автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Исследование работы электрооборудования в системах раздельного питания промышленных предприятий средней и малой мощности

РГ8 ОД

На правах рукописи

АЛЬ-РАХАЙЯ ИД

ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ В СИСТЕМАХ РАЗДЕЛЬНОГО ПИТАНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ СРЕДНЕЙ И МАЛОЙ МОЩНОСТИ

Специальность 05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы, включая их управление и регулирование

А втореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1998

Работа выполнена на кафедре Электроснабжения промышленных предприятий Московского энергетического института (технического университета).

Научный руководитель - заслуженный деятель пауки и техники РФ, доктор технических наук, профессор Шевченко В.В.

Официальные оппоненты - заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор Шуцкий В И

- кандидат технических наук, доцент Судиова ВВ.

Ведущее предприятие - ОАО "Электропроект", филиал "Центральный"

Защита диссертации состоится "13" февраля 1998 г. в аудитории М-214 в 14 час.00 мин. на заседании диссертационного совета К 053.16.06 Московского энергетического института (технического университета).

Отзывы о работе (в двух экземплярах, заверенные печатью), просим присылать по адресу: 111250, Москва, ул. Красноказарменная, д. 14, ученый совет МЭИ

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МЭИ.

Автореферат разослан" ___" _______ 1998 i.

Ученый секретарь диссертационного совета К 053.16.06 кандидат технических наук, доцент

АНЧАРОВА Т В

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

На промышленных предприятиях средней и малой мощности, работающих в две или одну смены (в условиях переходного периода к рыночной экономике многие промышленные предприятия переходят на односменную работу или на сокращенную рабочую неделю), в оставшееся время суток технологическое оборудование простаивает. При таком режиме работы промышленных предприятий необходимо иметь возможность отключать трансформаторы, от которых получает питание технологическая нагрузка.

Около 70 процентов всей вырабатываемой электроэнергии в стране потребляется промышленными предприятиями, из них почти половина приходится на промышленные предприятия малой и средней мощности

Состав электроприемииков на промышленных предприятиях малой и средней мощности различен: электроприводы различных станков и механизмов. различные виды электросварки как на однофазном токе, так и на постоянном токе, получаемом от преобразователей; гальванопластика (автоматы для никелирования, ципковання деталей на подвесках и др); преобразователи частоты для электродвигателей (вентильные, машинные); электротермическое регулируемое оборудование и установки (электрические печи, нагревательные аппараты); электронно-вычислительные машины; потребители, обслуживающие собственные нужды промышленных предприятий (вентиляторы, освещение, насосы, компрессоры).

Все эти электроприемники имеют различные требования к качеству электроэнергии, потребляемой ими, к надежности электроснабжения.

В существующих схемах электроснабжения промышленных предприятий все потребители электроэнергии получают питание от одних и тех же цеховых трансформаторов. Поэтому последние должны быть круглосуточно включены и потери мощности в них существуют в течение суток. До 90-х годов электроэнергия была весьма дешевая, оборудование относительно дорогое, поэтому были предпочтительнее схемы совместного питания всех видов нагрузок. В настоящее время, когда резко подорожали энергоносители, остро стоят вопросы экономии электроэнергии. В работах к.т.н. Гурьяновой Т В. показано, что системы раздельного питания при односменном режиме работы окупаются.

При раздельном питании нагрузки трансформаторы, питающие технологическую нагрузку, будут как минимум раз в сутки включаться и отключаться. Каждая такая коммутация сопровождается неблагоприятными электромагнитными процессами, что должно естественно повлиять на срок службы трансформаторов и высоковольтных выключателей. Наиболее неблагоприятным для трансформаторов, а также для высоковольтных выключателей, является режим включения силового трансформатора.

\

Основная цель работы заключается в исследовании схем раздельного мигания технологической и круглосуточной нагрузок и проведении теоретических и экспериментальных исследований частых включений трансформаторов.

В работе поставлены и решены следующие задачи:

- проведение классификации на основании статистических данных о промышленных предприятиях мапой и средней мощности (потребители, источники питания, сменность работы и т.д.);

- оценка круглосуточной нагрузки и ее определение;

- разработка рекомендаций по применению той или иной конфигурации и структуры системы элешроснабжения согласно особенностям конкретного промышленного предприятия малой и средней мощности.

- исследование электромагнитных процессов в трансформаторах при коммутации;

- разработка рекомендаций по уменьшению пика тока при включении трансформаторов.

Методика проведения исследований. В работе использовались положения теоретических ослов электротехники, основ атжрооабжекия и светотехники.

Обоснованность и достоверность научных положений и выводов. Справедливость математических выражений и графических построений подтверждена результатами экспериментов на спашально осцаакной физической медош

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. На основании анализа статистических данных выявлены особенности электроснабжения потребителей промышленных предприятия малой и средней мощности с точки зрения режимов работы, элекгропотребления и надежности электроснабжения.

2. Разработаны рекомендации по применению различных конфигураций и структур системы электроснабжения для промышленных предприятий малой и средней мощности в зависимости от расположения цехов на территории промышленного предприятия, потребной мощности цехов, категорийно-сти потребителей электроэнергии и т.д.

3. Предложена инженерная методика определения кривой тока при включении трехфазного силового трансформатора, (»единенного в треугольник

4. Показано, что уменьшение пика тока при включении трансформатора может быть достигнуто наиболее просто и экономично за счет включения кратковременно балластного сопротивления.

Практическая ценность работы.

В работе предложены:

1. Рекомендации по выбору конфигурации и структуры системы электроснабжения промышленных предприятий малой и средней мощности, позволяющие уменьшить трудозатраты при проектировании системы электроснабжения.

2. Предложенная инженерная методика определения кривой тока при включении трехфазного трансформатора, проста и имеетдосгатсмнуютенностъ

3. Предложен простой способ для уменьшения пика тока при включении тригюформагорв а счет кратковременного иклипекия балластного сопротивления.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технических семинарах кафедры ')11П МЭИ.

Публикации. По теме диссертации опубликовано три печатные работ ы.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы. Общий объем 106 страниц машинописного текста, 43 рисунка.

Список литературы состоит из 78 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цель и задачи исследования, дана общая характеристика работы.

Первая глава посвящена анализу предприятий средней и малой мощности, их особенностям и проблемам в электроснабжении.

Выявлены общие характеристики для предприятий средней и малой мощности.

- в основном работают в 2 - 3 смены, а промышленные предприятия малой мощности только в одну;

- в электробалансе значительную долю расхода электроэнергии составляют потребители с круглосуточным графиком нагрузки (водоснабжение, вентиляция, освещение, пожарная и охранная сигнализация и т.п.), причем их доля возрастает с уменьшением мощности предприятия;

- имеется большое число асинхронных двигателей малой мощности, недостаточно нагруженных, что ведет к потреблению значительной реактивной мощности. Поэтому устанавливаются, как правило, нерегулируемые конденсаторные батареи;

- электроснабжение потребителей осуществляется на напряжении 380/220 В, уровня 660 В практически нет,

- питание потребителей осуществляется от трансформаторов (большей частью установленных на цеховых подстанциях) мощностью от 100 до 1000 кВ А, последние получают питание от центральных распределительных пунктов (ЦРП) или главных понизительных подстанций (ГПП) в большинстве случаев по радиальной или по комбинированной схеме (радиально-магистральной);

- учет электроэнергии ведется только коммерческими счетчиками на вводах; внутрицеховой учет, как правило, отсутствует, так как затруднен ввиду упрощенной системы электроснабжения;

- соГхлнсииые нужды (осношение и ;ц> ) получают шпанис непосредст-всиио от цеховых грансформаюро», ну и ому последние не отключаются в нерабочее время.

Приведены основные схемы электроснабжения, применяемые на промышленных предприятиях средней и малой мощное!и.

Предварительный анализ режимов работы промышленных предприятий малой и средней мощности покачал, чю доля потребителей, требующих непрерывного электроснабжения составляет 23 -: 30 % о г общей доли потребления всего предприятия. Освещение составляем 10 + 15 % от общей на-фузки предприятия.

В связи с переходом большинства промышленных предприятий на сокращенный рабочий день (одно или двухсменный) и с ростом стоимости •электроэнергии возникает задача по уменьшению потерь электроэнергии в системах электроснабжения в нерабочее время.

Учитывая изменения режимов работы предприятий, появление новых потребителей электроэнергии, резкое удорожание электроэнергии, необходим радикальный пересмотр требований к системе электроснабжения предприятий малой и средней мощности как в процессе их модернизации, так и при проектировании новых промышленных предприятий.

Во второй главе рассматриваются особенности электроснабжения потребителей с "круглосуточным" графиком нагрузки.

Все потребители электроэнергии на промышленных предприятиях можно разделить на две группы.

- потребители электроэнергии с "круглосуточным" графиком нагрузки (круглосуточные потребители). К ним относятся: потребители, требующие постоянного наличия напряжения на их зажимах, так как в любой момент могут быть включены; потребители, работающие с постоянным графиком нагрузки в течение суток и имеющие малое число вкпкнений и отключений в сутки;

- технологическая нагрузка - потребители, работающие только в период рабочих смен и участвующие в основном технологическом процессе.

Такое разделение потребителей дает возможность предположить, что могут быть созданы такие схемы раздельного питания, которые позволят отключать электроснабжение технологической нагрузки в нерабочее время, сохраняя при этом электроснабжение круглосуточных потребителей. При этом каждые группы потребителей потребуют отдельных трансформаторов. Для того, чтобы определить необходимую мощность этих трансформаторов, необходимо иметь значения мощностей для питания круглосуточных потребителей. К этим потребителям в основном относятся: освещение цехов всех видов, территорий, соцкульгбыт сектора; сигнализация, пожарная и охранная; насосы отопительной и пожарной систем; питание ЭВМ и т.д. Анализ этих нагрузок показал, что большую мощность потребляет освещение.

Все виды освещения (рабочее, эвакуационное, дежурное) предъявляют жесткие требования к системе электроснабжения (уровень напряжения, колебания напряжения). Можно утверждать, что создав систему электроснабжения, удовлетворяющую всем требованиям со стороны освещения, можно обеспечить нормальную работу и для других круглосуточных потребителей, так как другие потребители (кондиционеры, вентиляторы, насосы) менее требовательны или (сигнализация, ЭВМ, пожарные насосы) предъявляют такие же требования к системе электроснабжения, как освещение.

Существуют следующие возможные случаи электроснабжения осаацашя:

1 - питание осветитсльной-яагрузки от отдельных трансформаторов, не используемых для других целей;

2 - питание осветительной и силовой нагрузки от общего трансформатора, но по самостоятельным фидерам;

3 - питание осветительной нагрузки от силовых фидеров;

4 - питание осветительной нагрузки через специальные офшжчшели. стабилизаторы и регуляторы напряжения.

Во втором, третьем и четвертом случаях есть один общий недостаток -цеховые трансформаторы, питающие технологическую на!рузку, нельзя отключать в нерабочее время, так как от них питаются освещение и другие потребители с круглосуточным графиком нафузок, а это значит, что в сети будут дополнительные потери электроэнергии в нерабочее время.

Из выше изложенного можно сделать вывод, что применение отдельною трансформатора для питания осветительных сетей позволяет улучшить качество напряжения как цепей освещения, так и других потребителей.

Примерный расчет мощности освещения для типового машин острои-тельно! о предприятия показал, что при применении современных ламп для освещения потребляемая ими мощность значительно уменьшается (более чем в два рта по сравнению, ссли бы использовались лампы накаливания) (табл I).

Таблица 1

Метод Тип ламп Коэффициента использования По удельной мощности

Всего, кВт % но отношению к мощности завода Всего, кВт % по отношению к мощности завода

при лампах накаливания т 12,<Ю 659 10,73

при люминесцентных лампах 247 4,02 338 5,56

Применение современных видов ламп ведет к уменьшению доли электропотребления освещением, в то же время как наблюдается тенденция к изменению нормативов освещения в сторону увеличения (табл. 2). Таким образом, не будет заметно меняться доля электроэнергии на освещение в потреблении пром предприятием.

Таблица 2

Нормы освсщс1М1ос1и рабочих поверхности в производственных помещениях _

1 ОЛЫ Ратрид Пони II* 1М*ив ркямер (ШЛИ** им*. мм ( >ичиннн1*.1>-. Л»

1471 1 ГЛЧ |

Л»М||Ы 14 мряфядиме ламнм ,1ачпы И1Ы.1Н11' ИМЯ 1 а^ира (рялыис Шины при ичЛ|- няро. йвянлм тмим оГ'ЦММ (насщб-

КОМГЩН ...46.» (•Синем (Лшем дочкин «<6н|ш

1 менее <1.2 500 200 1000 4000 Зоо 5(К)0 1500 5000 1500

и 0,2 - 1 100 125 7(Ю 100 1500 400 2000 500 4000 1250

ш 1.0-10 100 50 - 150 ТОО 150 XX) 200 300 200

IV 10 -100 - 20 - 75 - 50 - 1(К) - 200

V > 100 - 15 - «1 - Ж) - 75 - 100

Трегьи I лапа посвящена исследовании) схемы раздельного пшинии. Предварительный анализ позволил выявить достоинства и недостачи схем рагэеяьного и совместного питания 1\,чулы-,1тм сравнения приве/кны в табл. 3

Таблица 3

Достоинства | Недостатки

Схемы совместного питания

1. При равных электрических нагауч-ках уменьшается количество необходимых трансформаторов, вследствие чего снижаются затраты на строительство цеховых подстанций. 2. Нет частых включений и отключений трансформаторов и высоковольтных выключателей. 3. Электрическая схема электроснабжения достаточно проста и, следовательно, удешевляются строительные и электромонтажные работы. 1. Дополнительные потери электроэнергии в цеховых трансформаторах в нерабочее время. 2. Ухудшение качества электроэнергии за счет влияния технологической нагрузки на других потребителей. 3. Показатели надежности ухудшаются, так как при выходе из строя цехового трансформатора обесточивается не только силовая нагрузка, но и освещение, вент иляция, сигнализация и т.д.

Схемы раздельного питания

1. Отсутствуют дополнительные потерн электроэнергии в системе электроснабжения в нерабочее время. 2. Имеет место хорошее качество электроэнергии для питания осветительных приборов и другой анало-тчной нагрузки. 3. Повышается надежность питания освещения, сигнализации, вентиляции и Т.П. 1. Увеличивается число силовых трансформаторов и определенным образом усложняется система электроснабжения. 2. Значительно увеличивается число включений и отключений силовых трансформаторов

Все возможные схемы ра ¡дельною питания 1ехнологической и круглосуточной нагрузки можно разбить по двум принципиально различающимся признакам и разделил, на две основные группы

Первая группа. Раздельное питание технологической нагрузки от потребителей с круглосуточным графиком нагрузки (круглосуточные потребители) при питании от отдельных трансформаторов, находящихся в цехе. Схемы на рис. 1 рекомендуется применять на промышленных предприятиях средней мощности с достаточно удаленным расположением цехов друг от друга и от источника питания, а так же, когда в цехах большой процент электропотребления выпадает на круглосуточные потребители (28 -г 30 % от общего элек-гропотребления цехов).

Вторая группа. Раздельное питание технологической нагрузки от потребителей с круглосуточным графиком нагрузки при питании круглосуточных потребителей от трансформаторов, стоящих на главной понизительной подсекции или центральном распределительном пункте. Эти схемы (рис. 2), рекомендуется применять на промышленных предприятиях как малой, гак и срслней мощности с компактным расположением цехов,; а потребители с круглосуточным фафиком нагрузки составляют малую долю от общего элек-фоиотребления цехов (10 + 12 %).

На базе схем первой и второй групп можно создавать любые схемы раздельного питания "смешанные схемы".

Эти схемы могут применяться на промышленных предприятиях средней мощности, где имеются цеха как расположенные близко друг к другу, так и удаленные на значительное расстояние, а так же процент электропотребления потребителями с круглосуточным графиком нагрузки по цехам колеблется в пределах 10 + 30 % (рис. 3).

Наиболее простым способом является исполнение схем раздельного питания за счет использования дополнительных однотрансформаторных КТ11 на цеховых подстанциях (рис. 4).

Четвертая глава посвжда а рекомендациям гю включению трансформатора.

При раздельном питании технологической и круглосуточной нагрузки трансформаторы, питающие технологическую нагрузку будут как минимум раз в сутки включаться и отключаться. Каждая такая коммутация сопровождается довольно неблагоприятными электромагнитными процессами.

Наиболее неблагоприятным для трансформаторов, также и для высоковольтных выключателей, является режим включения силового трансформатора Он аналогичен включению катушки со стальным насыщающимся сердечником. Из-за насыщения стального сердечника в первый период подключения переменного тока возникает ток, превышающий в десятки раз установившееся значение. Происходит это потому, что намагничивание сердечника происходит с нулевой (иногда широкой петле гистерезиса) и с положительной первоначальной индукции, в то время, как в установившемся режиме тгот режим начинается с максимальной рабочей индукции противоположного знака

Большой ток в обмотке трансформатора вызывает чрезмерные динамические усилия (они пропорциональны квадрату протекающего по обмотке то-

г/те: I-технологическая нагрузка, П-круглосуточнаЛ нагрузка.

где: I-технологическая нагрузка, I I-круглосуточная нагрузка.

нтп

ГГТТ

\ N

\ N

от трансформатором ПИ или ЦРП

\ Щ0?0 - ТО

В

\

\

М 1

к технологической нагрулкп

к круглосуточно!! нагрузке

Рис 3. Схема питания ц^хово!? круглосуточной нагрузки от ГПЛ или ЦРП. ^

А

Л

0.4кВ Д

КГП

5г >о( КТП(добавочная)

ТТТ^

\ 0.4кВ

N-у-<

к технологической нагруз ке

к круглосуточной ня грузке

Рис 4. Схема разделения нагрузок с помощью дополнительных 1Ш1 .

ка), которые вызывают вибрации с перемещением витков обмоток, что ведет к дополнительному износу изоляции. Такое же воздействие этот большой ток произведет и на контактную систему высоковольтного выключателя.

Предложена следующая инженерная методика.

На момент включения можно рассматривать случай, когда одна из обмоток подключается на нулевое значение линейного напряжения, а две другие соответственно на напряжение, близкое к максимальному. 11оэтому в той, что подключается на нулевое напряжение возникает большой намагничивающий ток, а в двух других процесс будет протекать близко к установившемуся режиму. Следовательно, процесс подключения трехфазного трансформатора при соединении обмотки в треугольник можно рассматривать в первый период как подключение соответствующего однофазного трансформатора на линейное напряжение, в момент, когда это линейное напряжение равно нулю.

Схема замещения для этого случая, если пренебречь активными потерями в стали сердечника, представлена на рис. 5. Процесс будет подчиняться закону:

U,„ sin cot = W + L d- + iR, (1)

dt dt

где: Um - максимальное значение линейного напряжения; ш - круговая частота переменного тока; W - число витков первичной обмотки фазы трансформатора; — - изменение магнитного потока в сердечнике трансформа-dt

тора; L - индуктивность рассеяния первичной обмотки трансформатора; i -ток в первичной обмотке трансформатора; R - сопротивление первичной обмотки трансформатора.

Представляя d<t> dO di

W—= W—(2) dt di dt

(Umsinwt-iR)dt

Преобразуем выражение (I) в di = --------—------------(3)

W ♦ L di

или в конечных приращениях

(Uesino>2>-R2»At А, =-------------do ------------(4)

W +1, di

d<b

Анализ этого выражения шжазывае), что при стремлении W------► О за

di

счет насыщения и из-за очень малых значений R и L приращение Д) будет резко возрастать.

Данные двухобмоточного трехфазного трансформатора R и L легко определяются с достаточной точностью по его паспортным данным: при условии, что первичная и вторичная обмотки трансформатора идентичны, и что трансформатор соединен по схеме треугольник - звезда.

и L = (s)

2 S2 2 ■ 1 OOMS

где: А!'г% - потеря короткого замыкания в трансформаторе; U., - напряжение короткого замыкания в %; S - номинальная мощность трансфор-

<1Ф

матора. Более сложно определить величину W—, она не приводится в пас-

di

портных данных. С достаточной для расчетов точностью она может бьпъ определена по характеристике намагничивания стали сердечника трансформатора. Для этого используем выражение LfH = 4,44 Wf<T>„ (6)

Следовательно \УФ = ——- (7)

4,44 • f

где Ф„ - величина магнитного потока в сердечнике трансформатора при номинальном напряжении U„.

Изменив, соответственно, масштаб по осям координат (I-+V2Í ,В-+WO), считая, что току холостого хода трансформатора со-о гяетствует индукция (1,4 + 1,45) Т. Такое построение применено на рис. 6.

По выражениям (4) был проведен расчет токов и напряжения при включении трансформатора ТМ-1000. Данные трансформатора и результаты расчета в виде кривых напряжения и тока (при В = 0) представлены на рис. 7.

Расчет был приведен для трансформатора с сердечником из стали Э-44. Из кривых рис. 7 следует, что максимум тока ь здесь достигает значения, равного 31том.

В действительности, максимум тока может быть еще выше если учесть, что включение может произойти при положительном значении В из-за присутствия петли гистерезиса в кривой намагничивания трансформатора (при В = 0,5 Т). Все кривые представлены на рис. 7.

Пик тока при включении трансформатора может быть уменьшен, если последовательно с трансформатором подключить балластное сопротивление. Возможны два варианта подключения (рис. 8).

Вторая схема предпочтительней, потому что В, включается только на время подключения балластного сопротивления, то есп. он может обладать малой мощностью и в качестве В, возможно применение высоковольтного контактора, что удешевит схему.

Для подтверждения теоретических положений были проведены экспериментальные исследования включения трансформатора.

Рис 5. Схома. зачеп«ния

Рис 0. Кривая намагничивания стали сердечника трансформатора

ч

_т

Во

и

375

Рис 8- Подключение баластмогп сопротишюния:

л)пос:л1\11011.1Грлы1пп кк.лгнтш'* пмсо/мпольтлых пнкткнп-.. . телей; б)парадлольисю. рклт^пип пмклкматчлей. ЦкЬ

¿25

1000/10 Ь.5% ГО кВ 33.3 А дРо= 12.2 кВт = 2.45 кВт 1.55 Ом 53 мГн

ТМ -1Л<4 = и„ =

Яф =

Рис 7. Вкшр-ние трансформатора ТМ-1000/10 «ИаН I-начальная индукция нулевая; 2-начальная индукция

В=0,5Т; 3-е баластным сопротивление»;.

Исследования проводились на низковольтном оборудовании. В качестве объекта был выбран трехфазный трансформатор ТС-2,5-380/230 В.

Схема экспериментальной установки представлена на рис. 9, где ТР - регулируемый трансформатор 25 кВЛ. V - вольтметр 250 В, ПВ-1 и ПВ-2 - пакетные выключатели. УБ-! и \ZS-3 - тиристорные ключи, А - амперметр 2,5/5 А, III - шунт, О - двухлучевой осциллограф, ТС - трансформатор 2,5 кВ А, Кн - нагрузочное сопротивление. Включение трансформатора производилось путем 'синхронной подачи сигнала на открытие тиристорных ключей. С небольшим опережением подавался импульс на включение ждущей развертки двухлучевого осциллографа, с помощью которою фиксировались кривая шпря-зкения и кривая тока водной фоне трансформатора.

Для управления процессом включения трансформатора ТС-2,5 была создана специальная схема, синхронизирующая процесс включения развертки катодного осциллографа с моментом подключения трансформатора к напряжению (рис. 9).

Сравнение кривых тока, полученных экспериментально, показали, что они практически идентичны, то есть подгвердилось предположение, что величина максимума тока при включении не зависит от нагрузки трансформатора и что при включении трехфазного трансформатора, первичная обмотка которого включена в треугольник, его можно рассматривать как однофазный.

Экспериментами было проверено включение трансформатора через балластное сопротивление. Для этого в цепь питания после выключателя ПВ1 были включены сопротивления в 8 Ом, которые в дальнейшем при подаче напряжения на фазы трансформатора шунтировались контактами магнитного пускателя, катушка которого получала иитание непосредственно от трансформатора. При включении магнитного пускателя он своей блокировкой шунтировал делитель напряжения, уменьшая входной сигнал на катодный осциллограф, результат эксперимента показал, что максимум тока не превышал >/21н в данном случае примерно 5 А, а шунтирование сопротивления происходит через три периода, следовательно, балластное сопротивление будет включено менее 50 мс, что значительно меньше собственного времени срабатывания современных высоковольтных выключателей.

В работе предлагается метод, позволяющий непосредственно экспериментально определять индуктивность фазы Ьф при разных значениях тока в фазе А. Для этого следует собрать схему рис. 10, в которой током от трехфазного выпрямителя питаются последовательно соединенные эталонная индуктивность и обмотка фазы трансформатора. В этом случае напряжения переменной составляющей тока пульсирующей с частотой 6 Г будут пропорциональны индуктивностям, на зажимах которых они измеряются. Вольтметры регистрирующие эти значения должны подключаться через емкости (фильтры не пропускающие постоянную составляющую).

Рис 10. Схема для нахождения ин/уктинности 1ф.

Ко

!йо

А>

<!о *0 ¿О

Рис

1 а. ь 1 л в ? г 9 ¿#,4

П. Зависимость 1ф(П для фазы А трансформатора ТС-2.5.

^=230 в. икь= Ъ%,

3.523 А, АРк& = 0.075 кВт, Й= 2.5",, к = 0.95 Ом, "= 10 м^н

12. Включение фазы А трансформатора ТС - 2.5:

— расчетная, по кривой 1ф(П; - - -осциллографиров&ние

Для получения более точных результатов желательно подбирать значения эталонной индуктивности примерно как равной 1+1

. ьфшм Фгшп оч

ь, =----, 1«)

где: Ьф пмх и Цр т,„ соответственно ожидаемые максимальное и минимальное значения индуктивности фазы.

Па основании полученных замеров построена характеристика Ьф (¡) (рис. 11), по полученным характеристикам Ьф (¡) и выражению (4) построена кривая тока при включении трансформатора ТС-2,5 для фазы А при начальном нулевом напряжении (рис 12). На этом же рисунке нанесены аналогичные кривые, полученные осциллографированием. Как видно из сравнения кривых, они идентичны и небольшое расхождение следует объяснять точностью расчетов и измерения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В заключении приведены основные выводы по работе.

1. Потребителей электрической энергии в цехе промышленного предприятия можно разбить на две группы: потребляющих электрическую энергию только в процессе производства - технологическую нагрузку, и потребляющих электрическую энергию в любое время, независимо от режима работы предприятия, - круглосуточную нагрузку.

2. Анализ существующих систем электроснабжения промышленных предприятий малой и средней мощности показал, что независимо от того, как производится питание цеховых подстанций (радиапьно, по магистрали или смешанно), это электроснабжение не позволяет производить раздельное питание технологической и круглосуточной нагрузок.

3 Рассмотрение структуры круглосуточной нагрузки показало, что основную долю в ней составляет нагрузка от освещения С совершенствованием световых приборов эта доля имеет тенденцию к уменьшению, в то время как доля других круглосуточных потребителей (ЭВМ, сигнализация, экология) будет возрастать. В целом доля круглосуточной нагрузки в электробалансе предприятия колеблется от 15 до 30 %, больший процент соответствует предприятиям меньшей мощности.

4. Возможны две принципиально отличных друг от друга схемы раздельного питания цеховых потребителей: от отдельного дополнительного трансформатора, устанавливаемого на цеховой подстанции, и от дополнительного трансформатора, установленного непосредственно на ГПП. Остальные возможные варианты схем являются сочетанием первых двух. Выбор варианта схемы для конкретного предприятия определяется его спецификой (мощностью, величиной территории, соотношением потребителей) и может быть проведен по приведенным в работе рекомендациям.

2 и

5. Схемы раздельною питания цеховых пшрузок предполагают частое включение и отключение фансформа торов, пишюших технологическую нагрузку. При включении трансформатора возникают большие пиковые токи, значительно превышающие номинальный ток, которые вредно воздействуют как на трансформатор, так и на высоковольтные выключатели.

6. Предложена простая методика определения кривой тока при включении |рехфазного трансформатора, основанная на допущении, что одну ф,ну высоковольтной обмотки грехфазното трансформатора при включении ее на линейное напряжение можно рассматривать, как включение однофазною трансформатора. Проведена жеперимешальная проверки предложенной методики.

7. Показано, что уменьшение пика тока при включении трансформатора может быть достигнуто за счет применения балласпюю сопротивления, подключаемого кратковременно на 2 - 3 периода переменного тока последовательно с обмоткой трансформаи>ра Определены параметры этого сопротивления и предложена схема комбинированного высоковольтного выключателя на базе двух вакуумных выключателей.

Огненные наложения диссертации опубликоваты в следующих работах:

1. Шевченко В В., Аль-Рахайя Ид. К вопросу о частом включении и отключении цеховых трансформаторов. - М., 1997. - 16 с. - Деп. в АО "Информэнерго", 14.05.97, № 3446.

2. Аль-Рахайя Ид. Рациональное питание осветительной сети. - М., 1996. - 9 с. - Деп. в АО "Информэнерго", 27.03.96, № 3438.

3. Гурьянова Т.В., Аль-Рахайя Ид. Особенности электроснабжения промышленных предприятий средней мощности. - М„ 1994 • 15 с. - Деп. в АО "Информэнерго", 08.09.94, № 3411.

Печ. л. {7,6 _Тираж ¡СО_Заказ /5"____

Типография МЭИ, Красноказарменная, 13.