УДК 621.3

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ КОМПЕНСИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ НА ОСНОВЕ РАСЧЕТНЫХ СХЕМ

Добуш Василий Степанович
Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»
ассистент кафедры электротехники, электромеханики, электроэнергетики

Аннотация
В статье рассматриваются различные способы эквивалентирования нелинейной нагрузки и несинусоидальных источников питания. Это необходимо для точного расчета несинусоидальных режимов работы сети и правильного выбора компенсирующих устройств.

Ключевые слова: компенсирующие устройства, нелинейная нагрузка, несинусоидальные источники питания, силовая электроника


CALCULATION OF PARAMETERS OF COMPENSATING DEVICES BASED ON DESIGN SCHEMES

Dobush Vasiliy Stepanovich
National Mineral Resources University (University of Mines)
assistant professor of electrical engineering, power engineering, еlectromechanics

Abstract
This article discusses various ways to simplify a non-linear load and non-sinusoidal power sources. It is necessary to calculate non-sinusoidal power network and to choose compensating devices correctly.

Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Добуш В.С. Определение параметров компенсирующих устройств на основе расчетных схем // Современные научные исследования и инновации. 2014. № 5. Ч. 1 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2014/05/35092 (дата обращения: 30.09.2017).

При современном развитии технологий силовой электроники становится реальным всевозможные преобразования электрической энергии при мощности нагрузки от нескольких ватт до нескольких десятков мегаватт при помощи силовых ключей-тиристоров, IGBT и MOSFET-транзисторов с частотой коммутации до нескольких десятков килогерц. При этом доля таких приборов непрерывно растет. Например, в развитых странах доля регулируемых приводов, построенных на основе устройств силовой электроники, по отношению к нерегулируемым уже составляет 1:1, в России этот показатель пока 1:20.[1]

Несомненно, что применение такой техники увеличивает эффективность использования электрической энергии. Например, в США в период с 1985 по 1995г, была проведена реконструкция 60-ти энергоблоков теплоэлектростанций, где было установлено 300-частотно-регулируемых устройств электропривода в диапазоне от 630 до 4500 кВт. Годовой экономический эффект выразился в экономии 1млрд кВт*ч электрической энергии.[1]

Рисунок 1 – Схема распространения высших гармоник в сети предприятия

Однако применение таких приборов имеет значительный недостаток – потребляемый ими ток является несинусоидальным. Данное явление не было бы опасным, если бы не влияло на другие элементы энергосистемы. Распространение высших гармоник схематично показано на рисунке 1. Высшие гармоники тока, источником которых является нелинейная нагрузка, вызывают падение напряжения на сопротивлении системы, что в свою очередь ведет к искажению питающего напряжения в точке общего присоединения нагрузок 1. Затем данное искаженное напряжение вызывает протекание токов высших гармоник на всех нагрузках, подключенных к общей шине. Таким образом происходит распространение токов высших гармоник в сети предприятия. Но если предприятие само в целом является источником высших гармоник и подключено к фидеру, питающему и другие предприятия, то аналогично происходит загрязнение сети этих предприятий токами высших гармоник.

Одной из основных проблем выбора параметров компенсирующих средств является определение прогнозируемых уровней высших гармоник электрической сети.

Для определения параметров режима работы системы электроснабжения при влиянии ВГ должна создаваться расчетная схема замещения. Как известно [2], искажения со стороны питающей сети могут быть представлены в виде последовательно соединенных источников напряжения, а искажения со стороны нагрузки – источниками тока.

Рисунок 2- Схема замещения несинусоидального источника питания (Lc-индуктивность системы, ИП – источник питания, I(1), I(2), I(n-1), I(n)- источники тока, соответствующие спектру потребляемого системой тока)

Однако, в схеме замещения электрической сети представление источников ВГ может быть и другим. Это достаточно широко представлено в [2]. Например, источник несинусоидального напряжения при расчете несинусоидальных режимов можно заменить как совокупностью источников тока (рисунок 2), так и источников напряжения (рисунок 3).

Рисунок 3 – Схема замещения несинусоидального источника питания (Lc-индуктивность системы, ИП – источник питания, U(1), U(2), U(n-1), U(n)- источники напряжения, соответствующие спектру источника питания)

Однако, первая конфигурация сети имеет значительный недостаток. Так как, известно, что напряжение питания не зависит от нагрузки (жесткость рассматриваемой сети регулируется индуктивностью системы Lc) в том числе и на ВГ, но при выше описанной замене при изменении каких либо параметров сети и нагрузки изменится и напряжение на входе сети, что ошибочно. При замене же источника питания совокупностью источников синусоидального напряжения таких проблем не возникает. Поэтому такая замена предпочтительнее.

Замена нелинейной нагрузки также возможна как источниками напряжения (рисунок 4), так и источниками тока (рисунок 5)

Рисунок 4-Схема замещения нелинейной нагрузки (НН – нелинейная нагрузка, U(1), U(2), U(n-1), U(n)- источники напряжения, соответствующие спектру, прикладываемого к нагрузки напряжения)

Первая схема замещения, использующая спектр напряжения нелинейной нагрузки, также имеет значительный недостаток. Протекающий по сети ток нелинейной нагрузки будет зависеть не от режима работы нелинейной нагрузки, а от параметров сети, что является неверным. Поэтому при расчете несинусоидальных режимов предпочтительнее схема замещения, при которой нелинейная нагрузка заменяется совокупностью источников тока, соответствующих спектру потребляемого нагрузкой тока.

Рисунок 5 – Схема замещения нелинейной нагрузки (НН – нелинейная нагрузка, I(1),I(2),I(n-1), I(n)- источники тока, соответствующие спектру, потребляемого тока)

Таким образом, наиболее целесообразно использование при моделировании различных несинусоидальных режимов работы электрической сети в качестве источника несинусоидального напряжения модель изображенную на рисунке 3 и в качестве схемы замещения нелинейной нагрузки – модель на рисунке 5.


Библиографический список
  1. Семенов Б.Ю. Силовая электроника. Профессиональные решения// СОЛОН-ПРЕСС, 2011. –C. 416.
  2. 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.


Все статьи автора «Добуш Василий Степанович»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: