Zeszyty aukowe Wydziału Elektrotecniki i Automatyki Politecniki Gdańskiej r 7 XXXV Konferencja aukowo - Tecniczna GDAŃSKIE DI ELEKTRYKI 00 Stowarzyszenie Elektryków Polskic Oddział Gdańsk Referat nr 8 BADAIE JAKOŚCI EERGII ELEKTRYCZEJ A SZYACH ZBIORCZYCH S W PODSTACJACH TRAKCYJYCH Wojciec DZIEIS. PKP Energetyka S.A. Zakład Wscodni, ul. Hetmańska 03, 5-77 Białystok, tel: 085 65 6 70, fax: 085 65 00 0, Politecnika Białostocka, Wydział Elektryczny, Zakład Elektroenergetyki, ul. Wiejska 5 D, 5-35 Białystok, tel: 085 76 9 8, fax: 085 76 9 00 e-mail: w.dzienis@pkpenergetyka.pl Streszczenie: Podstacje trakcyjne (PT) przyłączone do sieci rozdzielczej S wprowadzają zakłócenia. Podstacje te są jednym z odbiorów, które powodują odkształcenie krzywej prądu i w efekcie napięcia. W artykule pokazano, że nie tylko PT są przyczyną odkształcenia napięcia. Obliczone zostały współczynniki korelacji. Wykonano analizę kierunku przepływu armonicznyc mocy czynnej. Słowa kluczowe: podstacja trakcyjna, wyższe armoniczne prądu i napięcia.. WSTĘP Ocena warunków pracy podstacji trakcyjnyc (PT) wymaga przeprowadzenia analizy pracy układu zasilania z systemu elektroenergetycznego (SEE) oraz obciążeń zespołów prostownikowyc. Od parametrów systemu elektroenergetycznego takic jak: moce zwarciowe, rodzaje, długości, przekroje i napięcia linii zasilającyc oraz wyposażenia podstacji trakcyjnyc w zakresie zainstalowanej aparatury, w tym przede wszystkim: typy i liczba zespołów prostownikowyc, zależy wpływ pracy podstacji trakcyjnej na jakość energii elektrycznej w SEE. Informacje te dla badanyc PT zamieszczono w tablicy. atomiast na rysunku przedstawiono scemat blokowy podstacji trakcyjnej systemu prądu stałego o napięciu 3 kv. SEE Linia zasilająca S S AC FLUKE 760 TPr Pr 3 kv DC Rys.. Scemat blokowy podstacji trakcyjnej SEE system elektroenergetyczny, S AC szyny zbiorcze rozdzielni średniego napięcia w podstacji trakcyjnej, FLUKE 760 rejestrator jakości energii elektrycznej, TPr transformator prostownikowy, Pr prostownik, 3 kv DC szyny zbiorcze rozdzielni prądu stałego 3 kv System trakcji elektrycznej prądu stałego jako odbiornik dużej mocy nie tylko uzależniony jest od pracy SEE, ale również ma znaczący wpływ na pracę tego SEE. Zespoły prostownikowe opisane są nieliniową carakterystyką prądowo napięciową i powodują generację wyższyc armonicznyc do SEE. Wyższe armoniczne prądu odbiornika powodują powstawanie na impedancji linii spadków napięć o częstotliwości danej armonicznej, które odkształcają napięcie systemu elektroenergetycznego [,, 3]. W związku z tym składowe armoniczne rozprzestrzeniają się dalej jako armoniczne napięcia. L.p. Obiekt Sekcja PT nr PT nr 3 PT nr 3 PT nr 5 PT nr 5 6 PT nr 6 7 PT nr 7 Tablica. Carakterystyka układu elektroenergetycznego wybranyc do badań podstacjac trakcyjnyc " S kpt Linia zasilająca MV A oznaczenie długość l rezystancja R L reaktancja X L linii m Ω Ω 5,5 PKP 0000,6,0 59,9 PKP 0000,6,0 88, PKP 580 0,07 0,06 90,0 PKP 580 0,07 0,06 7,0 PKP 870,0 0,96 59,0 PKP 870,0 0,96 8,9 PKP 80 0,7 0, 3,0 PKP 80 0,7 0, 3,9 PKP 950 0, 0,0 38,0 PKP 950 0, 0,0 3,5 PKP 00 0,0 0,0 3,5,0 33,9 PKP PKP PKP 00 860 860 Liczba i typ zespołów prostownikowyc PD-/3,3 PD-/3,3 PD-/3,3 PD-/3,3 PD-/3,3 PD-6/3,3 + PD-/3,3 Recenzent: Doc. dr inż. Zygmunt Giętkowski Wydział Elektrotecniki i Automatyki Politecnika Gdańska 0,0 0, 0, 0,0 0,09 0,09 PD-7/3,3
Tablica. Dopuszczalne procentowe wartości odkształcenia prądu w sieci dystrybucyjnej o napięciu znamionowym od 0 do 69000 V [7] L.p. I SC /I L < < 7 7 < 3 3 < 35 35 TDD % < 0,0,0,5 0,6 0,3 5,0 3 0 50 7,0 3,5,5,0 0,5 8,0 50 00 0,0,5,0,5 0,7,0 5 00 000,0 5,5 5,0,0,0 5,0 6 > 000 5,0 7,0 6,0,5, 0,0 Przeprowadzono w kilku reprezentatywnyc PT badania obciążenia, armonicznyc prądu i napięcia oraz kierunku przepływu armonicznyc mocy czynnej. Pomiary przeprowadzono analizatorem parametrów jakości energii elektrycznej FLUKE 760 klasy A.. BADAIA HARMOICZYCH PRĄDU Wymagania odnośnie poziomów generacji armonicznyc prądu znormalizowane są obecnie w Polsce jedynie dla odbiorników przyłączanyc do sieci nn. Odbiorniki sklasyfikowano w dwóc przedziałac znamionowego prądu fazowego: 6 A [] oraz > 6 A [5]. W oparciu o normy [, 5] operatorzy systemu dystrybucyjnego w swoic instrukcjac rucu i eksploatacji sieci dystrybucyjnej [6] zamieścili dopuszczalne poziomy emisji armonicznyc prądu jako obligatoryjne. W przypadku sieci o napięciu znamionowym wyższym od kv, brak jest wymagań w zakresie dopuszczalnyc poziomów generacji armonicznyc prądu. Z uwagi na brak krajowyc unormowań dotyczącyc poziomu armonicznyc prądu oraz współczynnika odkształcenia prądu THD I (total armonic distortion) na poziomie S w celu porównawczym można posłużyć się postanowieniami standardu [7]. W dokumencie tym wyszczególniony jest przedział napięć od 0, kv do 69 kv. Podane są również przedziały stosunku prądu zwarciowego I sc (w Polsce odpowiednikiem jest I k ) do średniego prądu obciążenia I L w " punkcie wspólnego przyłączenia PT. Jako średnią wartość prądu obciążenia standard IEEE 59-99 [7] zaleca stosować średni prąd w okresie maksymalnie do miesięcy. W tablicy przedstawiono dopuszczalne wartości armonicznyc prądu oraz współczynnika odkształcenia prądu TDD (total demand distortion). Harmoniczne prądu odnoszone są do składowej podstawowej, natomiast współczynnik TDD odnoszony jest do wartości skutecznej prądu obejmującej wszystkie armoniczne do 50 rzędu. Wartości te obliczane są jako średnia za okres 5- lub 30-minutowy. Wartości zawarte w tablicy nie powinny zostać przekroczone w sieci zasilającej prostowniki 6-pulsowe przy maksymalnym średnim 5- lub 30-minutowym obciążeniu. atomiast dla prostowników -pulsowyc wartości carakterystycznyc armonicznyc prądu mogą być zwiększone o q / 6 razy, gdzie q liczba pulsów prostownika. Warunkiem jest jednak to, że armoniczne niecarakterystyczne dla prostownika -pulsowego muszą osiągać wartości mniejsze o 5% w stosunku do przedstawionyc w tablicy [7]. W badanyc podstacjac przyjęto średni prąd w okresie tygodnia. W tablicy 3 zamieszczono wartości średnie prądów I L zasilającyc zespoły prostownikowe, wartości prądów zwarciowyc I sc oraz wartości ilorazów I sc /I L. Z zestawienia wynika (tab. 3), że w stosunku do sześciu podstacji trakcyjnyc należy zastosować dopuszczalne wartości procentowe armonicznyc prądu z przedziału ilorazu I sc /I L 00 000. Jedynie w przypadku PT nr 5 można zastosować przedział ilorazu I sc /I L powyżej 000 (tab. 3, poz. 5). Tablica 3. Zestawienie prądów obciążenia, prądów zwarciowyc I sc oraz wartości ilorazów I sc /I L w badanyc podstacjac trakcyjnyc L.p. Obiekt I sc /I A ka L PT nr 7,,75 0,76 PT nr,9 3,39 690,63 3 PT nr 3 6,97,8 59,55 PT nr 9,5,96 5,70 5 PT nr 5,85 5,9 070,58 6 PT nr 6 3,6 5,8 58,70 7 PT nr 7,98 5,7 56,3 W tablicy zestawiono wartości procentowyc armonicznyc prądu niecarakterystycznyc dla -pulsowyc zespołów prostownikowyc przy maksymalnym 5- minutowym obciążeniu mocą czynną. Z przeprowadzonyc badań i zestawionyc wyników (tab. ) można stwierdzić, że w żadnym z rozpatrywanyc przypadków nie występuje przekroczenie dopuszczalnej procentowej zawartości armonicznyc niecarakterystycznyc prądu. Oznacza, to że wartości dopuszczalne carakterystycznyc armonicznyc prądu mogą być zwiększone o q / 6 razy, gdzie q =. W tablicy 5 zestawiono wartości procentowe carakterystycznyc armonicznyc prądu oraz współczynnika TDD przy maksymalnym 5-minutowym obciążeniu - pulsowyc zespołów prostownikowyc. Wybrane zostały maksymalne wartości procentowe spośród trzec wartości fazowyc. I L I sc Tablica. Zestawienie wartości procentowyc armonicznyc prądu niecarakterystycznyc dla -pulsowego zespołu prostownikowego przy maksymalnym 5-minutowym obciążeniu mocą czynną P L.p. Obiekt S < < 7 7 < 3 3 < 35 35 MW % PT nr,0 I 7 =,6 I 5 = 0,7 I 7 = 0, I 9 = 0,3 I = 0, PT nr,37 I 5 =,30 I 5 = 0,3 I = 0, I 7 = 0,7 I 39 = 0,0 3 PT nr 3,8 I =,0 I 5 = 0,08 I 7 = 0,8 I 9 = 0, I = 0,07 PT nr, I 7 = 0,75 I 5 = 0,8 I 7 = 0, I 9 = 0,5 I = 0, 5 PT nr 5 0,9 I 5 = 5,90 I 5 = 0,30 I 7 = 0,0 I 9 = 0,8 I 39 = 0,9 6 PT nr 6,68 I =,7 I 5 = 0,8 I 7 =,05 I 9 = 0,7 I = 0,37 7 PT nr 7,5 I 7 =,90 I 5 = 0,8 I 7 = 0,5 I 9 = 0,3 I = 0,3 50 Zeszyty aukowe Wydziału Elektrotecniki i Automatyki, ISS 5-5766, r 7/00
Tablica 5. Zestawienie wartości procentowyc armonicznyc prądu carakterystycznyc dla -pulsowego zespołu prostownikowego oraz współczynnika TDD przy maksymalnym 5-minutowym obciążeniu mocą czynną L.p. Obiekt P S I I 3 I 3 I 5 I 35 I 37 I 7 I 9 TDD MW % PT nr,0,3 0,8 0,5 0,3 0, 0, 0,3 0,,0 PT nr,37 7, 5,67,6,77 0,78 0,69 0,5 0,5 9,38 3 PT nr 3,8 5,98,03,78,5 0,68 0,59 0, 0,38 8,3 PT nr, 7,5 5,6,9,56 0,8 0,7 0,8 0, 8,3 5 PT nr 6,68 7,6 5,39,60, 0,3 0,3 0,9 0,8 0,9 6 PT nr 7,5 7,5 5,7,07,76 0,87 0,77 0,5 0,6 0,5 Wartości dopuszczalne dla PT z poz. 6 7,78,83, 5 7 PT nr 5 0,9 8,66 5,88,59,,06 0,9 0,63 0,56 9,60 Wartości dopuszczalne dla PT z poz. 7 9,90 3,5,98 0 Z zestawienia (tab. 5) wynika, że jedynie w PT nr 6 wartość procentowa armonicznej prądu wynosi około 98% wartości dopuszczalnej. W pozostałyc PT procentowe zawartości armonicznyc prądu osiągają wartości znacznie mniejsze niż dopuszczalne przez [7]. W przypadku współczynnika odkształcenia prądu TDD w każdej z badanyc PT występują wartości nie przekraczające 76% wartości dopuszczalnej (tab. 5 poz. ). ależy podkreślić, że przedstawione wymagania nie stanowią żadnej podstawy prawnej do określenia dopuszczalnyc poziomów armonicznyc w prądzie w polskic sieciac rozdzielczyc S. W niniejszej pracy służą one jako punkt odniesienia do wyników badań przeprowadzonyc w podstacjac trakcyjnyc. 3. BADAIA HARMOICZYCH APIĘCIA Zespoły prostownikowe zainstalowane w PT są urządzeniami nieliniowymi. Pobierają z sieci elektroenergetycznej odkształcony prąd. Spadki napięcia na impedancji sieci zasilającej są przyczyną odkształcenia napięcia w punkcie przyłączenia odbiornika oraz w głębi sieci. a poziomie S do analizy zagadnienia wyższyc armonicznyc napięcia jako składowe impedancji układu zasilającego należy przyjmować rezystancję oraz indukcyjność [8, 9]. Zatem punkt przyłączenia linii zasilającej PT oraz linię można łącznie traktować jako dwójnik szeregowy RL o parametrac skupionyc. Przepływ prądu wyższej armonicznej przez taką impedancję wywoła spadek napięcia o częstotliwości odpowiedniej dla danej armonicznej prądu. Obowiązujące obecnie w Polsce akty prawne definiują w sposób jednoznaczny dla sieci S dopuszczalne poziomy zawartości armonicznyc w przebiegu napięcia zasilającego. Carakteryzowane są one w dwojaki sposób [, 0]: indywidualnie, przez względną wartość napięcia danej armonicznej w normalnyc warunkac pracy [] w ciągu każdego tygodnia, 95% ze zbioru 0-minutowyc średnic wartości skutecznyc dla każdej armonicznej napięcia zasilającego, łącznie, przez całkowity współczynnik odkształcenia armonicznymi napięcia THD U, uwzględniający wszystkie armoniczne do rzędu = 0. Dopuszczalne poziomy armonicznyc napięcia dla sieci S pracującej bez zakłóceń zamieszczono w tablicy 6. W tablicy 6 zestawiono również wyniki badań procentowej zawartości armonicznyc napięcia z wybranej PT. Są to percentyle 95% z okresu jednego tygodnia rejestracji. Z analizy wyników badań (tab. 6) procentowej zawartości armonicznyc napięcia wynika, że spełnione są wymagania normy [] i rozporządzenia []. Wartości pomierzone stanowią przy tym do 79% wartości dopuszczalnyc, co ma miejsce w przypadku armonicznej napięcia (tab. 7). a podstawie [, ] nie można jednoznacznie wykazać odpowiedzialności odbiorcy o powodowanie odkształcenia napięcia. atomiast odbiorca może żądać od dostawcy energii elektrycznej utrzymania parametrów napięcia zasilającego w granicac określonyc przez [, ]. Warunkiem utrzymania parametrów napięcia zasilającego jest pobieranie przez odbiorcę mocy czynnej nie większej od mocy umownej, przy współczynniku tgφ nie większym niż 0, []. Tablica 6. Dopuszczalne wartości armonicznyc napięcia w sieci S [, ] oraz wartości armonicznyc napięcia pomierzone na szynac zbiorczyc S w PT nr 6 L.p. Rząd armonicznej () Harmoniczne nieparzyste niebędące krotnością 3 będące krotnością 3 Wartość względna napięcia w procentac składowej podstawowej (u ) Rząd armonicznej () Wartość względna napięcia w procentac składowej podstawowej (u ) Rząd armonicznej () Harmoniczne parzyste Wartość względna napięcia w procentac składowej podstawowej (u ) dopuszczalna pomierzona dopuszczalna pomierzona dopuszczalna pomierzona 3 5 6 7 5 7 3 7 9 3 6% 5% 3,5% 3% %,5%,5%,5%,0%,76%,68% 0,30% 0,33% 0,0% 8 THD U 8%,9% 3 9 5 >5 5%,5% 0,5% 0,5% 0,37% 0,6% 0,08% 0,06% > % % 0,5% 0,03% 0,03% 0,0% Zeszyty aukowe Wydziału Elektrotecniki i Automatyki, ISS 5-5766, r 7/00 5
a rysunku przedstawiono przebiegi współczynnika THD U odpowiadające obciążeniu z rysunku 3. Zamieszczono przebieg współczynnika THD U obejmujący armoniczne rzędów od do 0 oraz przebieg obejmujący jedynie armoniczne carakterystyczne dla -pulsowego zespołu prostownikowego. [%] U 3,0,5,0,5 [%] THDU 5 3,0 0,5 0,0 9-08-09 0:00 9-08-09 6:00 9-08-09 :00 9-08-09 8:00 0-08-09 0:00 Rys.. Dobowy przebieg wartości średniej 0-minutowej armonicznej napięcia U na szynac S w PT nr 6 t 0 9-08-09 0:00 9-08-09 6:00 9-08-09 :00 9-08-09 8:00 0-08-09 0:00 Rys.. Dobowy przebieg współczynnika THD U (wartość średnia 0-minutowa) na szynac S w PT nr 6. przebieg współczynnika THD U obejmujący wszystkie armoniczne do 0 rzędu, przebieg współczynnika THD U obejmujący armoniczne carakterystyczne dla -pulsowego prostownika Przebieg współczynnika THD U, obejmujący armoniczne rzędów od do 0, osiąga wartości większe niż wynika to z obecności armonicznyc carakterystycznyc. Występują zatem, armoniczne napięcia spowodowane przepływem armonicznyc prądu niecarakterystycznyc dla -pulsowego prostownika trakcyjnego. Oznacza to, że PT nie stanowi jedynego źródła zakłóceń wprowadzanyc do publicznej sieci rozdzielczej w punkcie przyłączenia.. KORELACJA POMIĘDZY ODKSZTAŁCEIEM APIĘCIA A OBCIĄŻEIEM PODSTACJI TRAKCYJEJ Opisując wpływ podstacji trakcyjnej na jakość energii elektrycznej w punkcie jej przyłączenia, należy obserwować jednocześnie krzywą napięcia w układzie zasilającym oraz stopień obciążenia podstacji [, 3]. W badanyc PT zainstalowane są zespoły prostownikowe -pulsowe. a rysunkac 3 i przedstawiono dobowe przebiegi wartości średniej 0-minutowej mocy czynnej, pobieranej przez zespół prostownikowy PD-6/3,3 w PT nr 6 oraz odpowiadające im wartości średnie armonicznej napięcia na szynac S tej PT. atomiast współczynnik korelacji obliczono dla wyników rejestracji w okresie tygodniowym. [MW] P0,5,0,5,0 0,5 0,0 9-08-09 0:00 9-08-09 6:00 9-08-09 :00 9-08-09 8:00 0-08-09 0:00 Rys. 3. Dobowy przebieg obciążenia mocą czynną 0-minutową P 0 zespołu prostownikowego PD-6/3,3 w PT nr 6 t t Z porównania przebiegów (rys. 3 i ) wynika, że przy zwiększaniu się obciążenia wzrasta również i procentowa zawartość armonicznej napięcia. Przy braku obciążenia, co ma miejsce w godzinac nocnyc (rys. 3), armoniczna również występuje []. Ale można wówczas przyjąć, że jej źródłem są również inni odbiorcy, którzy są przyłączeni do szyn S tego rejonowego punktu rozdzielczego (RPZ). Do oceny ilościowego wpływu obciążenia na odkształcenie napięcia można użyć współczynnika korelacji [, 3, 5]. a podstawie przeprowadzonyc badań w PT, została określona wartość tego współczynnika dla armonicznyc napięcia będącyc wynikiem przepływu armonicznyc prądu carakterystycznyc dla prostownika -pulowego. Dodatkowo obliczony został współczynnik korelacji dla 5 i 7 armonicznej napięcia (jako najbardziej znaczącyc) oraz dla współczynnika odkształcenia napięcia THD U. Poniżej przedstawione są zależności, z któryc korzystano podczas obliczeń współczynnika korelacji. Współczynnik korelacji jest opisany zależnością [5]: r P, U 0 P, U P U cov () 0 0 gdzie kowariancja cov(p 0, U ) [5]: P, U P P U U cov 0 0i 0 i () i oraz odcylenia standardowe σ(p 0 ) i σ(u ) [5]: w któryc: P P P 0 0i 0 (3) i U U U i () i U średnia arytmetyczna -tej armonicznej napięcia [%], P 0 średnia arytmetyczna mocy czynnej 0-minutowej pobieranej przez zespół prostownikowy [W], σ(p 0 ) odcylenie standardowe mocy czynnej 0-minutowej pobieranej przez zespół prostownikowy [W], σ(u ) odcylenie standardowe -tej armonicznej napięcia [%], cov(p 0, U ) kowariancja, liczba zmierzonyc próbek 0-minutowyc Wyniki obliczeń współczynników korelacji zestawiono w tablicy 7. 5 Zeszyty aukowe Wydziału Elektrotecniki i Automatyki, ISS 5-5766, r 7/00
L.p. Tablica 7. Wartości współczynnika korelacji pomiędzy armonicznymi napięcia, współczynnikiem THD U a obciążeniem zespołu prostownikowego Zależność korelacyjna Współczynnik korelacji PT nr PT nr PT nr 3 PT nr PT nr 5 PT nr 6 PT nr 7 P 0, U 5 0,58-0, 0,08-0, 0,5 0,683-0,55 P 0, U 7-0,8-0,058 0,8 0,0-0,08 0,770 0,3 3 P 0, U 0,77 0,77 0,8 0,63 0,9 0,86 0,68 P 0, U 3 0,558 0,688 0,93 0,85 0,69 0,855 0,705 5 P 0, U 3 0,69 0,909 0,8 0,86 0,93 0,75 0,9 6 P 0, U 5 0,705 0,99 0,85 0,8 0,83 0,650 0,89 7 P 0, U 35 0,859 0,865 0,69 0,78 0,56 0,658 0,0 8 P 0, U 37 0,90 0,86 0,68 0,58 0,55 0,73 0,30 9 P 0, THD U 0,67-0,08 0,89 0,07 0, 0,895 0,03 Z wyników obliczeń współczynnika korelacji (tab. 7) dla wszystkic PT wynika wyraźny związek korelacyjny pomiędzy armonicznymi napięcia wynikającymi z przepływu carakterystycznyc armonicznyc prądu a mocą obciążenia zespołu prostownikowego. Wyjątkiem jest PT nr 6, gdzie występuje wyraźny związek korelacyjny również dla 5 i 7 armonicznej napięcia. Współczynnik korelacji w tej PT dla 7 armonicznej wynosi 0,77. Powodowane jest to równoległą pracą 6- i -pulsowego zespołu prostownikowego. Maksymalna wartość współczynnika THD U na szynac S tej PT w badanym okresie osiąga wartość 5,37%. Widoczny jest natomiast zupełny brak związku pomiędzy współczynnikiem THD U a mocą obciążenia w pięciu badanyc obiektac. Przyczyną jest występowanie innyc odbiorów zakłócającyc. Zmiany odkształcenia, szczególnie w zakresie 5 i 7 armonicznej napięcia, co ma wpływ na wartość THD U powodowane przez inne odbiory, są na tyle znaczne, że brak jest związku pomiędzy zmianą współczynnika THD U a obciążeniem zespołu prostownikowego w PT. W dwóc pozostałyc podstacjac nr 3 oraz nr 6, związek ten jest wyraźny. Spowodowane jest to znacznym udziałem mocy zainstalowanyc zespołów prostownikowyc w PT w stosunku do mocy transformatora W/S w RPZ. W przypadku PT nr 3, moc pracującego zespołu prostownikowego stanowi 70% mocy transformatora W/S, a w PT nr 6 moc pracującyc zespołów prostownikowyc 00%. 5. KIERUEK PRZEPŁYWU HARMOICZYCH MOCY CZYEJ Wpływ pracy zespołów prostownikowyc można również określić analizując kierunek przepływu armonicznyc mocy czynnej [6]. Dany rodzaj odbiornika carakteryzuje się widmem pobieranego prądu definiowanyc jako armoniczne carakterystyczne. W przypadku zespołu prostownikowego -pulsowego armoniczne carakterystyczne prądu liniowego są rzędu n ±. a rysunku 5 przedstawiono z wybranej PT spektrum armonicznyc prądu jako wartości średnie -tygodniowe. Jak wykazują wyniki badań (rys. 5), występują również armoniczne niecarakterystyczne dla danego typu odbiornika. Ic amplitudy są znacznie niższe w porównaniu do tyc carakterystycznyc. a podstawie amplitudy armonicznyc prądu nie można określić, które armoniczne prądu generowane są przez pracujący w PT zespół prostownikowy. Kierunek generacji zakłóceń można w przybliżony sposób określić analizując kierunek przepływu armonicznyc mocy czynnej [6]. W oparciu o przeprowadzone badania w PT, wykonana została analiza kierunku przepływu kolejnyc rzędów armonicznyc mocy czynnej. Przyjęta została następująca konwencja znakowania [6]: znak + oznacza przepływ mocy czynnej -tej armonicznej od dostawcy (źródło zasilania) do odbiorcy (zespół prostownikowy), znak określa przepływ mocy czynnej -tej armonicznej od odbiorcy (zespół prostownikowy) na stronę dostawcy energii elektrycznej (źródło zasilania). Zeszyty aukowe Wydziału Elektrotecniki i Automatyki, ISS 5-5766, r 7/00 53 [%] I 0 8 6 0 6 8 0 6 8 0 6 8 30 3 3 36 38 0 Rys. 5. Widmo armonicznyc prądu jako wartość średnia z jednego tygodnia rejestracji w polu zespołu prostownikowego PD-6/3,3 w PT nr 6 Dla wybranej PT na rysunku 6 przedstawiono spektrum armonicznyc mocy czynnej rzędów 0 z uwzględnieniem kierunku ic przepływu. Są to wartości średnie obliczone spośród zarejestrowanyc próbek 0-minutowyc w okresie tygodnia. [%] P 0,05 0,00-0,05-0,0-0,5 6 8 0 6 8 0 6 8 30 3 3 36 38 0 Rys. 6. Widmo armonicznyc mocy czynnej jako wartość średnia z jednego tygodnia rejestracji z uwzględnieniem kierunku przepływu zarejestrowane w polu zespołu prostownikowego PD-6/3,3 w PT nr 6. Moc czynna armonicznej podstawowej P = 706 kw Z przedstawionego widma armonicznyc mocy czynnej (rys. 6) wynika, że dla armonicznyc carakterystycz-
nyc -pulsowego zespołu prostownikowego kierunek przepływu mocy czynnej występuje od odbiornika do źródła zasilania (wartość ujemna). Dla armonicznyc niecarakterystycznyc, w szczególności 5 armonicznej, kierunek jest przeciwny i moc czynna przepływa od źródła zasilania do zespołu prostownikowego. Wyjątkiem jest 7 armoniczna mocy czynnej, której kierunek przepływu jest od zespołu do dostawcy energii elektrycznej. Jednak w porównaniu do 5 armonicznej jest to wartość nieznaczna i stanowi tylko około 6% jej amplitudy (rys. 6). Pracujący zespół prostownikowy jest źródłem tylko armonicznyc carakterystycznyc dla konfiguracji -pulsowej. atomiast armoniczne rzędów niecarakterystycznyc zespół prostownikowy pocłania z sieci elektroenergetycznej. Oznacza to, że - pulsowe zespoły prostownikowe w badanyc PT są źródłem jedynie armonicznyc carakterystycznyc. Pozostałe, występujące armoniczne niecarakterystyczne mocy czynnej pocodzą od sieci rozdzielczej, do której przyłączona jest dana PT. 6. WIOSKI Uzyskane wyniki badań armonicznyc prądu pokazują, że spełnione są wymagania nieobowiązującego w Polsce standardu IEEE [7]. Uzyskane wyniki osiągają stosunkowo znaczne wartości i stanowią do 98% wartości dopuszczalnej. Z wykonanyc badań armonicznyc napięcia wynika, że spełnione są wymagania krajowyc przepisów w zakresie odkształcenia napięcia zasilającego [, ]. Pokazano również, że nie tylko praca podstacji trakcyjnej przyłączonej do szyn S RPZ-tu wpływa na odkształcenie napięcia. Także inni odbiorcy są przyczyną powstawania odkształcenia napięcia, co wyraźnie widać przy braku obciążenia w PT. Dla potwierdzenia tego faktu obliczone zostały również współczynniki korelacji, któryc wartości potwierdzają, że nie tylko praca PT przyczynia się do powstawania odkształcenia napięcia. Jedynie w przypadku PT nr 6 oraz PT nr 3 współczynnik korelacji pomiędzy współczynnikiem THD U a mocą obciążenia P 0 osiąga wartość 0,89 co świadczy o znacznym udziale podstacji trakcyjnyc w odkształceniu napięcia. W pozostałyc pięciu podstacjac trakcyjnyc występuje słaby związek korelacyjny pomiędzy współczynnikiem THD U a mocą obciążenia P 0 co świadczy, że głównym źródłem zakłóceń są inni odbiorcy. Otrzymane w wyniku badań kierunki przepływu armonicznyc mocy czynnej, również potwierdzają, że PT jest źródłem jedynie armonicznyc carakterystycznyc dla danego typu zespołu prostownikowego. 7. BIBLIOGRAFIA. Barlik R., owak M.: Jakość energii elektrycznej stan obecny i perspektywy, Przegląd Elektrotecniczny 005 r 7-8, s. -, ISS 0033-097. Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia maja 007 r. w sprawie szczegółowyc warunków funkcjonowania systemu elektroenergetycznego. Dz.U. 007 nr 93, poz. 63, s. 5666-5667 3. Vlainić S., Bronobić D., Vučetić D.: Measurement and analysis of armonic distortion in power distribution systems, Electric Power Systems Researc 009 r 79, s. -6, ISS 0378-7796. P-E 6000-3-:997 Kompatybilność elektromagnetyczna. Dopuszczalne poziomy. Dopuszczalne poziomy emisji armonicznyc prądu (fazowy prąd zasilający odbiornika 6 A), s. 0, ISB 83-36-088-3 5. P-E 6000-3-:007 Kompatybilność elektromagnetyczna. Poziomy dopuszczalne. Poziomy dopuszczalne emisji armonicznyc prądu dla odbiorników o znamionowym prądzie fazowym > 6 A i < lub = 75 A przyłączonyc do publicznej sieci zasilającej niskiego napięcia, s. -5, ISB 978-83-5-309-7 6. Instrukcja Rucu i Eksploatacji Sieci Dystrybucyjnej. Zakład Energetyczny Białystok Dystrybucja sp. z o.o., Białystok 008, s. 70-7 7. IEEE Recommended Practices and Requirements for Harmonic Control in Electrical Power Systems. A- SI/IEEE Std 59-99, s. 78-79, ISB -55937-39-7 8. Korzycki E., Mazurek P., Świątek H., Zymmer K.: Analiza oddziaływania wielopulsowyc prostowników na sieć elektroenergetyczną, Przegląd Elektrotecniczny 006 r 7-8, s. 0-0, ISS 0033-097 9. Wdowiak J., Mierzejewski L., Szeląg A.: Projektowanie układów zasilania trakcji elektrycznej systemu prądu stałego. Podstacje trakcyjne, Wydawnictwa Politecniki Warszawskiej, Warszawa 993, s. 98-05 0. Markiewicz H., Klajn A.: Wpływ odcyleń wybranyc parametrów napięcia zasilającego na pracę odbiorników energii elektrycznej. Elektroinstalator 00 r, s. -, ISS 3-355. P-E 5060:00 Parametry napięcia zasilającego w publicznyc sieciac rozdzielczyc, s. 3-5, ISB 83-36-376-7. Brociek W., Wilanowicz R.: Higer armonics and voltage flickers estimation in transformer station supplying nonlinear load wit -pulse converter, Przegląd Elektrotecniczny 005 r, s. 9-3, ISS 0033-097 3. Wilanowicz R., Brociek W.: Wpływ podstacji trakcyjnej na jakość energii elektrycznej, JAWE 00, s. 8-53. Skliński R., Dzienis W.: Obliczanie odkształcenia prądu i napięcia na szynac zbiorczyc S podstacji trakcyjnej z -pulsowymi zespołami prostownikowymi. Wiadomości Elektrotecniczne 00 r 8, s. 3-9, ISS 003-5 5. Sobczyk M.: Statystyka, Wydawnictwo aukowe PW, Warszawa 00, s. 37-39, ISB 83-0-3-6. Bigaj D., Hanzelka Z.: Metody lokalizacji źródeł wyższyc armonicznyc w sieciac zasilającyc. Elektrotecnika i Elektronika 00, tom 3 zeszyt, s. -3, ISS 60-70 IVESTIGATIO OF POWER QUALITY AT MV BUS-BARS OF TRACTIO SUBSATIOS Key-words: traction substation, iger armonics current and voltage Traction substations connected to power network distribution of MV initiate distortions. Tey are one from loads wic cause distortion of curve of current and in effect voltage. Tis article was sowed was traction substations not only are te cause of distortion of voltage. Te correlation coefficient between te active power and armonics voltage. Te direction of generated armonics active power ave been analysis. 5 Zeszyty aukowe Wydziału Elektrotecniki i Automatyki, ISS 5-5766, r 7/00