Методы и средства обеспечения качества электрической энергии в распределительных сетях 0,4 - 6 кВ нефтеперерабатывающих предприятий

• Автор: Скакунов, Дмитрий Александрович
• Шифр специальности: 05.14.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 218 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Принятые обозначения и сокращения

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯТ П4Е ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Общие сведения.

1.2. Анализ влияния основных показателей качества электрической энергии на эффективность компенсации реактивной мощности

1.2.1. Несинусоидальность напряжения

1.2.2. Отклонение напряжения

1.2.3. Несимметрия напряжений.

1.2.4. Колебания напряжения.

1.2.5. Отклонение частоты.

1.2.6. Электромагнитные переходные процессы.
1.3. Анализ влияния КЭ на режимы электропотребления.
1.4. Анализ отказов функционирования внутренних систем электроснабжения нефтеперерабатывающих предприятий.
1.4.1. Анализ основных причин отказов в функционировании систем электроснабжения до В
1.4.2. Анализ основных причин отказов в функционировании систем электроснабжения выше В
Выводы по 1 главе.
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.
2.1. Краткая характеристика объекта экспериментальных исследований.
2.2. Методические основы экспериментальных исследований.
2.3. Математическая обработка экспериментальных данных
2.4. Результаты измерений коэффициентов искажения синусоидальности кривых тока и напряжения в сетях до В и статистическая обработка экспериментальных данных.
2.4.1. Исследование коэффициентов искажения синусоидальности кривой тока и напряжения в узлах электрических нагрузок 0,4 з 0, кВ
2.4.2. Исследование коэффициентов искажения синусоидальности кривых тока и напряжения в узлах электрических нагрузок 0,4 кВ.
2.5. Результаты измерений коэффициентов искажения синусоидальности кривой тока и напряжения в сетях 6 кВ и статистическая обработка экспериментальных данных.
2.6 Результаты экспериментальных исследований влияния силовых трансформаторов напряжения ,4 кВ на спектральный состав тока и напряжения в сетях до и выше В
Выводы по 2 главе.
3. АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ СУЩЕСТВУЮЩЕЙ СИСТЕМЫ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ В СЕТЯХ 0,4 6 кВ И РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ЛОКАЛИЗАЦИИ ВЫСШИХ ГАРМОНИК И КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ
3.1. Анализ влияния коэффициента искажения синусоидальности кривой тока и напряжения на КПД конденсаторных установок
3.2. Анализ аварийности установок по компенсации реактивной мощности в системах электроснабжения 0,4 6 кВ.
3.2.1. Анализ аварийности высоковольтных КУ
3.2.2. Анализ аварийности низковольтных КУ без средств защиты от токов высших гармоник
3.3. Анализ эффективности средств защиты от высших гармоник тока и напряжения.
3.3.1. Анализ эффективности работы пассивных фильтров
3.3.2. Анализ эффективности работы активных фильтров.
3.4. Принципы локализации высших гармоник
Выводы по 3 главе.
4. МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ ПОДАВЛЕНИЯ ВЫСШИХ ГАРМОНИК С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ В СИСТЕМЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 0,4 6 кВ.
4.1. Моделирование системы подавления высших гармоник посредством использования силовых трансформаторов.
4.2. Обоснование загрузки силовых трансформаторов с учтом влияния высших гармоник.
Выводы по 4 главе.
5. РЕЗУЛЬТАТЫ ОПЫТНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ СИСТЕМЫ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ И ЛОКАЛИЗАЦИИ ВЫСШИХ ГАРМОНИК С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ В СИСТЕМЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 0,4 6 кВ НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЙ.
5.1. Результаты опытной эксплуатации систем Тр ПЧ АД, Тр КУ и ТрТПЭП
5.2. Средства естественной компенсации реактивной мощности в сетях 6 кВ.
Выводы по 5 главе.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
Библиографический список.
Приложение 1.
Приложение 2.
Приложение 3.
Приложение 4.
Принятые обозначения и сокращения
АД асинхронный электродвигатель
ВГ высшие гармоники
КЗ короткое замыкание
КП коммутационные перенапряжения
КПД коэффициент полезного действия
КРМ компенсация реактивной мощности
КТП комплектная трансформаторная подстанция
КУ конденсаторная установка
КЭ качество электрической энергии
ЛЭП линия электропередачи
НЛП нефтеперерабатывающее предприятие
3 однофазное замыкание на землю
ПКЭ показатели качества электроэнергии
ГТЧ преобразователь частоты
ПЧ АД преобразователь частоты асинхронный двигатель
СШ секция шин
СЭС система электроснабжения
ТП тиристорный преобразователь
Тр трансформатор
Тр КУ трансформатор конденсаторная установка Тр ПЧ АД трансформатор преобразователь частоты асинхронный двигатель
Тр ТП ЭП трансформатор тиристороный преобразователь электропримник
ФКУ фильтрокомпенсирующее устройство УЭН узел электрической нагрузки ЭМС электромагнитная совместимость Э электропримник
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Значения гармонических составляющих напряжения определяются коэффициентами гармонических составляющих и оцениваются в процентах, как отношение действующего значения й гармонической составляющей к действующему значению напряжения основной частоты. Помимо требований ГОСТа 9 возникла необходимость согласования необходимых действий и стандартов по предельным значениям ЭМС с современными техническими потребностями. Очевидно, что гармоники влияют на основные показатели качества электрической энергии и, как следствие, на работу устройств, предназначенных для компенсации реактивной мощности, тем самым, воздействуя на режим энергопотребления. С 1 января года на территории РФ действует вторая редакция ГОСТ 9 Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения, который определяет показателей качества электрической энергии. Каждый из этих показателей характеризует какое либо свойство электрической энергии. Рассмотрим в целом влияние вышеприведнных ПКЭ на работоспособность электрооборудования 2 и на функционирование конденсаторных батарей, которые предназначены для компенсации реактивной мощности. Появление в системе электроснабжения гармоник, отличных по частоте от основной, приводит к деформации синусоиды напряжения, действующей на зажимах нагрузки 4. Синусоида напряжения становится плоской, т. О и и , 1. Если предположить, что сопротивление сети относительно зажимов каждого отдельного электропотребителя равно нулю, то искажения синусоидальности напряжения не возникает. Реальная сеть для любого электропотребителя представляет собой некое сопротивление. Несинусоидальные токи, протекая по этому сопротивлению, вызывают падение напряжения на нем. В результате на зажимах потребителя с нелинейной вольтамперной характеристикой, а также на зажимах всех остальных электропотребигелей, включенных параллельно ему, появляется несинусоидальное напряжение, обычно плоская синусоида, которая, воздействуя на источник питания, снижает уровень выпрямленного напряжения, увеличивает тепловыделение на элементах импульсного источника питания, снижает устойчивость к кратковременным провалам напряжения . Электропримники с нелинейной вольтамперной характеристикой потребляют ток, форма кривой которого отличается от синусоидальной . Протекание такого тока по элементам электрической сети создат на них падение напряжения, отличное от синусоидального, что и является причиной искажения синусоидальной формы кривой напряжения. Например, полупроводниковые ПЧ потребляют ток трапециевидной формы, то есть выхватывают из синусоиды кусочки прямоугольной формы. В таблице 1. Ку суммарного коэффициента гармонических искажений синусоидальности кривой напряжения. Таблица 1. Согласно проведнному анализу по результатам исследований , на рисунке 1. Сварочное оборудование
Рисунок 1. Применительно к предприятиям нефтеперерабатывающей отрасли диаграмма распределения источников искажения синусоидальности примет вид, представленный на рисунке 1. Сварочное оборудование
Рисунок 1. Основными источниками искажения синусоидальности напряжения в системах электроснабжения нефтеперерабатывающих предприятий являются преобразователи частоты, электронная техника, полупроводниковые выпрямители и тиристорные преобразователи. КРМ нагрузки, т. АР С2 со С 5, 1. II напряжение сети, В со угловая частота, радс С мкость конденсаторов, Ф тангенс угла диэлектрических потерь. Поэтому нссинусоидальный ток приводит к их дополнительному нагреву. А ха, Ха мкостное сопротивление конденсаторной батареи для первой гармоники и для гармоники, отличной от основной, Ом. Гц к порядок гармоники С мкость конденсатора, Ф. Таким образом, несинусоидальность питающего напряжения вызывает протекание токов высших гармоник через конденсаторные батареи, что увеличивает их нагрев и снижает мощность компенсации, поэтому наджность и эффективность системы компенсации реактивной мощности падает. Это отличие фактического напряжения в установившемся режиме работы системы электроснабжения от его номинального значения.