автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Фильтрокомпенсирующие устройства для обеспечения электромагнитной совместимости в электротехнических комплексах с вентильной нагрузкой

рТБ ОЯ 2 3 НОИ «9»

На правах рукописи

ФИЛЬТРОКОМПЕНСИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ В ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСАХ С ВЕНТИЛЬНОЙ НАГРУЗКОЙ

Специальность 05.09.03 — Электротехнические комплексы и системы включая их управление и регулирование

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 1998

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном горном институте (техническом университете)

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Абрамович Б.Н.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Орлов A.B.

кандидат технических наук, доцент Распопов Б.В.

Ведущее предприятие: АО ВАМИ.

Защита состоится « 17 » декабря_1998 года

в 15 час 15 мин, на заседании Диссертационного совета К.063.15.04. в Санкт-Петербургском государственном горном институте (техническом университете) им. Г.В.Плеханова по адресу: 199026, г.Санкт-Петербург, В.О., 21 линия, д.2, ауд. № 1201.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного горного института (технического университета) им. Г.В.Плеханова.

Автореферат разослан « /У » _1998 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета, доцент

(И

Б.Г.Анискин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Характерной особенностью систем электроснабжения современных горных предприятий является большой удельный вес нелинейных нагрузок. В рамках внедрения новых технологий на горных предприятиях все большее применение находят тиристорные преобразователи частоты. Внедрение мощных полупроводниковых агрегатов питания серий электролизеров на предприятиях цветной металлургии привело к увеличению доли нелинейной нагрузки в общем объеме электроприемников и составляет для крупных предприятий 1000 - 2500 МВт. Работа такой нагрузки сопровождается генерацией в сеть высших гармоник тока и напряжения. Искажение формы кривой напряжения приводит к увеличению потерь электроэнергии, старению изоляции электрооборудования, ухудшению работы средств связи, автоматики, телемеханик и защиты. Все более широкое применение микропроцессорной техники для управления технологическим процессом, в том числе и на предприятиях горной промышленности, предъявляет более жесткие требования к качеству напряжения. Электромагнитная совместимость оборудования в системах электроснабжения (СЭС) с вентильной нагрузкой предполагает способность технических средств функционировать с заданным качеством в заданной обстановке и не создавать недопустимых электромагнитных помех другим техническим средствам.

Анализ научно-технических достижений в области обеспечения электромагнитной совместимости оборудования в сетях предприятий с вентильной нагрузкой показал, что наиболее перспективным способом снижения уровня высших гармоник является применение фильтрокомпенсирующих устройств (ФКУ).

Выполнение силовым фильтром своих функций определяется точностью его настройки. Существующие методики проектирования базируются на точной настройке фильтров на частоты соответствующих высших гармоник и не учитывают возможные технологические и эксплуатационные отклонения параметров элементов силового фильтра. Однако, в силу дискретности значений емкости силовых конденсаторов и индуктивности выпускаемых промышленностью реакторов, добиться точной настройки фильтра на частоту заданной высшей гармоники представляется трудной задачей. Кроме того, в процессе работы ФКУ имеет место постепенный выход из строя

единичных секций конденсаторной батареи фильтра. Такая деградация конденсаторной батареи может привести к отклонению частоты настройки силового фильтра от заданной. Расстройка силового фильтра приводит к увеличению коэффициента несинусоидальности на шинах подстанции и к недопустимой перегрузке его токами высших гармоник.

В аварийных режимах работы отклонения параметров компонентов силовых фильтров может привести к недопустимой перегрузке их токами высших гармоник.

При автоматическом вводе резерва фильтры, настроенные на частоту одной гармоники и подключенные к различным секциям шин подстанции оказываются включенными параллельно. При наличии отклонений параметров входящих в их состав элементов фильтры могут образовывать резонансный контур для тока высшей гармоники резонансной частоты. В этом случае ток высшей гармоники циркулирует между двумя фильтрами. Величина этого тока может превышать эквивалентный ток источника, что приводит к перегрузке ФКУ током высшей гармоники и преждевременному выходу его строя. Поэтому при проектировании фильтрокомпенсирую-щих устройств необходимо учитывать особенности их работы в аварийных режимах.

Актуальность исследований, связанных с работой фильтро-компенсируюшего устройства в различных режимах его работы подчеркивается в работах ведущих ученых в данной области, в том числе в публикациях И.В. Жежеленко, Дж Арриллаги, Д. Бредли, В.Г. Курбацкого, Л.А. Кучумова, В.Я. Майера, Г.А. Николаева, В.А. Пономарева, A.A. Яценко и др. Однако, к настоящему времени не решен комплекс вопросов, связанных с чувствительностью системы ФКУ к вариации параметров компонентов силовых фильтров. Поэтому представляется особенно актуальным исследование влияния изменения характеристик силовых фильтров на эффективность их работы и создание фильтрокомпенсирующего устройства повышенной надежности для сетей предприятий с вентильной нагрузкой.

Работа выполнена на кафедре электротехники и электроснабжения горных предприятий Санкт-Петербургского государственного горного института (технического университета) в соответствии с планами научно-исследовательских работ ГП «Роснефть», АО «Кандалакшский алюминиевый завод» и Государственного комитета Российской Федерации по высшему образованию.

Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является создание фильтрокомпенсирующего устройства повышенной надежности, обеспечивающего электромагнитную совместимость оборудования электротехнических комплексов. Для практической реализации поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• выявить закономерности влияния отдельных факторов на степень расстройки силового фильтра;

• установить допустимый диапазон варьирования технологических и эксплуатационных отклонений параметров элементов, входящих в состав силового фильтра;

• разработать структурную схему и определить параметры режимов ФКУ в системах электроснабжения с вентильной нагрузкой;

• разработать алгоритм и методику проектирования ФКУ для предприятий с вентильной нагрузкой с учетом технологических и эксплуатационных отклонений параметров компонентов силовых фильтров;

• разработать микропроцессорную систему защиты, контроля и диагностики состояния ФКУ.

Идея работы. Заключается в выявлении параметров, определяющих степень расстройки силового фильтра, создании системы контроля эксплуатационных отклонений ФКУ и обеспечения с ее помощью электромагнитной совместимости оборудования в узле нагрузки предприятия с вентильной нагрузкой, уменьшения ущербов. связанных с неустойчивой работой систем автоматики, связи и преждевременного выхода из строя конденсаторных батарей.

Методы исследования. В работе использованы теория электрических цепей, метод гармонического анализа, метод наложения, теория чувствительности, теория математического моделирования, методы обработки экспериментальных данных, методы решения алгебраических и дифференциальных уравнений, решение задач проектирования и моделирования с использованием ЭВМ.

Научная новизна работы:

• установлены зависимости эффективности работы силового фильтра и загрузки его токами высших гармоник от технологических и эксплуатационных отклонений параметров компонентов, входящих в состав ФКУ;

• определены функции чувствительности системы силового фильт-

ра по отношению к изменению параметров входящих в его состав элементов, позволяющие выявить степень влияния каждого из них и определить допустимый уровень наиболее значимых факторов;

• разработана методика выбора на стадии проектирования основных параметров ФКУ с учетом технологических и эксплуатационных отклонений у элементов силовых фильтров;

• предложена микропроцессорная система зашиты от повреждения конденсаторов, которая может быть интегрирована в комплексную защиту ФКУ.

Обоснованность научных положений базируется на применении известных положений теории электрических цепей, теории электромагнитных процессов в системах электроснабжения, теории фильтров и методов математического моделирования.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций достаточным объемом теоретических исследований с использованием стандартных допущений, а также соответствием полученных результатов данным промышленных экспериментов.

Практическая ценность работы заключается в следующем:

• разработана методика проектирования ФКУ для сетей предприятий с вентильной нагрузкой с учетом возможной перегрузки его токами высших гармоник вследствие отклонения параметров его элементов;

• разработана программа моделирования режимов фильтрокомпен-сирующего устройства, позволяющая определять эффективность работы и степень загрузки его токами высших гармоник при изменении параметров его компонентов;

• разработан способ определения диагностических признаков аварийного состояния силового фильтра и микропроцессорная система защиты, контроля и диагностики состояния ФКУ.

Реализация выводов и рекомендаций работы. Разработана методическая основа проектирования силовых фильтров высших гармоник с учетом технологических отклонений параметов их компонентов. Результаты диссертационной работы были использованы в проектировании ФКУ для АО «Кандалакшский алюминиевый завод». В результате этого ожидаемый экономический эффект от снижения несинусоидальности напряжения на шинах преобразовательной подстанции посредством ФКУ составляет 3561тыс. руб.

Положения, выносимые на защиту:

1. Зависимости коэффициентов загрузки токами высших гармоник и эффективности работы силового фильтра от интегрального показателя отклонения реактивного сопротивления резонансной цепи фильтра, позволяющие установить допустимые отклонения параметров компонентов ФКУ;

2. Совокупность технических средств, алгоритм и методика проектирования ФКУ для обеспечения электромагнитной совместимости оборудования электротехнических комплексов с вентильной нагрузкой.

Апробация.

Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на семинарах ученых кафедры электротехники и электроснабжения горных предприятий СПГГИ (ТУ), конференциях молодых ученых СПГГИ (ТУ) в 1995 - 1998 годах, на Международном симпозиуме «Энергосберегающие технологии добычи, транспортировки и переработки твердых, жидких и газообразных полезных ископаемых», Санкт-Петербург, 1996 год, на IV Международном Форуме «Горное оборудование, переработка минерального сьфья, новые технологии, экология» (ETER). Санкт-Петербург, 1996 год, производственно-техническом совещании «Создание нового энергетического оборудования для нефтяной и нефтеперерабатывающей отраслей», г.Альметьевск, 1997 год.

Публикации. Основные результаты работы опубликованы в 9 печатных работах.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и заключения, изложенных на страницах. Содержит 30 рисунков, //таблиц, список литературы го ^наименований и ^приложений. Общий объем работы/Дгграницы.

Во введении дается общая характеристика работы, обосновывается ее актуальность.

В главе 1 рассмотрены проблемы, технические средства снижения уровня электромагнитных помех, научно-технические задачи разработки фильтрокомпенсирующего устройства со стабильными характеристиками, сформулированы цель и задачи исследования.

В главе 2 определены функции чувствительности системы силового фильтра по отношению к изменению каждого из факторов, дана оценка эффективности работы ФКУ в условиях изменения его параметров, определены допустимые диапазоны отклонений пара-

метров компонентов силовых фильтров.

В главе 3 составлена обобщенная схема системы электроснабжения с вентильной нагрузкой и силовыми фильтрами, разработан алгоритм и программа моделирования режимов ФКУ, установлены параметры режимов ФКУ.

В главе 4 приведена методика выбора основных компонентов силового фильтра на стадии проектирования с учетом неизбежных технологических отклонений параметров его элементов.

В главе 5 рассмотрены аварийные режимы работы ФКУ, разработана микропроцессорная система защиты от повреждения конденсаторов конденсаторной батареи силового фильтра и возможность ее интеграции в комплексной системе контроля и управления подстанцией.

Заключение содержит обобщенные выводы по результатам исследований в соответствии с целью и решенными задачами.

ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Положение 1.

Зависимости коэффициентов загрузки токами высших гармоник и эффективности работы силового фильтра от интегрального показателя отклонения реактивного сопротивления резонансной цепи фильтра, позволяющие установить допустимые отклонения параметров компонентов ФКУ;

На основе анализа реальных схем электроснабжения горных предприятий, в частности АО «Интауголь», АО «Воркутауголь», АО «Татнефть», ПО «Востсибуголь», АО «Кандалакшский алюминиевый завод» и др. составлена расчетная однолинейная схема замещения секции шин подстанции для выявления закономерностей влияния отклонений параметров элементов силового фильтра на величину загрузки токами высших гармоник и эффективность его работы (рис.1).

Точность отображения объекта достигается тем, что учтены активные сопротивления всех элементов сети, включая силовые фильтры и конденсаторные установки, емкость линий электропередачи на землю; учтена возможность дополнения ФКУ широкополосным фильтром, что позволяет снизить уровень гармоник высоких частот (у = 25 -ь 41).

Рис.1. Однолинейная схема замещения секции шин подстанции

На схеме обозначено: г,«, хЭУ - эквивалентное сопротивление не вентильных потребителей распределительной сети предприятия на частоте у-й высшей гармоники, включая сопротивление системы, линий электропередач и понижающего трансформатора;

хКб V ■ 1"к5* - емкостное и активное сопротивления отдельно подключенных конденсаторных батарей (если таковые имеются); хьф1у. хсф1 . Гф1у - индуктивное сопротивление реактора, емкостное сопротивление конденсаторных батарей и активное сопротивление /го фильтра в составе ФКУ; п - число силовых фильтров в составе ФКУ;

хС!шу, - параметры широкополосного фильтра;

Нелинейная нагрузка представлена эквивалентным источником тока высшей гармоники /„.

Ток высшей гармоники, протекающий в т-й ветви ФКУ:

А'т ^ V

П2„

1-1.¡ГШ

г „ П 2Ы

I

9=1

где:

/ = 1... п.п - число ветвей в схеме замещения;

- сопротивление г-й ветви на частоте у-й высшей гармоники. Коэффициент загрузки фильтра током высшей гармоники и коэффициент эффективности его работы кЭУ определяются из выражений:

к¡у —

фу

р2

Уфу + У Су

1

- +

V'

йгР2

а +

а +

Р!

Кк>кУ ;

где:

Уфу ,Усу ~ модули проводимостей цепи силового фильтра и сети на частоте у-й высшей гармоники;

()г добротность цепи силового фильтра на основной частоте; кр - /^о - относительная мощность конденсаторной батареи силового фильтра;

()н6 - номинальная мощность конденсаторной батареи фильтра; Ба - мощность короткого замыкания на шинах преобразовательной подстанции;

к; - коэффициент, учитывающий возрастание сопротивления сети за счет влияния емкости на землю линий электропередач, а также батарей конденсаторов, непосредственно подключенных к шинам подстанции и остальных фильтров;

ки - (/„, / 11нб - коэффициент, равный отношению напряжения на шинах подстанции 11ш к номинальному напряжению конденсаторной батареи силового фильтра ин6; у - номер частоты настройки фильтра;

1 7

-у- + а - относительное отклонение полного сопротивления

фильтра от величины индуктивного (емкостного) сопротивления при резонансе;

а • относительное отклонение реактивного сопротивления резонансной цепи силового фильтра:

а =

(1+а1)(1+аю):(1+аС1)(1+аС2)(1+а1)-1 (1+аш)(1 + ас1)(1+аС2)(1+а,)

где:

аа - относительное отклонение частоты питающего напряжения; а.1 - относительное отклонение индуктивности реактора фильтра; аа - относительное отклонение емкости конденсаторной батареи силового фильтра, вызванное технологическими допусками на величину емкости конденсаторов;

аСг - относительное отклонение емкости конденсаторной батареи, вызванное ее деградацией в процессе эксплуатации; а, - относительное отклонение емкости конденсаторной батареи, вызванное изменением температуры нагрева конденсаторов.

В таблице 1 приведены диапазоны изменений относительных отклонений параметров компонентов силового фильтра. За базис приняты номинальные значения параметров.

Таблица 1.

Величина Значение, о.е.

хшп тах

-0.03 0.03

аш -0.03 0.01

«С1 -0.05 0.10

асг -0.25 0

а, -0.026 0.02

Выполнено моделирование режимов работы силового фильтра в следующем диапазоне независимых переменных;

• относительная мощность конденсаторной батареи силового фильтра кр = (10 +45)- /Г';

• к, = 1 -г2. ки = 0.8+1;

• добротность цепи фильтра Ог— Ю +30.

Моделирование проводилось для отдельного фильтра, а также для фильтрокомпенсирующего устройства с различным набором силовых фильтров. Учитывалась возможность использования в составе ФКУ широкополосного фильтра и отдельно^ подключаемой конденсаторной установки. ''

Установлено, что наиболее неблагоприятные режимы работы силового фильтра имеют место при отрицательном отклонении реактивного сопротивления резонансной цепи фильтра. Так, например, коэффициент эффективности работы фильтра 5-й гармоники при относительном отклонении его реактивного сопротивления 6 % достигает значения 1 (рис. 2). Это приводит к значительному повышению тока высшей гармоники в сети не вентильных потребителей. В этом случае коэффициент загрузки силового фильтра током высшей гармоники kiv & 1.82 и увеличивается с ростом добротности резонансной цепи фильтра.

При положительных значениях относительного отклонения реактивного сопротивления фильтра коэффициент загрузки его током высшей гар моники не превышает единицы, а коэффициент эффективности приближается к расчетному значению в тем большей мере, чем выше добротность резонансной цепи. С целью определения требований к эффективности работы силовых фильтров было рассмотрено влияние величины коэффициента несинусолдальности на шинах подстанции на показатели надежности работ ы силовых конденсаторов.

Рис.2. Зависимость коэффициентов эффективности работы и загрузки током высшей гармоники от относительного отклонения а для фильтра 5-й гармоники.

По данным промышленных экспериментов для интенсивности отказов конденсаторов было получено выражение:

X - 5.022 ■ 1п{к» с) - 5.12.

где кнс - коэффициент несинусоидальности напряжения, определяемый по выражению:

Выявлено, что для достижения паспортного срока службы силовых конденсаторов величина коэффициента несинусоидальности на шинах подстанции б (10) кВ не должна превышать кнс = 2^-3%, что ниже требований ГОСТ 13109 - 87. При этом коэффициент эффективности работы фильтров 5-й и 7-н гармоник не должен превосходить 0.25 -г- 0.35, а для фильтров 11-й и 13-й гармоник составляет 0.15-г 0.2.

Исходя из вышеизложенного, были определены диапазоны допустимых отклонений емкости конденсаторных батарей и индук-тивностей реакторов силовых фильтров.

Положение 2.

Совокупность технических средств, алгоритм и методика проектирования ФКУ для обеспечения электромагнитной совместимости оборудования электротехнических комплексов с вентильной нагрузкой.

С целью определения значимости каждого из факторов на величину относительного отклонения реактивного сопротивления

где.

[У/ - величина напряжения основной частоты; 11„ - величина напряжения у-й высшей гармоники: п - число учитываемых высших гармоник:

фильтра проведен анализ чувствительности системы силового фильтра по отношению к каждому из факторов. Установлено, что относительное отклонение реактивного сопротивления резонансной цепи фильтра является функцией пяти переменных:

а = / (ам , аь, аа , аС2, ас)

Исходя из положений теории чувствительности для относительного отклонения реактивного сопротивления силового фильтра были получены функции чувствительности:

Р=1

М

\

АХ, дР„

фу р )

Р

Г г 1 Л

vL +-

vC" со,

Acó

р \ " ном ном J номном

va> AL АС, 1 АС, 1

+-—-+-—---+-=-7--+

^^ НОМ НОМ VO}homCkom vú}homLHOM vcóh0,JChou +AC,)~ vcoHOMLHOM АС, 1

^со„ом(С\ом+АС,+АС2)- veo

HOM HOM

где:

АХф,=\>(оиом LHOM (1+aJ (1+aJ - l/(vo}HOMCHOM(l+aci)(l+ccc2)(l+at)) -величина абсолютного отклонения реактивного сопротивления цепи фильтра;

АРр = Ртм -Рр- вектор отклонений параметров компонентов силового фильтра;

РНом - вектор номинальных значений параметров компонентов фильтра;

Рр - вектор фактических значений параметров элементов силового фильтра;

р - номер элемента вектора значений (отклонений) компонентов; <JW,, LH0M, Снои - номинальные значения частоты питающего напряжения, индуктивности реактора и емкости батареи конденсаторов силового фильтра;

Асо, AL - значения абсолютных отклонений частоты и индуктивности реактора;

AC¡, АС2, АС, ~ значения абсолютных отклонений емкости батареи конденсаторов фильтра, вызванные изменением температуры нагре-

ва конденсаторов, технологическими допусками на емкость конденсаторов и деградацией конденсаторной батареи фильтра соответственно.

На основании анализа полученных функций чувствительности было установлено, что наибольшее влияние на эффективность работы силового фильтра оказывает деградация конденсаторной батареи фильтра и изменение температуры нагрева конденсаторов.

Разработана микропроцессорная система защиты, контроля и диагностики состояния фильтрокомпенсирующего устройства, позволяющая определять степень деградации конденсаторной батареи силового фильтра. Блок-схема устройства защиты от повреждения конденсаторов приведена на рис. 3.

РМО

Блок согласования

Рис. 3. Состав микропроцессорной системы защиты, контроля и диагностики состояния ФКУ .

Р, КБ - реактор и конденсаторная батарея силового фильтра; ИП - измерительный преобразователь: ПК - программируемый контроллер;

РМО - рабочее место оператора (информационный терминал).

Система построена на базе программируемого контроллера, имеет открытую архитектуру, способную адаптироваться к конкретным условиям понизительных подстанций горных предприятий. Система зашиты может быть интегрирована в комплексную систему контроля и управления электроподстанцией. Модульная конструкция позволяет наращивать функциональные возможности путем создания конфигурации, необходимой для решения конкретной задачи, что позволяет снизить затраты на оборудование.

В условиях эксплуатации возникают аварийные режимы (повреждение в одной из питающих линий электропередач или в одном из трансформаторе), приводящие к изменению параметров системы электроснабжения. При автоматическом вводе резерва два ФКУ различных секций оказываются включенными параллельно. Установлено, что если отклонения параметров силовых фильтров, настроенных на частоту одной высшей гармоники различны по знаку, в этой системе могут возникать резонансные явления на частоте настройки фильтров, приводящие к недопустимым перегрузкам ФКУ.

Предложенная микропроцессорная система защиты контролирует изменение конфигурации ФКУ и производит отключение одного из силовых фильтров в случае недопустимого усиления тока высшей гармоники в его цепи.

Полученные в диссертационной работе результаты были использованы при разработке методики проектирования силовых фильтров для предприятий с вентильной нагрузкой. В методике учитываются технологические допуски на параметры компонентов фильтров, определяются коэффициенты эффективности работы и коэффициенты загрузки токами высших гармоник выбранных фильтров, перегрузки фильтров при изменении конфигурации системы электроснабжения и уставки срабатывания защиты ФКУ. Алгоритм проектирования представлен на рис. 4.

В работе рассмотрен вариант использования системы защиты, контроля и диагностики состояния фильтрокомпенсирующего устройства в интегрированной системе контроля и управления понизительной подстанцией БСАОА. Открытая архитектура системы позволяет придавать ей дополнительные функции путемм введения в ее состав дополнительный блоков и модулей. Промышленный контроллер в составе системы может обрабатывать сигналы датчиков других видов защиты ФКУ.

V—*■ ■ - ч

Начало )

Ввод исходных данных:

п, V, /у , кие , кК ООП , 1/ш . *ОкРМ. Г-»V , ^т*

н _

! ! 3 ' Выбор батарей конденсаторов фильтров

данного спектра фильтруемых частот

1

!4 Выбор реакторов силовых фильтров |

1

I5! 1 1 Расчет величин относительного отклонения

реактивного сопротивления фильтров а.

Рис. 4. Алгоритм проектирования силовых фильтров.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе дано решение научной задачи, заключающейся в создании фильтрокомпенсирующего устройства повышенной надежности, обеспечивающего электромагнитную совместимость оборудования электротехнических комплексов.

Основные результаты диссертационной работы заключаются в следующем:

1. Обоснована необходимость обеспечения нормальной работы ФКУ в сетях предприятий горной промышленности с вентильной нагрузкой, непрерывного контроля отклонения параметров конденсаторов конденсаторной батареи силового фильтра, включая температуру их нагрева и изменения конфигурации ФКУ при аварийных режимах в системе электроснабжения, сопровождающихся автоматическим вводом резерва. Разработан комплекс технических средств защиты, контроля и диагностики состояния ФКУ, открытая архитектура которого позволяет придавать ему дополнительные функции и возможность интегрировать его в комплексную систему контроля и управления подстанцией предприятия.

2. Разработана математическая модель обобщенной сети горного предприятия с вентильной нагрузкой и предприятия цветной металлургии с мощным источником высших гармоник, позволяющая выявить влияние отклонения частоты питающего напряжения, индуктивности реактора и емкости батареи конденсаторов силового фильтра на величины коэффициентов загрузки током высшей гармоники и эффективности его работы.

3. Установлены зависимости коэффициента эффективности работы силового фильтра и коэффициента загрузки его током высшей гармоники от величины интегрального показателя - относительного отклонения реактивного сопротивления резонансной цепи фильтра. Показано, что наиболее неблагоприятные режимы работы силового фильтра имеют место при отрицательных отклонениях реактивного сопротивления. Так. при достижении относительного отклонения реактивного сопротивления фильтра 5-й гармоники значения -6 % коэффициент эффективности его работы приближается к единице. Это приводит к значительному повышению тока высшей гармоники в сети предприятия и пере-

грузке фильтра током высшей гармоники.

4. С использованием теории чувствительности было рассмотрено влияние каждого из факторов на величину относительного отклонения реактивного сопротивления фильтра. Анализ чувствительности системы силового фильтра показал, что наибольшее влияние на эффективность работы фильтра и загрузку его током высшей гармоники оказывают деградация конденсаторной батареи и температура нагрева конденсаторов.

5. Даны рекомендации по повышению надежности работы электрооборудования, заключающиеся в необходимости снижения величины допустимого коэффициента несинусоидальности на шинах понизительной подстанции 6(10) кВ до уровня 2^3%. Показано, что наработка на отказ силовых конденсаторов при величине коэффициента несинусоидальности напряжения 4 -ь 5 % не превышает половины паспортного срока службы. Вероятность безотказной работы при этом равна 0.54.

6. Разработаны алгоритм и методика проектирования силовых фильтров высших гармоник для предприятий с вентильной нагрузкой. Реализована возможность учета на стадии проектирования технологических допусков у параметров элементов фильтров. Даны рекомендации по выбору компонентов ФКУ. заключающиеся в приоритетности положительных отклонений и оценке эффективности работы силовых фильтров с учетом этих отклонений.

7. Результаты диссертационной работы реализованы в проекте реконструкции и модернизации системы электроснабжения АО «Кандалакшский алюминиевый завод», в результате чего уда-лость снизить коэффициент несинусовдальности на шинах преобразовательной подстанции предприяия до нормируемого значения.

Основные положения диссертационной работы опубликованы в следующих работах:

1. Компенсация реактивной мощности в участковых электросетях и конденсаторные установки с повышенными технико-экономическими характеристиками // Ежегодная научная конференция молодых ученых «Полезные ископаемые России и их освоение». Тезисы докладов. СПб. 1995.

2. Защита от повреждения конденсаторов // Ежегодная научная конференция молодых ученых «Полезные ископаемые России и их

освоение». Тезисы докладов. СПб, 1996.

3. Секционированная конденсаторная батарея для сети предприятия с вентильной нагрузкой II Международный симпозиум «Энергосберегающие технологии добычи, транспортировки и переработки твердых, жидких и газообразных полезных ископаемых», СПГТИ, СПб. 1996.

4. Влияние отклонений резонансной частоты фильтрокомпенси-рующего устройства на его технические показатели // IV Международный Форум «Горное оборудование, переработка минерального сырья, новые технологии, экология» (ETER), 1996.

5. Особенности работы фильтрокомпенсирующего устройства как источника реактивной мощности // Ежегодная научная конференция молодых ученых «Полезные ископаемые России и их освоение». Тезисы докладов. СПб. 1997.

6. Особенности работы фильтрокомпенсирующего устройства как источника реактивной мощности // Производственно-техническое совещание "Создание нового энергетического оборудования", г. Альметьевск, 1997.

7. Фильтрокомпенсирующее устройство как средство снижения уровня высших гармоник в системах электроснабжения предприятий // «Наука в СПГТИ», г.Воркута, 1998.

8. Снижение уровня высших гармоник в сетях предприятий цветной металлургии // Ежегодная научная конференция молодых ученых «Полезные ископаемые России и их освоение». Тезисы докладов. СПб, 1998.

9. Компенсация реактивной мощности в сетях горных предприятий с вентильной нагрузкой // Сборник тезисов по грантам Мэрии Санкт-Петербурга, 1998.

ВВЕДЕНИЕ.t.

ГЛАВА 1. ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ СОЗДАНИЯ

ФИЛЬТРОКОМПЕНСИРУЮЩЕГО УСТРОЙСТВА СО СТАБИЛЬНЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ.

1.1. Характеристика системы электроснабжения предприятий горной промышленности в условиях широкого внедрения тиристорного электропривода.

1.2. Влияние высших гармоник на работу электрооборудования.

1.3. Минимизация высших гармоник в сетях горных предприятий

1.4. Научно-технические задачи разработки ФКУ со стабильными характеристиками.

1.5. Цель и задачи исследований.

ГЛАВА 2. ВАРИАЦИЯ АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ СИЛОВОГО ФИЛЬТРА ПРИ ОТКЛОНЕНИИ ЕГО ПАРАМЕТРОВ И МЕТОД ЕЕ ОЦЕНКИ.

2.1. Параметры компонентов силового фильтра и диапазоны их изменения.

2.2. Степень значимости факторов.

2.3. Амплитудно-частотные характеристики ФКУ при отклонении его параметров.

2.4. Оценка эффективности работы ФКУ в условиях отклонения его параметров.

2.5. Выводы к главе 2.

ГЛАВА 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ НЕСИНУСОИДАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ В УЗЛЕ НАГРУЗКИ С ИСТОЧНИКОМ ВЫСШИХ ГАРМОНЖ и ФКУ.

3.1. Параметры и обобщенная схема замещения системы электроснабжения предприятия горной промышленности.

3.2. Структура и параметры расчетной схемы электроснабжения горного предприятия.

3.3. Алгоритм моделирования режимов работы СЭС с ФКУ.

3.4. Выводы к главе 3.

ГЛАВА 4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИЛОВЫХ ФИЛЬТРОВ ВЫСШИХ

ГАРМОНИК.

4.1. Компенсация реактивной мощности в сетях предприятий с вентильной нагрузкой.

4.2. Расчет параметров элементов силовых фильтров.

4.3. Алгоритм проектирования.

4.4. Проектирование силовых фильтров на примере АО «Кандалакшский алюминиевый завод».

4.5. Выводы к главе 4.

ГЛАВА 5. ЭФФЕКТИВНОСТЬ РАБОТЫ ФКУ В АВАРИЙНЫХ

РЕЖИМАХ ПРИ ИЗМЕНЕНИИ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ И КОМПОНЕНТОВ СИЛОВОГО ФИЛЬРА.

5.1. Эффективность работы ФКУ при изменении параметров системы.

5.2. Аварийные режимы работы и защита фильтрокомпенсирую-щего устройства.

5.3. Микропроцессорная система защиты, контроля и диагностики состояния элементов силового фильтра.

5.4. Выводы к главе 5.

Характерной особенностью систем электроснабжения современных горных предприятий является большой удельный вес нелинейных нагрузок. В рамках внедрения новых технологий на горных предприятиях все большее применение находят тиристорные преобразователи частоты. Внедрение мощных полупроводниковых агрегатов питания серий электролизеров на предприятиях цветной металлургии привело к увеличению доли нелинейной нагрузки в общем объеме электроприемников и составляет для крупных предприятий 1000 - 2500 МВт. Работа такой нагрузки сопровождается генерацией в сеть высших гармоник тока и напряжения. Искажение формы кривой напряжения приводит к увеличению потерь электроэнергии, старению изоляции электрооборудования, ухудшению работы средств связи, автоматики, телемеханик и защиты. Наиболее слабым звеном в системе электроснабжения (СЭС) предприятия при наличии в сети высших гармоник являются конденсаторы, поскольку их сопротивление обратно пропорционально частоте тока высшей гармоники. Все более широкое применение микропроцессорной техники для управления технологическим процессом, в том числе и на предприятиях горной промышленности, предъявляет более жесткие требования к качеству напряжения.

Снижение уровня высших гармоник в сети предприятия может быть достигнуто за счет:

• увеличения числа фаз вентильных преобразователей;

• рационального построения схемы электроснабжения;

• применением фильтрокомпенсирующих устройств (ФКУ).

Наиболее перспективным является применение силовых фильтров в составе ФКУ. При подключении к сети силовых фильтров частично или полностью решается задача компенсации реактивной мощности, так как конденсаторы фильтра являются источниками реактивной мощности на основной частоте.

Выполнение силовым фильтром своих функций определяется точностью его настройки. Существующие методики проектирования фильтрокомпенси-рующих устройств базируются на точной настройке фильтров на частоты соответствующих высших гармоник. Однако, в силу дискретности значений емкости силовых конденсаторов и индуктивности выпускаемых промышленностью реакторов, добиться точной настройки фильтра на частоту заданной высшей гармоники представляется трудной задачей. Кроме того, в процессе работы ФКУ имеет место постепенный выход из строя единичных секций конденсаторной батареи фильтра. Такая деградация конденсаторной батареи может привести к отклонению частоты настройки силового фильтра от заданной. Расстройка фильтра приводит к увеличению коэффициента несинусоидальности на шинах подстанции и перегрузке его токами высших гармоник.

Актуальность исследований, связанных с работой фильтрокомпенси-рующего устройства подчеркивается в работах ведущих ученых в данной области, в том числе в публикациях И.В. Жежеленко, Дж. Арриллаги, Д. Бред-ли, В.Г. Курбацкого, JI.A. Кучумова, В.Я. Майера, Г.А. Николаева, В.А. Пономарева, А.А. Яценко и др. Большая доля выполненных исследований связана с резонансными режимами СЭС при подключении ФКУ к шинам преобразовательной подстанции и рассмотрению вопросов, связанных с работой силовых фильтров как источников реактивной мощности. Вопрос эффективности работы силовых фильтров в условиях отклонения параметров входящих в их состав элементов недостаточно изучен. В частности не дана оценка перегрузки силового фильтра в условиях деградации его конденсаторной батареи; не проведен анализ влияния изменений параметров элементов силовых фильтров и изменений параметров питающей сети на эффективность работы ФКУ.

Работа выполнена на кафедре электротехники и электроснабжения горных предприятий Санкт-Петербургского государственного горного института.

Решение задач, поставленных в работе, требует выполнения большого комплекса работ: разработка математической модели узла СЭС предприятия с вентильной нагрузкой, ФКУ и конденсаторной установкой для исследования влияния отклонения параметров силовых фильтров и изменения параметров сети на эффективность работы ФКУ и загрузки силовых фильтров токами высших гармоник; создание программы расчета режимов работы силовых фильтров и определения коэффициентов их эффективности и загрузки токами высших гармоник; разработка алгоритма проектирования силовых фильтров с учетом неизбежных отклонений в параметрах элементов, входящих в состав фильтров.

Представленная работа выполнена на 154 страницах машинописного текста, состоит из введения, пяти глав и четырех приложений. Работа содержит 30 рисунков и 17 таблиц; список литературы включает 127 наименований. Общий объем работы 177 страниц.

Основные результаты диссертационной работы заключаются в следующем:

1. Обоснована необходимость обеспечения нормальной работы ФКУ в сетях предприятий горной промышленности с вентильной нагрузкой, непрерывного контроля отклонения параметров конденсаторов конденсаторной батареи силового фильтра, включая температуру их нагрева и изменения конфигурации ФКУ при аварийных режимах в системе электроснабжения, сопровождающихся автоматическим вводом резерва. Разработан комплекс технических средств защиты, контроля и диагностики состояния ФКУ, открытая архитектура которого позволяет придавать ему дополнительные функции и возможность интегрировать его в комплексную систему контроля и управления подстанцией предприятия.

2. Разработана математическая модель обобщенной сети горного предприятия с вентильной нагрузкой и предприятия цветной металлургии с мощным источником высших гармоник, позволяющая выявить влияние отклонения частоты питающего напряжения, индуктивности реактора и емкости батареи конденсаторов силового фильтра на величины коэффициентов загрузки током высшей гармоники и эффективности его работы.

3. Установлены зависимости коэффициента эффективности работы силового фильтра и коэффициента загрузки его током высшей гармоники от величины интегрального показателя - относительного отклонения реактивного сопротивления резонансной цепи фильтра. Показано, что наиболее неблагоприятные режимы работы силового фильтра имеют место при отрицательных отклонениях реактивного сопротивления. Так, при достижении относительного отклонения реактивного сопротивления фильтра 5-й гармоники значения -6 % коэффициент эффективности его работы приближается к единице. Это приводит к значительному повышению тока высшей гармоники в сети предприятия и перегрузке фильтра током высшей гармоники.

4. С использованием теории чувствительности было рассмотрено влияние каждого из факторов на величину относительного отклонения реактивного сопротивления фильтра. Анализ чувствительности системы силового фильтра показал, что наибольшее влияние на эффективность работы фильтра и загрузку его током высшей гармоники оказывают деградация конденсаторной батареи и температура нагрева конденсаторов.

5. Даны рекомендации по повышению надежности работы электрооборудования, заключающиеся в необходимости снижения величины допустимого коэффициента несинусоидальности на шинах понизительной подстанции 6(10) кВ до уровня 2 -г 3 %. Показано, что наработка на отказ силовых конденсаторов при величине коэффициента несинусоидальности напряжения 4 -s- 5 % не превышает половины паспортного срока службы. Вероятность безотказной работы при этом равна 0.54.

6. Разработаны алгоритм и методика проектирования силовых фильтров высших гармоник для предприятий с вентильной нагрузкой. Реализована возможность учета на стадии проектирования технологических допусков у параметров элементов фильтров. Даны рекомендации цо выбору компонентов ФКУ, заключающиеся в приоритетности положительных отклонений и оценке эффективности работы силовых фильтров с учетом этих отклонений.

7. Результаты диссертационной работы реализованы в проекте реконструкции и модернизации системы электроснабжения АО «Кандалакшский алюминиевый завод», в результате чего удалось снизить коэффициент несинусоидальности на шинах преобразовательной подстанции предприятия до нормируемого значения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе дано решение научной задачи, заключающейся в создании фильтрокомпенсирующего устройства повышенной надежности, обеспечивающего электромагнитную совместимость оборудования электротехнических комплексов.

1. Абрамович Б.Н., Евсеев А.Н. Управление режимом напряжения и компенсации реактивной мощности на предприятиях горной промышленности. в сб.: Автоматическое управление энергообъектами ограниченной мощности. - Санкт-Петербург, 1992.

2. Абрамович Б.Н., Чаронов В.Я., Дубинин Ф.Д., Коновалов Ю.В. Электромеханические комплексы с синхронным двигателем и тиристорным возбуждением. -Санкт-Петербург: Наука, 1995. -264 с.

3. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Граповский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1976.

4. Аникеев В.М., Плщанский Л.Д. Экспериментальное исследование несинусоидальности в системе электроснабжения угольного разреза. Промышленная энергетика, №6,1986.

5. Арриллага Дж., Бредли Б., Боджер П. Гармоники в электрических системах. М.: Энергоатомиздат, 1990. -320 с.

6. Асафов В.Н. Разработка секционированной конденсаторной установки повышенной надежности для сети горного предприятия с вентильной нагрузкой. Дисс. на соиск. науч. ст. к.т.н., Санкт-Петербург, 1995.

7. Баркан Я.Д. Автоматическое управление режимом батарей конденсаторов. -М.: Энергия, 1978. -112 с.

8. Барыбина Ю.Г., Федорова JI.E., Зименкова М.Г., Смирнова А.Г. Справочник по проектированию электроснабжения. М.: Энергоатомиздат, 1990. -576с.

9. Бахнов JI.E., Коваленко И.Т., Левитан И.И. Влияние на сеть мощных управляемых выпрямителей с фильтрокомпенсирующими устройствами. -Электричество, N° 9, 1986.

10. Бей Ю.М., Мамошин P.P., Пупынин В.Н., Шалимов М.Г. Тяговые подстанции. М.: Транспорт, 1986. -320 с.

11. Берковский A.M., Лысков Ю.И. Мощные конденсаторные шунтовые батареи. М.: Энергия, 1967.

12. Берковский A.M. Применение шунтовых конденсаторных батарей в энергетических системах. Энергохозяйство за рубежом, № 3,1959.

13. Валов Б.М., Лире А., Штаде Д. Простая математическая модель для определения высших гармоник тока сети, питающей шестифазные выпрямительные установки в промышленных системах электроснабжения. Промышленная энергетика, № 2,1988.

14. Васильев А.А., Крючков И.П., Наяшкова Е.Ф., Околович М.Н. Электрическая часть станций и подстанций. М.: Энергоатомизат, 1990. -575 с.

15. Веников В.А., Жуков Л.А., Карташев И.И., Рыжов Ю.П. Статические источники реактивной мощности в электрических сетях. М.: Энергия , 1975. -135 с.

16. Веников В.А., Суханов О.А. Кибернетические модели электрических систем. М.: Энергоатомиздат, 1982.

17. Веников В.А. Теория подобия и моделирования. М.: Высш. школа, 1976.

18. Гайдукевич В.И., Мельникова А.А. Вероятностная обработка осциллограмм электрических величин. М.: Энергия, 1972, -112 с.

19. Гамазин С .И., Черепанов В.В. Применение ЭЦВМ для расчета несиусои-дальных токов и напряжений в системах электроснабжения промпред-приятий. -Труды МЭИ, 1975, Вып. 218, с. 7-11.

20. Гардзиш В.А., Проскуряков Е.М., Квятковский В.М., Бауман В.Г. Расчет и размещение компенсирующих устройств для обеспечения tg ф = 0.3 в период максимума нагрузки. Л.: ЛГИ, 1980.

21. Гаскевич П.А., Муравьева Н.В., Павлович А.Г. Высшие гармоники в сети 6 кВ угольной шахты. -Электричество, 1985, № 7.

22. Гаскевич П.А. Энергетические характеристики электроснабжения угольных шахт с нелинейными и резкопеременными нагрузками. Автореферат дисс. на соискание уч. ст. к.т.н. Киев.: КПИ, 1986.

23. Гойхман В.М., Копытов Ю.В. Реактивные нагрузки предприятий при регулировании режимов электропотребления. Промышленная энергетика, № 1, 1984.

24. Гойхман В.М., Миновский Ю.П. Регулирование электропотреблением и экономия электроэнергии на угольных шахтах. М.: Недра, 1988. -190 с.

25. Гольдпггейн Е.И., Майер А.К. Проектирование сглаживающих фильтров. -Томск, 1976.

26. Гольдштейн Е.И., Майер А.К. Индуктивно-емкостные сглаживающие фильтры. Томск, 1982. -220 с.

27. ГОСТ 1282-79, Конденсаторы для повышения коэффициента мощности электроустановок переменного тока частоты 50 и 60 Гц. М.: 1986.

28. ГОСТ 13109-87, Электрическая энергия. Требования к качеству электрической энергии в электрических сетях общего назначения.

29. Глинтерник С.Р. Электромагнитные процессы и режимы мощных статических преобразователей. -Л.: Энергия, 1968, -307 с.

30. Грейсух М.В., Лазарев С.С. Расчеты по электроснабжению промышленных предприятий. М.: Энергия 1977. -312 с.

31. Грин А.В. Влияние отклонений резонансной частоты фильтрокомпенси-рующего устройства на его технические показатели. Санкт-Петербург: IV Международный Форум - Горное оборудование, переработка минерального сырья, новые технологии, экология, 1996.

32. Грин А.В., Демьянова Е.Г. Компенсация реактивной мощности в участковых электросетях и конденсаторные установки с повышенными технико-экономическими характеристиками. Санкт-Петербург: в сб. Полезные ископаемые России и их освоение, 1995.

33. Грин А.В. Особенности работы фильтрокомпенсирующего устройства как источника реактивной мощности. Санкт-Петербург: Полезные ископаемые России и их освоение, 1997.

34. Данцис Я.Б., Жилов Г.М. Емкостная компенсация реактивных нагрузок мощных токоприемников промышленны предприятий. JI.: Энергия, 1980. -224 с.

35. Добрусин JI.A., Джафаров З.Т. Комплексный метод и его применение при проектировании фильтрокомпеНсирующих структур. Электричество, № 8, 1986.

36. Добрусин Л.А., Павлович А.Г., Комов В.А. Экспериментальные исследования фильтрующей части ФКУ. -в кн. Повышение качества электроэнергии в распределительных сетях. -Киев: АН УССР, 1974.

37. Добрусин Л.А., Павлович А.Г., Сорокин В.А. Электротехническая промышленность. Преобразовательная техник, 1973, Вып. 9 (44).

38. Добрусин Л.А. Расчет фильтрокомпенсирующих устройств. Электротехника,.^ 11, 1980.

39. Емуратский В.В., Емуратский П.В. Конденсаоры переменного тока в ти-ристорных преобразователях. М.: Энергия, 1979. -223 с.

40. Жежеленко И.В. Частотные характеристики входного сопротивления сетей энергосистемы со стороны узлов. Изв. вузов , Энергетика, № 12, 1979.

41. Жежеленко И.В. Показатели качества электроэнергии и их контроль на промышленных предприятиях. -М.: Энергоатомиздат, 1986. -167 с.

42. Жежеленко И.В. Повышение эффективности и качества электроснабжения промышленных предприятий. Киев. Знание, 1990.

43. Жежеленко И.В. Влияние вентильных преобразователей, работающих в динамичных режимах, на питающую сеть. Киев: Знание,1976.

44. Жежеленко И.В. Феррорезонансные явления в электрических сетях целлюлозно-бумажной промышленности. -М.: Наука, 1977.

45. Жежеленко И.В. Высшие гармоники в системах электроснабжения пром-предприятий. 2-е изд., перераб., допол., - М.: Энергоатомиздат, 1986. -168 с.

46. Жежеленко И.В. Резонансные фильтры в электрических сетях. Электри-чесво, 1974, № 7.

47. Железко Ю.С. Влияние качества электроэнергии на экономические показатели работы промышленных предприятий. М.: Энергетика: Проблемы и перспективы, 1987. -96с.

48. Железко Ю.С. Компенсация реактивной мощности и повышение качества электроэнергии. М.: Энергоатомиздат, 1985. -224 с.

49. Железко Ю.С. Компенсация реактивной мощности в сложных электрических системах. М.: Энергоиздат, 1981. -200 с.

50. Железко Ю.С. Новые правила расчета экономических значений потребления реактивной мощности потребителями. Промышленная энергетика, 1996.

51. Иванов B.C., Соколов В.И. Режимы потребления и качество электроэнергии систем электроснабжения промышленных предприятий. М.: Энергоатомиздат, 1982. -336с.

52. Ивоботенко Б.А., Ильинский Н.Ф., Копылов И.П. Планирование эксперимента в электромеханике. М.: Энергия, 1975.

53. Ильинский Н.Ф., Юньков М.Г. Автоматизированный электропривод. М.: Энергоатомиздат, 1990. -544 с.

54. Инструктивные материалы Главгосэнергонадзора /Минэнерго СССР/. -3-е издание, перераб. и допол. ~М.: Энергоатомиздат, 1986. -352с.

55. Инструкция о порядке расчетов за электрическую и тепловую энергию. -Зарегистрирована Минюстом РФ, 28 декабря 1993.

56. Ионкин П.А., Мельников Н.А. и др. Теоретические основы электротехники. М.: Высш. школа, 1965. -734с.

57. Исакович Р.Я., Логинов В.И., Попадько В.Е. Автоматизация производственных процессов нефтяной и газовой промышленности. М.: Недра,1983.

58. Калантаров П.Л., Цейтлин Л.А. Расчет индуктивностей. Л/. Энергоатомиздат, Ленинградское отделение, 1986. -488 с.

59. Карташов И.И., Новелла В.Н., Федченко В.Г. Вычислительные методы выбора средств компенсации и измерения высших гармоник в электрических сетях. Электротехника, 1990, №11.

60. Компенсация реактивных нагрузок и снижение потерь электрической энергии в сетях промышленных предприятий. М.: Общество «Знание», 1977. -140 с.

61. Корнилов Г.П., Пережигин Е.А., Шурыгина Г.В. Систеа управления быстродействующим ключом регулирования мощности конденсаторных батарей. Промышленная энергетика, № 1,1985.

62. Крайчик Ю.С. Квыбору схемы устройств компенсации реактивной мощности в сетях с несинусоидальными напряжениями и токами. М.-Л.: Изв. НИИПТ, сб.12, ГЭИ, 1966.

63. Кулиш А.К., Пономарев В.А., Точилин В.В. Многочастотные ФКУ на основе одночастотных комбинированных фильтров. Промышленная энергетика, 1988, № 4.

64. Курбацкий В.Г., Яременко В.Н., Кордюков Е.И., Тарасенко А.Н., Чеботарев Ю.А. Влияние фильтрокомпенсирующих устройств на качество электроэнергии при различных режимах питающей сети. Промышленная энергетика, № 12,1990.

65. Кучинский Г.С. Частичные разряды в высоковольтных конструкциях. JI.: Энергия, 1979. 243с.

66. Кучумов Л.А., Спиридонова Л.В. Особенности расчетов параметров фильтров высших гармонических для распределительных сетей переменного тока. Электричество, 1974, № 1.

67. Литвиненко Г.Ф., Сильвинская К.А. Расчет фильтров с учетом потерь. -М.: Связь, 1972. -200 с.

68. Маевский О.А. Энергетические показатели вентильных преобразователей. М.: Энергия, 1978. -320 с.

69. Майер В.Я., Галак И.Л. Повышение эффективности эксплуатации фильтрокомпенсирующих устройств на промышленных предприятиях. Промышленная энергетика, № 3,1988.

70. Майер В.Я., Зения А.Р., Ткач А.Н. Методика определения расчетного вклада потребителя в значения ПКЭ энергосистемы. Электричество, 1993, №16.

71. Марквард К.Г. Электроснабжение электрических железных дорог. М.: Транспорт, 1982. -528с.

72. Махтанов П.Н. Основы анализа электрических цепей. М.: Высшая школа, 1977. -270 с.

73. Медведев Г.Д. Электрооборудование и электроснабжение горных предприятий. М.: Недра, 1988. -360 с.

74. Михайлов В.В. Надежность электроснабжения промпредприятий. 2-е издание перераб. и допол. М.: Энергоатомиздат, 1982. -152с.

75. Муравьева И.В. К расчету частотной характеристики сети напряжением 6 кВ угольных шахт. в кн. Повышение надежности электроснабженияугольных предприятий. ИГД им. А.А. Скочинского. Научные сообщения, 1984. Вып. 231.

76. Муравьева И.В. Компенсация реактивной мощности на угольных шахтах в условиях несинусоидальности токов и напряжений. Промышленная энергетика.

77. Муравьева И.В., Павлович А.Г. Резонансные режимы в СЭС разрезов с экскаваторами, оборудованными низковольтными ФКУ. в кн. Повышение надежности электроснабжения угольных предприятий. - ИГД им. А.А. Скочинского. Научные сообщения, 1986. Вып. 251.

78. Немощенко Б.Р. Конденсаторные установки с широкополосными фильтрами высших гармоник. -Электротехническая промышленность. Аппараты высокого напряжения, трансформаторы, силовые конденсаторы, 1973. Вып. 7 (27).

79. Николаев Г.А. Влияние отклонений резонансной частоты фильтрокомпенсирующего устройства не его технические показатели. Промышленная энергетика, № 9,1986.

80. Никулин А.Д., Родпггейн JI.C., Сальников В.Г., Бобков В.А. Тиристорная преобразовательная техника в цветной металлургии. М.: Металлургия, 1983. -127 с.

81. Оркина Б.Г. О высших гармониках в энергосистеме, питающей ртутные выпрямители. Электричество, № 2,1955.

82. ОСТ 12.25.011.84 Экономия электрической энергии на угольных шахтах. Основные мероприятия и методы расчета. Отраслевой стандарт. - М.: Минуглепром СССР, 1984.

83. Полищук В.В. Регулирование режима напряжения в распределительных сетях 6(10) кВ горных предприятий. Дисс. на соиск. науч. ст. к.т.н., Санкт-Петербург, 1996.

84. Пономарев В.А. Серия резонансных фильтров для промышленных сетей 6 и 10 кВ. Промышленная энергетика, № 5,1986.

85. Пономарев В.А., Точилин В.В., Витрик А.В. Защита фильтрокомпенси-рующего устройства и распределительной сети от перегрузки высшими гармониками. Промышленная энергетика, № 2,1990.

86. Правила применения скидок и надбавок к тарифам на электрическую энергию за потребление и генерацию реактивной энергии. Главгосэнер-гонадзор России, 1 января 1996.

87. Райнше К. Модели надежности и чувствительности систем. М.: Мир, 1979.

88. Романов А.Н. Политика энергосбережения в вопросах компенсации реактивной мощности. Промышленная энергетика, № 11,1992.

89. Сальников В.Г., Шевченко В.В. Эффективные системы электроснабжения предприятий цветной металлургии. -М.: Металлургия, 1986. -320с.

90. Самохин Ф.И., Маврицын A.M., Бухтояров В.Ф. Электрооборудование и электроснабжение открытых горных работ. М.: Недра, 1988. -363 с.

91. Сидоренко Э.Т., Сидоренко С.Р., Бурунин О.А. Определение потерь и уменьшение высших гармоник в СЭС промпредприятий при наличии вентильной нагрузки. М.: МЭИ, 1981. -68с.

92. Смирнов И.В., Дунин-Барковский И.В. Курс теории вероятности и математической статистики для технических приложений. М.: Наука, 1965. -541с.

93. Солодухо Я.Ю., Еремеев В.Е., Красовский А.К. Методы расчета на ЭВМ электромагнитной совместимости мощных тиристорных электроприводов и электроснабжающих сетей. -Электротехника, 1989, № 7.

94. Сорокин В.М. Некоторые особенности работы конденсаторов в фильтрах высших гармоник. М.: Недра, 1987.

95. Толпежников Л.И., Автоматизация подземных горных работ. М.: Недра, 1976. -373 с.

96. Толстоган В.П., Бессонов И.В., Розенцвайг А.В., Копысов Н.А. Исследовательские испытания шагающего экскаватора ЭШ 20.90 № 39 с системой НПЧ двигателей главных электроприводов. Екатеринбург, 1992.

97. Томович Р., Вукобратович М. Общая теория чувствительности. М.: Советское радио, 1972.

98. Трейвас М.Д. Влияние тяговых подстанций с ртутными выпрямителями на работу энергосистем. Электричество, № 2,1955.

99. Трейвас М.Д. Влияние ртутно-выпрямительных установок на работу энергосистемы. Промышленная энергетика, № 8, 1956.

100. Устройство защиты и сигнализации фильтрокомпенсирующих цепей КВПУ Выборгского преобразовательного комплекса типа УСЗФ-38.5 кВ. -ВЭИ, 1993.

101. Фильчаков П.Ф. Справочник по высшей математике. Киев: Наукова думка, 1974. -744с.

102. Фишман B.C. Исследование режимов работы системы электроснабжения на частотах высших гармонических. Промышленная энергетика, № 4,1994.

103. Харламова З.В. Совершенствование методов расчета и снижения уровней высших гармоник в электросетях энергосистем. Киев.: Политехнический институт. -32с.

104. Чаплыгин Е.Е. К расчету силовых фильтров высших гармоник. Электротехническая промышленность. Преобразовательная техника, 1973. Вып. 9 (44).

105. Черепанов В.В. Методика анализа несинусоидальных режимов систем электроснабжения промышленных предприятий. Электротехника, № 12,1989.

106. Чиженко И.М. Справочник по преобразовательной технике. Киев, Техшка, 1978. -450 с.

107. Чиликин М.Г., Сандлер А.С. Общий курс электропривода. М.: Недра, 1980. -575 с.

108. Шабад М.А. Система СКАДА аналог АСУ ТП. - Санкт-Петербург; Энергетик, № 5,1995.

109. Шабад М.А. Выбор характеристик уставок цифровых токовых защит серии SPACOM. Санкт-Петербург: ПЭИпк, 1996. -52 с.

110. Шенкман JI.3. Применение насыщающегося дросселя для защиты установок продольно-емкостной компенсации от субгармонического резонанса. Электричество, №11,1968.

111. Шеннон Р. Имитационное моделирование систем искусство и наука. -пер. с англ., Мир, 1978.

112. Шилов Г.Е. Введение в теорию линейных пространств. М.: Наука, 1952.

113. Шкарин Ю.П. Влияние электроустановок высокого напряжения на окружающую среду. -М.: Энергоатомиздат, 1984.

114. Щуцкий В.И., Ляхомский А.В. Электрические аппараты и средства автоматизации горных предприятий. М.: Недра, 1990. -285 с.

115. Яценко А.А., Вахнина В.В., Пономарев В.А., Точилин В.В. Условия обеспечения однотипности реакторов и защиты резонансных и комбинированных фильтров. Изв. вузов, Электромеханика, 1983, № 10.

116. Яценко А.А., Вахнина В.В., Кошелева Д.Н., Точилин В.В. Модифицированные частотные характеристики двухчастотных ФКУ. Изв. вузов, Электромеханика, 1983, № 3.

117. Яценко А.А. Методы обеспечения конкурентно способности статических компенсаторов реактивной мощности в системах электроснабжения. Изв. вузов, Электромеханика, 1987, №7.

118. Яценко А.А. Комбинированные силовые резонансные фильтры. Изв. вузов, Энргетика, 1986, № 9.

119. Conrad R. St. Rieire Designing or Specifying Harmonic Filters. -Plant Engineering, Industrial Power Systems, Murch 1995.

120. Charles Newcombe, Understanding the two readings of power factor. Plant Engineering, Instruments, Electrical, Serice Tools Div., USA, February, 1996.

121. Thomas F. Lowery Whats the big deal about harmonics. Plant Services, Reliance Electric, Clivlend, Ohio, April 1994.

122. Power factor correction. NOKIA CAPACITORS product guide, Finland, 1988.

123. Baird J.F., Arillaga J. Harmonic reduction in d.c. *• ripple reinjection Proc. IEE, 1980.

124. Модуль Unit Complex позволяет производить операции с комплексными числами1. Unit ComplexT;interfacetype

125. Complex = record Re:real; Im:real;end;

126. Procedure ShowC(R,I:real; var С:Complex); Procedure AddC(cl,c2:Complex; var A:Complex); Procedure MultC(cl,c2:Complex; var M;Complex); Procedure DivC (cl, c2'.Complex; var D:Complex) ; Procedure WriteC(c:Complex);

127. Procedure ParallelC(cl,c2:Complex; var P:Complex); implementation

128. Znam:=c2. Re*c2. Re-t-c2 . Im*c2. Im; with D do begin

129. Re:=(cl.Re*c2.Re+cl.Im*c2.Im)/Znam; Im:=(cl.Im*c2.Re-cl.Re*c2.Im)/Znam; end end;

130. Procedure WriteC; var k:real; beginwith С do begin write (' 1,Re:4:2); {if lm=0 then Exit; else begin} if Im > 0 then b$ginwrite('+'); write('j'); write(Im:4:2) end else beginwrite('-'); write('j'); k:=0-c.lm; write(k:4:2); end; end; end;

131. Procedure ParallelC; Var Znam:real; begin

132. Исходные данные находятся в файлах Datal и Data2 }

133. Program Power Filter Control; Uses Crt,UnitComplex; type

134. Sopr = array1.41. of real; Prom = array[1.30] of Complex; Nastr = array[1.7] of integer; Filter = array[1.7] of real; Matrix = array[1.41,1.10] of real; Var i,j,Lg,K,N:integer; P,Q:real; D:Matrix; vp;Nastr;

135. Uf,Qf,XL,Avp,Rf,Zf,C,L,XC,dXf:Filter; Rs,Xs,Zs:Sopr;c, cl, c2, сЗ, c4, c5, c6, c7 :Prom; al,aZ,аЗ,a4,a5,аб,S,Pi:Complex; dn,dm:text;----------------------------------------------------------

136. Procedure ZFL(v:integer; R,C,L:real; var Xcv, XLv,Z:real); begin

137. Xcv:=l/v/314/C; Xlv:=v*314*L; Z:=sqrt(R*R*v+(Xlv-Xcv)*(Xlv-Xcv));end;

138. Procedure Full(Rs,Xs:real; var Zs:real); begin1. Zs:=sqrt(Rs*Rs+Xs*Xs);end;

139. Procedure Alfa(vp:integer/XL,U,Q:real; var C, L, XC, dX, Avp:real); begin

140. XC:=U*U/Q/vp; С:=1/314/Хс/vp; L:=XL/314; dX:=vp*XL-XC/vp; Avp: = dX/vp/314/L; end;

141. Procedure Kiv(vp:integer;Q,a,kp,kl,ku:real; var b,Kiv:real); beginb:=sqrt(l/Q/Q/vp+a*a); Kiv:—bfsqrt(1/Q/Q/vp+(a+b*b/kpklku/ku/vp/vp)*{a+b*b/kpklku/ku/vp/vp)); end;

142. Sum:=0; R:=0; a:=4+ul.; for i:=5 to a do begin

143. Sum:=Sum+u1.; end; for j:=a+l to Sum+a do begin1. R:=R+uj.;end;writeln(Sum:4,R:4);j:=1; q:-1;while j <= R*6 do begin

144. Parallele(clq.,cl[q+l],P1);clq+l.:=Pl; q—q-Ы;end;c2j.:=Pl; q:=q+l;end;d:=d+1;j:=l; while j <= Sum do begin

145. ShowC(wd.fw[d+1],a4); ShowC(w[d+2],w[d+3],a5); AddC (a 4 , a 5, S ) ; c3[j]:=S; j:=j + l; d:==d+4; end; WriteC(S); d:=d+1; write(d:3);q:=l; while q <= Sum do begin

146. AddC(c3q.,c2[q],S); c4[q]:=S; q:=q+l; end;i:=l; b:=5; q:=l; while i <= ul. do beginfor j:=l to ub.-l do begin

147. ParallelC(c4q.,c4[q+1],PI);c4q+l.:=P1; q:=q+l;end;c51.:=Pl; q:=q+l; b:=b+l; i:=l+l;end;j:=l; while j <= ul. do begin

148. ShowC (w d., w [d+1] , a6) ; c6[j]:=a6; j:=j+l; end;

149. WriteC(аб); q:=l; while q <= ul. do begin

150. AddC(c5q.,c6[q] ,S); c7[q}:=S; q:=q+l; end; WriteC(c71.) ; q:=l; while q <= u[l]-l do begin

151. ZFL(i,Rfj.,C[j],L[j],Xcv[j],Xlv[j],Zf[j]); D[i,j]:=Zf[j]; end; j:=j+l; Dli,j]:=Zs1.; end;1. N:=K+1; end;for i:=l to К do begin1. Q:=XL1./Rfi.

152. Kiv(vp,Q,Avp1.,kp,kl,ku,b,Kivi.); Kev(vp,Q,Avp,kp,kl,ku,b,w,Kev[i]) ; writeln('Значение коэффициента загрузки по току высшей гармоники: kiv =*, Kiv[i]:5);writeln('Значение коэффициента эффективности работы фильтра: kev=',1. Kev1.:5) ;end;end.