Методы исследований и расчеты показателей качества электроэнергии в сетях с резкопеременными нагрузками

• Автор: Коляда, Людмила Ивановна
• Шифр специальности: 05.14.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Жданов
• Количество страниц: 228 c. : ил

Введение
1. Анализ методов расчета показателей качества электроэнергии в промышленных электрических сетях II

1.1. Влияние снижения качества электроэнергии на условия

работы электроприемников II

1.2. Общая характеристика процессов изменений напряжения

в сетях с разными типами резкопеременных нагрузок

1.2.1. Характеристика процессов прокатного производства

1.2.2. Особенности процессов в сетях с руднотермическими

и дуговыми сталеплавильными печами

1.3. Методы расчета ПКЭ в сетях с резкопеременными

нагрузками. Постановка задач диссертации

2. Методы исследований показателей качества электроэнергии в сетях с резкопеременными нагрузками
2.1. Методика проведения исследований
2.2. Общий подход к определению параметров энергетического спектра огибающей напряжения в питающей сети
2.3. Результаты пробных экспериментальных исследований
2.3.1. Аппаратура для проведения исследований
2.3.2. Определение частотного диапазона энергетического
спектра колебаний напряжения
2.3.3. Проверка гипотезы стационарности процессов изменений
напряжения в сетях с резкопеременными нагрузками
2.3.4. Выбор оценки спектральной плотности процессов
изменений напряжения на основе анализа эффективности корреляционных окон
2.4. Порядок проведения массовых замеров ПКЭ
2.5. Выводы
3. Вероятностные и спектральные характеристики показателей качества электроэнергии в сетях с разными типами резкопеременных нагрузок
3.1. Спектральные и корреляционные характеристики колебаний напряжения
3.2. Спектральные и корреляционные характеристики коэффициента несимметрии напряжения
3.3. Числовые характеристики коэффициента не синусоидальности напряжения
3.4. Экспериментальное определение законов распределения показателей качества электроэнергии в сетях с резкопеременными и несимметричными нагрузками
3.5. Выводы
4. Определение показателей качества электроэнергии на стадии проектирования и в сетях действующих предприятий и использование их в некоторых расчетах
4.1. Определение показателей качества электроэнергии как мощности искажения
4.1.1. Определение показателей качества напряжения на основе спектрального анализа кривой напряжения
4.1.2. Учет частотных характеристик электрооборудования при определении показателей качества электроэнергии
4.2. Оценка допустимости колебаний напряжения в сетях с резкопеременными нагрузками
4.3. Расчет показателей качества электроэнергии в сетях действующих предприятий
4.3.1. Разграничение отклонений и колебаний напряжения
4.3.2. Практические способы оценки отклонений и колебаний напряжения
4.4. Влияние качества электроэнергии на расчеты между потребителями и энергосистемой
4.5. Методы расчета параметров батарей конденсаторов в сетях с резкопвременными нагрузками
4.6. Выводы Заключение
Библиографический список
Приложение I. Принципиальные схемы приставок к регистрирующим приборам для записи токов и напряжений в сетях с резкопеременными нагрузками Приложение 2. Результаты статистической обработки регистрограмм Приложение 3. Графики спектральных плотностей напряжения сети с некоторыми типами резкопеременных и несимметричных нагрузок Приложение 4. Блоксхема алгоритма и программы
расчета показателей качества электроэнергии на ЭЦВМ Приложение 5. Пример расчета колебаний напряжения по эквивалентному размаху и средней частоте колебаний Приложение 6. Пример расчета параметров фильтра для сети с несимметричными и резкопеременными нагрузками Приложение 7. Документы о внедрении
ВВЕДЕНИЕ
В Основных направлениях экономического и социального развития СССР на годы и на период до года, намеченных ХХУТ съездом КПСС, предусмотрено дальнейшее усиление интенсификации общественного производства и повышение эффективности народного хозяйства I. На современном этапе главным в экономике страны становится повышение эффективности использования материальных ресурсов, в том числе топливноэнергетических. Поэтому необходимо сосредоточить внимание на повышении производительности труда, более полной отдаче производственных фондов и капитальных вложений, улучшении качества продукции.
В области электроэнергетики при все увеличивающихся масштабах электропотребления весьма значительной для народного хозяйства страны является проблема снижения потерь и повышения качества электрической энергии. Рост числа и мощности электроприемников с резкопеременным и несимметричным характером нагрузки, нелинейны вольт и веберамперными характеристиками вызывает ухудшение качества электроэнергии, а соответственно уменьшение количества и снижение качества выпускаемой продукции, порчу материалов, расстройку технологических процессов, повреждение оборудования и снижение срока его службы, увеличение потерь электроэнергии. Ущерб от низкого качества электроэнергии по стране составляет, по экспертным оценкам, ежегодно более 2 млрд.рублей . Работы по проблеме повышения качества электрической энергии по постановлениям ГК НТ СССР включены в й пятилетке в планы важнейших. Целенаправленное решение проблемы позволит получить значимую экономию материальных и трудовых ресурсов.
Исследования в области повышения качества электроэнергии ведутся во ВНШЭ, ЭНИН имени Г.М.Кржижановского, ИЭД АН УССР,ШИПИ Тяжпромэлектропроекте, Электропроекте, МЭИ, Ленинградском инженер
ноэкономическом институте, Ленинградском, Киевском, Новочеркасском, Горьковском, Донецком политехнических институтах, Бдановском металлургическом институте и ряде других вузов и организаций. Достигнутые результаты позволяют судить о целесообразности работ в данном направлении. Одним из результатов проводимых исследований является создание и последующая корректировка ГОСТ 9 на качество электрической энергии. Результаты многих теоретических и экспериментальных исследований доведены до реализации на промышленных предприятиях и дают большой экономический эффект.
Однако ряд вопросов, связанных с проблемой повышения качества электрической энергии, требует дальнейшего исследования и решения. К ним можно отнести ограниченные данные по характеристикам показателей качества электроэнергии в сетях с разными типами резкопеременных нагрузок. Принятая ГОСТ 9 система показателей качества электроэнергии ПКЭ и существующие методы расчета их позволяют получить удовлетворительные результаты только в случаях, когда частоты изменений отдельных показателей невелики. Важным остается вопрос о необходимой продолжительности измерений случайных процессов изменений напряжения и отдельных ПКЭ в сетях с быстроизмеюшцимся характером нагрузок. Не полностью проведены исследования по выбору параметров компенсирующих устройств, предназначенных для поддержания качества электроэнергии в сетях с несинусоидальным и несимметричным напряжением при наличии его колебаний. Исследованию и разработке этих вопросов и посвящена настоящая работа.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность


Цикл одной плавки в зависимости от мощности печи и технологических требований может длиться от 2 до 8 часов ,,6. Для плавок на твердой завалке с окислением, получивших наибольшее распространение, характерными являются три периода расплавление, окисление и восстановление рафинирование. Многочисленные исследования ДСП как потребителей электроэнергии 4,,,,7 показывают, что во время плавки твердой шихты из металлолома смещение больших или меньших кусков шихты вызывает разрыв электрических дуг или почти короткие замыкания между электродами. Дута в жидкой ванне горит несколько стабильнее, однако обрушение твердого металла на электроды вызывает броски тока и при дуге на жидкой фазе. Период расплавления длится в современных печах от до мин. В соответствии с ,,,1,2 в этот период броски тока от коротких замыканий мевду электродами и шихтой могут достигать 0 наминального тока печного трансформатора и иметь частоту от 0,1 до I Гц. Одновременно с такими медленными, нерегулярными изменениями возникают быстрые, относительно регулярные колебания с амплитудой около номинального тока печной установки и частотой от 2 до Гц. Такие колебания являются следствием внутренних изменений в дуге, происходящих изза изменения проводимости в зоне горения дуги, неравномерности гашения и повторного зажигания, влияния магнитных полей соседних фаз и т. Поскольку ДСП работают с относительно низким коэффициентом мощности порядка 0,7, колебания токов сопровождаются значительными колебаниями реактивной мощности, а, следовательно, и колебаниями напряжения питающей сети. Кроме того, колебания токов отдельных фаз при работе ДСП возникают неодновременно длины трех дуг бывают не одинаковы и их изменения не синфазны, и наблюдается рассмотренный выше перенос мощности между фазами печи. Все это приводит, как уже отмечалось, к несимметрии токов по фазам и несимметрии линейных напряжений. Электрическую дугу ДСП можно цредставить в виде нелинейного сопротивления с быстро изменяющимися параметрами даже в пределах одного полупериода изза изменяющихся условий ионизации свободных носителей заряда, с помощью которых происходит разряжение. Нелинейность дуги приводит к появлению высших гармоник напряжения и токов в сетях, от которых питаются ДСП3. Учитывая особенности процессов в ДСП, можно сделать вывод,что колебания фазных токов и напряжений в сети в течение всего периода расплавления, как наиболее важного с точки зрения влияния на качество электроэнергии, не будут стационарными. Для оценки результатов воздействия некачественной электроэнергии, обусловленной работой ДСП, на работу разных типов электрооборудования необходимо определить тип и параметры корреляционных функций и спектральных плотностей. Известные их выражения не позволяют провести исследование влияния ДСП на работу,например, батарей конденсаторов и некоторых других видов электрооборудования. Известен частотный диапазон колебаний напряжения, однако нет данных об эффективной полосе их частот, которую целесообразно учитывать при оценке воздействий колебаний напряжения на разные виды электрооборудования. Ее определение позволит существенно уменьшить объем необходимой информации, получаемой при дискретизации случайного процесса изменения огибающей напряжения, и упростить методику и аппаратуру, необходимую для проведения измерений. Таким образом, необходимы дальнейшие исследования, позволяющие определить класс и характеристики случайных процессов изменений напряжения и отдельных ПКЭ в сетях с обжимными прокатными станами, руднотермическими печами и другими типами резкопеременных нагрузок. Они позволяют получить корректные результаты по реальному состоянию качества электроэнергии в сетях с указанными типами нагрузки, информация по которому в настоящее время, как отмечено в , ограничена. Методы расчета ПКЭ в сетях с резкопеременннми нагрузками. Постановка задач диссертации. В СССР и во многих зарубежных странах существуют различные критерии оценки ПКЭ, характеризующие изменения формы, симметрии и действующего значения напряжения, а также частоты.