ИНВЕРСИВНОЕ ФАЗОВОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ГАРМОНИЧЕСКИХ СОСТАВЛЯЮЩИХ НАПРЯЖЕНИЕ И ТОКА

Необходимо осознавать, что сегодня сетевая организация не является заинтересованным лицом в проблеме уменьшения значения потерь и не имеет никаких экономических стимулов к их снижению вследствие того, что величина потерь учитывается при утверждении тарифов на передачу. Единственным сдерживающим фактором для сетевой организации является значение потерь электрической энергии, определяемых в соответствии с Приказом Министерства промышленности и энергетики Российской Федерации от 04.10.2005 г. №267 «Об организации в Министерстве промышленности и энергетики Российская Федерация работает над утверждением стандартов технологических потерь электроэнергии при их передаче через электрические сети. «[1] Таким образом, потребитель должен нести дополнительные капитальные и эксплуатационные расходы на компенсирующие устройства, которые не нужны для технологической цепочки производства, что противоречит статье 543 Гражданского кодекса Российской Федерации« Ответственность покупателя за Техническое обслуживание и эксплуатация сетей, приборов и оборудования », что требует от абонента только обеспечения надлежащего технического состояния и безопасности используемых энергетических сетей, приборов и оборудования, но не для улучшения условий работы сети организации энергоснабжения или заплатить за сетевую организацию неизбежными санкциями, что приведет к увеличению себестоимости продукции. Таким образом, задача сетевых организаций - принять норму такой ценности, которая не может быть однозначно удовлетворена потребителем без существенных затрат. потеря активной мощности при потоке реактивной мощности в сетях энергоснабжающей организации, потребитель всегда платит и платит. [3] Одним из решений проблем является оценка несовместимости кривых напряжения и тока, а также его компенсации в будущем с существующим оборудованием преобразования. Основной целью оценки несинусоидальности кривых напряжения и тока ЭТУ является определение путем расчета возможности использования полупроводниковых регуляторов тока (ПРТ) для плавного управления мощностью ЭТУ. Но в конечном итоге окончательное решение о выборе закона текущего регулирования и типа (ПРТ) должно быть принято на основе технико-экономического сопоставления вариантов с минимальными издержками.

Цель работы –предварительное исследование возможности эффекта компенсации гармонических составляющих с помощью инверсивного фазного регулирования и рекомендаций для создания закона регулирования, а также оптимизации преобразовательных систем. В качестве контрольных точек системы электроснабжения при расчете коэффициента несинусоидальности напряжения и тока выбирают шины 0,4кВ трансформаторной подстанции и ввод нагрузки с ПРТ, а при расчете уровня радиопомех-зажимы нагрузки с ПРТ. [2]

Задачи, решаемые в ходе выполнения работы: изучения на базе преобразовательной техники инверсивного фазного регулирования, получение набора численных решений путем варьирования угла регулирования и его дальнейший анализ нацеленный оценить эффективность компенсации гармонического ряда напряжения и тока.

Используемые методы исследования – построение численной модели и получение решений при помощи конечно-элементного программного пакета Matlab(Simulink), а также Mathcad. Для получения требуемого значения тока при заданном значении сопротивления нагрузки применяют различные законы управления транзисторами (управляемые вентиля) речь идет именно о инверсионном фазовом управлении. В соответствии с принципом действия управляемого вентиля кривые тока на выходе ПРТ при чисто активной нагрузке будут с высокой точностью соответствовать идеализированным кривым. Внесение в нагрузку реактивных сопротивлений приведет к сглаживанию кривых и в итоге к уменьшению коэффициента несинусоидальности и амплитудных значений отдельных гармонических составляющих, поэтому использование в анализе идеализированных кривых дает некоторый запас по расчетным данным. Основной особенностью кривой тока при инверсионном фазовом регулировании является наличие сдвига фаз между первыми гармоническими составляющими напряжения и тока, что приводит к возникновению при чисто активной нагрузке реактивной мощности, составляющей  номинальной мощности при угле регулирования. Кривая тока, представленная на рисунке 1 (а), соответствует отстающему фазовому углу, т.е. потреблению индуктивной реактивной мощности. Для изменения этого гармонического ряда мы изменим угол регулирования, представленный на рисунке 1 (б), тогда гармонические составляющие напряжения и тока сдвинутся, и будут соответствовать опережающему фазовому углу т.е. емкостной нагрузке, что поможет скомпенсировать, и в конечном итоге отдавать энергию в сеть с выгодой потребителям. ПРТ, реализующие фазовый закон управления, достаточно просты и не дороги, что очень хорошо.

Рисунок 1. Диаграмма изменения гармонических составляющих токов: (а) емкостная составляющая, (б) индуктивная составляющая)

Фазовый закон управления, который в данный момент нам нужен, можно найти следующим образом. Рассмотрим методику расчета коэффициента несинусоидальности кривой тока. Степень несиносуедальности кривой тока характеризуется уравнением:

Гдекосинусоидальная составляющая, синосоидальная составляющая -й гармоники тока; . Поскольку все кривые симметричны относительно оси, в разложении в ряд Фурье будут отсутствовать постоянная составляющая и четные гармоники, а коэффициенты разложения таковы:

При инверсивном фазовом регулировании функциюможно представить аналитически, а именно:

Амплитудное значение любой гармоники и начальную фазу данной гармонической составляющей, так же можно определить с помощью коэффициентов разложения Рисунок 2

Таким образом, расчетным путем показано осуществление инверсионной компенсации реактивной мощности с гармоническими составляющими тока и напряжения, а, следовательно, эффективность использования (ПРТ), как один из многих вариантов решений проблем эффективности в современной электроэнергетике. Искажение формы кривой напряжения не более  (по методике ГОСТ 183-55)

Рисунок 2. Зависимость амплитуд высших гармоник инверсивное фазовое регулирование

Список литературы:

1. Правила устройства электроустановок/Главэнергонадзор России.-Москва 1998.-608с.
2. Проектирование систем электроснабжения промышленных и гражданских предприятий: учеб. пособие / под ред. В. Я. Фролова.- СПб. : Изд-во Политехн. Ун-та, 2015. – 408 с.
3. Князевский Б. А. Электроснабжение промышленных предприятий: учебник/ Б. А. Князевский, Б.Ю. Липкин. – М.: Высш. Шк., 1979.- 481c.