Обеспечение эффективности функционирования электрических систем посредством рациональной компенсации дополнительной составляющей реактивной мощности

• Автор: Боев, Михаил Викторович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Липецк
• Количество страниц: 144 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ, ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Обзор литературных источников
1.2. Цели и задачи исследования
2. РАСЧЕТ ВЕЛИЧИНЫ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ С ВЫСШИМИ ГАРМОНИЧЕСКИМИ СОСТАВЛЯЮЩИМИ
2.1. Математическое описание тока и напряжения при наличии
высших гармоник
2.2. Зависимости, характеризующие составляющие мощности при наличии высших гармоник
2.3. Расчет дополнительной составляющей реактивной мощности
сетей с высшими гармоническими составляющими
2.4. Определение составляющих мощности электрической цепи с тиристорными преобразователями
2.5. Расчет дополнительной составляющей реактивной мощности источников высших гармоник
ВЫВОДЫ
3. АНАЛИЗ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КИСЛОРОДНЫХ ПРОИЗВОДСТВ И ИХ УЛУЧШЕНИЕ
3.1. Принципиальная схема электроснабжения кислородных производств
3.2. Анализ составляющих мощностей в узлах схемы электроснабжения цехов компрессии воздуха
3.3. Анализ потребления дополнительной составляющей реактивной мощности различными типами приемников
3.4. Компенсация дополнительной составляющей реактивной мощности
3.5. Мероприятия по повышению качества электроэнергии
ВЫВОДЫ
4. ХАРАКТЕРИСИКИ СОСТАВЛЯЮЩИХ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ЦЕХА КОМПРЕССИИ ВОЗДУХА МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ЗАВОДОВ
4.1. Анализ дополнительных составляющих реактивной мощности в узлах распределительной сети системы электроснабжения кислородного производства
4.2. Методика сбора статистических данных
4.3. Методика обработки статистических данных и сопоставление результатов экспериментальных и теоретических расчетов
4.4. Технико-экономический анализ предлагаемых мероприятий по компенсации дополнительной составляющей реактивной мощности
4.5. Построение системы электроснабжения в отношении дополнительной составляющей реактивной мощности
ВЫВОДЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Экспериментальные данные замеров составляющих спектра кривых напряжения в узлах электрической системы цеха
компрессии воздуха кислородного производства
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Экспериментальные данные замеров составляющих спектра кривых тока в узлах электрической системы цеха компрессии
воздуха кислородного производства
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Акт об использовании научных и практических результатов
ВВЕДЕНИЕ

На современном этапе развития промышленности значительную часть электрооборудования систем электроснабжения предприятий составляют нагрузки с нелинейной зольт-амперной характеристикой. В электрических системах металлургических производств это неуправляемые и управляемые вентильные преобразователи, дуговые сталеплавильные печи, установки электро-дуговой и контактной сварки, газоразрядные лампы. Без использования такого электрооборудования ведение технологических процессов металлургического производства невозможно. В результате суммарная мощность реактивных нагрузок во многих случаях превышает 50% общей установленной мощности электрооборудования.
Актуальность работы. Одной из основных задач эксплуатации электрооборудования металлургических предприятий является задача обеспечения эффективности функционирования электрических систем, включающих нагрузки с нелинейной вольт-амперной характеристикой. Такие нагрузки потребляют из сети ток несинусоидальной формы. Возникают нелинейные искажения кривой напряжения сети. В сети появляются высшие гармонические составляющие тока и напряжения, являющиеся причиной возникновения в системе дополнительной составляющей реактивной мощности. Ее величина в системах электроснабжения цехов металлургических предприятий достигает 30 и более процентов от потребляемой активной мощности. В производственных условиях оценка дополнительной составляющей реактивной мощности не проводится. Не существует методики ее расчета и не осуществляется ее компенсация. Разработка методики, позволяющей получить оптимальные системы электроснабжения с рациональной компенсацией дополнительной составляющей реактивной мощности, является важнейшей задачей электрических систем металлургических предприятий. Поэтому исследования, направленные на разработку методики по построению системы электроснабжения в отношении рациональной компенса-

- основную составляющую реактивной мощности 0>о, определяемую синусоидальным напряжением и синусоидальной составляющей тока, сдвинутой относительно кривой напряжения;
- дополнительную составляющую реактивной мощности С>д, определяемую синусоидальным напряжением и высшими гармониками тока;
- полную мощность, определяемую из соотношения
5г = Р2 + е<,2 + е/ ; (2.14)
- эффективное (среднеквадратичное) значение реактивной мощности
6э/ = е/ + е/ ; (2.15)
- основная составляющая полной мощности линейной части нелинейной цепи
.V,/ - /’■’ • д,,2 . (2.16)
Графически соотношения между составляющими, описываемые формулами (2.14...2.16), показаны на рис. 2.1. Исследование характера потребляемой мощности при наличии в сети высших гармонических составляющих проведено ниже. Особое внимание уделено расчету дополнительной составляющей реактивной мощности.
2.3. Расчет дополнительной составляющей реактивной мощности сетей с высшими гармоническими составляющими
Устройства, характеризующиеся значительной нелинейностью, такие как выпрямители, тиристорные регулирующие устройства, устройства на мощных