Телефон: +7 (383)-202-16-86

Статья опубликована в рамках: XXXVII Международной научно-практической конференции «Научное сообщество студентов XXI столетия. ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ» (Россия, г. Новосибирск, 24 декабря 2015 г.)

Наука: Технические науки

Секция: Энергетика

Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции

Библиографическое описание:
Набиуллин Р.А., Шумская Н.В., Шаповалов П.В. РЕЗОНАНСЫ ТОКОВ ПРИ НЕСИНУСОИДАЛЬНЫХ РЕЖИМАХ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ // Научное сообщество студентов XXI столетия. ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ: сб. ст. по мат. XXXVII междунар. студ. науч.-практ. конф. № 10(36). URL: http://sibac.info/archive/technic/10(36).pdf (дата обращения: 19.11.2019)
Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов


РЕЗОНАНСЫ  ТОКОВ  ПРИ  НЕСИНУСОИДАЛЬНЫХ  РЕЖИМАХ  СИСТЕМ  ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ


Набиуллин  Рамиль  Анварович


студент  4  курса,  кафедра  электрическая  техника,  ОмГТУ, 
РФ,  г.  Омск


Е-mailtatarenok1992@mail.ru


Шумская  Надежда  Владимировна


магистрант  2  курса,  кафедра  электроснабжение  промышленных  предприятий  ОмГТУ, 
РФ,  г.  Омск


Е-mailnadya.shumskaya.1991@mail.ru


Шаповалов  Павел  Васильевич


магистрант  2  курса,  кафедра  электроснабжение  промышленных  предприятий  ОмГТУ, 
РФ,  г.  Омск


Е-mail

" target="_blank">


Осипов  Дмитрий  Сергеевич


научный  руководитель,  канд.  техн  наук,  доцент  ОмГТУ, 
РФ,  г.  Омск


 


Развитие  промышленности  привело  к  увеличению  электрических  нагрузок  с  нелинейными  вольт-амперными  (вебер-амперными)  характеристиками  (частотно-регулируемые  электроприводы,  выпрямительные  электролизные  установки,  электродуговые  печи  и  массивные  прокатные  станы).  Следует  отметить,  что  нагрузки,  искажающие  синусоидальность  формы  кривой  напряжения  и  тока  на  современных  промышленных  объектах  присутствуют  практически  на  всех  классах  напряжения.  Так,  авторы  в  работе  [1]  показывают,  что  статические  тиристорные  компенсаторы  (СТК)  и  управляемые  подмагничиванием  шунтирующие  реакторы  (УШР),  присоединенные  к  шинам  220–500  кВ  также  являются  источниками  искажения  синусоидальности.


При  наличии  электроприёмников,  являющихся  источниками  высших  гармоник  увеличивается  вероятность  возникновения  в  системе  электроснабжения  (СЭС)  режима  резонанса  токов.


Известно,  что  резонансные  режимы  в  СЭС  возникают  из-за  наличия  индуктивных  и  ёмкостных  элементов,  которые  компенсируют  друг  друга.  В  результате  компенсации  реактивная  проводимость  цепи  становится  равной  нулю,  что  вызывает  высокие  уровни  токов  в  отдельных  ветвях  схемы.  А  это  в  свою  очередь  является  причиной  перегрузки  отдельных  элементов  и  выход  их  из  строя.  В  настоящее  время  продолжается  исследование  по  анализу  резонансных  режимов  на  высших  гармониках  [2]


Полностью  установившихся  режимов  в  СЭС  не  существует.  Постоянно  изменяется  количество  электроприёмников,  их  режим  работы,  как  следствие  изменяется  и  уровень  компенсации  реактивной  мощности.  Реактивная  мощность  является  неблагоприятным  фактором  для  СЭС.  Вследствие  увеличения  полного  тока  возникают  дополнительные  потери  в  токоведущих  частях,  увеличивается  падение  напряжения.  Для  компенсации  реактивной  мощности  на  предприятиях  применяется  БСК.  Надёжная  работа  БСК  напрямую  связана  с  уровнем  высших  гармоник,  при  этом  следует  избегать  резонанса.


Проведём  численное  моделирование  СЭС  для  определения  возможного  режима  резонанса  при  наличии  в  сети  высших  гармоник.


Исследуемая  система  и  схема  замещения  для  расчета  режима  представлены  на  рисунке  1.


 



Рисунок  1.  Схема  системы  и  её  схема  замещения


 


На  рисунке  обозначены:


XC;  RC  –  сопротивление  системы;


XT;  RT  –  сопротивление  трансформатора;


Xшма;  Rшма  –  сопротивление  магистрального  шинопровода;


ЛН  и  НН  –линейная  и  нелинейная  нагрузки.


Параметры  силового  трансформатора:


 


  кВ    кВ


 


Таблица  1.


Параметры  трансформатора  ТМ-630/10.


,  кВт



,  %



,  кВ



,  кВ



,  кВА



7,8



5,5



10



0,4



630


 


Сопротивление  системы,  приведенное  к  0,4  кВ


 


                                              (1)


 


Кабель  10  кВ  ААБ 


 


                               (2)


                                           (3)


 


Активное  сопротивление  трансформатора,  приведенное  к 


 


                                                                           (4)


 


где:  –  количество  параллельно  работающих  трансформаторов


мощность  потерь  короткого  замыкания,  кВт 


напряжение  обмотки  высокой  стороны  трансформатора,  кВт


номинальная  мощность  трансформатора,  кВА


 


  (Ом)                                                         (5)


 


Приближённое  приведение  к  уровню  напряжения  0,4  кВ:


 


  (Ом)                                                                  (6)


  (мОм)


 


Индуктивное  сопротивление  трансформатора,  приведенное  к 


 


  (Ом)                                    (7)


 


Приближенное  приведение  к  уровню  напряжения  0,4  кВ:


 


  (мОм)                                                           (8)


 


Полное  сопротивление  трансформатора:


 


    (мОм)                                     (9)


                                                       (10)


  (мОм)


 


Сопротивление  магистрального  шинопровода


Таблица  2.


Параметры  ШМА  1250


  (А)



(Ом/км)



(Ом/км)



  (кА)










 


  (мОм)                                                     (11)


  (мОм)                                                  (12)


 


Нагрузка  (линейная)  (7500+j2800)  (кВА)


 


  (кВА)                                                     (13)


 


Поскольку  по  условию  задачи,  в  рассматриваемой  системе  по  суточному  графику  нагрузки  меняется  потребление  реактивной  мощности,  соответственно  изменяется  и  коэффициент  мощности.  Принимаем  к  установке  БСК  с  регулируемой  зарядной  мощностью.


Определим  резонансную  частоту  для  каждого  режима  компенсации  без  учета  активной  составляющей  полного  сопротивления:


 


                                                     (14)


где 


 


                                                (15)


                                              (16)


                                          (17)


  (Ом)             (18)


(Гн)


 


Для  кВар:


   (Ом)


(Ф)


  (Гц)        


Для  кВар:


(Ом)


(Ф)


  (Гц)


 


В  соответствии  с  графиком  нагрузок  представленного  на  рисунке  2,  для  предприятия,  работающего  в  односменном  режиме,  максимум  нагрузок  приходится  на  интервал  времени  с  8:00  до  17:00,  а  минимум  с  17:00  до  8:00.


 



Рисунок  2.  График  суточной  нагрузки


 


В  момент  времени  с  8:00  до  17:00,  когда  потребляемая  мощность  максимальна,  реактивная  мощность  БСК  (мощность  компенсации)  определяется  как  Qбск=150кВар.  При  этом  коэффициент  мощности  стремясь  к  единице  принимает  значение  равное  ,  в  свою  очередь  резонансная  частота,  полученная  расчетным  путем  для  заданной  СЭС  становится  равной    


В  момент  времени  с  17:00  до  8:00,  когда  система  менее  нагружена  выставляется  БСК  на  зарядную  мощность  Qбск=  50  кВар,  косинус  принимает  значение  ,  резонансная  частота  становится  равной  .


Для  идентификации  нестационарных  режимов  (определения  времени  изменения  режима)  использовать  преобразование  Фурье  в  чистом  виде  не  представляется  возможным.  Для  решения  поставленной  задачи  возможно  применение  оконного  преобразования  Фурье  или  вейвлет  анализа.  Вейвлет  анализ  дает  информацию  не  только  о  амплитудно-частотной  характеристике  (что  необходимо  для  расчета  режима  резонанса),  но  и  данные  о  изменении  режима  во  времени.  В  этом  случае  вейвлет  анализ  не  является  альтернативой  преобразованию  Фурье,  а  может  выступать  как  дополнение  к  нему  при  решении  таких  практических  задач,  как  определение  резонансных  режимов  СЭС.


 


Список  литературы:

  1. Карташев  И.И.  Исследования  влияния  источников  высших  гармоник  на  качество  электроэнергии  в  электроэнергетических  системах  220–500  кВ  [текст].  Электричество  –  №  1.  –  2013.  –  С.  13–18.
  2. Смирнов  С.С.  Один  из  подходов  к  поиску  резонансных  режимов  на  высоких  гармониках  [текст].  Электричество.  –  №  10,  –  2005,  –  С.  62–68.
Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

Оставить комментарий