Электромагнитный компенсатор высших гармоник тока в сельских электрических сетях 0,38 кВ с преобладающей нелинейной нагрузкой

• Автор: Юндин, Константин Михайлович
• Шифр специальности: 05.20.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Зерноград
• Количество страниц: 212 с. : ил.

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «АЗОВО-ЧЕРНОМОРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АГРОИНЖЕНЕРНАЯ
АКАДЕМИЯ»
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ КОМПЕНСАТОР ВЫСШИХ ГАРМОНИК ТОКА В СЕЛЬСКИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ НАПРЯЖЕНИЕМ 0,38 кВ С ПРЕОБЛАДАЮЩЕЙ НЕЛИНЕЙНОЙ НАГРУЗКОЙ
Специальность 05.20.02 - Электротехнологии и электрооборудование в
61 12-5/2202
ЮНДИН КОНСТАНТИН МИХАЙЛОВИЧ
сельском хозяйстве (по техническим наукам)
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук
Научный руководитель кандидат технических наук доцент Кобзистый О.В.
Зерноград, 2012

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1 АНАЛИЗ СПОСОБОВ И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ СНИЖЕНИЯ ПОТЕРЬ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В СЕЛЬСКИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ
СЕТЯХ 0,38 кВ
1.1 Структура потерь электроэнергии при передаче в сети 0,38 кВ
1.2 Потери электроэнергии, зависящие от отклонений показателей качества электроэнергии (КЭ)
1.3 Сопутствующие отрицательные последствия высших гармоник тока при протекании в сельской электрической сети 0,38 кВ
1.4 Способы нормализации показателей качества электроэнергии
1.5 Выводы. Цель работы и задачи исследования
2 СТАТИСТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА ПОТЕРИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ В СЕЛЬСКОЙ СЕТИ 0,38 кВ
2.1 Статистическое исследование уровня искажения формы кривой тока
и напряжения в сельской электрической сети 0,38 кВ
2.2 Статистический анализ основных факторов и построение регрессионной модели потерь электроэнергии
2.3 Обоснование действующего значения тока для компенсации 3-ей гармоники нейтрали сети 0,38 кВ на головном участке
2.4 Выводы
3 МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПЕРЕДАЧИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ В СЕЛЬСКОЙ СЕТИ 0,38 кВ С ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ КОМПЕНСАТОРОМ ВЫСШИХ ГАРМОНИК ТОКА
3.1 Устройства для повышения энергоэффективности передачи электрической энергии методом векторной компенсации высших гармоник в сельской сети 0,38 кВ
3.1.1 Устройство для уменьшения третьей гармонической составляющей

тока нейтрали сети 0,38 кВ
3.1.2 Электромагнитный компенсатор высших гармонических токов
на участке сети 0,38 кВ
3.1.3 Способ защиты электрической сети от гармоник тока кратных трем
3.1.4 Разработка схемотехнического решения усовершенствованного электромагнитного компенсатора высших гармоник тока
3.2 Разработка теории и методики расчета рациональных параметров электромагнитного компенсатора высших гармоник в электрической сети 0,38 кВ
3.3 Моделирование электрической сети 0,38 кВ, питающей нелинейную несимметричную нагрузку
3.4 Моделирование электрической сети 0,38 кВ, питающей нелинейную несимметричную нагрузку с подключенным электромагнитным компенсатором
3.5 Выводы
4. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ, АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ
4.1 Методика проведения физического моделирования электромагнитного компенсатора третьей гармоники
4.2 Моделирование режимов работы сельской сети без компенсатора высших гармоник тока
4.3 Моделирование режимов работы сельской электрической сети с электромагнитным компенсатором высших гармоник тока
4.4 Выводы
5. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО КОМПЕНСАТОРА ВЫСШИХ ГАРМОНИК ТОКА
5.1 Определение экономической эффективности от внедрения электромагнитного компенсатора высших гармоник тока
5.2 Выводы

вызванное высшими гармониками тока. Кроме того, специальная конструкция таких трансформаторов позволяют свести к минимуму потери энергии на вихревые токи и потери из-за паразитной емкости.
К-фактор представляет собой коэффициент, характеризующий вклад высших гармоник в процесс нагрева трансформатора. Если К-фактор равен единице, то это означает, что нагрузка линейная и в цепи протекает синусоидальный ток. Значения К-фактора выше единицы указывают на дополнительные тепловые потери при нелинейных нагрузках, на которые способен трансформатор.
В мировой практике встречаются характерные значения К-фактора: 4, 9, 13, 20. В помещениях, имеющих нелинейные нагрузки, К-фактор обычно составляет 4-9.
Магнитный синтезатор обеспечивает защиту нагрузки от различных искажений электропитания, в частности, от провалов и выбросов напряжения, импульсных и высокочастотных помех, наличия высших гармоник, вызывающих искажения синусоидальной формы входного напряжения [76]. Выходное напряжение магнитного синтезатора на каждом полупериоде основной частоты генерируется путем объединения шести прямоугольных импульсов от связанных между собой трансформаторов с насыщением, аналогично инверторам со ступенчатым (пошаговым) принципом управления. Однако магнитный синтезатор не содержит каких-либо силовых полупроводниковых элементов, выполняя функцию стабилизатора напряжения.
Линейные дроссели преобразуют входной источник напряжения в источник тока. В этом случае ток блока трансформаторов не зависит от меняющихся в широких пределах (± 40%) значений входного напряжения. Такой способ передачи энергии практически полностью исключает помехи и возможные колебания входного напряжения. Через блок гальванической развязки энергия передается в блок импульсных трансформаторов и блок конденсаторов. Шесть соединенных друг с другом импульсных трансформаторов с насыщением создают форму синтезированного напряжения. Каждый