Повышение эффективности расчетов режима и потерь в электрических сетях при несинусоидальных токах

4.5. Выводы.

1. Для проведения анализа режимов я потерь в системах электроснабжения с мощными нелинейными нагрузками разработан и реализован на ЭЦВМ алгоритм расчета уровней высших гармоник к ущерба от их действия.

2. Произведена оценка влияния допусков, неизбежных при изготовлении электрооборудования на точность расчета резонансного режима на частотах высших гармоник.

3. Показано, что в электрических сетях промышленных предприятий с мощными нелинейными нагрузками, при определении активных потерь следует обязательно учитывать добавочные потери от высших гармоник, которые должны вычисляться на основе уточненных значений частотных характеристик активного сопротивления для элементов электрической сети.

4. Проведенные экспериментальные исследования потерь в элементах электрической сети при несинусоидальных токах показали, что основным источником информации о величине добавочных потерь от высших гармоник и, соответственно, частотных характеристиках активного сопротивления должны являться результаты исследований на физических и математических моделях или цифроаналоговых комплексах.

5. Предлагается в условие выбора сечения кабелей, работающих при несинусоидальном напряжении, ввести поправочный коэффициент, учитывающий спектральный состав тока протекающего по кабелю и конструктивные параметры кабеля.

6. С целью уменьшения уровней высших гармоник в системах электроснабжения предлагается силовые фильтры при перегрузке не отключать, а изменять их частоту настройки. При этом в качестве критерия оценки состояния фильтра использовать, величину активных потерь в нем. Устройство для автоматического регулирования частоты настройки фильтра, работающее по такому принципу, защищено авторским свидетельством СССР.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

На основании выполненных теоретических и экспериментальных исследований в области расчетов режима и потерь в электрических сетях с мощными нелинейными нагрузками получены следующие основные научные результаты:

1. Установлено, что в настоящее время отсутствуют результаты исследований частотных характеристик в диапазоне частот до 3000 Гц, соответствующих частотам высших гармоник имеющих место в системах электроснабжения с существенно нелинейными нагрузками. Упрощенное представление частотных характеристик активного сопротивления элементов сети не обеспечивает возможность строгого анализа электромагнитных процессов в таких системах электроснабжения.

2. Получены количественные данные по частотным характеристикам активного сопротивления элементов распределительных электрических сетей в требуемом диапазоне частот, которые могут быть использованы для совершенствования расчетов режима и потерь в электрических сетях с нелинейными нагрузками.

3. Для определения частотных характеристик активного сопротивления элементов сети зарегистрированы в Государственном Фонде алгоритмов и программ СССР программы расчета функций Кельвина 0−10 порядков и активного сопротивления многопроволочных проводов на повышенных частотах.

4. Показано, что реальные элементы сети обладают достаточно большими коэффициентами добавочных потерь в диапазоне частот 500 + 3000 Гц: для линий распределительной сети — К «10+100- для токоограничивающих реакторов — Кд=14+37- для цеховых трансформаторов — К «25+260, поэтому при определении потерь энергии в системах электроснабжения с мощной вентильной нагрузкой следует обязательно учитывать добавочные потери от высших гармоник, определенные на основе уточненных частотных характеристик активного сопротивления.

5. Получены числовые характеристики ошибки определения активного сопротивления элементов сети на повышенных частотах, которые могут быть использованы при расчете несинусоидальности вероятностными методами.

6. Для проведения анализа режимов и потерь в системах электроснабжения с ярковыраженными нелинейными нагрузками разработана и реализована на ЭЦВМ многофункциональная программа расчета уровней высших гармоник и ущерба от их действия.

7. Экспериментальные исследования потерь в действующих электроустановках при несинусоидальном напряжении показали, что основным источником информации о величине добавочных потерь от высших гармоник и, соответственно, частотных характеристиках активного сопротивления должны являться результаты исследований на физических и математических моделях и цифроаналоговых комплексах.

8. Разработана методика выбора оптимальных сечений кабелей, питающих нелинейную нагрузку, учитывающая спектральный состав тока и конструктивные особенности кабелей.

9. Разработан новый способ автоматического регулирования силовых фильтров, позволяющий исключать перегрузку фильтров при возможных резонансных явлениях в электрической сети на частотах высших гармоник. При этом в качестве критерия оценки состояния фильтра используется величина активных потерь в нем. Устройство для автоматического регулирования частотой настройки фильтра, работающее по такому принципу, защищено авторским свидетельством СССР.

10. Разработанная в диссертационной работе комплексная программа расчета высших гармоник внедрена в Киевском отделении УГЛИ Тяжпромэлектропроект.

1. Жежеленко И. В., Рабинович М. Л., Божко В. М. Качество электроэнергии на промышленных предприятиях.-Киев?Техника, 1.8I-I60c.

2. Жежеленко И. В. Высшие гармоники в системах электроснабжения промпредприятий.-М. :Энергоатомиздат, 1984.-160с.

3. Семичевский П. И. Методика расчета дополнительных потерь активной мощности и электрической энергии в элементах систем электроснабжения промышленных предприятий, обусловленных высшими гармониками.:Автореф.дис.. кавд.техн.наук.-М., 1978.-21с.

4. Кучумов Л. А., Лукина М. К., Салтыков В. М. Анализ качества напряжения в электрических сетях при случайных колебаниях тока нагрузки.-Промышленная энергетика, 1973,№ 10,с. 17−19.

5. Захаревич C.B. Анализ энергетических соотношений в системе с приемниками, вносящими искажения.-Изв.АН СССР. Энергетика и транспорт, i960,№ 2,с.45−48.

6. Кучумов Л. А., Лукина М. К. Спиридонова Л.В. Учет направления потоков мощностей и потерь энергии в сетях с искаженными токами нагрузки.-В кн. повышение качества электроэнергии в распределительных сетях.-Киев:ИЭД АН УССР, 1974, с. 123−127.

7. Нейман Л. Р. Поверхностный эффект в ферромагнитных телах.—М.-Л.:Госэнергоиздат, 1949.-190с.

8. Нейман Л.Р."Петровский В. Н. Исследование поверхностного эффекта в ферромагнитных телах при частотах звукового диапазона. -Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт, 1966,№ 4,с.33−48.

9. Карасев В. В. К расчету потерь в стали трансформаторов и реакторов преобразовательных устройств.-Электротехника, 1973,#3, с.45−48.

10. Бар В. И. К расчету потерь в электротехнической стали принесинусоидальной форме кривой индукции.-В кн.:Силовые полупроводниковые и импульсные электромеханические преобразовательные устройства. Куйбышев, 1976, с.44−48.

11. Лейтес Л. В. Добавочные потери.-В кн.:Трансформаторы.Вып.5/ /Под ред.А. Г. Крайза.-М. :Госэнергоиздат, i960, с.148−168.

12. Липковская И. П. Влияние несинусоидальности напряжения на работу силовых трансформаторов.-Киев:ИЭД АН УССР. Препринт—147,1977.-49с.

13. Веников В. А., Жуков Л.А."Поспелов Г. Е. Электрические системы. Режимы работы электрических систем и сетей./Под ред.В.А.Ве-никова.-М.:Высшая школа, 1975.-344с.

14. Киш Л. Нагрев и охлаждение трансформаторов./Под ред.Г. Е. Тарле. -М. :Энергия, 1980.-208с.

15. Мельников H.A. Реактивная мощность в электрических сетях.—М. -.Энергия, 1975.-128с.

16. Кучумов Л. А., Эль-Амин Хусейн, Изельт К.-Д. О погрешностях расчетов гармонических составляющих токов и напряжений преобразователя при резонансных явлениях в питающих сетях.—Промышленная энергетика, 1983,№ 2,с.26−29.

17. Глинтерник С. Р. Электромагнитные процессы и режимы мощных статических преобразователей.-Л.:Наука, 1968.-214с.

18. Шайль К. Разработка универсального метода расчета несинусоидальности и применение его для анализа качества напряжения в сетях 20 кВ ГДР: Автореф.дис.. канд.техн.наук.-М., МЭЙ, 1983.-19с.

19. Черепанов В. В. Отдельные вопросы методики расчета несинусоидальности токов и напряжений в системах внутризаводского электроснабжения.:Автореф.дис.. канд.техн.наук.-М., МЭИ, 1973.-35с.

20. Володин В. В., Рйсев A.M. Особенности расчета несинусоидальности режимов электрических систем методом узловых напряжений.-В кн.:Применение математических методов при управлении режимами и развитием электрических систем. Иркутск, 1978, с.175−183.

21. Гераскин О. Т., Родыгин A.B. .Черепанов В. В. Применение ЦВМ EC-I020 для расчета уровней высших гармоник в системах внутризаводского электроснабжения.-В кн.:Качество электроэнергии в сетях промышленных предприятий.-М.:ИЦНТП, 1977, с.54−58.

22. Иванов B.C. Методы расчета несинусоидальности напряжения и исследование резонансных явлений на высших гармониках в сети внутризаводского электроснабжения при работе вентильных преобразователей. :Автореф, дис.. канд.техн.наук.-М., МЭИ, 1976.-20с.

23. Жежеленко й.В., Кашина Т. М. «Харламова З. В. Частотные характеристики входных сопротивлений сетей энергосистем со стороны узлов. -Известия ЕУЗов. Энергетика, 1979,№ 12,с.74−77.

24. Ивакин В. Н., Сысоева Л. В., Худяков В.В."Геворкян Г. X., Семенов B.C. Выбор фильтров высших гармоник для обеспечения качества электрической энергии.-Электротехника, 1985,№ 1, с.9−12.

25. Шийко С. А. Исследование режимов в сетях внешнего электроснабжения предприятий, обусловленных мощной выпрямительной нагрузкой.:Автореф.дис.. канд.техн.наук.-М., МЭИ, 1981.—20с.

26. Воротницкий В. Э., Железко Ю. С., Казанцев В. Н., Пекелис В. Г., Файбисович Д. Л. Потери электроэнергии в электрических сетях энергосистем./Под ред.В. Н. Казанцева.-М. :Энергоатомиздат, 1983.-368с.

27. Поспелов Г. Е., Сыч Н. М. Потери мощности и энергии в электрических сетях./Под ред.Г. Е. Поспелова.-М.:Энергоиздат, 1981.—216с.

28. Кузьминов В. И. Исследование регулируемых реакторов в схемах силовых резонансных фильтров высших гармоник для промышленных предприятий.:Автореф.дис.. канд.техн.наук.-Киев, 1. КПИ, 1975.-26с.

29. Ve&cescu С uwtakaiu asufZa e/kc?e&? peact/fab ?a ??n?ife eacieice aezcerie. Bu&??nuP si Uni? fie s? iehnic a? 4ndttvi? sa/? PoaieAmc д ГгаСап ' SeHa eachoie/imca, r c? co?t.

30. Бикфорд Дж.П., Мгалине Н., Рид Дж.Р. Основы теории перенапряжений в электрических сетях.-М. :Энергоиздат, 1981.-168с.

31. Азарьев Д. И. Математическое моделирование электрических систем.-М.:Госзнергоиздат, 1962.-224с.

32. Саднев Н. К., Гидалевич Е. Д. Потери мощности от высших гармонических в электрических сетях с мощными выпрямительными установками.-За технический прогресс, 1978,№ 4,с.17−20.

33. Царегородцев В. А. Технико-экономическая оценка ущерба от несинусоидальности формы кривых токов и напряжений в электрических сетях энергосистем.-Изв.ЕУЗов.Энергетика, 1974, № 12,с.12−16.

34. Мукосеев Ю. Л. Электроснабжение промышленных предприятий.—М.:Энергия, 1973.-257с.

35. Шалимов М. Г. Сопротивления проводов, линий электропередачи и контактной сети в спектре повышенных частот.:Автореф.дис.д-ра техн. наук. -Омск, ОШГГ, 1970, -34с.

36. Caa&wjf MteMch iV.3.^ Ц/eJefoÂ-f ?.M. Caau/arewn ufeacezieaf fosometeks fia s/iost W a>/?p f>o?f/?ase ?transmission anes.-Piuc. KE, m4, M№,/>

37. Морозов Ю. A., Владимирова Г. И. Определение активных сопротивлений многопроволочных скрученных проводов на высоких частотах .-Электротехника, 1963,№ 12,с.60−62.

38. Малаян К. Р. Исследование электрических параметров сталеалго-мини евых проводов на промышленной и высоких частотах.:Авто-реф.дис.. канд.техн.наук.^Л., ЛПИ, 1969.-29с.

39. AM. Ti&nspuseue' enehpuei efeceaice. ?1. Sc/ituza ee/?nicct ,.

40. Кузнецов И. Ф., Ганичев Г. Л. Активное сопротивление сталеалго-миниевых проводов для линий сверхвысокого напряжения.—Электрические станции, 1972,№ 7,с.48−50.

41. Алехин В. М. Расчет электромагнитного поля в проводе прямоугольного сечения.:Автореф.дис. .канд.техн.наук.-Новочеркасск, НПИ, 1952.-37с.

42. Мип&-ё А.3^етеп М. ^/?зе^от ^?с/е.

43. Семчинов A.M. Токопроводы промышленных предприятий.-Л.:Энергия, 1972.-200с.

44. Алехин В. М. Расчет электромагнитного поля в многофазных системах токопроводов.:Автореф.дне. .д-ра техн.наук.—Новочеркасск, НПИ, 1962.-32с.

45. Тозони О. В. 0 расчете мощных токопроводов повышенной частоты. -Электричество, 1978,№ 2,с.31−34.

46. Тозони О. В., Колерова Т. Я. Многофазные промышленные токопроводы. -Киев:Наукова думка, 1966.-195с.

47. Колерова Т. Я. Решение задач теории поверхностного эффектана ЭЦВМ.:Автореф.дис.. канд.техн.наук.-Киев, КПИ, 1969.-25с.те, Ж.

48. Кузнецов И. Ф. Электромагнитные характеристики токоведущих систем при поверхностном эффекте и методы их определения.: Автореф.дис. .д-ра техн.наук.~Л., ЛПИ, 1977.-32с.zMfeJnfivn.-^ ?neyceiechnit, leipzif 4 (&&),.

49. Нейман Л.Р."Кузнецов И.$., Зайцев И. А. О методе точного измерения сопротивления проводов сложной формы сечения.-Электричество, 1962,№ 9,с.43−44.

50. Грач И. М. Применение метода упрощенного операторного уравнения для расчета распределения вихревых токов при резковыра-женном поверхностном эффекте.-Изв. ЕУЗов. Энергетика, 1980,№ 2, с.90−94.

51. Белоруссов Н. И. Электрические кабели и провода.-М.:Энергия, I97I.-5I2C.

52. Бронгулеева М.Н."Городецкий С. С. Кабельные линии высокого напряжения.-М. -Л.:Госэнергоиздат, 1963.-512с.

53. Привезенцев В. А., Гроднев H.H."Холодный С.Д."Рязанов И. Б Основы кабельной техники.-М.^{Л.-Энергия,} 1967.-464с.

54. S/te?j?unoff ¿-Аеогр о/ coaxcaf? sansmission anes art</ cp&np&caS sAti/c/s.- Beff. fys/. Ш. J, № 4, /3- />. S32.

55. Семичевский П.И."Семичевская H.A. Расчет сопротивлений воздушных и кабельных линий на повышенных частотах.-Тр.Моск.энерг.ин-та"вып.559"1982,с.31−35.63. №no?J А.Н. М. Ле *??ednaic"f eub&nJ vestsfance г/coac/i/cfazs. 7в&/г$. АГЕЕ} 7/, ?2, /936.

56. Лейтес Л. В. Электромагнитные расчеты трансформаторов и реакторов.-М. :Энергия, 1981.-392с.

57. Gzeiscfi Я., Хзо${ а. Messung с/еёsen von Уе^вашс/геЪп. ß-/г. Archiv, ?

58. Сахно Л. И. Разработка методов расчета и исследование потерь в обмотках реакторов преобразовательных устройств.: Дис.. канд.техн.наук.-Л., ЛПИ, 1982.-171с.

59. Ц / JM"kmoti 5 мфсу hcremoncc? shJuUun ?n A.C. Рои/г? s^seem .IEEE Tzans. Pom& фук?. W fys/^ Jane, /#5?,.

60. Коркин B.M. Добавочные потери в обмотках трансформаторов при несинусоидальном токе.-Тр.Омского ин-та инж.ж.д.трансп. Омск, т.113,1970,с.40−44.

61. Анисимова Н. Д., Веников В. А. и др. Методика расчетов устойчивости автоматизированных электрических систем (анализ переходных процессов в электрических системах).-М.:Высшая школа, 1966.-248с.

62. Базуткин В. В., Дмоховская Л. Д. Расчеты переходных процессов и перенапряжений.-М.:Энергоатомиздат, 1983.-328с.

63. Жежеленко И. В. Показатели качества электроэнергии на промышленных предприятиях.-М.: Энергия, IS77. Л 28с.

64. Костенко М. В., Перельман Л. С., Н1карин Х).П. Волновые процессы и электрические помехи в многопроводных линиях высокого напряжения.-М.:Энергия, IS73.-272с.

65. A.c. 229 683 (СССР). Устройство для измерения активного сопротивления проводов/ Ленинград.политехи.ин-т им. М. И. Калининаавт.изобрет.И. Ф. Кузнецов, В. Г. Каган, К. О. Малаян.- Заявл.12.08.66, «I26I9I5/24−7- Опубл. в Б.И., 1968,№ 33.

66. Круг К. А. Основы электротехники,-М.:Госэнергоиздат, 1946,—315с.

67. CaPfoway R. H^ Sho&ocls W.B., WeJepoM LAf. f e&chica/? fxrtawe/eks ft* sAos/ а^с/ fo^Aase ec’Gfr?S/7?(, SS?0/l n’rtts. — P? oe. IEE з m4, w (<г)> f. aos/.

68. Шалимов М. Г. Круглый провод в нормальном однородном магнитном поле. -Тр. Омского ин-та инж. ж.д. трансп.-Омск, т.93, 1968, с. П0-И5.

69. Анго А. Математика для электрои радиоинженеров.-М.: Наука, 1964.-772с.80. fee Е., Эмде Ф., Лёш Ф. Специальные функции. Формулы, графики, таблицы. -М.: Наука, 1977. -344с.

70. Штерн Г. М., Ересько Й. Г. Расчет вытеснения тока в коротко-замкнутых кольцах ротора асинхронного двигателя.-Электротехника, IS78,№ I, с.24−28.

71. Тетеркина Е. Р., Рохлин С. П. Токопроводы повышенной частоты.-Тр.ин-та Тяжпромэлектропроект, 2.-М. ?Энергия, 1975, с.274−288.

72. А.ИМ. я? е a&Zntfeinp сигътА vesisiynce {afufo conJueeoes. Teuns. AIEF, ^ 77,.

73. Тихомиров П. М. Расчет трансформаторов.-М.-Энергия, 1976,—544с.

74. Gnetsch Я., teosl е. Messung Je? ОЛъыАму. и^лрхЖягеп юр eh. fecAc } BJ. fi), Ж, *.

75. Канцельсон С. М. Добавочные потери в обмотках трансформаторов повышенной частоты при протекании тока несинусоидальной формы.-Электротехника, 1966II, с.8−13.

76. Беркас С., Цёк 3. Математические модели элементов электроэнергетических систем.-М.:Энергоиздат, 1982.-312с.

77. Стернин В. Г. Вопросы токораспределения в катушках сильного тока.-Электричество, 1963,№ 2,с.31−34.

78. Лейтес Л. В. Токи в параллельных ветвях обмоток трансформаторов и реакторов.-Электричество, IS73,№ 4,с.73−77.

79. Коркин В. М. Виток провода в однородном магнитном поле.-Тр. Омского ин-та инж. ж.д. трансп.-Омск, т.104,1970,с.32−37,.

80. Эльясберг П. Е. Измерительная информация: сколько ее нужно? Как ее обрабатывать?-М.:Наука, 1983.-208с.

81. Зажигаев Л. С., Кишьян A.A., Романиков Ю. И. Методы планирования и обработки результатов физического эксперимента.-М.: Атомиздат, 1978.-232с.

82. Электрические станции, сети и системы/ В. А. Веников, В.И.Идель-чик.-М.:ВИНИТИ, 1974.-Т.7. Методы оптимизации управления планированием больших систем энергетики (оптимизация развития и функционирования). -208с.

83. Идельчик В. И., Паламарч. ук С. И. Погрешности в исходной информации при расчетах режимов электрических систем. В кн.: Вопросы применения математических методов при управлении режимами и развитием электрических систем. Иркутск, 1972, с.40−61.

84. Паламарчук С. И. Определение погрешностей при расчетах на ЦВМ установившихся режимов электрических систем.:Автореф. дис.. канд.техн.наук.-Новосибирск, 1973.-22с.

85. Льгкин A.B. Анализ и расчет режимов электрических систем вероятностно-статистическим методом.:Автореф. дис.. канд.техн.наук.-Новосибирск, IS74.-21с.

86. Гнеденко В. В. Курс теории вероятностей.-М. :Гостехиздат, 1950.-185с.

87. Компенсация реактивной мощности и регулирование напряжения в электрических сетях Усть-Каменогорского тнтаяо-магниевого комбината:0тчет/Алма-Атинский энергетический институт (АЭИ) Руководитель работы Трофимов Г. Г.- № ГР 81 007 402;

88. Инв.№ Б 0283.70 016 157.-Алма-Ата, 1982 г.-140с.

89. ГР 78 068 766- Инв." Б 0282.4 018 929.-Алма-Ата, 1961 г.-103с.

90. Разработка рекомендаций по повышению надежности и экономичности системы электроснабжения Целиноградского керамического комбината: Отчет/Алма-Атинский энергетический институт (АЭИ) — Руководитель работы Трофимов Г. Г.;

91. ГР 78 068 766- Инв.$ Б 856 237.-Алма-Ата, 1979 г.-209с.

92. Демирчан К. С., Воронин В. Н., Кузнецов И.$. Поверхностный эффект в электроэнергетических установках. -Л.: Наука, 1983. —280с.

93. Трофимов Г. Г., Решетов D.E. Определение и оценка погрешностей приборов для измерения высших гармоник в электрическихсетях. -Из в. ВУЗов .Энергетика, 1980 ,№ 5, с .88−92.

94. Скрябинский B.C. Точность учета электрической энергии в мощных нелинейных цепях.-Киев:ИЭД АН УССР, Препринт-81,1974.—62с.

95. Зыкин Ф. А., Каханович B.C. Измерение и учет электрической энергии. -М.:Энергоиздат, 1982.-104с.

96. Минин Г. П. Несинусоидальные токи и их измерение.-М. ¡-Энергия, 1979.-112с.

97. ПО. Овчинников A.M. Погрешности счетчиков переменного тока при несинусоидальном токе нагрузке.-Вестник электропромышленности, 1955,№ 2,с.34−39.

98. Кушнир Ф. В. Радиотехнические измерения.-М.:Связь, 1975.-320с.

99. Атамалян Э. Г. Приборы и методы измерения электрических величин.-М.:Высшая школа, 1982.-223с.

100. Федоров A.A., Каменева В. В. Основы электроснабжения промышленных предприятий.-М.:Энергия, 1979.-408с.

101. Еежеленко И. В., Кузьмине в В.И., Сабодаш Л. С., Шатунов М. А., Ильин H.A. Резонансный фильтр с регулируемым реактором для электросетей с источниками гармоник.-Промышленная энергетика, 1975 ,.№ 1, с.33−35.

102. Берковский A.M. Фильтры гармоник тока на стороне переменного тока преобразовательных подстанций.-Энергохозяйство за рубежом, 1974,№ 4,с.36−44.

103. Бохан А. Н. Перегрузка конденсаторов фильтрокомпенсирующих устройств и средства защиты.-Изв.ВУЗов.Энергетика, 1979,№ 4,с .101−104.