评价冲击负荷对发电机组的影响的一项指标也是具有一定的实用意义的。
上述2项评估指标是从电气系统的角度出发考查发电机组的反应而确定的, 主要依据是发电机组的电气参数的变化。而对于发电机组而言, 任何的电气冲击最终都将反映在其机械系统上, 冲击负荷所产生的最直接的机械响应就是其引发的暂态扭矩冲击, 在这种冲击下发电机组的轴系出现扭振效果, 进而产生较大的轴系扭应力, 轴系在应力作用下发生疲劳, 最终会导致机组轴系寿命的损耗。所以, 轴系疲劳寿命损耗可以比较准确地反映出轴系所承受的扭振冲击, 也就可以将轴系疲劳损耗作为评估冲击负荷对发电机组影响的指标, 这样就可以反映出发电机组所承受的机械冲击, 从而更直接地体现出负荷对机组的影响。所以将发电机组轴系疲劳损耗作为评价冲击负荷对发电机组的影响的一项指标具有相当高的使用价值。
3 冲击负荷对机组影响的评估
在电气行业中已经有很多人进行过有关冲击负荷对发电机组端电压和频率的影响的研究, 而且国家标准GB7064—86《汽轮发电机通用技术条件》中有明确规定:发电机在额定功率因数、电压变动±5%和频率变动±2%时应能连续输出额定功率。因此冲击负荷对发电机组的电磁系统造成的影响可以参考国家电能质量标准进行评估, 这里就不再赘述了。下面将主要分析冲击负荷接入电网时所引发的机组轴系扭振对发电机组运行状态的影响。
3.1 轴系的疲劳寿命损耗
作为评估冲击负荷对发电机组轴系扭振影响的直接指标, 疲劳寿命损耗的估算可以依据表现轴系特性的S-N曲线 (应力—循环曲线) 进行评估, 如图1所示, 该曲线的基本含义是:轴截面在经过大小为SN的扭应力作用N次后, 会发生疲劳破坏, 产生裂纹, 甚至是完全断裂。当n足够大时, Sn所引发的疲劳损耗可以忽略不计, 即存在最小扭应力Sn引发轴系的疲劳损耗, 一般可以将其称之为轴系疲劳极限。轴系疲劳寿命损耗是按照Miner线性累计损伤理论进行估算的[2], 所以可以认为在扭应力SN的一次作用下所产生的疲劳寿命损耗为1/N, 在经过m次循环冲击后, 其疲劳损耗为m/N。轴系的疲劳损耗具有非常强的隐蔽性, 在单次扰动的冲击下机组的主轴一般不会出现严重的损坏, 但当多次的冲击引起的疲劳损耗累加在一起, 超过了轴系所能承受的最大限度时, 轴系才会发生突然的损坏或者断裂。在实际的应用中, 发电机组轴系的疲劳损耗涉及到的因素很多, 而且作用机理相当复杂, 如轴系的材料特性、加工条件、载荷类型、载荷历程以及工作环境等各种因素都会在不同程度上影响发电机组轴系的疲劳损耗, 因此, 对于在复杂载荷条件下的发电机组轴系的疲劳损耗进行估算是一个相当复杂的问题。
冲击性负荷在电网中的作用是具有常态性的, 对于发电机组而言, 应对冲击性负荷的影响应该属于一种有计划的运行操作。在冲击负荷引发的发电机组轴系疲劳损耗的评估方面, 国内外一直以来都未形成统一标准。国际大电网会议组织 (CIGRE) 曾提出过一个针对汽轮发电机组轴系设计的建议, 在建议中提到:有计划地运行操作不应引起轴系疲劳损耗[3]。也就是说要使发电机组在冲击性负荷的作用下保持运行的安全稳定就应该使负荷对发电机组轴系造成的冲击损耗趋近于0。通过对轴系的S-N曲线的分析, 从力矩的角度考虑, 应该定义轴系最大安全力矩Tmax, 只要Tmax小于轴系疲劳极限所对应的应力力矩Tn, 就可以满足上述要求, 即:
3.2 机组电磁功率变化
以疲劳寿命损耗作为评估指标对发电机组的扭振影响进行评估时, 需要采集非常详细的机械参数来确定机组的轴系疲劳极限, 而在实际应用过程中, 这类参数的获取往往比较困难, 也就在一定程度上限制了该评估方法的推广和使用。因此, 在实践中大多数的单位会依据电磁功率的变化来评估冲击负荷对发电机组的影响。由于冲击类负荷对机组的影响主要体现在负荷投入时的功率快速上升和结束时的功率快速下降的工况下, 因此在评估冲击负荷, 尤其是大容量的冲击类负荷对发电机组的影响时, 不仅要关注机组电磁功率变化率, 同时还应考查机组电磁功率的变化量。国内的发电机组技术协议中规定:发电机组应能承受10%负荷阶跃而不影响其稳定运行。因此, 定义功率的变化量为△Pe, 只要保证△Pe小于负荷总量的10%即可满足发电机组稳定运行的要求, 即:
4 结语
冲击性负荷对发电机组的主要影响是对轴系的暂态扭矩冲击, 因此, 应合理确定其疲劳极限, 使轴系所承受的最大力矩小于其疲劳极限所对应的力矩;如果无法准确地获取机组轴系的疲劳极限, 也可以依据电磁功率的变化进行评估, 将0.1p.u.作为电磁功率的变化上限。当负荷对机组的冲击超出预设上限时, 就应对负荷的接入和运行的方式进行调整, 以保证机组的运行安全。
冲击负荷对机组的一次作用产生的影响是比较小的, 但由于冲击负荷是正常运行负荷的一个组成部分, 其运行具有常态性, 而且随着冲击负荷的不断增多, 可能会出现多个负荷同时对机组产生冲击的情况, 这种情况下所产生的冲击有可能超过机组轴系的疲劳极限, 长期运行中, 多次冲击累加所产生的影响就不能忽略了, 尤其在机组的轴系局部应力较为集中的情况下, 更应该对这种影响加以重视。
随着工业的发展, 冲击负荷将会越加频繁地出现在电网中, 其对发电机组轴系的影响也会更加明显。作为发电机组运行管理人员, 应该充分重视冲击负荷对机组运行安全性方面的影响, 从收集机组轴系参数确定合理的轴系疲劳极限, 以及加强轴系扭振监测和探伤检修2方面入手, 加强冲击负荷对机组运行安全影响方面的研究。
参考文献
[1]全国电压电流等级和频率标准化技术委员会.电压电流频率和电能质量国家标准应用手册[S].北京:中国电力出版社, 2001
[2]张学延, 黄秀珠, 孙岱霞.局部应力应变法估算汽轮发电机组轴系扭转疲劳寿命[J].热力发电, 1994 (6) :12～17
冲击负荷对厌氧折流板反应器的影响 篇4
一、材料与方法
(一) 实验装置。
厌氧折流板反应器 (ABR) 由有机玻璃制成, 呈长方体形的, 其规格为400mm×130mm×350mm, 其有效容积为15L, 内分4个反应室, 每个格室上部设废水取样口, 下部有污泥取样口, 装置顶部有排气口, 实验装置见图1。
反应器都是在20℃～30℃的范围内运行的, 运行时由计量蠕动泵在ABR的进水端均匀进水, 处理后的经U型水封排放, 沼气从反应器的顶部排气孔收集。
(二) 废水水质。
实验用水取自重庆某屠宰厂, 水的浓度是不断变化的, 进水的COD浓度在900～3000mg/L的范围内变化。
(三) 种子污泥。
实验用的种子污泥取自重庆啤酒厂污水处理站污泥浓缩池的污泥, 经1mm孔径筛过筛除去杂质, 取得的污泥共7.5升, 均匀放入四个反应室。
(四) 分析方法。
本研究以COD为主要考察指标, 每天测进出水COD以及各反应室的pH;VFA用蒸馏法测;pH用精密试纸测, COD的测定用标准重铬酸钾方法, 温度用温度计测量。
二、结果与讨论
(一) ABR反应器的启动。
本试验采用低负荷高去除率启动方式, 研究表明初始负荷过高将会由于中间产物挥发性脂肪酸VFA的积累引起反应器酸化而彻底失败。在试验的启动阶段, 反应器进水为淀粉和葡萄糖的混合配制溶液, 适量添加尿素和磷酸氢二钾, 其比例为:COD:N:P=200:5:1, 并投加适量的Mg、Fe及微量元素Cu、Co、Ni、M n。COD去除率和废水产气率都很高, 由于接种污泥为活性很高的颗粒污泥, 反应器很快适应了本试验的运行条件, COD去除率稳定在85%以上启动完成, 实现了快速启动, 数据见图2。
(二) ABR反应器处理屠宰废水运行实验。
反应器启动成功后进入稳定运行阶段, 共运行68天, 进水COD浓度在900 mg/L～3000 mg/L左右。通过逐渐提高容积负荷, 减少停留时间的方法观察了屠宰废水的运行实验, 反应器的水力停留时间分别为27.5h, 20h, 17.5h和15h, 由这个方法可以得出屠宰废水的处理情况和反应器的运行。随着容积负荷的增加。COD去除率也是下降的, 但是刚开始下降较慢, 继续增大COD容积负荷到8 g COD (L?d) 以上时, ABR的运行开始出现不稳定, COD去除率低于80%, 出水PH小于6.8, 整个过程的产气效果比较好。
(三) 水力冲击负荷对ABR运行性能的影响。
将反应器的进水浓度固定2500mg/L～3000mg/L左右。通过逐渐改变水力停留时间, 反应器的水力停留时间分别为27.5h, 20h, 17.5h和15h, 相应的有机负荷分别为1.90kgCOD/ (m3.d) , 2.60 kg COD/ (m3.d) , 3.50 kg COD/ (m3.d) , 4.30 kg COD/ (m3.d) , 由此来研究水力冲击负荷与COD去除率的关系。实验结果如图所示。由图3可知, 反应器的COD去除率随着水力停留时间的下降而先上升后下降。当水力停留时间由27.5h下降到20h时, 反应器的COD去除率由86.4%上升到94.0%。COD去除率上升了7.6%, 这可能是由于, 在HRT为27.5h的时候上升流速过低, 污泥与水不能很好的混合, 微生物不能很好的接触到基质, 因此去除率不高。当HRT由20h降低到17.5h的时, COD去除率由94.0%降低到92.4%, 仅下降1.6%, 此时可能是由于停留时间太短, 废水与微生物不能充分的接触, 从而使得COD的去除率降低。当HRT由17.5h降低到15h时, COD去除率由92.4%降低到92.12%, 仅下降0.28%。由此比较可以看出, HRT的变化, 使得COD去除率并无大的变化, 而且减小HRT对反应器的影响主要在第三反应隔室, 这主要是由于HRT的减小使得泥水不能很好的接触造成的。第四反应隔室的COD去除率在HRT为20h的时候有升高, 这是由于反应器的挡板构造使得反应器前部在水力冲击负荷下流失的污泥被截留在这里, 因而在第四反应室COD去除率有提高, 这能够补偿在水力冲击负荷下前部的反应室对有机物能力的下降, 保持比较好的出水水质。
(四) ABR在各冲击负荷下的各个反应室的PH值。
ABR在各冲击负荷下各反应室的PH值的变化如图4可以看出本实验的PH值都在6.0～7.0之间, 而且各反应室的PH值是依次递增的, 而且随着负荷的增加, PH值是逐渐减小的, 与其他反应室相比, 第一反应室的PH值是最小的, 因为ABR的特殊结构使其生物相得以分离, 在第一格室内主要发生的是水解酸化反应, 基质首先由不溶性大分子转化为可溶性小分子, 然后再被产酸菌进一步降解, 其主要产物为低分子脂肪酸, 如乙酸、丙酸、丁酸等。由于此阶段产酸进行的很快, 致使基质pH值迅速下降。后面的几个反应室的PH值是基本是递增的, 是因为不但是反应器的特殊的结构使得分相, 还有就是本实验处理的是屠宰废水, 由于水中有牲畜的尿液和粪便, 而且血中主要是蛋白质, 上部产生的有机酸和溶解的含氮化合物进一步分解为氨、胺、碳酸盐和少量的CO2、CH4和H2, 使氨态氮浓度升高, 氧化还原电位降低, 进而pH值上升。由本次实验的数据和图表4可以看出由于反应器的特殊的挡板结构, 使反应器中的大部分微生物在抗冲击负荷下能够避免暴露在较低的PH值环境中, 这一点也有利于反应器在冲击负荷下保持稳定性, 有利于提高系统的稳定性和处理效果。
(五) 有机负荷对处理效果的影响。
反应器在连续进水的几天, 停留时间固定在20h, 如图5所示, 反应器进水和各反应室出水COD浓度如图5所示。从图可以看出:屠宰废水浓度的变化对反应器的冲击不大, 各个格式的出水情况都较好, 第一格式的出水也是基本小于700mg/L的, 说明第一格式都有很好的去除效率, 在运行期间观察到在第1反应室的现象:出现污泥上浮, 膨胀程度加剧, 反应室内白色絮状物质增多, 污泥流失的比较严重。在冲击负荷后的第二天, COD的最终去除率为86%;第3、4两反应室内的微生物的性能在受到冲击时受到影响较小, 并很快恢复到原来的状态.在反应器前部反应室出水COD升高情况下反应器后部的反应室开始发挥较大的作用, 保证了出水水质.说明在反应器受到有毒物质的冲击时, 由于厌氧折流板反应器的挡板结构, 使得反应器大部分微生物的活性在反应器受到冲击时几乎不受影响, 在反应器前部出水COD升高情况下开始发挥较大的作用, 保证了反应器的处理效果.这说明反应器对冲击负荷的适应能力较强, 有较强的稳定性。
三、结论
(一) ABR在进水COD浓度保持在2500～3000mg/L时, HRT由27.5h下降到15h的过程中, 由于反应器的挡板结果可以避免污泥流失, 使得泥水可以较充分的混合, 使得COD的去除率并无明显变化, 保持了较好的COD去除率, 表明反应器有良好的抗冲击负荷能力。
(二) ABR有特殊的挡板结构使得微生物避免暴露在较低的PH值环境中, 有利于反应器在冲击负荷下保持稳定性, 可以提高系统的稳定性和处理效果。
(三) 当进水的COD浓度由910 mg/L骤然上升到2500 mg/L的时候COD的去除率由91%降到86%, 但是又可以很快的恢复到冲击前的状态, 说明反应器有比较好的抗冲击负荷的能力。
参考文献
[1]孙剑辉, 吴俊峰等.冲击负荷对厌氧折流板反应器运行性能的影响.水处理技术, 2004, 30 (6) ;
[2]胡细全, 李兆华等.低浓度下冲击负荷对厌氧折流板反应器的影响.环境科学与技术, 2006, 29 (3) ;
[3]束琴霞, 沈耀良.ABR反应器运行稳定性的研究.环境工程, 2004, 22 (5) ;
负荷冲击 篇5
冲击性负荷给电力系统运行造成诸多不良的因素, 降低了供电的质量。无功冲击可造成系统电压的改变, 而有功冲击可造成系统频率的改变, 冲击电流可造成电网保护失误运行, 造成系统发电不正常。而且产生的冲击性负荷也给自身和周围装置造成更加不利的因素, 对电网产生巨大的谐波。使得电动机振动加剧、发热严重, 从而减小了运行效率与工作寿命。较多的电流冲击使得系统电压变小, 造成电动机运行转矩降低, 延长了启动的时间, 严重的将不能运行。系统电压的变化尤其当电压闪变使得照明不稳定, 带来视觉不适, 减少日光灯运行时间。冲击性负荷造成电网电流不稳定, 产生负序电流, 造成旋转装置损耗变大[1]。
2 TSC型无功补偿装置
控制系统含有PT、CT、控制器与驱动触发电路组成。TSC的基本原理电容器、晶闸管与电抗器串联, 加入电抗器能够减小接通涌流、故障电流、操作过电压与高次谐波。采用电抗率显示电抗器的大小, 如公式 (1) 所示:
式中, K是电抗率, XC是电容器的基波容抗, XL串联电抗器的基波感抗。
如果TSC加入电网后, 分析电路谐波特征, 不考虑系统侧与电容器支路的电阻, 等值电路, XS是电网一次波形等值电抗, In、In S、In C分别为谐波电流源n次谐波电流、电网端n次谐波电流、电容器组n次谐波电流。
如果出现n次谐波, 那么感抗变大n倍, 可是容抗变小n倍, 能够得到系统侧与电容器n次谐波电流依次是式 (2) 与 (3) 。
式 (2) 与 (3) 里的n是谐波次数。则谐波电压Un可表示:
式 (4) 中, X∑是电容器支路与系统支路并联电抗之和。
依据图3表示的正方向, 由式 (2) 能够表示出电容器组In C与谐波次数n的关系, 如图4所示。由式 (3) 能够表示出系统侧n次谐波电流与谐波次数n的关系。也能够由式In S=In-In C。
3 谐波环境下瞬时无功功率理论功率定义和检测算法
因为TSC的投切依据变化量实现, 为消除投切震荡控制策略自身具有的死区特点, 因此采用瞬时功率理论[5]。瞬时功率理论采用Clark矩阵得到, 如式 (5) 所示。
采用Clark矩阵把电压电流代入αβ0坐标系, 得到电压公式 (6) , 电流公式类似。
由于在三相三线制系统里u0、i0皆是0, 于是瞬时功率理论为:
从坐标变换采用瞬时abc相值获得p, q, 如式 (8) 所示:
其中, p是瞬时有功, q是瞬时无功, ua、ub、uc、ia、ib、ic分别是相电压与线电流的瞬时值, uab、ubc、uca是线电压的瞬时值。通过 (7) 或 (8) 得到的均为变动的值, 把它分成直流分量与交流分量为:
其中, uan、ubn、ucn、ian、ibn、icn是相电压、线电流n次谐波的瞬时值, U+n、U-n、I+n、I-n是n次谐波相电压、线电流正序与负序分量的有效值, f+n、f-n、δ+n、δ-n是n次谐波相电压、线电流正序和负序分量相位。由于三相三线制电网不存在零序分量, 于是有:
从上式中分析瞬时无功的直流分量由同频电压电流获取, 假设电压只有一次波形的正序分量, 为基波无功功率, 不被电流不对称与畸变干扰, 当系统容量较大也成立。
4 TSC型补偿装置设计方案仿真
有主电路装置、TSC装置、无功测量装置和控制装置。补偿装置容量是50k Var, 电容器的比例是1:2:2, 完成每级10k Var五级运行。电容器为65μF和130μF, 电抗器为9m H和4.5m H。
依据选择的电抗器和电容器, 令电容器组逐渐进入系统, 负荷得到无功功率。设置0.1秒、0.4秒与0.6秒逐渐连接电容器组1、2和3, 得到无功依次缩小10k Var、20k Var和20k Var。但是由于实际工作电压是380V, 选择仪器计算电压是400V, 那么事实补偿的值比设计的稍小。
冲击性负荷假如系统之后, 进行无功功率的测量。假设开始系统功率为 (20+j20) k VA, 那么当0.1秒后, 系统产生冲击性负荷是 (20+j20) k VA。采用瞬时无功功率p-q方法得到基波无功。大约一个周期无功值可以实现稳定值。延时是因为滤波器导致的, 电路采用平均值滤波器。
电路设计的补偿装置容量为50k Var, 启动值为20k Var。研究冲击性负荷发生后, 仿真一些电路状况, 补偿装置加入系统, 电压、电流的波形 (用A相事例) , 还有补偿设备电流变化。
高次谐波情况大冲击负载仿真:设置开始负载功率是 (10+j10) k VA, 谐波环境为6k±1次谐波, 0.1秒时, 冲击性负荷 (10+j30) k VA出现, 系统侧的电压电流。研究负荷冲击时, 第一个周波的电压峰值仅达到了294V, 电压偏差是5.5%, 补偿设备运行之后, 系统电压工作于300V, 电压偏差是3.6%, 从而使系统电压达到国家标准。因为有了高次谐波, 使得系统的电压波形产生畸变, 因为TSC型的无功补偿设备设计了消除谐波的操作, 当冲击性负荷加入到系统, 补偿设备运行一定的电容器组完成无功补偿, 能够发现电网的电压波形得到相当的补偿。连续负载冲击仿真:设置开始的负载功率是 (10+j10) k VA, 运行的情况与4一样, 0.1秒产生冲击性负载 (10+j30) k VA, 当1.2s时消除;0.8s产生 (10+j20) k VA, 当1.8s时消除。电网的电压电流, 补偿设备电流波形。由上面负载几次发生冲击负荷, 感性负载的变多或者减少, 该设备可以成功补偿无功。
5 总结
负载产生改变使得电网波形存在一定的变化, 原因是TSC型无功补偿设备开始工作需要一个周波的时间, 从而造成该补偿设备不能完成一个周波的冲击负荷, 只可以工作于冲击负荷产生时间大于一个周波的波形。
摘要：如今电力系统存在很多谐波, 原因是冲击性负载本身非线性特性和大量电力电子器件的使用。无功补偿和谐波抑制技术作为治理上述问题的主要手段, 通过对于理论的研究, 设计了TSC型的无功补偿设备, 消除冲击性负荷的影响, 主要考虑研究的控制系统控制谐波对系统的干扰。文中研究的控制系统, 经由瞬时无功功率理论, 运用了修正电压的方法, 不仅可以精确迅速的完成高次谐波情况中的无功测量, 还可以保证控制系统的稳定工作。采用晶闸管电子开关技术, 既可以完成电容器组没有涌流和冲击的精确投切, 又可以保证补偿设备运行时间。最后通过仿真证明该方法的有效性。
关键词：冲击性负荷,TSC型无功补偿装置,瞬时无功功率理论
参考文献
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