Разработка методики расчета установившихся режимов электрических сетей наружного освещения с учетом нелинейных характеристик светодиодных светильников

• Автор: Гужов, Сергей Вадимович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 147 с.

Глава
Анализ проблемы ЭМС в осветительных сетях с использованием светодиодной техники и обзор литературы по вопросам влияния несинусоидальности токов и напряжений на электрооборудование
электрических сетей
1. 1 Нормативные положения
1. 2 Особенности расчёта однофазной групповой линии с
нелинейными источниками света в осветительных сетях
1. 3 Влияние несинусоидальной формы кривых тока и напряжения,
оказываемое на электрооборудование в сети
1. 4 Способы снижения уровня высших гармоник в сетях
ограниченной мощности
Анализ результатов и выводы по главе
Глава
Анализ существующих методик расчёта несинусоидальности кривых тока и напряжения в осветительных установках
2. 1 Основополагающие теории, описывающие процессы в сетях с
несинусоидальными формами кривых тока и напряжения
2. 2 Инженерные методы расчёта нелинейных характеристик
несинусоидальных режимов в осветительных сетях
2. 3 Расчёт режимов линий с применением «Теории мощности»
2. 4 Применимость инженерных методов расчёта и принципов
линейной электротехники к нелинейным цепям
2. 5 Расчёт линий с распределёнными параметрами схем методом
четырёхполюсников
Анализ результатов и выводы по главе
Глава
Разработка математической модели электрической сети с распределёнными
параметрами с нелинейными нагрузками
3. 1 Электрическая сеть наружного освещения как каскад
четырёхполюсников
3. 2 Расчёт однофазной групповой линии с использованием метода
четырёхполюсников
3. 3 Расчёт трёхфазной сети с учётом наличия в питающей сети
несинусоидального тока
3. 4 Выбор программной среды моделирования
3. 5 Описание программного продукта
Анализ результатов и выводы по главе
Глава
Оптимизация параметров расчёта групповых линий при расчёте осветительных сетей с нелинейными элементами
4. 1 Описание исследуемой осветительной установки
4. 2 Реализация математического моделирования
4. 3 Моделирование режимов электроснабжения трёхфазной
питающей сети осветительной установки для разрядных
источников света
4. 4 Методика расчёта дополнительных потерь электроэнергии при
несинусоидальности тока для групповой осветительной сети,
укомплектованной светодиодными источниками света
Анализ результатов и выводы по главе
Заключение
Список используемых источников

Актуальность работы.
Внедрение полупроводниковых технологий в светотехнику началось с развитием новых светодиодных источников света (ИС) с нелинейными вольтамперными характеристиками электронной пускорегулирующей аппаратуры (ЭГТРА). Проблема качества электроэнергии обусловлена возрастающим влиянием высших гармонических составляющих тока на работу систем электроснабжения потребителя.
Для электрических сетей наружного освещения (ЭСНО) отсутствует нормативная база, регламентирующая требования проектирования и эксплуатации светодиодных светильников (СДС), однако существуют нормированные нормально и предельно допускаемые значения коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения в точке присоединения УОС 0,4 кВ, которые составляют 8,0% и 12,0% соответственно. Коэффициент п-ой гармонической составляющей напряжения для сетей 0,4 кВ нормируется для каждой гармоники (ГОСТом установлены нормы до 40-ой гармоники включительно). Присутствие высших гармоник тока в УОС 0,4 кВ приводят к резким скачкам напряжения в узлах нагрузки выше допустимого значения, выходу из строя технологического оборудования, дополнительной загрузке сетей, укоренному старению оборудования, увеличению погрешности измерения приборов учёта электроэнергии, нарушению законодательства РФ в области соблюдения потребителем показателей качества электроэнергии в точке присоединения.
В настоящее время данной проблеме посвящено множество публикаций и разработок, направленных на снижение гармонических составляющих тока в существующих сетях 0,4 кВ, эксплуатирующих разрядные ИС. Подобные исследования освещаются на международных

где ио - действующее значение напряжения г>-й гармоники.
Качество выпрямленного напряжения оценивается коэффициентом пульсации р:
где ии - о-я гармоника выпрямленного напряжения; и0 - постоянная составляющая выпрямленного напряжения.
Методы расчёта гармоник напряжения и коэффициентов несинусоидальности опираясь на полученные кривые напряжения и тока изложены в литературе [76], [77].
В частности для разрядных ламп токи 3-й и 5-й гармоник составляют соответственно 10% и 5% от тока первой гармоники и совпадают по фазе в соответствующих линейных проводах сети [78]. Остальными гармониками зачастую пренебрегают в силу относительно небольших значений их показателей при единичном использовании. Однако подобного допущения нельзя допускать при расчёте гармоник тока, генерируемых несколькими нелинейными нагрузками. При неизменной нагрузке источников гармоник, эквивалентные величины их рассчитываются по выражению
где - расчётная полная мощность преобразователей, МВА; Киу -коэффициент, учитывающий наличие сдвига фаз между гармониками тока отдельных преобразователей. Для т>=5 и 7 принимается КО£=0,9, а для т>=11 и 13 -Ко1=0,75 [79].
Напряжения гармоник рассчитываются на основе линейных схем замещения сети для каждой гармоники. Нелинейные нагрузки

(2.6)