автореферат диссертации по энергетике, 05.14.02, диссертация на тему:Методы и средства обеспечения качества электрической энергии в распределительных сетях 0,4 - 6 кВ нефтеперерабатывающих предприятий

^нз, 'о

На правах рукописи

Скакунов Дмитрий Александрович

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ОБЕСПЕЧЕНИЯ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ В РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЯХ 0,4 - 6 кВ НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЙ

Специальность 05.14.02 - Электрические станции и электроэнергетические системы

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

1 АПР 2010

Красноярск-2010

004600419

Работа выполнена в ФГОУ ВПО «Сибирский федеральный университет», г. Красноярск

Научный руководитель:

кандидат технических наук, доцент Кузьмин Сергей Васильевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Бульбик Янис Иванович

кандидат технических наук, доцент Кожухов Владимир Афанасьевич

Ведущая организация:

ГОУ ВПО «Новосибирский государственный технический университет»

Защита состоится «21» апреля 2010 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.099.07 при ФГОУ ВПО «Сибирский федеральный университет» по адресу: 660074, г. Красноярск, ул. Ленина, 70, ауд. А 204.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Сибирского федерального университета по адресу: г. Красноярск, ул. Ак. Киренского, 26, ауд. Г 274.

Автореферат разослан «21» марта 2010 г.

Учёный секретарь

диссертационного совета ДМ 212.099.07

канд. техн. наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Эксплуатация электрооборудования и электрических сетей на нефтеперерабатывающих предприятиях (НПП) связана со следующими особенностями: взрывопожароопасное производство, непрерывность технологического процесса, токсичность выбросов газов и потерь продуктов переработки нефти, поэтому отказ системы электроснабжения, систем контроля, сигнализации и защиты из-за низкого качества электрической энергии (КЭ) может привести к негативным последствиям. Поэтому эффективность функционирования НПП в значительной мере определяется надёжностью и экономичностью работы системы электроснабжения. Экономия электроэнергии на предприятиях может быть получена за счёт уменьшения её потребления электроприёмниками и снижения потерь электроэнергии в различных элементах электрической системы.

При передаче электроэнергии от источников питания до приёмников теряется в среднем от 8 до 12% электроэнергии, а остальная часть 88-92% электроэнергии расходуется приёмниками. Экономия даже нескольких процентов электроэнергии на предприятии значительно снижает затраты на оплату электроэнергии, что ведёт к снижению себестоимости выпускаемой продукции.

В настоящее время одним из направлений рационального использования электроэнергии на нефтеперерабатывающих предприятиях является применение преобразователей частоты (ПЧ) и тиристорных преобразователей (ТП), внедрение которых позволяет снизить потребление электроэнергии при эксплуатации электроприводов. Снижение потерь электроэнергии в системе электроснабжения достигается за счёт компенсации реактивной мощности (КРМ) на основе применения конденсаторных установок (КУ).

Использование ПЧ и ТП приводит к появлению высших гармоник (ВГ) тока и напряжения в системе электроснабжения. Это негативно отражается на эффективности КРМ, что сопровождается увеличением потерь электроэнергии в самой системе электроснабжения (СЭС) и снижением её пропускной способности.

Поэтому обеспечение КЭ, связанное с ограничением присутствия ВГ в СЭС и повышением эффективности КРМ является актуальным. Решение поставленной задачи снизить потери электроэнергии и обеспечить устойчивое функционирование систем управления, контроля, сигнализации и защиты.

Целью диссертационной работы является повышение эффективности компенсации реактивной мощности и обеспечение качества электрической энергии в распределительных сетях 0,4 6 кВ нефтеперерабатывающих предприятий на основе локализации высших гармоник тока и напряжения.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• Проанализировать влияние показателей КЭ на эффективность КРМ и определить основные источники генерации ВГ в распределительных сетях 0,4 н- 6 кВ НПП.

• Выполнить экспериментальные исследования для определения основных факторов, влияющих на амплитуду и спектр гармоник, состав тока и напряжения, исследовать подавление ВГ силовыми трансформаторами.

• На основе современного программного обеспечения выполнить моделирование процесса подавления ВГ силовыми трансформаторами.

• Изучить влияние ВГ на коэффициент полезного действия (КПД) КУ и проанализировать их аварийность.

• Разработать средства и методы, направленные на снижение негативного воздействия ВГ на КРМ и осуществить их практическую реализацию.

Объект исследований: СЭС, в состав которой входят электродвигатели с ПЧ, электроприёмники с ТП, устройства КРМ, силовые трансформаторы, которые эксплуатируются в распределительных сетях электроснабжения напряжением 0,4 ^ 6 кВ НПП на примере технологических установок ОАО «Ачинский нефтеперерабатывающий завод Восточной нефтяной компании» (ОАО «АНПЗ ВНК»).

Предмет исследований: процессы, связанные с КРМ в распределительных сетях предприятий при сложном гармоническом составе тока и напряжения.

Методы исследования. Для решения поставленных задач в работе использовались методы теории электрических цепей и электрических измерений, теории СЭС промышленных предприятий, основы преобразовательной техники, теории электрических машин, численные методы решения уравнений, математическая статистика и методы численного моделирования.

Научная новизна работы заключается в следующем:

• Получены зависимости коэффициента загрузки ПЧ и ТП от коэффициентов искажения синусоидальности кривых тока и напряжения, позволяющие определить рациональные режимы работы ПЧ и ТП с нормально допустимым уровнем генерации ВГ.

• Выявлены зависимости КПД КУ от коэффициентов искажения синусоидальности кривых тока и напряжения, позволяющие оценить эффективность существующих КУ, эксплуатируемых в распределительных сетях 0,4 -г- 6 кВ НПП.

• Установлены зависимости степени подавления ВГ силовыми трансформаторами от их мощности, что позволяет реализовать способ локализации ВГ на отдельных участках СЭС 0,4 6 кВ на основе силовых трансформаторов мощностью до 1600 кВ'А.

• Предложен способ автоматической КРМ в узле электрической нагрузки (УЭН) напряжением 6 кВ с помощью низковольтных ре-

гулируемых КУ, подключенных к УЭН через индивидуальный силовой трансформатор мощностью до 1600 кВА, позволяющий исключить влияние ВГ на работоспособность КУ. Практическая ценность работы заключается в следующем:

• Определены рациональные значения коэффициентов загрузки ПЧ, позволяющие свести до нормально допустимого уровня генерацию ВГ в распределительных сетях 0,4 6 кВ.

• Реализован на практике способ локализации ВГ, основанный на использовании силовых трансформаторов мощностью до 1600 кВ'А, который предполагает перевод системы «преобразователь частоты - асинхронный двигатель» (ПЧ - АД) на индивидуальную систему электроснабжения «Трансформатор - ПЧ - АД».

• Разработана и внедрена установка для автоматической КРМ в УЭН - 6 кВ на базе низковольтных регулируемых КУ, которые подключены к сети 6 кВ через индивидуальный силовой трансформатор мощностью до 1600 кВ'А, позволяющая снизить себестоимость КРМ в УЭН в 2,5 раза.

• Усовершенствована методика определения реактивной мощности в системе электроснабжения 6 кВ с учётом естественных средств компенсации, требуемой по условиям обеспечения необходимого значения коэффициента мощности, позволяющая снизить себестоимость КРМ на 25 -н 35%.

Достоверность полученных результатов подтверждается удовлетворительным совпадением теоретических и экспериментальных результатов исследований и положительным опытом эксплуатации разработанных устройств на ОАО «АНПЗ ВНК». На защиту выносится:

1. Рациональные режимы работы ПЧ, обеспечивающие генерацию ВГ, не превышающие нормально допустимые уровни, основанные на зависимостях между коэффициентом загрузки ПЧ и коэффициентами искажения синусоидальности кривых тока и напряжения.

2. Способ локализации ВГ на отдельных участках СЭС с использованием силовых трансформаторов мощностью до 1600 кВ'А, основанный на выявленном свойстве силовых трансформаторов к подавлению ВГ.

3. Способ автоматической КРМ в УЭН - 6 кВ с помощью низковольтных регулируемых КУ, которые подключены через индивидуальный трансформатор мощностью до 1600 кВА с датчиком регулятора мощности, установленным в сети 6 кВ.

4. Усовершенствованный метод выбора требуемой реактивной мощности для компенсации в СЭС напряжением 6 кВ с учётом естественных средств компенсации.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на международных, всероссийских, межрегиональных и региональных конференциях: Международная науч-

но-практическая конференция «Интеграция», г. Киев, 2005; Международная научно-практическая конференция «РусНаука», г. Москва, 2005; Международная научно-практическая конференция «Российская академия естествознания», г. Москва, 2005; I Международная научно - практическая конференция ИНТЕХМЕТ - 2008, г. Санкт - Петербург, 2008; Всероссийская научно-техническая конференция студентов, аспиратнов и молодых учёных «Совершенствование методов поиска и разведки, технологии добычи и переработки полезных ископаемых», г. Красноярск, 2003; Всероссийиская научно-техническая конференция студентов, аспиратнов и молодых учёных «Перспективные материалы: получение и технологии обработки», г. Красноярск, 2004; Всероссийская научно-технической конференции аспирантов и молодых учёных, г. Камышин, 2005; Всероссийская VIII научно - практическая конференция "Энергоэффективность системы жизнеобеспечения города", г. Красноярск, 2007; Всероссийская X научно - практическая конференция "Энергоэффективность систем жизнеобеспечения города", г. Красноярск, 2009; Межрегиональная научно-практическая конференция молодых специалистов НК ЮКОС, г. Москва, 2003; Межрегиональная научно-практическая конференция, г. Новокузнецк, 2004; Региональная межвузовская научно-практическая конференция, г. Ачинск, 2006.

Реализация полученных результатов:

• практически реализован способ локализации ВГ в системе электроснабжения 0,4 -ь 6 кВ технологических установок ОАО «АНПЗ ВНК» посредством перевода отдельных и групповых систем «ПЧ - АД» на систему «Тр - ПЧ - АД»;

• разработанная установка для автоматической КРМ в УЭН - 6 кВ с использованием силовых трансформаторов мощностью не более 1000 кВА и низковольтных регулируемых КУ принята к производству на ОАО «КВАР» г. Серпухов;

• результаты работы используются в учебном процессе при подготовке специалистов по электротехническим специальностям в Институте горного дела, геологии и геотехнологии Сибирского федерального университета.

Публикации. Основные результаты исследований по данной теме опубликованы в 15 печатных работах, из которых одна работа в издании по перечню ВАК, 2 работы в периодических изданиях, 12 работ в трудах международных, всероссийских, межрегиональных и региональных конференций.

Структура н объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, заключения, библиографического списка из 83 наименований и 4 приложений. Основной текст диссертационной работы изложен на 150 страницах, проиллюстрирован 48 рисунками и 9 таблицами, приложения представлены на 67 страницах таблицами и актами об использования результатов диссертационной работы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, даётся общая характеристика работы, сформулированы цели и задачи исследований, её научная новизна и практическая ценность, основные положения, выносимые на защиту, отражены вопросы реализации и апробации научных результатов.

В первом разделе рассмотрено влияние КЭ на эффективность КРМ и, как следствие, на режимы электропотребления. Показано, что основополагающим фактором негативного влияния на эффективность КРМ, которая характеризуется коэффициентом мощности, является наличие ВГ тока и напряжения в СЭС напряжением 0,4 + 6 кВ.

Изменение коэффициента мощности Дсол^у и роста потерь активной мощности ц в системе ЭС из-за наличия ВГ можно определить по формулам:

М=Асо*<р]2 = 1 + К21, (2)

где: К, - коэффициент искажения синусоидальности кривой тока.

Показано, что для поддержания значения коэффициента мощности на требуемом уровне необходимо увеличение установленной мощности устройств компенсации, либо ограничение уровня ВГ. Основными источниками ВГ в СЭС НПП приятий являются ПЧ и ТП. На долю данных источников приходится до 60% генерации ВГ.

На основе анализа функционирования СЭС 0,4 6 кВ НПП, расположенных в Сибири доказано, что внедрение ПЧ и ТП в сетях до 1000 В привело к росту количества ложных отдельных и групповых отключений линий соответственно в 2 и 7 раз, а селективность в отключении аварийных линий снизилась в 2,75 раза. Аналогичная тенденция отказов характерна и для сетей выше 1000 В.

Следовательно, наиболее актуальным направлением повышения энергетической эффективности СЭС НПП является совершенствование способов ограничения ВГ и методов КРМ.

Во втором разделе обоснованы методика и приборная база экспериментальных исследований для измерений ВГ в сетях 0,4 6 кВ. Установлено влияние напряжения, серийного типа и коэффициента загрузки ПЧ, а так же мощности КУ на величину коэффициентов искажения синусоидальности кривых тока и напряжения в исследуемых электрических сетях. Выявлена способность силовых трансформаторов мощностью до 1600 кВА к подавлению ВГ и определена степень данного подавления трансформаторами в зависимости от их мощности.

Экспериментальные данные и их статистическая обработка показали, что основополагающим фактором, влияющим на величину коэффициентов искажения синусоидальности кривых тока и напряжения в сетях 0,4 -ь 6 кВ НПП является коэффициент загрузки ПЧ и ТП. Серийный тип и напряжение ПЧ практического влияния на величину коэффициентов ис-

кажения не оказывают. На рисунке 1 приведены зависимости коэффициентов искажения синусоидальности кривых тока (К)) и напряжения (Кц) от коэффициента загрузки (К3) преобразователей для сетей до и выше 1000 В. Выражения, с помощью которых можно оценить влияние К3 на величину коэффициентов К) и Ки, так же приведены на рисунке 1. Полученные зависимости позволяют на стадии проектирования определить необходимую мощность ПЧ, а при их эксплуатации выбрать рациональные режимы работы, позволяющие снизить генерацию ВГ до нормально допустимых пределов.

К, = Ку(4,42-Кз - 9,34- К' + 4,66- К, + 0,26)

К|, %

К, = Кз (- 485,8 К,3 + 1233 К,2 - 1070,6 Кз + 3234)

к,, %

40

в) К, = /(К3) для сети 0,4 кВ

Ки= Кз (3,03■ Кз1 - 6,18- Кз■' + 3,08■ К; + 0,077)

Ки, %

/

/ \ \

/ \

\

/

\

б) Ки =}(К3) для сети 6 кВ

к и = Кз (- 243,2 Кз3 + 617,1 К,2 - 535,6 К3+ 161,7)

Ки, %

__1.

\ Ч

г) Ки = /(К3) для сети 6 кВ

Рисунок 1 - Зависимость коэффициентов искажения синусоидальности кривых тока и напряжения от коэффициента загрузки ПЧ (ТП)

Экспериментально установлено, что максимальные значения коэффициентов К[ и Ки в сети до 1 ООО В могут достигать соответственно 45% и 25%, а в сетях 6 кВ соответственно 32% и 16%, если коэффициент загрузки ПЧ (ТП) в сетях до и выше 1000 В соответственно будет находиться в диапазоне 0,4 + 0,6 и 0,2 0,4. Приведённые максимальные значения коэффициента ^практически в 2 раза выше предельно допустимых значений, приведённых в ГОСТ 13109-97.

Экспериментальные исследования подтверждают, что увеличение числа ПЧ, подключенных к одному УЭН, снижает значения коэффициентов К/ и Ки в УЭН, если величина коэффициентов К) и Ки отдельных ПЧ

не отличается друг от друга более чем в 1,5 раза. В противном случае значения коэффициентов Л} и Ки в УЭН могут быть выше значений данных коэффициентов на вводах отдельных преобразователей.

Спектр гармоник и величина отдельных гармоник тока и напряжения носит случайный характер и зависит от многих факторов: типа и мощности преобразователей, пульсности его схемы выпрямления, их загрузки, типа нагрузки, длины и сечения кабельной линии, что в совокупности значительно затрудняет выбор пассивных или активных фильтров для подавления ВГ.

Исследование степени подавления ВГ силовыми трансформаторами показало, что у трансформаторов мощностью до 1600 кВ-А степень подавления ВГ не менее 93%, поэтому данные трансформаторы можно использовать для локализации ВГ на отдельных участках системы электроснабжения. Например, перейти от системы «ПЧ - АД» к системе «Тр -ПЧ - АД». Это связано с тем, что при увеличении частоты тока возрастает индуктивное сопротивление обмоток трансформатора, происходит рост потерь в магнитопроводе, что способствует подавлению ВГ.

На рисунке 2 приведена усреднённая зависимость степени поглощения ВГ (у) силовыми трансформаторами от мощности данных трансформаторов.

Анализ данных, представленных на рисунке 1 показывает, что силовые трансформаторы мощностью до 1600 кВ-А практически поглощают весь спектр гармоник тока и напряжения при трансформации их из сети 0,4 кВ в сеть 6 кВ и наоборот. При дальнейшем увеличением мощности трансформаторов степень подавления ВГ тока и напряжения снижается.

Рисунок 2 - Зависимость степени поглощения 5-17 гармоник тока и напряжения от мощности трансформатора

Экспериментальные исследования показали, что подключение КУ к УЭН без специальных средств защиты от ВГ способствует увеличению значения коэффициента Кь но снижает величину коэффициента Ки в УЭН.

Это связано с частичным шунтированием источника питания ёмкостями КУ, что приводит к изменению пути протекания токов ВГ, которые начинают протекать не через источник питания (обмотки трансформаторов), а через ёмкость КУ, т.к. с увеличением частоты тока ёмкостное сопротивление КУ снижается. Падение напряжения на внутреннем сопротивлении источника питания от токов ВГ снижается, и как следствие, снижается величина коэффициента Ки в УЭН. Однако протекание значительных токов ВГ через КУ способствует их термическому разрушению, что негативно отразится на КРМ, поэтому необходимо более детально изучить влияние ВГ на эффективность КРМ, выполненной на базе КУ.

В третьем разделе приведён анализ эффективности работы КУ на основе исследований КПД установок и их аварийности. Показано, что в СЭС НПП основным фактором низкого КПД и высокой аварийности при работе КУ является наличие ВГ. Разработаны эффективные способы КРМ и локализации ВГ на отдельных участках СЭС напряжением 0,4 + 6 кВ.

В настоящее время для КРМ в СЭС НПП используется двухуровневая система.

Первый уровень осуществляет компенсацию в СЭС до 1000 В. Для этой цели используется, в большинстве случаев, автоматические КУ мощностью от 100 кВар до 300 кВар, а так же КУ с ручной регулировкой мощности от 75 кВар до 225 кВар.

Второй уровень системы осуществляет КРМ в СЭС 6 кВ, где используют не регулируемые КУ мощностью от 315 кВар до 450 кВар.

Аналитическое исследование показало, что КПД КУ, которые эксплуатируются в СЭС 0,4 6 кВ при наличии в них ВГ, зависит от спектра гармоник тока и напряжения, от значений коэффициентов Кг и Ки, коэффициента загрузки К3, коэффициента мощности СЭС и может быть рассчитана по формуле:

ц = 1-

" т К2

(3)

¿=1 ;=1 т1

где: и, и от, - номер гармоник напряжения и тока; Кщ и Кц - коэффициенты искажения синусоидальности кривых напряжения и тока; К3 и соэср - соответственно коэффициент загрузки и коэффициент мощности СЭС.

Исследования показали, что КПД КУ, оснащённых средствами защиты от ВГ тока в виде специальных фильтров или дросселей в основном зависит от коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения и может быть определён по кривой, представленной на рисунке 3. КПД таких КУ достаточно высок и не опускается ниже 90%.

Для КУ, эксплуатируемых без средств защиты от токов ВГ величина КПД зависит не только от коэффициента Кь но и от характера нагрузки (созср). КПД может быть определён из данных условий по кривым, представленным на рисунке 4. КПД установок КРМ без средств защиты может снижаться до 70%.

Пку

1 -

0,5

-1-1-1-

0 0,1 0,2 0,3 Ки

Рисунок 3 - Изменение КПД КУ в зависимости от коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения

1 - Пку

0,9 -

0,8 ~ 5

0,7- 1 - соБф = 0,5 3 \ 2

0,6- 2 - соБф = 0,6 1

0,5 - 3 - соЭф = 0,7

0,4- 4 - соБф = 0,8

0,3 - 5 - соБф = 0,9

0,2- 6 - соЭф = 0,95

0,1 - К,

Рисунок 4 - Изменение КПД КУ в зависимости от коэффициента искажения синусоидальности кривой тока и значения собщ

Самым высоким КПД обладают КУ, которые эксплуатируются в СЭС, где значение коэффициента Ки не превышает нормально допустимое значение по ГОСТ 13109-97, а величина коэффициента Л) ниже 10%. В этом случае КПД КУ составляет не менее 95%.

Графики, представленные на рисунках 3 и 4, являются универсальными и могут быть использованы при оценке КПД любой КУ.

Анализ аварийности низковольтных и высоковольтных КУ, эксплуатируемых в СЭС, где присутствуют ВГ достаточно высок и при определённых условиях (КI > 20%; Ки > 15%) выход из строя КУ может достичь 85%. Основной причиной выхода из строя КУ без средств защиты от токов ВГ является термическое разрушение из-за протекания токов ВГ через конденсаторы. Для КУ, оснащённых защитой от ВГ основной причиной аварийности является электрический пробой изоляции конденсаторов или дросселей, возникающий из-за резонансных явлений в цепи кон-

денсатор - дроссель (С-Ь).

Анализ показал, что аварийность КУ со средствами защиты и без них практически одинакова и в среднем составляет 52%. Самая низкая аварийность КУ наблюдается в электрических сетях, где отсутствуют ВГ. Выход из строя КУ не превышает 20%, а основными причинами являются перенапряжения в режиме однофазного замыкания на землю (12%), физический износ (4%), а термическое разрушение наблюдается в 3% случаев.

Таким образом, наличие ВГ в СЭС НПП приводит к высокой аварийности КУ и является основной причиной их низкого КПД. Сочетание двух указанных факторов негативно отражается на эффективности КРМ.

Наиболее благоприятными условиями для эксплуатации КУ и другого электрооборудования являются электрические сети, где отсутствуют ВГ, поэтому для их подавления в настоящее время используют специальные устройства: пассивные и активные фильтры.

Анализ эффективности данных устройств показал, что ни пассивные фильтры, ни активные с задачей подавления ВГ в системах, где эксплуатируются ПЧ и ТП не справляются.

Пассивные фильтры обладают высокой эффективностью подавления ВГ в тех системах, где наблюдается устойчивый и не широкий спектр гармоник тока. Как показали экспериментальные исследования, при работе ПЧ и ТП в сетях электроснабжения НПП наблюдается широкий диапазон изменения коэффициента загрузки преобразователей, что вызывает широкий диапазон изменения спектра гармоник тока. Именно этим объясняется низкая эффективность применения пассивных фильтров.

Использование активных фильтров затруднено из-за их невысокой функциональной надёжности и высокой стоимости. Невысокая функциональная надёжность связана со сложной схемой управления генерацией «антигармоник» в условиях резко изменяющегося спектра и амплитуд ВГ. Указанные условия имеют место при работе ПЧ и ТП на нефтеперерабатывающих предприятиях.

Для снижения негативного влияния ВГ на работоспособность электрооборудования, систем защит и управления в работе предложено альтернативное принципу подавления ВГ решение, связанное с их локализацией на отдельном участке СЭС в непосредственной близости от источника генерации ВГ. Для этой цели предложено использовать силовые трансформаторы мощностью до 1600 кВА, так как они обладают высокой степенью поглощения ВГ.

В работе предложено электроснабжение низковольтных ПЧ и ТП мощностью 200 кВт и более осуществлять от индивидуальных трансформаторов, т.е. перейти от системы «ПЧ - АД» к системе «Тр - ПЧ - АД». Менее мощные ПЧ и ТП предлагается объединять в группы с суммарной мощностью не более 500 кВт и подключать данные преобразователи через индивидуальный трансформатор к сети 6 кВ.

На рисунке 5 приведена однолинейная схема электроснабжения ПЧ с использованием индивидуальных силовых трансформаторов.

Рисунок 5 - Система электроснабжения ПЧ и автоматическая двухуровневая система КРМ в системе электроснабжения 0,4 6 кВ с использованием индивидуальных трансформаторов

В работе также предложена система КРМ в УЭН - 6 кВ, реализованная на низковольтных регулируемых КУ, подключенных к УЭН - 6 кВ через индивидуальный силовой трансформатор мощностью до 1600 кВА. Данные для коммутации ступеней конденсаторов поступают с трансформатора тока и трансформатора напряжения, подключенных к фазе «А» в сети 6 кВ. Это позволяет обеспечить высокую степень защиты от воздействия ВГ на КУ, что увеличивает их КПД, снижает аварийность и обеспечивает широкий диапазон регулирования процесса КРМ.

Для практической реализации предложенной системы КРМ и способа локализации ВГ необходимо исследовать предложенную систему на модели, а затем апробировать её в производственных условиях.

В четвёртом разделе выполнено моделирование способа локализации ВГ с применением силовых трансформаторов мощностью от 100 кВА до 1600 кВ-А с помощью программного пакета МаОаЬ и обоснованы предельные коэффициенты загрузки силовых трансформаторов по термическому воздействию от токов ВГ.

Моделирование способа локализации ВГ с использованием силовых трансформаторов выполнялось с помощью разработанной модели, представленной на рисунке 6, в среде МаЙаЬ для исследования и опреде-

ления показателей КЭ в трёхфазных системах электроснабжения.

На рисунке 6 блок 1 имитирует силовой трансформатор 6/0,4 кВ мощностью от 100 кВ А до 1600 кВ А. Электродвигатель представлен блоком 2, вместо имитации работы ПЧ, генерирующего в сеть ВГ, в схему добавлены источники тока с частотой определённой гармоники, отличной от основной, которые представлены блоком 3. При моделировании использовались параметры масляных трансформаторов типа ТМ, обладающие ещё меньшей степенью поглощения ВГ, чем сухие трансформаторы.

Так как потери холостого хода масляного трансформатора меньше, чем у сухих трансформаторов, поэтому степень поглощения ВГ у масляных трансформаторов меньше чем у сухих. Результаты моделирования степени поглощения ВГ силовыми трансформаторами и их сравнение с экспериментальными данными приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Сравнение результатов степени поглощения ВГ

№ п/п Тип трансформатора Степень поглощения ВГ, у Д,%

моделирование эксперимент

1. ТМ-100/6 0,98 0,95 3

2. ТМ-160/6 0,98 0,95 3,1

3. ТМ-250/6 0,97 0,94 3,2

4. ТМ-400/6 0,96 0,94 2,1

5. ТМ-630/6 0,95 0,93 2,1

6. ТМ-1000/6 0,94 0,93 1

7. ТМ-1600/6 0,9 0,88 2,2

Из таблицы 1 видно, что результаты моделирования и экспериментальные данные имеют хорошее совпадение, следовательно, силовые трансформаторы мощностью до 1600 кВА можно использовать для прак-

тического применения по локализации ВГ в системе электроснабжения 0,4 + 6 кВ нефтеперерабатывающих предприятий.

Следует отметить, что недостатком данного способа моделирования является невозможность оценить степень нагрева силовых трансформаторов, особенно сухих, от воздействия ВГ.

Такая оценка выполнена с помощью аналитических исследований потерь на вихревые токи и гистерезис в магнитопроводе трансформатора от воздействия ВГ.

В результате данных исследований была установлена связь между коэффициентом загрузки трансформатора (/3) по основной гармонике и коэффициентами искажения синусоидальности кривых тока и напряжения. Получены допустимые значения коэффициентов загрузки для масляных и сухих трансформаторов в зависимости от их мощности применительно к условиям эксплуатации на НПП, которые приведены на рисунке 7.

Р

0,6 -0,5

0,4 0,3 -I

1 - масляные трансформаторы 0,2 _ 2 - сухие трансформаторы

0,1 -

Бтр,

0 -,-,-,-,-*А

400 800 1200 1600

Рисунок 7 - Изменение коэффициента загрузки р с учётом локализации ВГ в зависимости от мощности и типа силового трансформатора

Реальное значение мощности силового трансформатора, используемого для локализации ВГ необходимо выбирать с учётом коэффициента загрузки электродвигателей и ПЧ по ниже приведённой методике:

1. Первое приближённое значение мощности силового трансформатора (5/) выбирается исходя из номинальной мощности преобразователя

(^НО.и)'

= Р,ю,- (4)

2. По графику, представленному на рисунке 6, определяется коэффициент загрузки /?.

3. С учётом коэффициентов загрузки электродвигателя Кд и преобразователя частоты КПч определяется окончательно (расчётное) значение мощности силового трансформатора по следующей формуле:

Ярасч = (^¡/Р) ' Кд • КПЧ. (5)

4. По полученной расчётной мощности принимается ближайшее стандартное значение мощности трансформатора.

Эксплуатация систем «Тр - ПЧ - АД» и «Тр - ТП - ЭП» на ОАО «АНПЗ ВНК» с контролем температуры сухих силовых трансформаторов на протяжении 2008 - 2009 года показала, что температура обмоток и маг-нитопроводов трансформаторов изменяется в незначительны пределах в зависимости от периода года и величины нагрузки. Максимальная температура не превышала 140°С, что полностью соответствует требованиям инструкции по безопасной эксплуатации сухих трансформаторов.

В пятом разделе приведены результаты опытной эксплуатации силовых трансформаторов, используемых для локализации ВГ на примере эксплуатации систем «Тр - ПЧ - АД» и «Тр - ТП - ЭП», а также устройства КРМ в УЭН - 6 кВ с использованием низковольтных автоматических КУ, подключенных к сети 6 кВ через индивидуальный трансформатор. Выполнен обзор средств естественной КРМ, эксплуатируемых на ОАО «АНПЗ ВНК» и усовершенствована методика расчёта необходимой мощности компенсации.

Во время модернизации технологических процессов переработки нефти на ОАО «АНПЗ ВНК» решено принять систему «Тр - ПЧ - АД» для эксплуатации низковольтных электродвигателей мощностью 200 кВт и выше, а систему «Тр - ТП - ЭП» использовать для управления пароперегревателем на установке «Изомеризация». Отдельные электроприводы малой и средней мощности, оснащённые ПЧ и генерирующие ВГ, объединены в группы мощностью не более 500 кВт и присоединены к сети 6 кВ через индивидуальный трансформатор.

Опыт эксплуатации данных систем за период с 2007 г. по 2009 г. показал, что трансформаторы работают в допустимом температурном режиме. Сбоев в системах управления, контроля и защит не наблюдалось, так как величина ВГ в системе электроснабжения 6 кВ не превышала нормально допустимых значений.

Опытная установка «Трансформатор - КУ» (Тр - КУ) для КРМ в УЭН - 6 кВ с использованием низковольтных регулируемых КУ мощностью 880 кВар (шаг регулирования 110 кВар) и индивидуального трансформатора типа ТМФ - 1000/6/0,4 была собрана и подключена к 1-й секции шин 6 кВ распределительной подстанции РТП-1 ОАО «АНПЗ ВНК».

На рисунке 8 приведены изменения коэффициента мощности в УЭН напряжением 6 кВ от 0,87 до 0,95 и тока с 351,7 А до 322 А в магистральной кабельной линии, связывающей 1-ую секцию шин РПТ-1 с подстанцией ГПП-1 в зависимости от подключаемой мощности низковольтной регулируемой КУ, что позволило снизить потери активной мощности в магистральной линии в 1,17 раз. Данные зависимости получены в ходе опытной эксплуатации.

Использование системы «Тр - КУ» для регулирования реактивной мощности позволяет существенно сократить финансовые затраты на создание соответствующего этим целям оборудования.

1, А Сов <р

1- коэффициент мощности 2 - ток в магистральной линии

Рисунок 8 - Изменение и / в УЭН - 6 кВ в зависимости от 0Ку

Согласно данным ОАО «КВАР» (г. Серпухов), как одного из крупнейших отечественных производителей оборудования для компенсации реактивной мощности в системах электроснабжения 0,4 -ь 220 кВ, себестоимость высоковольтной автоматической КУ мощностью 500 кВар в зависимости от шага регулирования компенсируемой мощности составляет от 1200 тыс. рублей до 2000 тыс. рублей в ценах 2009 года.

На рисунке 9 приведены графики, отражающие ориентировочную себестоимость производства 4-х и 6-ти ступенчатых традиционных автоматических высоковольтных КУ на напряжение 6 кВ и установок, построенных по принципу «Тр - КУ» в зависимости от мощности КУ.

С, тыс. руб.

Графики 2,4 - 6-ти ступенчатое регулирование Графики 1,3- 4-х ступенчатое

Рисунок 9 - Себестоимость изготовления двух различных типов КУ

Использование систем «Тр - КУ» в сетях 6 10 кВ позволяет снизить себестоимость внедрения автоматической системы КРМ практически в 2,5 раза. Дальнейшего снижения себестоимости системы КРМ можно добиться за счёт использования естественных средств компенсации.

В работе показано, что в качестве естественных средств КРМ могут выступать: ёмкость системы электроснабжения и ёмкость RC-ограничителей, используемых для глубокого ограничения коммутационных перенапряжений, а также ёмкость высоковольтных конденсаторов, предназначенных для подключения резистора к нейтральной точке сети 6 10 кВ. В этом случае, реактивная мощность, которую необходимо компенсировать снизится, а её величину можно определить по формуле:

Q = Qpac -(Qc+П■ Qrc + Qn), (6)

где: Qpac - расчётная реактивная мощность, подлежащая компенсации и определённая из средневзвешанного коэффициента мощности; QRC - реактивная мощность одного RC-ограничителя, равная 3^5 кВар соответственно для сетей 6 -МО кВ; п - число RC-ограничителей; QN - мощность конденсаторов, используемых для подключения резистора к нейтральной точке сети 6-^10 кВ, которая может изменяться от 600 кВар до 1200 кВар.

Реактивная мощность, которую скомпенсирует система за счёт собственной ёмкости определяется из формулы:

Qc~ иф- 1озз, (7)

где: иф - фазное напряжение сети, В; 1033 - ток однофазного замыкания на землю, А.

Анализ показал, что учёт естественных средств компенсации реактивной мощности и использование устройств типа «Тр - КУ» позволит снизить финансовые затраты на создание системы компенсации реактивной мощности в сетях 6 кВ ОАО «АНПЗ ВНК» в 3 раза.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. На основании экспериментальных данных и их статистической обработки выявлено, что основным фактором, влияющим на величину коэффициентов искажения синусоидальности кривых тока и напряжения является коэффициент загрузки ПЧ и ТП, исходя из чего получены зависимости между коэффициентом загрузки и коэффициентами искажения синусоидальности кривых тока и напряжения, использование которых позволяет выбрать режим работы ПЧ и ТП с минимальным уровнем ВГ.

2. Установлено, что при ведении технологических процессов переработки нефти спектр гармоник тока и напряжения и амплитуды отдельных гармоник изменяются в широком диапазоне, носят случайных характер, поэтому использование пассивных и активных фильтров не позволяет эффективно ограничивать ВГ.

3. Экспериментальные исследования показали, что силовые трансформаторы мощностью до 1600 кВ'А обладают высокой степенью поглощения ВГ (не ниже 93%), моделирование процесса локализации ВГ с помощью разработанной модели в среде Matlab подтвердило результаты экспериментальных исследований, что позволяет рекомендовать трансформаторы

мощностью до 1600 кВА для локализации ВГ.

4. Способ локализации ВГ с использованием силовых трансформаторов мощностью до 1600 кВ А был реализован при модернизации систем ПЧ -АД и ТП - ЭП соответственно на системы Тр - ПЧ - АД и ТР - ТП - ЭП на ОАО «АНПЗ ВНК». Мощность ПЧ и ТП составляли от 200 кВт и более, результаты эксплуатации положительные.

5. Показано, что КПД КУ предназначенных для КРМ в сетях 0,4 6 кВ, где присутствуют ВГ, может снижаться в 1,5-^2 раза, а из строя выходит каждая вторая КУ. Основные причины аварийности КУ - термическое разрушение и резонансные перенапряжения из-за воздействия ВГ.

6. Для повышения эффективности КРМ в УЭН - 6 кВ, где циркулируют ВГ, разработан способ, основанный на использовании регулируемых низковольтных КУ, которые подключены к сети 6 кВ через индивидуальный трансформатор мощностью до 1600 кВ'А, тем самым достигается повышение КПД и снижается аварийность за счёт поглощения ВГ силовыми трансформаторами. Это позволило использовать низковольтные КУ без средств защиты от ВГ для обеспечения широкого диапазона регулирования КРМ, что снизило себестоимость системы КРМ в 2,5 раза по сравнению с использованием высоковольтных регулируемых КУ. Реализация данного способа КРМ осуществлена на ОАО «АНПЗ ВНК» и ОАО «КВАР».

7. Предложено необходимую мощность компенсации в системах электроснабжения 6 н- 10 кВ выбирать с учётом естественных средств КРМ, в роли которых выступают собственная ёмкость системы электроснабжения, ёмкость RC-ограничителей, ёмкость высоковольтных конденсаторов, предназначенных для заземления нейтрали сети через резистор, что позволяет снизить себестоимость системы КРМ на 25 + 35%.

ПУБЛИКАЦИИ АВТОРА ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Скакунов, Д.А. Качество электроэнергии на предприятиях нефтеперерабатывающей отрасли [Текст] / Д.А. Скакунов // Совершенствование методов поиска и разведки, технологии добычи и переработки полезных ископаемых: Сборник материалов Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных: ГОУ ВПО «ГУЦМ и 3». - Красноярск, 2003. - С. 303-305.

2. Скакунов, Д.А. Высшие гармоники в низковольтных сетях электроснабжения Ачинского нефтеперерабатывающего завода [Текст] / Д.А. Скакунов // Перспективные материалы: получение и технологии обработки: Сборник материалов Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных: ГОУ ВПО «ГУЦМ и 3». -Красноярск, 2004. - С. 233-235.

3. Скакунов, Д.А. Влияние силовой электроники на качество электрической энергии и методы фильтрации высших гармоник [Текст] / Д.А. Скакунов // Материалы всероссийской научно-технической конференции. -Новокузнецк, 2004. - С. 253- 257.

4. Скакунов, Д.А. Исследование качества электрической энергии в низковольтных сетях электроснабжения ОАО «АНПЗ ВНК» [Текст] / Д.А. Скакунов // Сборник материалов межрегиональной научно-практической и социально-экономических проектов молодых специалистов НК ЮКОС. -Москва, 2003.-С. 137-151.

5. Скакунов, Д.А. Вопросы качества электроэнергии в низковольтных сетях электроснабжения ОАО «Ачинский НПЗ» [Текст] / Д.А. Скакунов // Материалы международной научно-практической конференции «Интеграция». - Киев, 2005. - С. 201-205.

6. Скакунов, Д.А. Качество электрической энергии в низковольтных сетях электроснабжения ОАО «Ачинский НПЗ» [Текст] / Д.А. Скакунов // Сборник материалов Всероссийской научно-технической конференции. -Камышин, 2005. - С. 78-82.

7. Скакунов, Д.А. Исследование качества электрической энергии в низковольтных сетях электроснабжения цеха первичной переработки нефти ОАО «Ачинский НПЗ» [Текст] / Д.В. Барышников, Д.А. Скакунов // Научно-теоретический журнал. Фундаментальные исследования. - РусНаука, «Академия естествознания». - 2005. -№3. - С. 57-60.

8. Скакунов, Д.А. Обзор естественных и искусственных методов и средств ограничения коммутационных перенапряжений [Текст] / Д.В. Барышников, Д.А. Скакунов // Научно-теоретический журнал. Фундаментальные исследования. - РусНаука, «Академия естествознания». - 2005. -№3. - С. 52-53.

9. Скакунов, Д.А. Проблемы влияния работы статических преобразователей частоты на качество электрической энергии в низковольтных сетях электроснабжения [Текст] / Д.А. Скакунов // Перспективные технологии: Сборник материалов региональной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных: ГОУ ВПО «ГУЦМ и 3». - Ачинск,

2006.-С. 84-85.

10. Скакунов, Д.А. Анализ электромагнитной совместимости конденсаторных установок в системе электроснабжения при наличии электромагнитных помех [Текст] / C.B. Кузьмин, Д.А. Скакунов // Энергоэффективность систем жизнеобеспечения города: Материалы VIII Межрегиональной научно-практической конференции. - Красноярск, 2007. - С. 303-307.

11. Скакунов, Д.А. Оценка показателей качества электрической энергии с применением пакета MATLAB [Текст] / C.B. Кузьмин, Д.А. Скакунов // Энергоэффективность систем жизнеобеспечения города: Материалы VIII Межрегиональной научно-практической конференции. - Красноярск,

2007. - С. 307-322.

12. Скакунов, Д.А. Многоуровневая автоматическая система компенсации реактивной мощности для систем электроснабжения 0,4 - 10 кВ [Текст] / C.B. Кузьмин, P.C. Кузьмин, В.А. Меньшиков, А.Ю. Разин, Д.А. Скакунов // Энергоэффективность систем жизнеобеспечения города: Материалы X Всероссийской научно-практической конференции. - Красноярск, 2009. - С. 259-264.

13. Скакунов, Д.А. Анализ аварийности систем компенсации реактивной мощности напряжением 0,4 - 10 кВ [Текст] / Е.В. Гаврилова, И.С. Кузьмин, В.А. Меньшиков, В.Н. Язев, Д.А. Скакунов // Энергоэффективность систем жизнеобеспечения города: Материалы X Всероссийской научно-практической конференции. - Красноярск, 2009. - С. 264-267.

14. Скакунов, Д.А. Использование силовых трансформаторов для локализации высших гармоник в системах электроснабжения 0,4-10 кВ [Текст] / C.B. Кузьмин, В.В. Павлов, В.Н. Язев, Д.А. Скакунов // Энергоэффективность систем жизнеобеспечения города: Материалы X Всероссийской научно-практической конференции. - Красноярск, 2009. - С. 268-270.

15. Скакунов, Д.А. Естественные средства компенсации реактивной мощности в системах электроснабжения 6... 10 кВ горнометаллургических предприятий [Текст] / В.В. Дементьев, Ю.А. Карташев, P.C. Кузьмин, В.А. Меньшиков, Д.А. Скакунов, К.П. Ящук // Горное оборудование и электромеханика. - 2009. - №2. - С. 19-22.

Скакунов Дмитрий Александрович Методы н средства обеспечения качества электрической энергии в распределительных сетях 0,4 6 кВ нефтеперерабатывающих предприятий

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Подписано в печать 19.03.2010. Заказ № 238 Формат 60x90/16. Усл. печ. л. 1. Тираж 100 экз.

Отпечатано в типографии ООО «Прикладные технологии» 662972, г. Железногорск, ул. Комсомольская, 25а

Принятые обозначения и сокращения.

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Общие сведения.

1.2. Анализ влияния основных показателей качества электрической энергии на эффективность компенсации реактивной мощности.

1.2.1. Несинусоидальность напряжения.

1.2.2. Отклонение напряжения.

1.2.3. Несимметрия напряжений.

1.2.4. Колебания напряжения.

1.2.5. Отклонение частоты.

1.2.6. Электромагнитные переходные процессы.

1.3. Анализ влияния КЭ на режимы электропотребления.

1.4. Анализ отказов функционирования внутренних систем электроснабжения нефтеперерабатывающих предприятий.

1.4.1. Анализ основных причин отказов в функционировании систем электроснабжения до 1000 В.

1.4.2. Анализ основных причин отказов в функционировании систем электроснабжения выше 1000 В.

Выводы по 1 главе.

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. Краткая характеристика объекта экспериментальных исследований.

2.2. Методические основы экспериментальных исследований.

2.3. Математическая обработка экспериментальных данных.

2.4. Результаты измерений коэффициентов искажения синусоидальности кривых тока и напряжения в сетях до 1000 В и статистическая обработка экспериментальных данных.

2.4.1. Исследование коэффициентов искажения синусоидальности кривой тока и напряжения в узлах электрических нагрузок 0,4 -ь 0,72 кВ.

2.4.2. Исследование коэффициентов искажения синусоидальности кривых тока и напряжения в узлах электрических нагрузок 0,4 кВ.

2.5. Результаты измерений коэффициентов искажения синусоидальности кривой тока и напряжения в сетях 6 кВ и статистическая обработка экспериментальных данных.

2.6. Результаты экспериментальных исследований влияния силовых трансформаторов напряжения 6/0,4 кВ на спектральный состав тока и напряжения в сетях до и выше 1000 В.

Выводы по 2 главе.

3. АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ СУЩЕСТВУЮЩЕЙ СИСТЕМЫ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ В СЕТЯХ 0,4 - 6 кВ И РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ЛОКАЛИЗАЦИИ ВЫСШИХ ГАРМОНИК И КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ.

3.1. Анализ влияния коэффициента искажения синусоидальности кривой тока и напряжения на КПД конденсаторных установок.

3.2. Анализ аварийности установок по компенсации реактивной мощности в системах электроснабжения 0,4 + б кВ.

3.2.1. Анализ аварийности высоковольтных КУ.

3.2.2. Анализ аварийности низковольтных КУ без средств защиты от токов высших гармоник.

3.3. Анализ эффективности средств защиты от высших гармоник тока и напряжения.

3.3.1. Анализ эффективности работы пассивных фильтров.

3.3.2. Анализ эффективности работы активных фильтров.

3.4. Принципы локализации высших гармоник.

Выводы по 3 главе.

4. МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ ПОДАВЛЕНИЯ ВЫСШИХ ГАРМОНИК С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ В СИСТЕМЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 0,4 - 6 кВ.

4.1. Моделирование системы подавления высших гармоник посредством использования силовых трансформаторов.

4.2. Обоснование загрузки силовых трансформаторов с учётом влияния высших гармоник.

Выводы по 4 главе.

5. РЕЗУЛЬТАТЫ ОПЫТНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ СИСТЕМЫ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ И ЛОКАЛИЗАЦИИ ВЫСШИХ ГАРМОНИК С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ В СИСТЕМЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 0,4 - 6 кВ НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЙ.

5.1. Результаты опытной эксплуатации систем Тр - ПЧ - АД, Тр - КУ и Тр-ТП-ЭП.

5.2. Средства естественной компенсации реактивной мощности в сетях 6 - 10 кВ.

Выводы по 5 главе.

Актуальность работы. Эксплуатация электрооборудования и электрических сетей на нефтеперерабатывающих предприятиях (КПП) связана со следующими особенностями: взрывопожароопасность производства, непрерывность технологического процесса, токсичность выбросов газа и потерь нефтепродуктов, поэтому отказ системы электроснабжения, систем управления, релейной защиты, сигнализации и контроля из-за низкого качества электрической энергии (КЭ) может привести к негативным последствиям. Поэтому эффективность функционирования Hi 111 в значительной мере определяется надёжностью и экономичностью работы системы электроснабжения. Экономия электрической энергии на предприятиях может быть получена за счёт уменьшения её потребления электроприёмниками и снижения потерь электроэнергии в различных элементах электрической системы.

При передаче электроэнергии от источников питания до приёмников теряется в среднем от 8 до 12% электроэнергии, а остальная часть 88-92% электроэнергии расходуется приёмниками. Экономия даже нескольких процентов электроэнергии на предприятии значительно снижает затраты на оплату электроэнергии, что ведёт к снижению себестоимости выпускаемой продукции.

В настоящее время одним из направлений рационального использования электроэнергии на нефтеперерабатывающих предприятиях является применение преобразователей частоты (ПЧ) и тиристорных преобразователей (ТП), внедрение которых позволяет снизить потребление электроэнергии при эксплуатации электроприводов. Снижение потерь электроэнергии в системе электроснабжения достигается за счёт компенсации реактивной мощности на основе применения низковольтных и высоковольтных конденсаторных установок (КУ).

Использование ПЧ и ТП приводит к появлению высших гармоник (ВГ) тока и напряжения в системе электроснабжения. Это негативно отражается на эффективности компенсации реактивной мощности, что сопровождается увеличением потерь электроэнергии в самой системе электроснабжения (СЭС) и снижением её пропускной способности.

Поэтому обеспечение КЭ, связанное с ограничением присутствия ВГ в СЭС и повышением эффективности компенсации реактивной мощности является актуальным. Решение поставленной задачи позволит снизить потери электроэнергии и обеспечить устойчивое функционирование систем управления, контроля, сигнализации, релейной защиты и автоматики.

Целью диссертационной работы является повышение эффективности компенсации реактивной мощности и обеспечение качества электрической энергии в распределительных сетях электроснабжения 0,4 + 6 кВ нефтеперерабатывающих предприятий на основе локализации высших гармоник тока и напряжения.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• Проанализировать влияние КЭ на эффективность компенсации реактивной мощности (КРМ) и определить основные источники генерации ВГ в распределительных сетях 0,4 + 6 кВ НПП.

• Выполнить экспериментальные исследования для определения основных факторов, влияющих на амплитуду гармоник и спектральный состав тока и напряжения, исследовать способность подавления ВГ силовыми трансформаторами.

• На основе современного программного обеспечения выполнить моделирование процесса подавления ВГ силовыми трансформаторами.

• Изучить влияние ВГ на коэффициент полезного действия (КПД) КУ и проанализировать их аварийность.

• Разработать средства и методы, направленные на снижение негативного воздействия ВГ на КРМ и осуществить их практическую реализацию.

Объект исследований: СЭС, в состав которой входят электродвигатели с ПЧ, электроприёмники с ТП, устройства КРМ, силовые трансформаторы, которые эксплуатируются в распределительных сетях электроснабжения напряжением 0,4 6 кВ НПП на примере технологических установок ОАО «Ачинский нефтеперерабатывающий завод Восточной нефтяной компании» (ОАО «АНПЗ ВНК»).

Предмет исследований: процессы, связанные с компенсацией реактивной мощности в распределительных сетях НПП при сложном гармоническом составе тока и напряжения.

Методы исследования. Для решения поставленных задач в работе использовались методы теории электрических цепей и электрических измерений, теории СЭС промышленных предприятий, основы преобразовательной техники, теории электрических машин, численные методы решения уравнений, методы математической статистики и способы численного моделирования.

Научная новизна работы заключается в следующем:

• Получены зависимости коэффициентов искажения синусоидальности кривых тока и напряжения от коэффициента загрузки ПЧ и ТП, позволяющие определить рациональные режимы работы преобразователей с нормально допустимым уровнем генерации ВГ.

• Выявлены зависимости КПД КУ от коэффициентов искажения синусоидальности кривых тока и напряжения, позволяющие оценить эффективность существующих КУ, эксплуатируемых в распределительных сетях 0,4 ^ 6 кВ НПП.

• Установлены зависимости степени подавления ВГ силовыми трансформаторами от их мощности, что позволяет реализовать способ локализации ВГ на отдельных участках СЭС 0,4 -ь 6 кВ на основе силовых трансформаторов мощностью до 1600 кВ\А.

• Обоснован способ автоматической КРМ в узле электрической нагрузки (УЭН) напряжением 6 кВ с помощью низковольтных регулируемых КУ, подключенных к УЭН через индивидуальный силовой трансформатор мощностью до 1600 кВ'А, позволяющий исключить негативное влияние ВГ на работоспособность КУ.

Практическая ценность работы заключается в следующем:

• Определены рациональные значения коэффициентов загрузки ПЧ, позволяющие свести до нормально допустимого уровня генерацию ВГ в распределительных сетях 0,4 6 кВ.

• Реализован на практике способ локализации ВГ, основанный на использовании силовых трансформаторов мощностью до 1600 кВ'А, который предполагает перевод системы «преобразователь частоты - асинхронный двигатель» (ПЧ - АД) на индивидуальную систему электроснабжения «Трансформатор - ПЧ - АД».

• Разработана и внедрена установка для автоматической КРМ в УЭН - 6 кВ на базе низковольтных регулируемых КУ, которые подключены к сети 6 кВ через индивидуальный силовой трансформатор мощностью до 1600 кВ\А, позволяющая снизить себестоимость производства устройств КРМ в 2,5 раза в сравнении с традиционными высоковольтными регулируемыми КУ.

• Усовершенствована методика определения реактивной мощности в системе электроснабжения 6 кВ за счёт учёта естественных средств компенсации, требуемой по условиям обеспечения необходимого значения коэффициента мощности, позволяющая снизить себестоимость создания на предприятии системы КРМ на 25 35%.

Достоверность полученных результатов подтверждается удовлетворительным совпадением теоретических и экспериментальных результатов исследований и положительным опытом эксплуатации разработанных устройств на ОАО «АНПЗ ВНК».

На защиту выносится:

1. Рациональные режимы работы ПЧ и ТП, обеспечивающие генерацию ВГ, не превышающих нормально допустимые уровни, основанные на зависимостях между коэффициентами искажения синусоидальности кривых тока и напряжения и коэффициентом загрузки преобразователей.

2. Способ локализации ВГ на отдельных участках СЭС с использованием силовых трансформаторов мощностью до 1600 кВ'А, основанный на выявленном свойстве силовых трансформаторов к подавлению ВГ.

3. Способ автоматической КРМ в УЭН - 6 кВ с помощью низковольтных регулируемых КУ, которые подключены через индивидуальный трансформатор мощностью до 1600 кВ'А с датчиком регулятора мощности, установленным в сети 6 кВ.

4. Усовершенствованный метод выбора требуемой реактивной мощности для компенсации в СЭС напряжением 6 кВ за счёт учёта естественных средств компенсации.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на международных, всероссийских, межрегиональных и региональных конференциях: Международная научно-практическая конференция «Интеграция», г. Киев, 2005; Международная научно-практическая конференция «РусНаука», г. Москва, 2005; Международная научно-практическая конференция «Российская академия естествознания», г. Москва, 2005; I Международная научно - практическая конференция ИНТЕХМЕТ - 2008, г. Санкт — Петербург, 2008; Всероссийская научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых учёных «Совершенствование методов поиска и разведки, технологии добычи и переработки полезных ископаемых», г. Красноярск, 2003; Всероссийская научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых учёных «Перспективные материалы: получение и технологии обработки», г. Красноярск, 2004; Всероссийская научно-техническая конференция, г. Камышин, 2005; Всероссийская VIII научно практическая конференция "Энергоэффективность системы жизнеобеспечения города", г. Красноярск, 2007; Всероссийская X научно - практическая конференция "Энергоэффективность систем жизнеобеспечения города", г. Красноярск, 2009; Межрегиональная научно-практическая конференция молодых специалистов НК ЮКОС, г. Москва, 2003; Межрегиональная научно-практическая конференция, г. Новокузнецк, 2004; Региональная межвузовская научно-практическая конференция, г. Ачинск, 2006. Реализация полученных результатов:

• реализован на практике способ локализации ВГ в системе электроснабжения 0,4 -т- 6 кВ технологических установок ОАО «АНПЗ ВНК» посредством перевода отдельных и групповых систем «114 - АД» на систему «Тр -ПЧ-АД»;

• разработана установка для автоматической КРМ в УЭН - 6 кВ с использованием силовых трансформаторов мощностью до 1600 кВ\А и низковольтных регулируемых КУ принята к производству на ОАО «КВАР» г. Серпухов;

• результаты работы используются в учебном процессе при подготовке специалистов по электротехническим специальностям в Институте горного дела, геологии и геотехнологии Сибирского федерального университета.

Публикации. Основные результаты исследований по данной теме опубликованы в 16 печатных работах, из которых одна работа в издании по перечню ВАК, 2 работы в периодических изданиях, 13 работ по результатам международных, всероссийских, межрегиональных и региональных конференций.

Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, заключения, библиографического списка из 98 наименований и 4 приложений. Основной текст диссертационной работы изложен на 150 страницах, проиллюстрирован 45 рисунками и 11 таблицами, приложения представлены на 68 страницах таблицами и актами об использовании результатов диссертационной работы.

Выводы по 5-й главе

На основании материала, изложенного в пятой главе, можно сделать следующие основные выводы:

1. Опытная эксплуатация систем Тр - ПЧ - АД, Тр - ТП - ЭП и Тр - КУ подтвердила правильность принятых решений по использованию силовых трансформаторов мощностью до 1600 кВ*А для локализации ВГ и защиты КУ от их воздействия, так как за время эксплуатации не наблюдалось отказов в функционировании системы защит, управления и автоматики, а КУ не подвергались термическому разрушению.

2. Опытная эксплуатация систем Тр - КУ показала, что использование индивидуального трансформатора для подключения низковольтных автоматически регулируемых КУ к УЭН напряжением 6 кВ позволит не только обеспечить защиту КУ от воздействия высших гармоник, но и плавно регулировать коэффициент мощности в УЭН 6 кВ в широком диапазоне.

3. Себестоимость системы Тр - КУ в среднем в 2,5 раза ниже себестоимости традиционных высоковольтных регулируемых КУ.

5. Технико - экономическая эффективность системы Тр - КУ выше, чем у традиционных высоковольтных регулируемых КУ за счёт относительно невысокой себестоимости и возможности осуществления более плавной компенсации реактивной мощности в УЭН напряжением 6 -МО кВ.

6. Естественные средства компенсации реактивной мощности могут снизить финансовые затраты на компенсацию реактивной мощности в системах электроснабжения 6 кВ НЛП на 35 47 %.

7. Использование устройств типа Тр - КУ и учёт естественных средств компенсации позволяет снизить стоимость системы компенсации в сетях 6 кВ нефтеперерабатывающих предприятий в 3 раза по сравнению с использованием традиционных высоковольтных регулируемых КУ.

140

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные научные и практические выводы диссертационной работы:

1. На основании экспериментальных данных и их статистической обработки выявлено, что основным фактором, влияющим на величину коэффициентов искажения синусоидальности кривых тока и напряжения является коэффициент загрузки ПЧ и ТП, исходя из чего получены зависимости между коэффициентом загрузки и коэффициентами искажения синусоидальности кривых тока и напряжения, использование которых позволяет выбрать режим работы ПЧ и ТП с минимальным уровнем генерации ВГ.

2. Установлено, что при ведении технологических процессов переработки нефти спектр гармоник тока и напряжения и значения отдельных гармоник изменяются в широком диапазоне, носят случайных характер, поэтому использование пассивных и активных фильтров не позволяет эффективно ограничивать ВГ.

3. Экспериментальные исследования показали, что силовые трансформаторы мощностью до 1600 кВ'А обладают высокой степенью подавления ВГ (не ниже 93%), моделирование процесса подавления ВГ с помощью имитационной модели в среде Matlab подтвердило результаты экспериментальных исследований, что позволяет использовать трансформаторы мощностью до 1600 кВ"А для локализации ВГ.

4. Способ локализации ВГ с использованием силовых трансформаторов мощностью до 1600 кВ А реализован при модернизации систем ПЧ - АД и ТП - ЭП мощностью от 200 кВт и более на соответствующие системы Тр - ПЧ - АД и ТР - ТП - ЭП на ОАО «АНПЗ ВНК», что позволило повысить КПД системы электроснабжения с 84% до 92%.

5. Показано, что КПД КУ предназначенных для КРМ в сетях 0,4 ^ 6 кВ, где присутствуют ВГ может снижаться в 1,5 2 раза, а из строя выходит каждая вторая КУ. Основные причины аварийности КУ - термическое разрушение и резонансные перенапряжения из-за воздействия ВГ.

6. Для повышения эффективности КРМ в УЭН - 6 кВ, где существуют ВГ был разработан способ, основанный на использовании регулируемых низковольтных КУ, которые подключены к сети 6 кВ через индивидуальный трансформатор мощностью не более 1600 кВ'А, тем самым достигается повышение КПД и снижается аварийность за счёт подавления ВГ силовыми трансформаторами. Это позволило использовать низковольтные КУ без средств защиты от ВГ обеспечить широкий диапазон регулирования КРМ, что снизило себестоимость системы КРМ в 2,5 раза по сравнению с использованием высоковольтных регулируемых КУ. Реализация данного способа КРМ осуществлена на ОАО «АНПЗ ВНК» и ОАО «КВАР».

7. Предложено необходимую мощность компенсации в системах электроснабжения 6 - 10 кВ выбирать с учётом естественных средств КРМ, в роли которых выступают собственная ёмкость системы электроснабжения, ёмкость RC-ограничителей, ёмкость высоковольтных конденсаторов, предназначенных для заземления нейтрали сети через резистор, что позволяет снизить себестоимость системы КРМ на 25 - 35%.

1. Абрамович, Б. Перенапряжения и электромагнитная совместимость оборудования электрических сетей 6-35 кВ Текст. / Б. Абрамович, С. Кабанов, А. Сергеев // Новости электротехники. 2002. - №5. - С. 30-34.

2. Арриллага, Дж. Гармоники в электрических системах Текст. / Дж. Ар-риллага, Д. Бредли, П. Боджер // Пер. с англ. М.: Энергоатомиздат, 1990.-319 с.

3. Бахвалов, Н.С. Численные методы Текст. / Н.С. Бахвалов, Н.П. Жидков // М.: Наука, 1987. - 244 с.

4. Бессонов, JI.A. Теоретические основы электротехники Текст.: Электрические цепи: Учебник для электротехн., энерг., приборостроит. спец. вузов. 8-е изд., перераб. и доп. / JI.A. Бессонов // - М.: Высш. шк., 1984.-559 с.

5. Бессонов, Л.А. Теоретические основы электротехники Текст.: Электрические цепи: Учебник / JI.A. Бессонов // 10-е изд. - М.: Гардарики, 1999. - 638 е.: ил.

6. Гармонические искажения в электрических сетях и их снижение

7. Текст.: Информационный справочник Шнайдер Электрик. 2009. -№22. - 32 с.

8. Герман-Галкин, С.Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в MATLAB 6.0 Текст.: Учебное пособие / С.Г. Герман-Галкин // СПб.: КОРОНА Принт, 2001. - 320 е., ил.

9. Глазенко, Т. А. Состояние и перспективы применения полупроводниковых преобразователей в приборостроении Текст. / Т.А. Глазенко, B.C. Томасов // Изв. вузов. Приборостроение, 1996. — №3 С. 5.

10. Глинтерник, С. Р. Тиристорные преобразователи со статическими компенсирующими устройствами Текст. / С.Р. Глинтерник // Д.: Энергоатомиздат. Ленингр. отделение, 1988.-240 с.

11. Гмурман, В. Е. Руководство к решению задач по теории вероятностей и математической статистики Текст.: Учеб. пособие для втузов. Изд. 2-е доп. / В.Е. Гмурман // — М.: Высш. шк., 1975. 333 е.: ил.

12. Гмурман, В. Е. Теория вероятностей и математическая статистика Текст.: Учеб. пособие для вузов. Изд. 6-е, стер. / В.Е. Гмурман // М.: Высш. шк., 1998. - 479 е.: ил.

13. ГОСТ 13109 97. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения Текст.

14. ГОСТ 13661 92. Совместимость технических средств электромагнитная. Пассивные фильтры Текст.

15. Данилов, И.А. Общая электротехника с основами электроники Текст.: Учеб. пособие для студ. неэлектротехн. спец. средних спец. учеб. заведений. 4-е изд., стер. / И.А. Данилов, П.М. Иванов // — М.: Высш. шк., 2000.-752 е.: ил.

16. Демирчян, К.С. Теоретические основы электротехники Текст.: Учебник для вузов. Том 3. 4-е изд. / К.С. Демирчян, JI.P. Нейман, Н.В. Коров-кин, В.Л. Чечурин // - СПб.: Питер, 2004. - 377 е.: ил.

17. Директива по ЭМС 89/336/ЕЕС.

18. Дрехслер, Р. Измерение и оценка качества электроэнергии при несимметричной и нелинейной нагрузке Текст. / Р. Дрехслер // Пер. с чешек.

19. A. Окина. М.: Энергоатомиздат, 1985. - 112 с.

20. Дубнов, П.Ю. Обработка статистической информации с помощью SPSS Текст. / П.Ю. Дубнов // М.: НТ Пресс, 2004. -221 с.

21. Дьяконов, В.П. Компьютерная математика. Теория и практика Текст. /

22. B.П. Дьяконов //- М.: "Нолидж", 2001. 1296 е., ил.

23. Ефимов, А. А. Активные преобразователи в регулируемых электроприводах переменного тока Текст. / А.А. Ефимов, Р.Т. Шрейнер // -Новоуральск: Изд-во НГТИ, 2001. 250 с.

24. Жежеленко, И. В. Высшие гармоники в системах электроснабжения промпредприятий Текст. / И.В. Жежеленко // М.: Энергоатомиздат, 1983.-189 с.

25. Жежеленко, И. В. Качество электроэнергии на промышленных предприятиях Текст. / И.В. Жежеленко, М.Л. Рабинович, В.М. Божко // К.: Техника, 1981.-236 с.

26. Жерве, Г.К. Обмотки электрических машин / Г.К. Жерве // Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1989. - 400 е.: ил.

27. Зиновьев, Г.С. Прямые методы расчета энергетических показателей вентильных преобразователей Текст. / Г.С. Зиновьев // Новосибирск: Изд-во Новосиб. ун-та, 1990. - 220 с.

28. Иванов, В. С. Режимы потребления и качество электроэнергии систем электроснабжения промышленных предприятий Текст. / B.C. Иванов, В.И. Соколов // М.: Энергоатомиздат, 1987.

29. Инструкция по эксплуатации конденсаторных установок типа УКМ-58-0,4. г. Серпухов, ОАО СКЗ "КВАР" (Каталог продукции 2009). 44 с.

30. Капустин, В.М. Компьютеры и трехфазная электрическая сеть Текст. / В.М. Капустин, А.А. Лопухин // Современные технологии автоматизации-СТА, 1997. -№2- С. 104-108.

31. Карлащук, В.И. Электронная лаборатория на IBM PC Текст.: Программа MATLAB/SIMULINK и ее применение / В.И. Карлащук // М.: "Со-лон-Р", 2000. - 506 е., ил.

32. Карташев, И.И. Управление качеством электроэнергии Текст. / И.И. Карташев, В.Н. Тульский, Р.Г. Шамонов и др.; под ред. Ю.В. Шарова -М.: Издательский дом МЭИ, 2006. 320 е.: ил.

33. Ковалев, И.Н. Выбор компенсирующих устройств при проектировании электрических сетей Текст. / И.Н. Ковалёв // М.: Энергоатомиздат, 1990.-200 с.

34. Кудрин, Б.И. Электроснабжение промышленных предприятий Текст. / Б.И. Кудрин, Е.Я. Абрамова//- Оренбург. Гос.университет, 2000. 295 с.

35. Кучинский, Г.С. Изоляция установок высокого напряжения Текст. / Г.С. Кучинский, В.И. Кизеветтер, Ю.С. Пинталь // Учебник для вузов М.: Энергоатомиздат, 1987. - 368 е.: ил.

36. Лабунцов, В. А. Трехфазный выпрямитель с емкостным фильтром и улучшенной кривой потребляемого из сети тока Текст. / В.А. Лабунцов, Ч. Дайжун // Электричество, 1993. №6 С. 45-48.

37. Лурье, Л. С. Коэффициент мощности несимметричной трехфазной нагрузки Текст. / Л.С. Лурье // Электричество, 1992. № 3. С. 24-28.

38. Маевский, О. А. Энергетические показатели вентильных преобразователей Текст. / О.А. Маевский // — М.: Энергия, 1978. 320 с.

39. Мустафа, Г. М. Применение гибридных фильтров для улучшения качества электроэнергии Текст. / Г.М. Мустафа, А.Ю. Кутейникова, Ю.К. Розанов, И.В. Иванов // Электричество, 1995. № 10 С. 33-39.

40. Нейман, Л. Р. Теоретические основы электротехники / Л.Р. Нейман, К.С. Демирчян //-Л.: Энергия. Ленинградское отделение, 1967.

41. Ограничение перенапряжений и режимы заземления нейтрали сетей 6/35 кВ Текст.: Труды второй всероссийской научно-технической конференции. Новосибирск, 2002. 200 с.

42. Пиотровский, Л.М. Электрические машины Текст.: Учебник для техникумов / Л.М. Пиотровский // Изд. 7-е,стереотипное. Л., Энергия, 1975. 504 с.

43. Райфа, Г. Прикладная теория статистических решений / Г. Райфа, Р. Шлейфер // Пер. с англ. А.К. Звонкина, З.Г. Маймина и Б.Л. Розовского. Под ред. Ю.Н. Благовещенского. М.: "Статистика", 1977. - 326 с.

44. Розанов, Ю. К. Современные методы улучшения качества электроэнергии (аналитический обзор) Текст. / Ю.К. Розанов, М.В. Рябчицкий // Электротехника. -1998. -№3. С. 10-17.

45. Розанов, Ю. К. Современные методы регулирования качества электроэнергии средствами силовой электроники Текст. / Ю.К. Розанов, М.В. Рябчицкий, А.А. Кваснюк // Электротехника. 1999. - №4. - С.28-32.

46. Сборник задач и упражнений по теоретическим основам электротехники Текст.: Учеб. пособие для вузов / Под ред. проф. П. А. Ионкина // -М.: Энергоиздат, 1982.-768 с.

47. Скакунов, Д.А. Естественные средства компенсации реактивной мощности в системах электроснабжения 6. 10 кВ горно-металлургических предприятий Текст. / В.В. Дементьев, Ю.А. Карташев, Р.С. Кузьмин,

48. В.А. Меньшиков, Д.А. Скакунов, К.П. Ящук // Горное оборудование и электромеханика. 2009. - №2. - С. 19-22.

49. Скакунов, Д.А. Влияние силовой электроники на качество электрической энергии и методы фильтрации высших гармоник Текст. / Д.А. Скакунов // Материалы всероссийской научно-технической конференции. Новокузнецк, 2004. - С. 253- 257.

50. Скакунов, Д.А. Вопросы качества электроэнергии в низковольтных сетях электроснабжения ОАО «Ачинский НПЗ» Текст. / Д.А. Скакунов // Материалы международной научно-практической конференции «Интеграция». Киев, 2005. - С. 201-205.

51. Скакунов, Д.А. Качество электрической энергии в низковольтных сетях электроснабжения ОАО «Ачинский НПЗ» Эл. ресурс. http://www.ntkkamyshin2005 / Д.А. Скакунов // Материалы Всероссийской научно-технической конференции. Камышин, 2005.

52. Скакунов, Д.А. Обзор естественных и искусственных методов и средств ограничения коммутационных перенапряжений Текст. / Д.В. Барышников, Д.А. Скакунов // Научно-теоретический журнал. Фундаментальные исследования. 2005. - №3. - С. 52-53.

53. Солодухо, Я.Ю. Тенденции компенсации реактивной мощности. Часть

54. Реактивная мощность при несинусоидальных режимах Текст. / Я.Ю. Солодухо // Электротехн. Пром-сть. Сер. 05. Полупроводниковые силовые приборы и преобразователи на их основе: Обзор, информ. М.: Информэлектро- 1987. Вып. 2 (12). 50 с.

55. Солодухо, Я.Ю. Тенденции компенсации реактивной мощности. Часть

56. Методы и средства компенсации реактивной мощности Текст. / Я.Ю. Солодухо // Электротехн. Пром-сть. Сер. 05. Полупроводниковые силовые приборы и преобразователи на их основе: Обзор. Информ. 1988. Вып. 21. С. 1-48.

57. Справочник по электрическим установкам высокого напряжения

58. Текст. / Под ред. И.А. Баумштейна, С.А. Бажанова. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 768 е.: ил.

59. Супронович, Г. Улучшение коэффициента мощности преобразовательных установок Текст. / Г. Супронович // Пер. с польск. под ред. д. т. н., проф. В.А. Лабунцова. -М.: Энергоатомиздат, 1985. 136 с.

60. Третьяков, А.П. Влияние высших гармоник в сельских распределительных сетях 0,38 кВ на показатели качества электрической энергии Текст. / А.П. Третьяков А.П. // Автореферат диссертации на соискание учёной степени к.т.н. Красноярск, 2006. - 19 с.

61. Фёдоров, А.А. Электроснабжение промышленных предприятий Текст. / А.А. Фёдоров // Л., Госэнергоиздат, 1961. - 774 с.

62. Электротехнический справочник: Текст. Производство, передача и распределение электрической энергии / Под общ. ред. профессоров МЭИ В.Г. Герасимова и др. (гл. ред. А.И. Попов). 8-е изд., испр. и доп. - М.: Издательство МЭИ, 2002. - 964 с.

63. Alexandre)vits, A. et al. Analysis of status VAR compensator with optimal energy storage element Текст. / A. Alexandrovits // IEEE trans, on industrial electronics. 1984. Vol. 1E-31. № 1. Febr. P. 28-33.

64. Borojevic, D. A zero-voltage switched, three-phaseisolated PWM buck rectifier Текст. / D. Borojevic, V. Vlatkovic, F.C. Lee // IEEE Trans, on Power Electronics. V.10. -N.2. - March 1995. - P. 148-157.

65. Bose, B.K. Expert system, fuzzy logic, and neural network applications in power electronics and motion control Текст. / B.K. Bose // Proc. IEEE. -V. 82. Aug. 1994. -P.1303-1323.

66. Clemens, M. et al. Varoverter a converter of High Adjustment Speed for Inductive and Capacitive Reactive Power Текст. / M. Clemens // Reactive power compensation with converters power electronics. AEG - Telefunken. P. 33-42.

67. Czarnecki, L.S. Measurement principle of a reactive power meter for nonsi-nusoidal systems Текст. / Czarnecki L.S. // IEEE transaction on instrumentation and measurement. 1981. P. 209 212.

68. Dinkel, G. Kompensator fur Oberschwingungen und Blindleistung Текст. / G. Dinkel, R. Gretsch // ETZ-Archiv. 1987. Bd. 9. H. 1. S. 9-14.

69. Garbero, L. Study of flicker disturbances by arc-furnaces by means of digital or analog models Текст. / L. Garbero, G. Santagostino, L. Lagostena, F. Pro-fumo // 10th congress. 1984. June 18-22. Stockholm, Sweden. Poster 2.2.22. P. 20.

70. Ghazi, R. A fuzzy-genetic pulse width modulation for active power filters Текст. / R. Ghazi, H. A. Toliyat, S. M. R. Rafiri // Stockholm power tech. conference. Stockholm, Sweden, 1995. - P.267-272.

71. Gyugyi, L. Active AC power filters Текст. / L. Gyugyi, E.C. Strycula // Conf. Rec. Meet IEEE/IAS Annual Meeting. 1976. P. 529.

72. Hayafune, K. et al. Microcomputer controlled active power filters Текст. / К. Hayafune // Proc. IEEE/IES IECON. 1984. P. 1221.

73. Headley, A. Meeting system requirements with modern switchgear Текст. / A. Headley // Proceedings IEEE Symp. on trends in modern switchgear design 3,3-150 kV. -Newcastle., 1984. -pp.9.1-9.5.

74. Katie, V. A. A method for PWM rectifier line side filter optimization in transient and steady states Текст. / V.A. Katie, D. Graovac // IEEE Trans, on Power Electronics. -V. 17. -N.3. May 2002. - P.342-352.

75. Kawahira, H. et al. Active power fietes Текст. / H. Kawahira // Proc. JIEE. IPEC. 1983. P. 981.

76. Kazerani, M. Programmable input power factor correction methods for single phase diode rectifiers circuits Текст. / M. Kazerani, G. Joos, P.D. Ziogas // IEEE Transactors on industry applications. №7, 1990. P. 177-183.

77. Lee, W.C. A novel control method for three-phase PWM rectifiers using a single current sensor Текст. / W.C. Lee, D.S. Hyun, Т.К. Lee // IEEE Trans, on Power Electronics. -V.15. -N.5. Sept 2000. -P.861-870.

78. Mao, H. Review of high performance threephase power-factor correction circuits Текст. / H. Mao, F.C. Lee, D. Boroyevich, S. Hiti // IEEE Trans. Ind. Electron. -V.44. Aug. 1997. - P.437-446.

79. Malesani, L. Three-phase ac/dc PWM converter with sinusoidal ac currents and minimum filter requirements Текст. / L. Malesani, P. Tenti // IEEE Trans. Ind. Applicat. -V.23. Jan./Feb. 1987. -P.71-77.

80. Mohan, N. et al. Active filters for ac harmonie suppressin Текст. / N. Mohan // presented at the IEEE/PES Winter Meeting. 1977. A77026-8.

81. Pouliquen, H. Vector control of shunt active filters Текст. / H. Pouliquen, P. Rioual //Epe'95. -Sevilla, 1995. V.l.-P.880-885.

82. Raphael, H. Active filter for harmonic currents compensation Текст. / H. Raphael // EFI Technical Report. 1973. 13 Feb. NTH. Trondheim, Norway.

83. Ramos JR Victor, A. Treating Harmonics in Electrical Distribution System Текст. / Victor A. Ramos JR // Computer Power & Consulting, 1999.

84. Rastogi, M. A comparative evaluation of harmonic reduction techniques in three phase utility interface of power electronic loads Текст. / M. Rastogi, R. Naik, N. Mohan // Proc. IEEE-IAS Ann. Meeting. Toronto, Canada, Oct. 1993. -P.971-978.

85. Sabin, D. Quality Enhances Reliability Текст. / D. Daniel Sabin, A. Sunda-ram // Spectrum IEEE. №2, 1996. C. 38-44.

86. Sawicki, J. Messmethoden zur Bestimmung der Blindleisung nach Budeanu bei verzerrten Strom- und SpannungskurvenТекст. / J. Sawicki // Archiv fur Elektrotechnik. 69 (1986). S. 227-238.

87. Status Var Compensators. Fuji Electric. Текст. 1983. 7/HE/10E. P. 19.

88. Техн. но- Номер Показа- Режим работы ПЧ отключен Режим работы - ПЧ включенмер эп и место гармоники тель

89. БК откл. БК вкл. БК откл. БК вкл.1 иг,в 227-230 232-235 227-230 232-235

90. ХК-101 1 Кнс, % 100 100 100 100

91. Техн. но- Номер Показа- Режим работы ПЧ отключен Режим работы - ПЧ включенмер эп и место гармоники тель

92. БК откл. БК вкл. БК откл. БК вкл.2 иг,в 224-227 228-231 225-229 230-234

93. ХК-102 1 Кнс, % 100 100 100 100

94. Техн. но- Номер Показа- Режим работы ПЧ отключен Режим работы - ПЧ включенмер эп и место гармоники тель

95. Б К откл. БК вкл. БК откл. БК вкл.3 иг,в 230-233 233-236 230-233 233-236

96. ХК-103 1 Кнс, % 100 100 100 100

97. Техн. но- Номер Показа- Режим работы ПЧ отключен Режим работы - ПЧ включенмер эп и место гармоники тель

98. БК откл. БК вкл. БК откл. БК вкл.4 иг,в 228-231 231-234 228-231 231-234

99. Ж-104 1 Кнс, % 100 100 100 100

100. Техн. но- Номер Показа- Режим работы ПЧ отключен Режим работы - ПЧ включенмер эп и место гармоники тель

101. БК откл. БК вкл. БК откл. БК вкл.5 иг,в 228-232 231-235 228-232 231-235

102. ХК-105 1 Кнс, % 100 100 100 100

103. БК otkji. БК вкл. БК откл. БК вкл.6 иг,в 226-228 230-232 226-228 230-232

104. ХК-106 1 Кнс, % 100 100 100 100

105. Техн. но- Номер Показа- Режим работы ПЧ отключен Режим работы - ПЧ включенмер эп и место гармоники тель

106. БК откл. БК вкл. БК откл. БК вкл.7 иг,в 230-233 233-236 230-233 233-236

107. ХК-107 1 Кнс, % 100 100 100 100

108. Техн. но- Номер Показа- Режим работы ПЧ отключен Режим работы - ПЧ включенмер эп и место гармоники тель

109. БК откл. БК вкл. БК откл. БК вкл.8 иг,в 226-230 230-233 226-230 230-233

110. ХК-108 1 Кнс, % 100 100 100 100

111. Техн. но- Номер Показа- Режим работы ПЧ отключен Режим работы - ПЧ включенмер эп и место гармоники тель

112. БК откл. БК вкл. БК откл. БК вкл.9 иг,в 225-229 229-233 225-229 229-233

113. Ж-109 1 Кнс, % 100 100 100 100

114. Техн. но- Номер Показа- Режим работы ПЧ отключен Режим работы - ПЧ включенмер эп и место гармоники тель

115. БК откл. БК вкл. БК откл. БК вкл.10 иг,в 225-229 229-233 225-229 229-233

116. ХК-110 1 Кнс, % 100 100 100 100

117. Техн. но- Номер Показа- Режим работы ПЧ отключен Режим работы - ПЧ включенмер эп и место гармоники тель

118. БК откл. БК вкл. БК откл. БК вкл.11 иг,в 227-229 227-229

119. Техн. но- Номер Показа- Режим работы ПЧ отключен Режим работы - ПЧ включенмер эп и место гармоники тель

120. Техн. но- Номер Показа- Режим работы ПЧ отключен Режим работы - ПЧ включенмер эп и место гармоники тель

121. Техн. но- Номер Показа- Режим работы ПЧ отключен Режим работы - ПЧ включенмер эп и место гармоники тель

122. Техн. но- Номер Показа- Режим работы преобразователь отключен Режим работы - преобразователь включенмер эп и место гармоники тель

123. Техн. но- Номер Показа- Режим работы ПЧ отключен Режим работы - ПЧ включенмер ЭП и место гармоники тель

124. БК отключена БК включена БК отключена БК включена1 1г,А 180 180 95 91

125. ХК-101 1 Кнс, % 100 100 100 100

126. Техн. но- Номер Показа- Режим работы ПЧ отключен Режим работы - ПЧ включенмер ЭП и место гармоники тель

127. БК отключена БК включена БК отключена БК включена2 1г,А 170 170 85 81

128. ХК-102 1 Кцс, % 100 100 100 100

129. Техн. но- Номер Показа- Режим работы ПЧ отключен Режим работы - ПЧ включенмер ЭП и место гармоники тель

130. БК отключена БК включена БК отключена БК включена3 1г,А 210 210 110 106

131. ХК-103 1 Кнс, % 100 100 100 100

132. Техн. но- Номер Показа- Режим работы ПЧ отключен Режим работы - ПЧ включенмер ЭП и место .гармоники тель

133. БК отключена БК включена БК отключена БК включена4 1г,А 155 155 78 75

134. ХК-104 1 Кнс, % 100 100 100 100

135. Техн. но- Номер Показа- Режим работы ПЧ отключен Режим работы - ПЧ включенмер ЭП и место гармоники тель

136. БК отключена БК включена БК отключена БК включена5 1г,А 200 200 120 115

137. ХК-105 1 К„с, % 100 100 100 100

138. Техн. но- Номер Показа- Режим работы ПЧ отключен Режим работы - ПЧ включенмер ЭП и место гармоники тель

139. БК отключена БК включена БК отключена БК включена6 1г,А 190 190 100 96

140. ХК-106 1 К„с, % 100 100 100 100

141. Техн. но- Номер Показа- Режим работы ПЧ отключен Режим работы - ПЧ включенмер ЭП и место гармоники тель

142. БК отключена БК включена БК отключена БК включена7 1г,А 195 195 114 110

143. ХК-107 1 Кнс, % 100 100 100 100

144. Техн. но- Номер Показа- Режим работы ПЧ отключен Режим работы - ПЧ включенмер ЭП и место гармоники тель

145. БК отключена БК включена БК отключена БК включена8 1г, А 165 165 83 80

146. ХК-108 1 Кнс, % 100 100 100 100

147. Техн. но- Номер Показа- Режим работы ПЧ отключен Режим работы - ПЧ включенмер ЭП и место гармоники тель

148. БК отключена БК включена БК отключена БК включена9 1г,А 220 220 125 120

149. ХК-109 1 Кнс, % 100 100 100 100

150. Техн. но- Номер Показа- Режим работы ПЧ отключен Режим работы - ПЧ включенмер ЭП и место гармоники тель

151. БК отключена БК включена БК отключена БК включена10 1г,А 230 230 130 125

152. ХК-110 1 Кнс % 100 100 100 100

153. Техн. но- Номер Показа- Режим работы ПЧ отключен Режим работы - ПЧ включенмер ЭП и место гармоники тель

154. Техн. но- Номер Показа- Режим работы ПЧ отключен Режим работы - ПЧ включенмер ЭП и место гармоники тель

155. Техн. но- Номер Показа- Режим работы ПЧ отключен Режим работы - ПЧ включенмер ЭП и место гармоники тель

156. Техн. но- Номер Показа- Режим работы ПЧ отключен Режим работы - ПЧ включенмер ЭП и место гармоники тель

157. Техн. номер ЭП и место Номер гармоники Показатель Режим работы преобразователь отключен Режим работы - преобразователь включен

158. Объект Преобразователь частоты: тип VLT 6052 Р = 37 кВт 1Ном=80А Электродвигатель Н-10/1 тип Uhom=0,4 кВ Р=37 кВт 1ном=80 А Коэффициент загрузки К3<0,2

159. Результат исследования Коэффициент искажений синусоидальности кривой тока, Kj Коэффициент искажений синусоидальности кривой напряжения, Ки

160. Объект Преобразователь частоты: тип VACON 132 CLX4 Р= 137 кВт 1НОМ = 270А Электродвигатель ХК-101 тип Uhom=0,4 кВ Р=90 кВт 1н«ш=200 А Коэффициент загрузки К3<0,2

161. Результат исследования Коэффициент искажений синусоидальности кривой тока, Ki Коэффициент искажений синусоидальности кривой напряжения, Ки

162. Объект Преобразователь частоты: тип Р = 350 кВт 1цом А Электродвигатель Н-41 тип Uhom=0,4 КВ Р=315 кВт Т = А Аном гх Коэффициент загрузки К3<0,2

163. Результат исследования Коэффициент искажений синусоидальности кривой тока, Ki Коэффициент искажений синусоидальности кривой напряжения, Ки

164. Объект Преобразователь частоты: тип Р = 600-630 кВт т = а -■■ном Л Электродвигатель 200С-1 тип Uhom=0,69 кВ Р=588 кВт 1ном А Коэффициент загрузки К3<0,2

165. Результат исследования Коэффициент искажений синусоидальности кривой тока, Ki Коэффициент искажений синусоидальности кривой напряжения, Кц

166. Объект Преобразователь частоты: тип VLT 6052 Р = 37 кВт 1Ном=80А Электродвигатель Н-10/1 тип Uhom=0,4 кВ Р=37 кВт 1ном=80 А Коэффициент загрузки <0,2<К3<0,4

167. Результат исследования Коэффициент искажений синусоидальности кривой тока, Ki Коэффициент искажений синусоидальности кривой напряжения, Ки

168. Объект Преобразователь частоты: тип VACON 132 CLX4 Р= 137 кВт 1НОМ=270А Электродвигатель ХК-101 тип Uhom=0,4 кВ Р=90 кВт IHOM=200 А Коэффициент загрузки <0,2<К3<0,4

169. Результат исследования Коэффициент искажений синусоидальности кривой тока, Ki Коэффициент искажений синусоидальности кривой напряжения, Ки

170. Объект Преобразователь частоты: тип Р = 350 кВт 1ном— А Электродвигатель Н-41 тип Uhom=0,4 кВ Р=315 кВт 1цом А Коэффициент загрузки <0,2<К3<0,4

171. Результат исследования Коэффициент искажений синусоидальности кривой тока, Ki Коэффициент искажений синусоидальности кривой напряжения, Ки

172. Объект Преобразователь частоты: тип Р = 600-630 кВт 1нОМ А Электродвигатель 200С-1 тип Uhom=0,69 кВ Р=588 кВт т = а -чгом ■гу- Коэффициент загрузки <0,2<К3<0,4

173. Результат исследования Коэффициент искажений синусоидальности кривой тока, Ki Коэффициент искажений синусоидальности кривой напряжения, Ки

174. Объект Преобразователь частоты: тип VLT 6052 Р-37 кВт 1НОМ=80А Электродвигатель Н-10/1 тип Uhom=0,4 кВ Р=37 кВт 1ном=80 А Коэффициент загрузки <0,4<К3<0,6

175. Результат исследования Коэффициент искажений синусоидальности кривой тока, Kj Коэффициент искажений синусоидальности кривой напряжения, Кц

176. Объект Преобразователь частоты: тип VACON 132 CLX4 Р= 137 кВт 1НОМ = 270А

177. Электродвигатель ХК-101 тип

178. Uhom=0,4 кВ Р=90 кВт IHOM=200 А

179. Коэффициент загрузки <0,4<К3<0,61. Результат исследования

180. Коэффициент искажений синусоидальности кривой тока, К.

181. Объект Преобразователь частоты: тип Р = 350 кВт 1ном— А Электродвигатель Н-41 тип Uhom=0,4 кВ Р=315 кВт Т = А -•■ном Коэффициент загрузки <0,4<К3<0,6

182. Результат исследования Коэффициент искажений синусоидальности кривой тока, Кг Коэффициент искажений синусоидальности кривой напряжения, Ки

183. Объект Преобразователь частоты: тип Р = 600-630 кВт т д Аном Л Электродвигатель 200С-1 тип UHOM=0,69 КВ Р=588 кВт Ijiom- А Коэффициент зафузки - <0,4<К3<0,6

184. Результат исследования Коэффициент искажений синусоидальности кривой тока, Kj Коэффициент искажений синусоидальности кривой напряжения, Ки

185. Объект Преобразователь частоты: тип VLT 6052 Р = 37 кВт 1НОМ=80А Электродвигатель Н-10/1 тип Uhom=0,4 кВ Р=37 кВт 1ном=80 А Коэффициент загрузки <0,6<К3<0,8

186. Результат исследования Коэффициент искажений синусоидальности кривой тока, Ki Коэффициент искажений синусоидальности кривой напряжения, Ки

187. Объект Преобразователь частоты: тип VAC ON 132 CLX4 Р= 137 кВт 1НОМ=270А Электродвигатель ХК-101 тип Uhom=0,4 кВ Р=90 кВт 1„ом=200 А Коэффициент зафузки <0,6<К3<0,8

188. Результат исследования Коэффициент искажений синусоидальности кривой тока, Кг Коэффициент искажений синусоидальности кривой напряжения, Ки

189. Объект Преобразователь частоты: тип Р = 350 кВт 1нОМ А Электродвигатель Н-41 тип Uhom=0,4 кВ Р=315 кВт 1ном~ А Коэффициент загрузки <0,6<К3<0,8

190. Результат исследования Коэффициент искажений синусоидальности кривой тока, Ki Коэффициент искажений синусоидальности кривой напряжения, Ки

191. Объект Преобразователь частоты: тип Р = 600-630 кВт т — д хном гх Электродвигатель 200С-1 тип Uhom=0,69 КВ Р=588 кВт Liom А Коэффициент загрузки <0,6<К3<0,8

192. Результат исследования Коэффициент искажений синусоидальности кривой тока, Ki Коэффициент искажений синусоидальности кривой напряжения, Ки

193. Объект Преобразователь частоты: тип VLT 6052 Р = 37 кВт 1„ом=80А Электродвигатель Н-10/1 тип Uhom=0,4 кВ Р=37 кВт 1ном=80 А Коэффициент загрузки <0,6<К3<0,8

194. Результат исследования Коэффициент искажений синусоидальности кривой тока, К! Коэффициент искажений синусоидальности кривой напряжения, Ки

195. Объект Преобразователь частоты: тип Р = 350 кВт ^НОМ ~ А Электродвигатель Н-41 тип Uhom=0,4 кВ Р-315кВт 1нОМ~ А Коэффициент загрузки <0,8<К3<1,0

196. Результат исследования Коэффициент искажений синусоидальности кривой тока, Ki Коэффициент искажений синусоидальности кривой напряжения, Ки

197. K(Zi) m=27 1=133 5; 7; 5; 5; 7; 6;3;3;4; 4; 2; 8; 5; 5; 6; 5; 5; 5; 6; 6; 6; 4; 2; 6; 5; 5; 3; K(zu) m=27 Z = 65,9 2,6; 2,1; 2,6; 2,3; 2,6; 1,8; 2; 2; 2; 3; 3; 2,6; 2,5; 2,6; 2,6; 2,4; 2,2; 2,4; 3,0; 2,6; 2,8; 2,4; 2,1; 2,2; 2,5; 2,5; 2,6; 2,3; 2,3;

198. Объект Преобразователь частоты: тип Р = 600-630 кВт Т = А Аном гл- Электродвигатель 200С-1 тип Uhom=0,69 кВ Р=588 кВт 1нОМ— А Коэффициент загрузки <0,8<К3<1,0

199. Результат исследования Коэффициент искажений синусоидальности кривой тока, Ki Коэффициент искажений синусоидальности кривой напряжения, Ки