СРАВНЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НЕСИММЕТРИИ В СЕТЯХ 0,4 кВ С ФИЛЬТРОСИММЕТРИРУЮЩИМ УСТРОЙСТВОМ И БЕЗ НЕГО В СРЕДЕ MATLAB

COMPARISON OF ASYMMETRY INDICATORS IN 0.4 kV NETWORKS WITH AND WITHOUT A FILTER-MEASURING DEVICE IN THE MATLAB ENVIRONMENT

Nikita Zhilyaev

student, Department of Electrical and Thermal Power Egineering, Orenburg state University,

Russia, Orenburg

Vyacheslav Shleinikov

Scientific advisor, candidate of Technical Sciences, Associate Professor Orenburg state University,

Russia, Orenburg

АННОТАЦИЯ

В данной статье сравниваются показатели нессиметрии в сетях 0,4 кВ промышленных предприятий и пути решения данной проблемы.

ABSTRACT

This article compares the indicators of asymmetry in the 0.4 kV networks of industrial enterprises and the ways to solve this problem.

Ключевые слова: нессиметрия напряжения; моделирование; электроснабжения.

Keywords: voltage asymmetry; modeling; power supply.

Для проведения нормативного рабочего процесса, требуется, чтобы электроэнергия соответствовала ГОСТу 32144-2013 «Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения».

В данном нормативном документе описываются следующие показатели качества электроэнергии:

1) Колебания напряжения влекущее.

2) Отклонение частоты.

3) Доза фликера.

4) Коэффициент временного перенапряжения.

5) Провал напряжения.

6) Импульсное напряжения

7) Несимметрия напряжения.

8) Несинусоидальность формы кривой напряжения.

Из-за наличия групп однофазных электроприемников, чаще всего промышленные предприятия сталкиваются с несимметрией напряжения. Для напряжения к параметрам ГОСТа, применяются следующие способы повышения качества электроэнергии:

1) рационализация и структуризация всего уровня системы электроснабжения, то есть увеличение передаваемой мощности сети, питание нелинейных приемников повышенным напряжением

2) улучшение структуры первого уровня электроснабжения, основывается на локальном улучшении качества. А именно обеспечение номинальной загрузки двигателей, использования многофазных схем выпрямления для приемников

3) использование устройств коррекции качества непосредственно у группы элекроприемников.

С экономической точки зрения, третий способ, в частности применение фильтросимметрирующих и фильтрокомпенсирующих устройств для коррекции напряжения, наиболее выгоден.

Согласно ГОСТ 32144-2013 «Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения», допустимая степень неравномерности распределения нагрузки по фазам принимается не более 15%, значение коэффициентов напряжения по обратной и нулевой последовательности не более 2%, предельно допустимые –не более 4% в противном случае требуется принятие мер по коррекции качества электроэнергии.

Оценить режим сети можно с помощью эксперимента, непосредственно проведя измерения в сети, но этот способ очень трудоемок. Еще одним вариантом оценки, является решение соответствующих систем уравнений.

Современные программные комплексы моделирования позволяют достаточно облегчить и оптимизировать исследование работы группы электроприемников, а так же определить показатели качества элекроэнергии.

Одним из универсальных комплексов для решения подобных задач является среда моделирования Simulink, которая в свою очередь входит в состав программного комплекса MATLAB.

Для проектирования модели использовались библиотеки Simulink и SimPowerSystem.

На первом этапе, для определения коэффициентов несимметрии, создается модель группы однофазных промышленных электроприемников, работющих в несимметричном режиме с номинальным напряжением 0,4 кВ без фильтросимметрирующего устройства. Источник питания выполнен блоком Three Phase Source, кабельная линия Three-Phase Series RLC Branch, нагрузка Three-Phase Series RLC Load, нулевой провод представлен Series RLC Branch.

Подсистемные блоки, обрабатывающие и выводящие необходимую информацию с датчиков измерения величин, выполнены Three-Phase V-1 Measurement.

Так же, помимо стандартных блоков, были созданы элементы Subsystem1, Subsystem2, Subsystem Ku, позволяющие определять значения коэффициентов напряжения по обратной и нулевой последовательности.

Данные элементы создавались с помощью блоков Gain, Sequence Analyzer, Demux, Constant, Goto, From.

Рисунок 1. Параметры кабеля АПвБбШп 4х120

Рисунок 2. Параметры нагрузки

Итоговая модель группы электроприемников, работающих в несимметричном режиме, используемая для определения коэффициентов несимметрии, имеет следующий вид.

Рисунок 4. Структурная схема модели

а)                                                             б)                      

Рисунок 5. Схема подсистемы а) Subsystem1 б) Subsystem Ku

Для определения показателей несимметрии в сети, имеющей в своем составе фильтросимметрирующие устройства, создается модель группы однофазных промышленных электроприемников, аналогично указанной выше. Источник питания, кабельная линия, нагрузка и нулевой провод представлен выполнены теми же блоками с индентичными параметрами.

Блоки Subsystem1, Subsystem2, определяющие показатели несимметрии, аналогичны вышеизложенным.

Так же, использовались блоки имитирующие фильтросимметрирующее устройство, были созданы элементы ДД, Блоки ИЛИ и собрана цепь работающая на резонансе напряжений , состоящая из емкости и индуктивности, позволяющие уменьшить коэффициенты напряжения по обратной и нулевой последовательности.

Рисунок 6. Структурная схема модели, содержащая фильтросимметрирующие устройство

Рисунок 7. Значения коэффициентов несимметрии и параметров нагрузки без фильтросимметрирующего устройства

Рисунок 8. Значения коэффициентов несимметрии и параметров нагрузки с фильтросимметрирующего устройства

Таким образом, на примере двух смоделированных ситуаций, можно сделать вывод, что фильтросимметрирующие устройства сглаживают коэффициенты несимметрии по обратной и нулевой последовательности до предельно допустимых показателей.

Список литературы:

1. ГОСТ 32144-2013. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. – Введ. 2014-07-01
2. И. В. Жежеленко, М. Л. Рабинович, В. М. Божко. Качество электроэнергии на промышленных предприятиях // Киев : Техника, 1981. - 160 с
3. Дед А.В. Моделирование в среде MATLAB работы электрической системы при наличии несимметрии нагрузки / А.В. Дед, А.В. Паршукова // Россия молодая: передовые технологии – в промышленность. – 2015. – №1. – С. 172 – 177.
4. Черных, И. В. Моделирование электротехнических устройств в MatLab, SimPowerSystems и Simulink / И. В. Чер­ных. – М. : ДМК Пресс ; СПб. : Питер, 2008. – 288 с.
5. Розанов Ю.К., Рябчинский М.В. Современные методы улучшения качества электроэнергии (аналитический обзор) // Электротехника. – 1998.−№3. – С.10-17
6. Кафиев И.Р, Галлямова Л.Р. Фильтросимметрирующие устройства для снижения влияния несимметрии напряжения источника питания / / Тенденции развития науки и образования. Научный журнал БГУ. 2018г. №34-4
7. Дулепов Д.Е, Кондраненкова Т.Е. Моделирование работы симметрирующих устройств в сельских электрических сетях в среде Simulink (MATLAB) / / Тенденции развития науки и образования. Научный журнал Вестник НГИЭИ- 2017- №4.-С.25-35