По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 621.314.26

Применение устройств ограничения высших гармоник на основе батарей статических конденсаторов в автономной энергосистеме

Зырянов В. М. канд. техн. наук, доцент, Новосибирский государственный технический университет, г. Новосибирск
Кирьянова Н. Г. аспирантка, Новосибирский государственный технический университет, г. Новосибирск
Митрофанов Н. А. аспирант, Новосибирский государственный технический университет, г. Новосибирск

Проведено экспериментальное исследование качества электроэнергии в автономной системе электроснабжения одного из предприятий нефтегазодобывающей отрасли на шинах 6 кВ подстанции 35/6 кВ. Выявлен гармонический состав токов и напряжений. Предложены схемные конфигурации фильтрокомпенсирующих устройств, которые применимы при разных условиях эксплуатации электрооборудования и в зависимости от поставленных целей могут использоваться как обособленно, так и в виде системного комплекса. Рассчитаны параметры этих устройств. Показана эффективность рассчитанного резонансного фильтра высших гармоник.

Литература:

1. Арриллага Дж., Брэдли Д., Боджер П. Гармоники в электрических системах: пер. с англ. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 320 с.

2. Боярская Н.П., Кунгс Я.А., Темербаев С.А., Довгун В.П., Синяговский А.Ф. Проблемы обеспечения качества электроэнергии в городских распределительных сетях 0,4 кВ // Ползуновский вестник. – 2012. – № 4. – C. 89–94.

3. Скакунов Д.А. Методы и средства обеспечения качества электрической энергии в распределительных сетях 0,4–6 кВ Ачинского НПЗ // Мир нефтепродуктов. Вестник нефтяных компаний. – 2012. – № 7. – C. 37–42.

4. ГОСТ 32144-2013. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. – Введ. 2014-07-01. – М.: Стандартинформ, 2014. – 20 c.

5. AS 2279.2-1991 – Disturbances in mains supply networks, Part 2: Limitation of harmonics caused by industrial equipment. – Standards Australia, 1991.

6. IEEE Std 519-2014 – Recommended Practice and Requirements for Harmonic Control in Electric Power Systems, EEE Standards Association, 2014. – 29 p.

7. Добрусин Л.А. Оптимальные фильтрокомпенсирующие устройства для силовых полупроводниковых преобразователей // Современная электроника. – 2005. – № 6. – С. 56–59.

8. Боярская Н.П., Довгун В.П., Шевченко Е.С., Егоров Д.Э. Широкополосные фильтры гармоник // Ползуновский вестник. – 2013. – №4-2. – С. 34–38.

9. Митрофанов Н.А. Использование силовых фильтров для ограничения высших гармоник в сети // Наука. Технологии. Инновации: сб. науч. тр.: в 9 ч., Новосибирск, 1–5 дек. 2015 г. – Новосибирск; Изд-во НГТУ. – 2015. – Ч. 4. – С. 35–37.

10. Жежеленко И.В. Высшие гармоники в системах промышленного электроснабжения промпредприятий; 4–е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 2000. – 331 с.

11. Жежеленко И.В., Саенко Ю.Л. Показатели качества электроэнергии и их контроль на промышленных предприятиях. 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 2000. – 252 с.

12. Зырянов В.М., Митрофанов Н.А., Соколовский Ю.Б. Анализ гармонического состава тока и напряжения на шинах 0,4 кВ КТПН и применение устройств ограничения высших гармоник // Вестник Иркутского государственного технического университета. – 2016. – № 2. – C. 63–63.

13. Зырянов В.М., Митрофанов Н.А., Соколовский Ю.Б. Исследование гармонического состава напряжения преобразователя частоты // Вестник Ивановского государственного энергетического университета. – 2015. – № 1. – С. 24–29.

14. Зырянов В.М., Митрофанов Н.А., Соколовский Ю.Б. Анализ гармонического состава напряжения частотного электропривода // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. – 2015. – № 1. – C. 154–159.

15. Митрофанов Н.А. Анализ гармонического состава напряжения преобразователя частоты MITSUBISHI FR-A540ECR // Электротехника.Электротехнология.Энергетика=Electrical.Engineering.Electrotechnology. Energy: в 3 ч. Ч. 3 Секция «Энергетика»: сб. науч. тр. VII Междунар. науч. конф. молодых ученых, Новосибирск, 9–12 июня 2015 г. – Новосибирск: Изд-во НГТУ. – 2015. – С. 71–74.

В структуре современного электропотребления неуклонно растет доля нелинейной нагрузки, прежде всего за счет широкого применения различного рода и назначения преобразователей на полупроводниковой элементной базе. Вследствие этого возрастает и ее негативное влияние на один из важнейших показателей качества электроэнергии – коэффициент искажения синусоидальной формы кривой напряжения. В свою очередь несинусоидальность напряжения негативно влияет на силовое оборудование, устройства релейной защиты, автоматику, средства телемеханики и связи.

Экономический ущерб от высших гармоник (ВГ) напряжения в системах электроснабжения обусловлен ухудшением условий функционирования оборудования энергосистем и потребителей, что приводит к повышенным потерям мощности, снижению надежности функционирования энергосистемы и сокращению срока службы оборудования. Задача повышения качества электроэнергии становится все более актуальной.

Несинусоидальность напряжения и тока вызывает дополнительные потери в основных силовых элементах энергосистемы, затрудняет компенсацию реактивной мощности с помощью устройств компенсации реактивной мощности (УКРМ), сокращает срок службы изоляции электрических машин, приводит к возникновению дополнительной вибрации электрических машин, снижает эффективность функционирования устройств автоматики, телемеханики и связи [1]. Все это обусловлено тем, что большая часть оборудования – генераторы, трансформаторы, двигатели, кабели, УКРМ – проектируется для работы с синусоидальной формой кривых токов и напряжений. В их конструкции, как правило, не учитывается дополнительное воздействие токов высших гармоник, что в итоге нередко приводит к серьезным технологическим сбоям и значительным экономическим издержкам, учитывая неуклонный рост количества и мощности нелинейных аппаратов в электроэнергетике.

Перетоки мощности на высших гармониках в сети значительно загружают установленные на подстанциях (ПС) и у потребителей, батареи статических конденсаторов (БСК) со стороны 6 и 0,4 кВ соответственно. В связи с загрузкой токами ВГ в большей части возможных режимов БСК 0,4 кВ не способны обеспечить полную расчетную компенсацию реактивной мощности в узле нагрузки. При подключении автоматической системы управления ступеней БСК возникает переходной процесс, вызванный изменением параметров сети. В результате в конденсаторной установке помимо расчетных токов основной гармоники, на которые установка рассчитана, протекают дополнительные токи высших гармоник, что в итоге может привести к перегрузке БСК токами ВГ с выходом из строя автоматов и конденсаторов.

Для Цитирования:
Зырянов В. М., Кирьянова Н. Г., Митрофанов Н. А., Применение устройств ограничения высших гармоник на основе батарей статических конденсаторов в автономной энергосистеме. Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. 2019;6.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: