Компенсация высших гармоник с учетом фазовых соотношений в электротехническом комплексе промышленных предприятий

• Автор: Добуш, Василий Степанович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 125 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ УЧЕТА ВЫСШИХ ГАРМОНИК В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ
1.1 Влияние высших гармоник на работу электрооборудования
1.2 Особенности возникновения высших гармоник в электрических сетях
1.3 Основные показатели, характеризующие наличие высших гармоник
1.4 Способы и средства компенсации высших гармоник
1.5 Определение параметров компенсирующих устройств на основе расчетных схем
1.6 Выводы по главе
ГЛАВА 2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИСЛЕДОВАНИЯ ФАЗОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК НЕЛИНЕЙНОЙ НАГРУЗКИ
2.1 Описание эксперимента
2.2 Преобразование экспериментальных данных
2.3 Результаты обработки экспериментальных данных
2.4 Выводы по главе 2
ГЛАВА 3 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ
3.1 Моделирование нелинейной нагрузки в виде источников тока.
3.2 Результаты моделирования при учете угла сдвига фаз
3.3 Моделирование с помощью имитационной модели
3.4 Алгоритм реализации моделирования в среде МаБаБ-ЗтиПпк
3.5 Выводы по главе
ГЛАВА 4 РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА ВЫБОРА СРЕДСТВ КОМПЕНСАЦИИ ВЫСШИХ ГАРМОНИК С УЧЕТОМ ФАЗОВЫХ соотношений
4.1 Анализ схем замещения промышленных предприятий
4.2 Анализ спектра гармоник КБ

4.3 Определение зависимости изменения угла сдвига фаз от изменения параметров системы электроснабжения
4.4 Алгоритм выбора реакторов
4.5 Выводы по главе
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
ПРИЛОЖЕНИЕ В
ПРИЛОЖЕНИЕ Г
ПРИЛОЖЕНИЕ Д
ПРИЛОЖЕНИЕ Е

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы
При современном развитии технологий силовой электроники все шире внедряется преобразования электрической энергии с использованием силовых
ключей-тиристоров, ЮВТ и МОБРЕТ-транзисторов с частотой коммутации до

нескольких килогерц. Доля таких приборов непрерывно растет, при этом происходит насыщение электрической сети токами высших гармоник (ВГ). К негативным последствиям наличия ВГ следует отнести ускоренное старение изоляции кабеля, перегрузки по току электрооборудования, ложное срабатывание устройств защиты, выход из строя конденсаторных батарей. Следовательно, при наличии ВГ снижается эффективность функционирования электротехнического комплекса предприятия в целом.
Оценкой работы электрических сетей при наличии искажений в напряжении и токе занимался ряд известных ученых, среди которых Абрамович Б.Н., Арриллага Дж., Жежеленко И.В., Железко Ю.С., Ильяшов В.П., Шидловский А.К., Томпсон М., Фукс Эв., и др.
Однако до сих пор при расчетах несинусоидаФьных режимов работы сети не учитывалось влияние фазовых соотношений на высших гармониках, характеризующих сдвиг фаз между напряжением и током на разных гармониках как на нагрузке, так и в питающей сети. Очевидно, что учет указанных соотношений должен привести к более точному выбору параметров компенсаторов ВГ, что в конечном итоге повысит качество электроэнергии и надежность работы электрооборудования.
В этой связи очевидна необходимость оценки влияния фазовых соотношений с дальнейшей разработкой алгоритма выбора уточненных параметров компенсатора ВГ.
Цель работы
Повышение эффективности функционирования системы компенсации высших гармоник путем применения модели, учитывающей фазовые характеристики электропривода при различных режимах его работы.

2.1 Описание эксперимента
Эксперимент осуществлялся на специальном стенде, предназначенном для испытания частотных приводов. В качестве источника электроэнергии использовался синхронный генератор (СГ) соизмеримой (с преобразователем частоты) мощности. Приближение параметров СГ к разрабатываемому заказчиком достигалось посредством включения в каждую из линий сети эквивалентной индуктивности (дросселя). Нагрузкой для преобразователя служил асинхронный двигатель, на валу которого был установлен генератор постоянного тока, работающий на активное сопротивление. Изменение величины нагрузки производилось путем регулирования возбуждения машины постоянного тока.
Регистрация измеряемых параметров проводилась с использованием комплекса для испытания электрооборудования, построенного на базе ПЭВМ со встроенным аналогово-цифровым преобразователем и гальванически развязанных датчиков тока и напряжения. Спектральный состав входных токов и напряжений был получен в результате обработки временных характеристик, полученных при испытаниях преобразователя частоты, программным способом.
Испытательное оборудование и средства измерения
Параметры оборудования, входящего в состав испытательной системы представлены в таблице 2.1.1.
Таблица 2.1.1 - Параметры экспериментальной установки
Наименование Обозначение на схеме Параметры
Синхронный генератор СГ тип МСК 92-4, 100 кВт, 50Гц, 400В, 180А, 1500 об/мин, созф=0,8, КПД 89,9%
Дроссель ' Ьдр 0,17 мГн или 0,57 мГн (в зависимости от исследуемого режима)
Преобразователь частоты пч исследуемый преобразователь частоты
Асинхронный двигатель АД тип АМ 92-2, 73 кВт, 50Гц, 380В, 153А, 2895 об/мин, со8ф=0,83, КПД