Влияние несимметрии и несинусоидальности напряжений и токов на эффективность функционирования гидроэлектростанций

• Автор: Сухомесов, Михаил Андреевич
• Шифр специальности: 05.14.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 307 с. : ил.

Введение

Глава 1. Характеристика состояния проблемы несинусоидальности

и песимметрии напряжений и токов в электроэнергетических системах с гидроэлектростанциями

1.1 Источники искажения качества электроэнергии

1.1.1 Источники искажения синусоидальности кривой напряжения

1.1.2 Источники несимметрии напряжений

1.1.3 Классификация гидроэлектростанций относительно качества электроэнергии

1.2 Влияние качества электроэнергии на элементы и подсистемы гидроэлектростанции

1.2.1 Влияние искажений синусоидальности кривых тока и напряжения на элементы.и подсистемы гидроэлектростанции

1.2.2 Влияние несимметрии напряжений на элементы и подсистемы гидроэлектростанции

1.2.3 Технические последствия низкого качества электроэнергии, возникающие на гидроэлектростанции
1.3 Экономические показатели, используемые для оценки эффективности функционирования гидроэлектростанции
1.4 Выводы
Глава 2. Оценка достоверности учета электроэнергии при искажении ее качества
2.1 Экспериментальные исследования качества электроэнергии на Зейской гидроэлектростанции .
2.2 Анализ систем учета электрической энергии, применяемых в настоящее время на электростанциях
2.3 Обоснование использования моделей напряжения, тока и сопротивления для единообразного описания работы оборудования гидроэлектростанции при наличии искажений качества электроэнергии .
2.4 Моделирование измерительных трансформаторов тока и напряжения в условиях низкого качества электроэнергии
2.4.1 Влияние искажений качества электроэнергии на работу измерительных трансформаторов тока.
2.4.2 Влияние искажений качества электроэнергии на работу магнитных трансформаторов напряжения.
2.4.3 Влияние искажений качества электроэнергии на работу емкостных трансформаторов напряжения.
2.5 Разработка методики расчета результирующейпогрешности измерительного комплекса и системы учета при наличии искажений качества электроэнергии
2.5.1 Методика расчета результирующей погрешности измерительного комплекса и системы учета электроэнергии
2.5.2 Анализ работы отдельного измерительного комплекса и системы учета электроэнергии на гидроэлектростанции
2.6 Выводы
Глава 3. Влияние искажений синусоидальности и симметрии токов
и напряжений на потери и изоляцию основного оборудования электростанций
3.1 Анализ точности определения дополнительных потерь, вызванных искажениями.качества электроэнергии, вэлектрических машинах и силовых трансформаторах
3.2 Разработка методики расчета дополнительных потерь от низкого качества электроэнергии в синхронных машинах
3.2.1 Основные электрические потери в обмотке статора синхронной
машины при наличии искажений качества электроэнергии
3.2.2 Основные потери в стали синхронной машины при наличии искажений качества электроэнергии
3.2.3 Добавочные потери холостого хода в синхронных машинах при1 искажениях качества электроэнергии
3.2.4 Добавочные нагрузочные потери в синхронных машинах при наличии искажений качества электроэнергии
3.2.5 Методика расчета дополнительных потерь, вызванных искажениями качества электроэнергии в синхронных машинах
3.2.6 Расчет дополнительных потерь, вызванных искажениями качества электроэнергии в гидрогенераторах
3.3 Разработка методики определения дополнительных потерь от низкого качества электроэнергии в асинхронных двигателях.
3.3.1 Дополнительные потери в асинхронных двигателях при искажениях качества электроэнергии
3.3.2 Методика расчета дополнительных потерь, вызванных искажениямикачества электроэнсргии в асинхронных машинах
3.3.3 Расчет дополнительных потерь, вызванных искажениями качества электроэнергии в асинхронных двигателях
3.4 Разработка методики определения дополнительных потерь от низкого качества электроэнергии в силовых трансформаторах
3.5 Подтверждение корректности полученных выражений для расчета дополнительных потерь при наличии искажений качества электроэнергиивсиловом оборудовании гидроэлектростанции
3.6 Влияние качества электроэнергии на состояние изоляции электроустановок.гидроэлектростанции
3.6.1. Характеристика условий работы изоляции
3.6.2 Определение зависимости.срока службы изоляции в синхронных машинах от искажения качества электроэнергии
3.6.3 Определение зависимости срока службы изоляции в силовых трансформаторах от показателей качества электроэнергии
4 6 6
3.7 Подтверждение достоверности полученных выражений для анализа работы изоляции при наличии искажений качества электроэнергии
3.8 Выводы
Глава 4. Определение границ эффективного функционирования гидроэлектростанции с точки зрения качества электрической энергии
4.1 Уточнение модели надежности изоляции с учетом качества электроэнергии
4.1.1 Анализ влияния искажений качества электроэнергии на надежность функционирования основного оборудования гидроэлектростанции
4.1.2 Расчет влияния искажений качества электроэнергии на надежность работы гидроэлектростанции
4.1.3 Доказательство корректности предложенных методик расчета дополнительных потерь электроэнергии, снижения сроков службы изоляции, надежности работы оборудования при наличии искажений качества электроэнергии
4.2 Определение границ эффективного функционирования гидроэлектростанции при наличии искажений качества электроэнергии
4.2.1 Разработка критерия эффективности функционирования гидроэлектростанции
4.2.2 Методика расчета комплексного критерия эффективностифункционирования гидроэлектростанции приналичии искажений качестваэлектроэнергии
4.2.3 Построение границ эффективного функционирования на примере Зейской гидроэлектростанции
4.3 Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Гидроэлектростанция с одной стороны является подсистемой электроэнергетической системы, что обусловлено неразрывностью процессов производства и потребления электроэнергии. С другой стороны этосистема, включающая свои подсистемы. Рассмотрим влияние искажений КЭ на отдельные элементы и подсистемы гидроэлектростанции. Общеизвестно 2, , , и др. КЭ приводят к увеличению потерь электроэнергии, снижению срока службы изоляции электрических машин и силовых трансформаторов, нарушению достоверности учета электроэнергии в системах электроснабжения. Вращающиеся машины. Гармоники напряжения и тока приводят к дополнительным потерям в обмотках статора, в цепях ротора, а так же в стали статора и ротора. Потери в проводниках статора и ротора при этом больше, чем определяемые омическим сопротивлением изза вихревых токов и поверхностного эффекта. Токи утечки, вызываемые гармониками в торцевых зонах статора и ротора, приводят к дополнительным потерям 2, . Дополнительные потери наиболее серьезный эффект, вызываемый гармониками во вращающихся машинах. Они приводят к повышению общей температуры машины и к местным перегревам, наиболее вероятным в роторе. Выражения для расчета дополнительных потерь предложены в различных источниках , , , ,, однако существенным их недостатком является то, что при расчете они дают разные результаты. Наиболее общий случай описывают выражения, представленные в , так как они учитывают основные параметры машины. ГОСТ 9 введен кщп коэффициент пой гармонической составляющей напряжения. ЛРмшом потери в меди статора при номинальном токе основной частоты. В случае асинхронного двигателя АД с ротором со скошенными пазами и пульсирующими магнитными потоками в статоре и роторе высшие гармоники вызывают дополнительные потери в стали. Значение этих потерь зависит от угла скоса пазов и характеристик магнитопроводов. Двигатели с ротором типа беличья клетка допускают более высокие потери и температуру, если это не приводит к недопустимой температуре статора, поэтому двигатели с фазным ротором оказываются более чувствительными к КЭ 1. Кроме того, гармоники во вращающихся машинах создают дополнительные моменты вращения. Ток гармоники в статоре машины вызывает движущую силу, приводящую к появлению на валу вращающихся моментов в направлении вращения магнитного поля гармоники. Поэтому вращающие моменты, создаваемые гармониками, образующими прямую последовательность, совпадают с направлением вращения ротора, а образующими обратную последовательность направлены противоположно. Относительные вращающие моменты, вызываемые ВГ, весьма малы, к тому же они частично компенсируются вследствие различногонаправления. Поэтому влияние их на средний момент пренебрежимо мало 2. Вместе с тем они могут привести к значительной вибрации вала. Трансформаторы. Кроме того, сокращается срок службы изоляции. Важная составляющая воздействия гармоник на мощные трансформаторы состоит в циркуляции утроенного тока нулевой последовательности в обмотках, соединенных в треугольник. Это может привести к их перегрузке. АРР АЛи1 0,7, ,. Измерительные комплексы. Измерительные приборы калибруются при чисто синусоидальных токе и напряжении, поэтому их использование для измерения мощности в условиях низкого КЭ может давать погрешности сверх нормированной. До сегодняшнего дня используются счетчики индукционной системы, вращающие и тормозящие магнитные потоки которых действуют на ротор счетчика, оказывая влияние на результирующий момент вращения. Это приводит к возникновению отрицательной частотной погрешности на частотах высших гармоник , . Исследования показали, что обычно индукционные счетчики завышают мощность, потребляемую преобразователям на несколько процентовбыли отмечены случаи до 6 в основном вследствие слабого демпфирования в интервалы отсутствия тока 2. Более высокую точность измерения обеспечивают электронные счетчиками, однако опыт эксплуатации говорит о необходимости глубокого изучения данного вопроса. Например, в вводится понятие коммерческой погрешности счетчика КПС.