Повышение эффективности электропередачи компенсацией гармонических составляющих тока нейтрали в сети 0,38 кВ

• Автор: Нехаев, Сергей Викторович
• Шифр специальности: 05.20.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Зерноград
• Количество страниц: 193 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ПРИЧИН ВОЗНИКНОВЕНИЯ И СПОСОБОВ СНИЖЕНИЯ ВЫСШИХ ГАРМОНИЧЕСКИХ СОСТАВЛЯЮЩИХ ТОКА СЕТИ 0, кВ
1.1 Причины возникновения высших гармонических составляющих тока в электрических сетях

1.2 Отрицательные, эффекты от высших гармоник тока в сети 0, кВ.

1.3 Способы подавления высших гармонических составляющих тока

1.4 Методы расчетов и математические модели несинусоидальных режимов сети 0, кВ

1.5 Обоснование научной гипотезы, цель работы и задачи исследования.

2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В СОВРЕМЕННЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ 0, кВ
2.1 Методика проведения экспериментальных исследований показателей качества электроэнергии.

2.1.1 Программа экспериментальных исследований.

2.1.2 Аппаратное обеспечение при проведении эксперимента.
2.1.3 Методика экспериментальных исследований
2.2 Результаты исследований ПКЭ на головном участке сети 0, кВ.
2.3 Статистическая обработка результатов экспериментальных исследований
2.4 Графическая интерпретация результатов экспериментальных исследований
2.5 Выводы по главе.
3 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА
ВОЗНИКНОВЕНИЯ ВЫСШИХ ГАРМОНИК В СЕТИ 0, кВ.
3.1 Структура энергетических процессов в сети 0, кВ при возникновении гармонических токов.
3.2 Основные уравнения, отражающие энергетические процессы в сети 0, кВ.
3.3 Моделирование процессов в среде i .
3.4 Моделирование процессов в среде .
3.5 Выводы по главе
4 РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ С ОДНОВРЕМЕННЫМ СНИЖЕНИЕМ ПОТЕРЬ
4.1 Устройство для уменьшения третьей гармонической составляющей тока нейтрали сети 0, кВ.
4.2 Электромагнитный компенсатор высших гармонических токов на участке сети 0,3 8 кВ.
4.3 Физическое моделирование устройства для уменьшения третьей гармонической составляющей тока нейтрали
4.4 Результаты производственных испытаний устройства для уменьшения третьей гармонической оставляющей тока нейтрали
4.5 Техникоэкономическая оценка разработанного технического средства.
4.6 Рекомендации по применению.
4.7 Выводы по главе
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


В электрических машинах высшие гармоники приводят к появлению добавочных потерь в обмотках и в магнитопроводах статора и ротора. Потери в меди при этом больше, чем определяемые омическим сопротивлением, из-за вихревых токов и поверхностного эффекта. Также увеличиваются токи утечки в торцевых зонах статора и ротора. Следует отметить, что при определенных условиях эксплуатации несинусоидальность напряжения и тока может приводить к механической вибрации ротора. Продольное сопротивление электрической сети имеет активно-индуктивный характер. Как известно, индуктивность зависит от частоты. Следовательно, при большой доле высших гармоник падение напряжения возрастает относительно своего допустимого значения [, ,, ]. Перегрузка токами третьей гармоники происходит тогда, когда токи в нулевых рабочих проводниках значительно превосходят токи фазных проводников. Вначале электрификации страны СЭС проектировались только под линейную нагрузку, т. Следовательно, ток в нулевом рабочем проводнике не мог превосходить ток в наиболее нагруженной фазе, т. В случае работы нелинейных электропотребителей токи в нулевых рабочих проводниках превышают фазные (предельно - в. Поэтому значения длительно допустимых токов в случае работы нелинейных электропотребителей должны быть снижены. На корпусах электрооборудования, подключенного к нулевому проводу, могут возникать напряжения, оказывающие при прикосновении раздражающее действие на человека. Токи в нулевых рабочих проводниках могут быть больше, чем токи в фазных проводниках. Это объясняется тем, что при симметричной нагрузке фазные токи основной частоты и все высшие гармоники, за исключением высших гармоник порядка, кратного трем, образуют системы прямой и обратной последовательностей и дают в сумме ноль []. Гармоники же порядка, кратного трем, образуют систему нулевой последовательности, т. Поэтому ток в нейтральном проводе равен утроенной сумме токов высших гармоник, кратных трем. При линейной, даже самой мощной нагрузке, ток в нулевом рабочем проводнике будет меньше, чем максимальный ток в фазных проводниках. Совсем иная ситуация при наличии нелинейных нагрузок, в этом случае ток в нулевом рабочем проводнике может превышать ток в фазе более чем в 1,5 раза. Следствием характера тока, потребляемого импульсной нагрузкой, является деформация синусоиды напряжения, действующей на зажимах нагрузки. М-гс,аи, (1. АС{ГШ - полное сопротивление сети со стороны зажимов нагрузки. Если предположить, что сопротивление сети относительно зажимов каждого отдельного электропотребителя равно нулю, то искажения синусоидальности напряжения не существовало бы. В реальности же сеть для любого электропотребителя представляет собой некое сопротивление. Несинусоидальные токи, протекая по этому сопротивлению, вызывают падение напряжения на нем. В результате на зажимах нелинейного электропотребителя, а также на зажимах всех остальных элементов, включенных параллельно ему, появляется нссинусоидальное напряжение, чаще всего - «плоская» синусоида. Батареи конденсаторов изменяют нормальный путь гармоник тока от нелинейного потребителя к источнику питания, замыкая часть этого тока через себя. Так как сопротивления элементов сети имеют индуктивный характер, то при применении установок компенсации реактивной мощности и наличии нелинейных электронотребителей появляется вероятность проявления резонансных явлений (как по току, так и по напряжению) на отдельных элементах СЭС. В конденсаторных батареях дополнительные потери возникают, в первую очередь, из-за возрастания действующего значения тока в конденсаторах по сравнению с номинальным, а также в результате увеличения тангенса угла потерь в диэлектрике на частотах, кратных основной [, , , 2]. Так согласно [] при коэффициенте искажения кривой тока, равному пяти процентам, через два года эксплуатации угол потерь конденсаторов увеличивается в два раза. Даже при интенсивности высших гармоник ниже допустимых уровней наблюдается интенсификация процесса старения диэлектрика конденсаторов и, следовательно, сокращение срока службы.