Разработка методов оценки влияния нелинейных электроприемников на режимы работы оборудования распределительных сетей

• Автор: Симуткин, Максим Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.14.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 163 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ХАРАКТЕРИСТИКИ НЕЛИНЕЙНЫХ ЭЛЕКТРОПРИЕМНИКОВ И ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

1Л. Современные нелинейные электроприемники

1ЛЛ. Компактные люминесцентные лампы

1Л .2. Электроприемники на базе силовой электроники

1.2. Характеристики нелинейных потребителей

Выводы по главе

2. МЕТОД РАСЧЕТА СНИЖЕНИЯ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ КАБЕЛЕЙ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ ПРИ ПИТАНИИ НЕЛИНЕЙНОЙ НАГРУЗКИ
2Л. Выбор и описание конструкций кабелей для исследования тепловых процессов, создаваемых токами высших гармоник

2.2. Тепловые процессы в кабеле с нелинейной нагрузкой

2.3. Расчет поправочных коэффициентов для длительно допустимых токов кабеля,
при питании нелинейной нагрузки
2.3.1. Аналитический метод
2.3.2. Метод перебора
2.4. Анализ и сопоставление полученных результатов
Выводы по главе
3. МЕТОД РАСЧЕТА СНИЖЕНИЯ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ ТРАНСФОРМАТОРОВ 6-20/0,4 кВ ПРИ ПИТАНИИ НЕЛИНЕЙНОЙ НАГРУЗКИ
3.1. Потери активной мощности в трансформаторе и влияние высших гармоник тока на их значение
3.2. Расчет коэффициентов снижения пропускной способности силовых масляных трансформаторов при питании нелинейных потребителей
3.3. Нагрев трансформатора токами высших гармоник
Выводы по главе
4. ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОГО УЩЕРБА ОТ ВЛИЯНИЯ ТОКОВ ВЫСШИХ ГАРМОНИК НА ОБОРУДОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ СЕТИ
4.1. Классификация ущербов и определение их размеров
4.2. Ущерб, обусловленный дополнительными потерями активной мощности в оборудовании сети
4.3. Ущерб, обусловленный недоиспользованием оборудования электрической сети
4.4. Ущерб из-за уменьшения срока службы электрооборудования
4.4.1 Определение снижения срока службы из-за токов высших гармоник..
4.4.2 Влияние несинусоидального напряжения на срок службы изоляции..
4.5 Ущерб, обусловленный недопустимым перегревов изоляции оборудования и перерывом электроснабжения
4.6 Индикатор возникновения ущерба от высших гармоник тока
4.7 Пример расчета экономического ущерба от токов высших гармоник
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Приложение А. ПРИМЕР РАСЧЕТА ПОПРАВОЧНОГО КОЭФФИЦИЕНТА ДЛИТЕЛЬНО ДОПУСТИМОГО ТОКА, УЧИТЫВАЮЩЕГО ВЛИЯНИЕ ВЫСШИХ ГАРМОНИК ТОКА
Приложение Б. РАСЧЕТ ПОПРАВОЧНЫХ КОЭФФИЦИЕНТОВ ДЛЯ СИЛОВЫХ
КАБЕЛЕЙ ПРИ ПИТАНИИ НЕЛИНЕЙНОЙ НАГРУЗКИ
Приложение В. РАСЧЕТ НОМИНАЛЬНОГО УСТАНОВИВШЕГОСЯ РЕЖИМА
РАБОТЫ ТРАНСФОРМАТОРА В ПРОГРАМНОМ КОМПЛЕКСЕ ЕЬСиТ
Приложение Г. ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ СНИЖЕНИЯ СРОКА СЛУЖБЫ
МАСЛЯНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ
Приложение Д. МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ВЛИЯНИЯ ВЫСШИХ ГАРМОНИК ТОКА НА ОБОРУДОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ СЕТИ

ВВЕДЕНИЕ
За последние годы возросла нагрузка жилых и административных зданий. По данным Федеральной службы государственной статистики [44], потребление электроэнергии непромышленными потребителями и населением с 2005 по 2012 года увеличилось на 19,8 % и составило 24,9% от всей потребляемой электроэнергии в стране. С ростом нагрузки изменился и ее характер. Возросло количество таких электроприемников как компьютеры, телевизоры, ПТ) - плееры, микроволновые печи и другие (таблица 1) [9, 51]. С внедрением программ энергосбережения все активнее заменяются обычные лампы накаливания энергосберегающими и широко применяется частотно регулируемый электропривод.
Таблица 1 - Количество нелинейных электроприборов в домашних хозяйствах
Наименование электроприбора Количество электроприборов, шт. на 100 семей, по годам
1990 1995 2000 2005 2009 2
Телевизор 113 134 124 138 160
ЭУО - плеер - - - 8 44
Музыкальный центр - 2 12 34 39
Персональный компьютер - - 6 26 55
Микроволновая печь - - - 25 51
Кондиционер - - - 3 8
Совершенствование электроприемников направлено на повышение коэффициента полезного действия, оптимизацию режима работы и снижение энергопотребления. Большинство таких электроприемников потребляют ток несинусоидальной формы. Несмотря на относительно небольшую мощность каждого отдельного электроприемника, их массовое применение приводит к существенному искажению синусоидальности кривых напряжения и тока в электрических сетях напряжением 380 В.
Основным источником электромагнитных помех в сети, влияющим на кривую напряжения являются электроприемники потребителей с нелинейной вольт-амперной характеристикой.
По мнению некоторых специалистов [8] в случаях, когда мощность нелинейных потребителей не превышает 10-15%, каких-либо особенностей в эксплуатации системы электроснабжения, как правило, не возникает. При

го тела необходимо решить уравнение теплового баланса, предложенное впервые Кирхгофом:

дх2 ду2 дг
(2.2.12)

где а - температуропроводность тела.
Для установившегося теплового режима уравнение принимает вид:
а-Ч2Т = 0, (2.2.13)
где V - оператор Лапласа.
Для решения дифференциальных уравнений теплового режима и получения картины распределения температурного поля в работе использовался программный комплекс Е1сЩ. Данный программный комплекс предназначен для решения дифференциальных уравнений методом конечных элементов. Сущность метода заключается в разбиении всей области будущего температурного поля на конечное число малых элементов, в каждом из которых определяется приращение функции. Решением задачи является определение всех значений функции на границах конечных элементов, что формирует массив данных по координатам плоскости поля. Вводимыми исходными данными для программного комплекса являются мощности тепловыделений в объемах ограниченной фигуры и значения теплопроводности отдельных элементов. Граничным значением для дифференциальных уравнений является значение температуры на границе исследуемого поля или мощность теплового потока с поверхности.
2.3. Расчет поправочных коэффициентов для длительно допустимых токов кабеля, при питании нелинейной нагрузки
Прежде чем приступить к непосредственному расчету коэффициентов, необходимо проверить правильность составленной для выбранной конструкции кабеля математической модели.
Для этого в математическую модель сечения кабеля, составленную в программном комплексе Е1сШ, введем значения длительно допустимых токов