автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Методы снижения импульсных коммутационных перенапряжений в судовых электроэнергетических системах при коммутациях асинхронных двигателей

на правах рукописи

КИРИЛЛОВ МИХАИЛ НИКОЛАЕВИЧ

МЕТОДЫ СНИЖЕНИЯ ИМПУЛЬСНЫХ КОММУТАЦИОННЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ В СУДОВЫХ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ ПРИ КОММУТАЦИЯХ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Специальность 05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 2005

Работа выполнена в Калининградском государственном техническом университете на кафедре «Электрооборудование судов и электроэнергетика».

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор, Белей Валерий Феодосиевич

Официальные оппоненты: заслуженный работник высшей школы РФ .

доктор технических наук, профессор Кузнецов Сергей Емельянович

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Хромов Вячеслав Васильевич

Ведущая организация - Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный ордена "Знак Почета" научно-исследовательский и про-ектно-конструкторский институт по развитию и эксплуатации флота ГИПРО-РЫБФЛОТ"

Зашита диссертации состоится 26 мая 2005 г. в 14м часов на заседании диссертационного совета Д223.002.02 при Государственной морской академии им. адм. СО. Макаровапо адресу: 199026, Санкт-Петербург, 21 линия В.О., д. 14а., ауд. 21.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственной морской академии им. адм. СО. Макарова

Автореферат разослан " апреля 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Импульсные коммутационные перенапряжения (ИКП) в судовых электроэнергетических системах (ЭЭС) вызываются переходными процессами во время коммутаций электроприемников, основная доля которых приходиться на асинхронные двигатели (АД). С другой стороны, в судовой автоматике находят широкое применение различные приборы и системы на основе цифровой техники. Наличие ИКП в судовой сети приводит к выходу из строя средств автоматики, снижению надежности судового электрооборудования. Проведенные различными авторами исследования ИКП, среди которых следует отметить работы, выполненные научной школой под руководством профессора Д.В. Вилесова, не дают в полном объеме представления о переходных процессах, протекающих в судовых сетях при коммутациях электроприемников. Причиной этого является случайность и быстротечность процессов возникновения ИКП, а используемая исследователями измерительная техника не позволяла установить причинно-следственную связь между коммутациями электрооборудования и появлением в судовой сети ИКП. Новое поколение микропроцессорных измерительных средств открыло совершенно новые возможности исследований ИКП, длительность которых составляет микро и нано секунды. Поэтому экспериментальные и теоретические исследования ИКП в судовых ЭЭС позволят получить новые знания о коммутационных перенапряжениях и разработать рекомендации по снижению ИКП в местах их возникновения.

Работа выполнялась в соответствии с техническим заданием института ГИПРОРЫБФЛОТ по теме "Экспериментальное исследование процессов импульсных коммутационных перенапряжений в ЭЭС судов рыбопромыслового флота" в рамках темы "Исследовать пути снижения эксплуатационных затрат судов федеральной собственности, создать и внедрить технические средства повышения эффективности работы их энергетических установок" по договору с Государственным Комитетом Российской Федерации по рыболовству и в рамках госбюджетной темы "Повышение эффективности функционирования систем энергообеспечения" Калининградского государственного технического

университета.

Целью диссертационной работы является проведение комплекса теоретических и экспериментальных исследований импульсных коммутационных перенапряжений в судовых электроэнергетических системах, обусловленных коммутацией асинхронных двигателей, и разработка рекомендаций по снижению импульсных коммутационных перенапряжений.

Поставленная цель предусматривает решение следующих задач:

- анализ работ в области коммутационных перенапряжений, отечественных и зарубежных нормативных документов по вопросам ИКП, анализ методик измерения и регистрации ИКП;

- разработка методики измерения и регистрации ИКП при коммутациях электроприемников в судовых ЭЭС;

- проведение измерений импульсных перенапряжений на судах рыбопромыслового флота при коммутациях асинхронных двигателей;

- разработка математической модели процесса коммутации асинхронных двигателей для исследования ИКП в судовых ЭЭС;

- разработка рекомендаций по снижению уровня ИКП при коммутациях асинхронных двигателей.

Научная новизна работы состоитв следующем:

- разработана методика проведения экспериментальных исследований импульсных перенапряжений в судовых ЭЭС с использованием цифрового осциллографа, отличительными особенностями которой являются применение высокочастотного фильтра для запуска развертки осциллографа и определение момента коммутации исследуемого электроприемника;

- получены аналитические зависимости амплитуд импульсных коммутационных перенапряжений на выходных клеммах асинхронного двигателя и в месте подключения асинхронного двигателя к судовой сети от момента включения асинхронного двигателя;

- уточнен переходной процесс в момент замыкания контактов коммутационного аппарата при подключении асинхронного двигателя к электрической

сети;

- разработана математическая модель процессов ИКП в судовых ЭЭС при коммутациях асинхронных двигателей, отличительными особенностями которой являются: представление статорной обмотки асинхронного двигателя с учетом распределенных активно-емкостных проводимостей межвитковых и на корпус двигателя; судовые кабели выполняются в виде линий с распределенными параметрами; дополнение несколькими циклами «включение-отключение» второй последовательно коммутируемой фазы при неодновременной коммутации контактов разных фаз коммутационного аппарата.

Методы исследований.

При выполнении диссертационной работы использованы: метод полного факторного анализа теории планирования эксперимента, метод узловых потенциалов в операторной форме, аналитические и численные методы решения уравнений электрических цепей на ПЭВМ в программных пакетах Matlab, Mathcad, Electronik WorkBanch.

Степень достоверности результатов проведенных исследований подтверждается хорошей сходимостью полученных аналитических результатов с данными проведенных экспериментальных исследований и внедрением предложенных рекомендаций по снижению импульсных коммутационных перенапряжений в промышленности.

Практическая значимость работы.

Инженерная методика измерения и регистрации импульсных коммутационных перенапряжений в судовых ЭЭС.

Новые практические результаты экспериментальных исследований импульсных коммутационных перенапряжений, возникающих при коммутациях асинхронных двигателей и трансформаторов, в электроэнергетических системах судов: РТМК-С "Поречье", РТМ "Звезда", БАТМ "Порфирий Чанчибадзе".

Рекомендации по снижению уровня импульсных коммутационных перенапряжений в местах подключения коммутируемых электроприемников к судовой сети.

Основные положения, выносимые на защиту.

Инженерная методика экспериментального исследования импульсных перенапряжений в судовых ЭЭС.

Результаты экспериментальных исследований импульсных коммутационных перенапряжений на судах различного типа рыбопромыслового флота РФ: РТМК-С "Поречье", РТМ "Звезда", БАТМ "Порфирий Чанчибадзе".

Уточнение переходного процесса в момент замыкания контактов коммутационного аппарата при подключении асинхронного двигателя к электрической сети.

Математическая модель процессов ИКП в судовых ЭЭС при коммутациях асинхронных двигателей.

Реализация работы. Результаты диссертационной работы использованы при разработке рекомендаций по защите судовых потребителей электроэнергии от импульсных коммутационных перенапряжений при проектировании новых рыбопромысловых судов в институте "Гипрорыбфлот". Практические рекомендации по защите асинхронных двигателей диссертационной работы реализованы в ООО «Лукойл-Калининградморнефть». Результаты теоретических и экспериментальных исследований импульсных коммутационных перенапряжений используются при проведении занятий по дисциплинам "Судовые автоматизированные электроэнергетические системы" и "Судовые электрические машины" в Калининградском государственном техническом университете.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на семи научных конференциях, в том числе: на Международной научно-технической конференции, посвященной 40-летию пребывания КГТУ на Калининградской земле и 85-летию рыбохозяйственного образования в России, г. Калининград, 1998г.; на Третьей отраслевой научно-технической конференции аспирантов и соискателей "Научно-технические разработки в решении проблем рыбопромыслового флота и подготовки кадров", г. Калининград, 1999г.; на Шестой Российской научно-технической конференции "Электромагнитная совместимость технических средств и биологических объ-

ектов", С.-Петербург, 2000г.; на научно-технической конференции, посвященной 70-летию Калининградского государственного технического университета, г. Калининград, 2000г.; на Третьей международной научно-технической конференции "Прогрессивные технологии, машины и механизмы в машиностроении", г. Калининград, 2002г.; на Седьмой Российской научно-технической конференции "Электромагнитная совместимость технических средств и биологических объектов", С.-Петербург, 2002г; на Международной научной конференции "Инновации в науке и образовании - 2003", г. Калининград, 2003г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ, в том числе четыре статьи и один научно-технический отчетно НИР.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы из 110 наименований. Работа содержит 175 страниц текста, 89 иллюстраций и 10 таблиц и три акта внедрения в приложении к работе.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель и задачи исследований, определены направления исследований, сформулированы научная новизна и практическая ценность результатов работы.

Первая глава посвящена анализу работ по исследованию импульсных перенапряжений в ЭЭС и нормативных требований, регламентирующих уровень импульсных перенапряжений в судовых ЭЭС.

В наибольшей степени ИКП возникают в судовых ЭЭС при включениях и отключениях АД вследствие их большого количества и частых коммутаций. Анализ отечественных и зарубежных научных работ по вопросу исследования ИКП в судовых ЭЭС показал, что исследований процессов ИКП, протекающих и микро и нано секундном диапазоне, при коммутациях АД проводилось не достаточно. Поэтому экспериментальные и теоретические исследования ИКП при такого рода коммутациях позволят получить необходимую информацию о параметрах ИКП, разработать и оценить эффективность технических мероприя-

тий по снижению уровня импульсных перенапряжений при коммутациях АД. На основании анализа работ в области коммутационных перенапряжений сформулированы цели и задачи исследования.

Вторая глава посвящена анализу существующих методик экспериментального исследования ИКП и разработке методики экспериментального измерения и регистрации ИКП в судовых ЭЭС при коммутациях электроприемников.

Для проведения экспериментальных исследований на основании анализа существующих методов экспериментального исследования импульсных перенапряжений была разработана инженерная методика исследования ИКП на основе цифрового осциллографа. Методика имеет ряд особенностей, основными из которых являются:

- исследуемыми процессами являются изменения, мгновенных значений напряжения на клеммах коммутационной аппаратуры и на зажимах объектов исследований (асинхронные двигатели и трансформаторы) при коммутациях объектов исследований в судовой сети штатными коммутационными аппаратами с учетом основных влияющих параметров: мощность, фаза измеряемого напряжения, число фаз, схема соединения обмоток, номинальные значения напряжения и частоты, режимы работы, тип коммутационной аппаратуры;

- запуск развертки цифрового осциллографа, настроенного для работы в ждущем режиме, осуществляется посредством сигналов внешнего запуска. Сигналы запуска формируются при помощи высокочастотного фильтра (рисунок 1);

- документирование результатов экспериментов производится с использование видеосъемки. На отдельной осциллограмме (на которой дан полный период изменения исследуемого сигнала) указываем момент коммутации. Момент коммутации определяется исходя из установившихся значений напряжения на клеммах коммутируемой нагрузки до или после переходного процесса, измеренных с помощью маркерной системы осциллографа.

Разработанная методика была опробована в лаборатории при исследовании коммутации асинхронного двигателя (рисунок 1), включающая в! - синхронный

генератор; Ml - асинхронный двигатель; М2 - двигатель постоянного тока; Q1 автоматический выключатель; С9-8 - осциллограф; ЦУ - выпрямитель

Рисунок 1 - Схема лабораторной установки для исследования процесса коммутации АД *

Третья глава посвящена экспериментальным исследованиям ИКП на су-^ дах рыбопромыслового флота, аналитическим исследованиям переходных процессов при коммутациях асинхронных двигателей и трансформаторов.

С использованием разработанной методики были проведены экспериментальные исследования ИКП в ЭЭС ряда судов, в частности, на судах рыбопромыслового флота различного класса: РТМК-С "Поречье", РТМ "Звезда", БАТМ "Порфирий Чанчибадзе". В качестве объектов исследования были выбраны АД мощностью от 1 до 28кВт и трансформаторы. Было проведено более 200 опытов включения-отключения объектов исследования в судовой ЭЭС, что позволило охватить коммутации для различных мощностей объектов исследования и при различных фазах напряжения судовой ЭЭС в моменты коммутации объектов исследования. Установлено, что при подключении АД мощностью 1 до 28кВт к судовой сети возникают импульсные перенапряжения до Ь'икп=5-1-*1ин \и\ в обмотках коммутируемого АД (рисунки 2а - 2в ). и до 1-"пк[;=2.61.\|\\ в точке присоединения АД к судовой сети (рисунок 2г). А при отключении

п5о.п В гЖХ обо.а В

♦013.» ПКС сви.а ИС

■'■ обо. о к «мш пкв

Ла.а • .

Тяш. не

а; _ _ Ф|ГЛ\А '.ф«иВ — ____-

I £ , ' I -

I П I ' I

| г; '

I ! I

Рисунок 2 - Осциллограммы линейных напряжений U A B И U B C при включении АД: на клеммах АД (а); на клеммах ГРЩ (б), на которой показан момент коммутации АД; на клеммах АД при коммутации второй фазы коммутационного аппарата (в), на клеммах потребителей, запитанных от тех же шин, что и исследуемый АД (г)

Анализ осциллограмм позволил уточнить характер электромагнитных процессов, происходящих в момент подключения АД к судовой сети. В процессе коммутации контактов второй коммутируемой фазы коммутационного аппарата (фаза В на рисунке 2а) возникают наибольшие ИКП: на межфазной изоляции АД (рисунок 2в) и в судовой сети (рисунок 2г).

На основе полученных экспериментальных данных, с использованием схемы полного факторного эксперимента, получены зависимости амплитуды ИКП на входных клеммах АД (кривая 1 на рисунке 3) и в месте подключения АД к судовой сети (кривая 2 на рисунке 3) от фазы линейного напряжения в момент включения АД в судовую ЭЭС. Величина влияющего фактора устанавливалась в соответствии с результатами экспериментальных исследований (таблица 1).

Таблица 1 - Диапазон варьирования влияющего фактора

1 - РТМК-С "Поречье" 2 - РТМ "Звезда"

1 - РТМК-С "Поречье" 2 - РТМ "Звезда"

Рисунок 3 - Зависимости напряжения ИКП от фазы линейного напряжения, приложенного к контактам первого и второго последовательно коммутируемых полюсов автоматического выключателя при подключении АД к судовой сети: на входных клеммах АД (а); в точке подключения АД к судовой сети (б)

Полиномы, найденные по результатам экспериментальных исследований, имеют вид:

на клеммах АД: /1/

в месте подключения АД к судовой ЭЭС: Uhkti = Ф 'L'.hih. мах + 1,1 "U/ihh мах, I-'

где L'hih мах - линейное напряжение судовой сети; ф - фаза линейного напряжения, приложенного к контактам первого и второго последовательно коммутируемым полюсам коммутационного аппарата.

Четвертая глава посвящена разработке математической модели процесса коммутации АД в судовой сети и оценке эффективности технических мероприятий по снижению амплитуды ИКП.

Однолинейная схема подключения АД к судовой сети показана на рисун-ке'4. Переходные процессы при включении АД в судовую ЭЭС описываются классической системой дифференциальных уравнений, предложенной Барановым А.П. и Раимовым М.М.:

'UA'

ев(0 - Rcr • 1СвГ = uB

,ec(t). .uc.

О = R

АД

V н

I,в u + — dt Угв

.'-С. УгС.

Up

= R.

uA u-

Ua = U'

uc.

+ Ri-

тАД 'A тАД 'В

тАД

'с

+ LK • — k dt

т АД JA I АД 'В I АД 'С

/3/

d + — dt У a

F; -U'B

_F3-U'C. 1сЛЛ Ус.

Icr IA тАД *A

1cr 'в = InB + тАД XB

Icr 'c Ic IАД 'c

где e(t) - э.д.с. синхронного генератора; 1СГ - ток синхронного генератора; ЦА,

Ув. Ь'с - напряжение на клеммах синхронного генератора; 1" - ток нагрузки; Кп

и 1_п - активное сопротивление и индуктивность нагрузки; Т-Гд, и'в, и'с - на-т. ,АД

пряжение на клеммах АД: I — ТОК АД; F|, F;, F3 - коммутирующие функции.

ГР1Ц

9

GI

РЩ1 1

or I РЩЗ РШ4

М!

Рисунок 4 - Однолинейная схема подключения АД к судовой сети

С учетом анализа результатов экспериментальных исследований данная модель была дополнена емкостями сети кабельных линий. Электрическая схема замещения судовой ЭЭС для исследования ИКП при подключении АД с учетом этих допущений представлена на рисунке 5. На ней: Lr, Гг - сопротивления синхронного генератора; Lh, 1н - сопротивления эквивалентной нагрузки судовой ЭЭС; Lie, г« - сопротивления соединительного кабеля; Ьд, Гд - сопротивления коммутируемого двигателя; - эквивалентные емкости судовой сети и соединительного кабеля.

Эквивалентна« нагрузка судовой ЭЭС

Рисунок 5 - Электрическая схема замещения судовой ЭЭС для расчета переходного процесса при подключении АД к судовой сети

Переходные процессы в такой схеме при подключении АД к судовой сети описываются системой уравнений:

собственные проводимости

лов; - суммы токов источников тока и преобразованных источников э.д.с;

{"^кЮ- - функции коммутации ключей Ю1, K2 и КЗ

Решение такой системы уравнений классическими методами трудоемко. Поэтому моделирование процесса подключения асинхронного двигателя в судовую сеть было осуществлено с использованием программы 81ши1тк пакета программ математического моделирования МяНяЪ 6.5 по алгоритму, приведенному на рисунке 6 с учетом следующих допущений: статорная обмотка асинхронного двигателя представляется с учетом распределенных активно-емкостных проводимостей межвитковых и на корпус двигателя; судовые кабели выполняются в виде линий с распределенными параметрами; дополнение несколькими циклами «включение-отключение» второй последовательно коммутируемой фазы при неодновременной коммутации контактов разных фаз коммутационного аппарата.

Структурная схема модели судовой ЭЭС для исследования процесса коммутации АД при его подключении в судовую сеть представлена на рисунке7, где СГ - синхронный генератор; АВ - коммутационный блок; КЛ1 и КЛ2 - соединительные кабели; - сопротивление изоляции; С - емкость судовой сети.

Результаты исследований на математической модели процесса коммутации АД в автономной энергосистеме представлены на рисунке 9. Достоверность модели была подтверждена тем, что расчетные осциллограммы хорошо совмещаются с результатами экспериментальных исследований, которые были проведены в лаборатории и в судовых ЭЭС.

На разработанной математической модели была проведена оценка технических мероприятий для снижения амплитуды ИКП. Исследования на модели показали, что включение на клеммах коммутируемого АД ограничителей перенапряжений, включенных по схемам «звезда» и «треугольник», приводит к наибольшему снижению амплитуды ИКП. Данное предложение было реализовано в ООО «Лукойл-Калининградморнефть» и подтверждается актом о внедрении результатов работ, приведенным в приложении. Расчет экономической эффективности применения ограничителей перенапряжений приведен в приложении.

Рисунок 6 - Алгоритм моделирования в программе МайаЬ 6.5 (8гтиНпк)

<ш>

0 4кВ

.-11-:

126 »«V. 0.4Ю.22 кв

иль(В)

-«ЛА А

с

нН

Рисунок 7 - Структурная схема модели судовой ЭЭС для исследования процесса коммутации АД при его подключении к судовой сети, реализованная в пакете математического моделирования Ма1ЬаЬ

Рисунок 8 - Подсистемы блоков структурной схемы модели, представленной на рисунке 7: (а) синхронного генератора; (б) секции судовой кабельной линии; (в) катушки обмотки асинхронного двигателя; (г) асинхронного двигателя

Рисунок 9 - Кривая линейного напряжения иАв, полученная при моделировании процесса подключения АД в судовую сеть при подключении на клеммах двигателя ограничителей перенапряжений, включенных по схеме «звезда» и «треугольник»

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основе выполненного в диссертации комплекса теоретических и экспериментальных исследований импульсных коммутационных перенапряжений в судовых электроэнергетических системах, обусловленных коммутацией асинхронных двигателей, получены следующие научные и практические результаты.

1. Разработана инженерная методика проведения экспериментальных исследований импульсных перенапряжений в судовых ЭЭС с использованием цифрового осциллографа, отличительными особенностями которой являются: применение высокочастного фильтра для запуска развертки осциллографа и определение момента коммутации исследуемого электроприемника.

2. Получены экспериментальные данные об импульсных коммутационных перенапряжениях, возникающих при коммутациях асинхронных двигателей и трансформаторов, в электроэнергетических системах судов: РТМК-С "Поречье", РТМ "Звезда", БАТМ "Порфирий Чанчибадзе".

3. Получены аналитические зависимости амплитуд импульсных коммутационных перенапряжений на выходных клеммах асинхронного двигателя и в месте подключения асинхронного двигателя к судовой сети от момента включения асинхронного двигателя.

4. Уточнен переходной процесс в момент замыкания контактов коммутационного аппарата при подключении асинхронного двигателя к электрической сети.

5. Разработана математическая модель процессов ИКП в судовых ЭЭС при коммутациях асинхронных двигателей, отличительными особенностями которой являются: представление статорной обмотки асинхронного двигателя с учетом распределенных активно-емкостных проводимостей межвитковых и на корпус двигателя; судовые кабели выполняются в виде линий с распределенными параметрами; дополнение несколькими циклами «включение-отключение» второй последовательно коммутируемой фазы при неодновременной коммутации контактов разных фаз коммутационного аппарата.

6. На основании теоретических исследований на разработанной модели, подтвержденных экспериментальными исследованиями, предложены и реализованы мероприятия по снижению уровня импульсных коммутационных перенапряжений в энергосистемах с изолированной нейтралью, что подтверждается актами о внедрении результатов работы.

Основные результаты диссертации опубликованы в 12 научных трудах, доложены и одобрены на семи международных и отечественных конференциях, внедрены в производство в ФГУП НИПКИ ГИПРОРЫБФЛОТ, ООО «Лукойл-Калининградморнефть», используются при проведении занятий по дисциплинам "Судовые автоматизированные электроэнергетические системы" и "Судовые электрические машины" в Калининградском государственном техническом университете, что подтверждается актами о внедрении, приведенными в приложениях диссертации.

Совокупность научных и технических разработок, выполненных в диссертации, позволяют утверждать, что автором изложены научно-обоснованные технические решения, которые направлены на снижение уровня импульсных коммутационных перенапряжений в судовых энергосистемах, что повышает эффективность и надежность эксплуатации судовых ЭЭС.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Кириллов М.Н. Анализ методов измерения перенапряжений в судовых электроэнергетических системах// Международная научно-техническая конференция, посвященная 70-летию Калининградского государственного технического университета: сборник докладов.-Калининград: КГТУ, 2000.- С.74-75.

2. Кириллов М.Н. Математическое моделирование процесса коммутации асинхронного двигателя в судовой электрической сети// Электрооборудование судов и электроэнергетика: сб. науч. тр. - Калининград: КГТУ, 2003. - С.21-26.

3. Белей В.Ф., Кириллов М.Н. Экспериментальные исследования импульсных напряжений в электрических сетях// Шестая Российская научно -техническая конференция "Электромагнитная совместимость технических средств и биологических объектов": сборник докладов-СПб:, 2000- С. 106-107.

4. Кириллов М.Н. Моделирование процесса подключения асинхронного двигателя в судовую электрическую сеть// Седьмая Российская научно-техническая конференция "Электромагнитная совместимость технических средств и биологических объектов": сборник докладов - СПб:, 2002. - С.96-97.

5. Экспериментальное исследование процессов импульсных коммутационных перенапряжений в электроэнергетических системах судов рыбопромыслового флота: отчет НИР/ Калининградский государственный технический университет; Руководитель В.Ф. Белей. - № ГР01200112163; Инв. № 02200106899. - Калининград,2001.- 111 с.

6. Белей В.Ф., Кириллов М.Н. Методика обработки результатов экспериментальных исследований импульсных коммутационных перенапряжений// Электрооборудование судов и электроэнергетика: сб. науч. тр.- Калининград: КГТУ, 2000.-С.11-14.

7. Кириллов М.Н. Анализ процесса коммутации асинхронных двигателей в судовых электроэнергетических системах// Третья международная научно-техническая конференция "Балттехмаш-2002": сборник докладов. - Калининград: КГТУ, 2002. - С. 101-102.

8. Кириллов М.Н. Исследование импульсных перенапряжений при коммутациях асинхронных двигателей в судовых электроэнергетических системах// Электрооборудование судов и электроэнергетика: сб. науч. тр.- Калининград: КГТУ, 2001.-С.55-57.

9. Кириллов М.Н. Исследования коммутационных импульсных перенапряжений в судовых электроэнергетических системах// Третья отраслевая научно-техническая конференция аспирантов и соискателей "Научно-технические разработки в решении проблем рыбопромыслового флота и подготовки кадров": сборник докладов. - Калининград: Балтийская государственная академия рыбопромыслового флота, 1999. - С. 17-18.

10. Белей В.Ф., Кириллов М.Н., Якута С.А. Анализ переходных процессов в блоке управления контактором, предназначенным для коммутации конденса-

20

0509-0

торных батарей// Электрооборудование судов и электроэнергетика: сб. на\ч. тр - Калининград: КГТУ, 1997. - С.9-12.

11.Белей В.Ф., Кириллов М.Н., Соколов СВ., Якута С.А. Обеспечение ЭМС шунтовых конденсаторных батарей в сетях электроснабжения// Международная научно-техническая конференция, посвященная 40-летию пребывания КГТУ на Калининградской земле и 85-летию высшего рыбохозяйственного образования в России: сборник докладов. - Калининград: КГТУ, 1998. - С.39-40.

12. Кириллов М.Н. Влияние коммутаций асинхронных двигателей на уровень импульсных коммутационных перенапряжений в электроэнергетических системах// Международная научная конференция "Инновации в науке и образовании - 2003": сборник докладов. - Калининград: КГТУ, 2003. - С. 233.

ГМА им адм СО Макарова

Заказ 115 от 31 03 2005 Тираж 80 экз Уел печ л -199106, Санкт-Петербург, Косая линия, 15-а

22 4ПР201.

1322

Перечень основных сокращений.

Введение.

Глава 1 Анализ работ в области коммутационных перенапряжений в электроэнергетических системах.

1.1 Анализ источников, видов и характеристик коммутационных перенапряжений в электроэнергетических системах.

1.2 Анализ отечественных и международных нормативных документов в области импульсных коммутационных перенапряжений.

1.3 Цели и задачи исследований.

Глава 2 Методика измерения и регистрации импульсных коммутационных перенапряжений в судовых электроэнергетических системах.

2.1 Обзор существующих методов экспериментального исследования импульсных перенапряжений.

2.2 Методика измерения и регистрации импульсных коммутационных перенапряжений в судовых электроэнергетических системах.

2.3 Выводы по второй главе.

Глава 3 Экспериментальные исследования импульсных коммутационных перенапряжений на судах рыбопромыслового флота.

3.1 Экспериментальные исследования на судне РТМК-С "Поречье".

3.2 Экспериментальные исследования на судне РТМ-С "Звезда".

3.3 Экспериментальные исследования на судне Б ATM "Порфирий Чанчибадзе".

3.4 Выводы по третьей главе.

Глава 4 Математическое моделирование процесса коммутации асинхронного двигателя на основе аналитической детерминированной модели судовой электроэнергетической системы.

4.1 Основные допущения. Расчетная схема.

4.2 Моделирование процесса подключения асинхронного двигателя в 4 судовую сеть в пакете программ математического моделирования

MatLab.

4.3 Выводы по четвертой главе.

Актуальность темы. Коммутационные перенапряжения или импульсные напряжения являются одним из видов внутренних перенапряжений, имеющих место в судовых электроэнергетических системах (ЭЭС). Такие кратковременные всплески и провалы напряжения вызываются, как правило, переходными процессами во время коммутаций в судовых ЭЭС электроприемников, таких как асинхронные двигатели, судовые трансформаторы, технологические дроссели, аппараты управления и защиты и т.д. Импульсные коммутационные перенапряжения (ИКП), воздействуя на местные дефекты в изоляции судовых асинхронных двигателей, трансформаторов, различных технологических дросселей, приводят к снижению электрической прочности и перекрытию изоляции судового силового оборудования. С другой стороны, в судовой автоматике находят широкое применение приборы на основе цифровой техники, такой как микропроцессорные системы и средства вычислительной техники, цифровые устройства автоматизации судовой электроэнергетической системы, цифровые навигационные системы и приборы управления судном. Наличие ИКП по амплитуде и длительности выше уровня помехоустойчивости судовых приборов может привести к нарушениям нормального функционирования судовых электротехнических комплексов управления судном и судовой электроэнергетической установкой, а в цепях питания микросхем электроники и микропроцессорной техники может даже привести к их выходу из строя. Поэтому проблеме снижения уровня ИКП в судовых ЭЭС в последние годы уделялось большое внимание. Значительный вклад в исследование ИКП внесен научной школой под руководством профессора Вилесова Д.В. Среди полученных ими результатов следует отметить разработку различных регистраторов импульсных перенапряжений и проведение на их основе исследований импульсных перенапряжений в судовых ЭЭС. Однако проведенные различными авторами экспериментальные исследования не дали достаточно полных данных о переходных процессах, протекающих в судовых сетях при коммутациях V судовых потребителей электрической энергии, в процессе которых возникают ИКП. Причиной этого является случайность и быстротечность процессов возникновения ИКП, а используемая исследователями измерительная техника не позволяла детально произвести осциллографирование всего переходного процесса и установить причинно-следственную связь между коммутациями судового электрооборудования и появлением в судовой сети ИКП. В настоящее время появилось новое поколение микропроцессорных измерительных средств, которые позволяют ® измерять переходные электромагнитные процессы в микро и наносекундном диапазонах. Поэтому на основе новых средств измерения, используя накопленный опыт исследования ИКП, следует разработать методику экспериментального исследования ИКП в судовых электроэнергетических системах. Экспериментальные исследования ИКП позволят выявить новые, ранее неизученные, особенности процессов ИКП, а теоретические исследования на основе полученных экспериментальных данных позволят более глубоко изучить физику ИКП и разработать рекомендации по снижению ИКП в местах их возникновения.

Работа выполнялась в соответствии с техническим заданием института ГИПРОРЫБФЛОТ по теме "Экспериментальное исследование процессов импульсных коммутационных перенапряжений в ЭЭС судов рыбопромыслового флота" (№ ГР 01200112163), в рамках темы "Исследовать пути снижения эксплуатационных затрат судов федеральной собственности, создать и внедрить технические средства повышения эффективности работы их энергетических установок" по договору №9-10/2000 с Государственным Комитетом Российской Федерации по рыболовству, а также в рамках госбюджетной темы КГТУ 43.45.100.2 "Повышение эффективности функционирования систем энергообеспечения". 4' Целью диссертационной работы является проведение комплекса теоретических и экспериментальных исследований импульсных коммутационных перенапряжений в судовых электроэнергетических системах, обусловленных коммутацией асинхронных двигателей, и разработка рекомендаций по снижению импульсных коммутационных перенапряжений.

Поставленная цель предусматривает решение следующих задач: анализ работ в области коммутационных перенапряжений, отечественных и зарубежных нормативных документов по вопросам ИКП; анализ методик измерения и регистрации ИКП; разработка методики измерения и регистрации ИКП при коммутациях электроприемников в судовых ЭЭС; проведение измерений импульсных перенапряжений на судах рыбопромыслового флота при коммутациях судовых асинхронных двигателей; разработка математической модели процесса коммутации судовых асинхронных двигателей для исследования импульсных коммутационных перенапряжений в судовых ЭЭС; разработка рекомендаций по снижению уровня ИКП при коммутациях асинхронных двигателей.

Научная новизна работы состоит в следующем:

- разработана методика проведения экспериментальных исследований импульсных перенапряжений в судовых ЭЭС с использованием цифрового осциллографа, отличительными особенностями которой являются применение высокочастотного фильтра для запуска развертки осциллографа и определение момента коммутации исследуемого электроприемника; получены аналитические зависимости амплитуд импульсных коммутационных перенапряжений на выходных клеммах асинхронного двигателя и в месте подключения асинхронного двигателя к судовой сети от момента включения асинхронного двигателя;

- уточнен переходной процесс в момент замыкания контактов коммутационного аппарата при подключении асинхронного двигателя к электрической сети;

- разработана математическая модель процессов ИКП в судовых ЭЭС при коммутациях асинхронных двигателей, отличительными особенностями которой являются: представление статорной обмотки асинхронного двигателя с учетом распределенных активно-емкостных проводимостей межвитковых и на корпус двигателя; судовые кабели выполняются в виде линий с распределенными параметрами; дополнение несколькими циклами «включение-отключение» второй последовательно коммутируемой фазы при неодновременной коммутации контактов разных фаз коммутационного аппарата.

Методы исследований. При выполнении диссертационной работы использованы: метод полного факторного анализа теории планирования эксперимента, метод узловых потенциалов в операторной форме, аналитические и численные методы решения уравнений электрических цепей на ПЭВМ в программных пакетах Matlab, Mathcad, Electronik WorkBanch.

Практическая значимость работы.

Инженерная методика измерения и регистрации импульсных коммутационных перенапряжений в судовых ЭЭС.

Новые практические результаты экспериментальных исследований импульсных коммутационных перенапряжений, возникающих при коммутациях асинхронных двигателей и трансформаторов, в электроэнергетических системах судов: РТМК-С "Поречье", РТМ "Звезда", БАТМ "Порфирий Чанчибадзе".

Рекомендации по снижению уровня импульсных коммутационных перенапряжений в местах подключения коммутируемых электроприемников к судовой сети.

Основные положения, выносимые на защиту.

Инженерная методика экспериментального исследования импульсных перенапряжений в судовых ЭЭС.

Результаты экспериментальных исследований импульсных коммутационных перенапряжений на судах различного типа рыбопромыслового флота РФ: РТМК-С "Поречье", РТМ "Звезда", БАТМ "Порфирий Чанчибадзе".

Уточнение переходного процесса в момент замыкания контактов коммутационного аппарата при подключении асинхронного двигателя к электрической сети.

Математическая модель процессов импульсных коммутационных перенапряжений в судовых электроэнергетических системах при коммутациях асинхронных двигателей.

В ходе анализа отечественных и зарубежных работ по вопросу исследования импульсных коммутационных перенапряжений в судовых электроэнергетических системах выявлено, что такого рода перенапряжения могут иметь место в судовых электроэнергетических системах при следующих коммутациях: однофазные замыкания на корпус, коммутации индуктивной нагрузки, коммутации потребителей с емкостным характером нагрузки, работа коллекторных двигателей и люминесцентных ламп. В ходе проведения предварительных экспериментальных исследований установлено, что в наибольшей степени ИКП возникают при коммутациях включения и отключения асинхронных двигателей, а также при коммутациях включения и отключения малых индуктивных токов (трансформаторов, различных технологических дросселей). Такие коммутации сопровождаются серией повторных зажиганий и погасаний дуги между контактами коммутационного аппарата, в результате в судовой сети возможно появление высокочастотных импульсных перенапряжений.

Глубоких исследований процессов ИКП, протекающих и микро и нано секундном диапазоне при коммутациях судовых асинхронных двигателей в судовых электроэнергетических системах, ранее не проводилось, так как отсутствовала соответствующая измерительная аппаратура, которая позволяла бы проводить такие исследования. Поэтому для разработки математической модели коммутации асинхронного двигателя возникла необходимость первоначально провести экспериментальные исследования для того, чтобы выявить форму переходного процесса при коммутациях судовых асинхронных двигателей и набрать достаточное количество статистических данных о параметрах ИКП, которые имеют место при такого рода коммутациях. Полученные в ходе экспериментов данные позволят разработать адекватную математическую модель, описывающую реальные переходные процессы в судовых электроэнергетических системах при коммутациях судовых асинхронных двигателей. Исследования на этой модели позволят оценить влияние параметров судовой сети, питающего кабеля и коммутируемого асинхронного двигателя на характер переходного процесса при такого рода коммутациях и оценить эффективность разработанных технических мероприятий по снижению уровня импульсных перенапряжений при коммутациях судовых асинхронных двигателей.

Для проведения экспериментальных исследований на основании анализа существующих методов экспериментального исследования импульсных перенапряжений нами была разработана инженерная методика исследования ИКП на основе современных цифровых осциллографов.

Разработанная методика была опробована в лаборатории при исследовании коммутации асинхронного двигателя. Результаты исследований в лаборатории подтверждают то, что разработанная методика измерения и регистрации ИКП может использоваться при исследовании коммутаций потребителей электрической энергии в судовых ЭЭС.

С использованием разработанной методики были проведены экспериментальные исследования ИКП в ЭЭС ряда судов, в частности на судах рыбопромыслового флота различного класса: РТМК-С "Поречье", РТМ "Звезда", БАТМ "Порфирий Чанчибадзе", ПБ "Балтийская слава". В качестве объектов исследования были выбраны судовые асинхронные двигатели и трансформаторы мощностью от 10 до 150 кВт. Было проведено более 200 опытов включения-отключения объектов исследования в судовой ЭЭС. Это позволило охватить коммутации объектов исследования различных мощностей при разных фазах напряжения судовой ЭЭС в моменты коммутации объектов исследования. Установлено, что при подключении АД мощностью 10 - 30 кВт к судовой сети возникают импульсные перенапряжения до иикп=5-иЛин.мАХ в обмотках коммутируемого АД, и до иикп=2,бимАх в точке присоединения АД к судовой сети. А при отключении АД ДО 11икП=Цлин.МАХ

Анализ осциллограмм позволил пояснить характер переходного процесса при подключении АД к судовой сети. При коммутации контактов первой коммутируемой фазы коммутационного аппарата в обмотках асинхронного двигателя появляются затухающие колебания напряжения. Это связано с распространением электромагнитной волны по электрическим цепям обмоток двигателя, емкостям между корпусом и обмотками фаз двигателя и емкостям в кабельных линиях. Процесс коммутации контактов второй коммутируемой фазы коммутационного аппарата сопровождается наибольшими импульсными коммутационными перенапряжениями на межфазной изоляции асинхронного двигателя и в судовой сети. Анализ результатов проведенных экспериментальных исследований показал, что появление такого рода ИКП на обмотках АД связано с возникновением и гашением дуги между сближающимися контактами автоматического выключателя или с так называемым "дребезгом" контактов. При замыкании контактов третьего полюса коммутационного аппарата значительных по величине импульсов напряжения зафиксировано не было.

В процессе экспериментальных исследований ИКП на судах получен огромный статистический материал по переходным процессам при коммутации асинхронного двигателя в судовой энергосистеме. Обработка этого статистического материала позволила получить зависимости значения амплитуды ИКП от фазы линейного напряжения, приложенного к контактам первого и второго последовательно коммутируемым полюсам коммутационного аппарата, при подключении АД в судовой ЭЭС.

Обработка полученного в ходе экспериментальных исследований статистического материала показала, что наибольшие импульсные перенапряжения возникают при коммутации судовых асинхронных двигателей. Это привело нас к разработке математической модели, описывающей переходные процессы, возникающие в судовой энергосистеме при коммутации асинхронной машины.

Основой модели является система дифференциальных уравнений, которая описывает переходные процессы при коммутации асинхронного двигателя в судовой сети. Решение такой системы уравнений классическими методами трудоемко. Поэтому в ходе решения этой системы дифференциальных уравнений нами было исследовано несколько компьютерных программ математического моделирования, в частности Mathcad, Electronik WorkBanch (Multisim), Matlab и др. Анализ показал, что наиболее приемлемым является пакет программ математического моделирования Matlab 6.5, поскольку он позволяет решать более сложные дифференциальные уравнения и более удобен для вывода результатов моделирования. Достоверность модели была подтверждена результатами экспериментальных исследований, которые были проведены в лаборатории и в электроэнергетических системах судов.

На разработанной математической модели была проведена оценка технических мероприятий для снижения амплитуды ИКП. Исследования на модели показали, что включение на клеммах коммутируемого асинхронного двигателя ограничителей перенапряжений включенных по схемам «звезда» и «треугольник», приводит к наибольшему снижению амплитуды ИКП.

Результаты диссертационной работы были использованы для разработки рекомендаций по защите судовых потребителей электроэнергии от импульсных коммутационных перенапряжений в проектах рыбопромысловых судов, проходивших экспертизу в институте "Гипрорыбфлот". Практические рекомендации по защите асинхронных двигателей диссертационной работы реализованы в ООО «Лукойл-Калининградморнефть» на погружных электродвигателях ПЭД (700кВт, ЗкВ) насосов закачки воды в пласт на Ушаковском нефтяном месторождении путем установки защиты от перенапряжений с помощью ограничителей ^ перенапряжений, включенных по схеме "звезды" и "треугольника", что предотвратило выходы из строя обмоток электродвигателей от перенапряжений при их пусках. Результаты теоретических и экспериментальных исследований импульсных коммутационных перенапряжений используются в учебном процессе Калининградского государственного технического университета.

Основные результаты диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на 7 научных конференциях, в том числе: на Международной научно-технической конференции, посвященной 40-летию пребывания КГТУ на Калининградской земле и 85-летию рыбохозяйственного образования в России, г. Калининград, 1998г.; на Третьей отраслевой научно-технической конференции аспирантов и соискателей "Научно-технические разработки в решении проблем рыбопромыслового флота и подготовки кадров", г. Калининград, 1999г.; на Шестой Российской научно-технической конференции "Электромагнитная совместимость технических средств и биологических объектов", С.-Петербург, 2000г.; на научно-технической конференции, посвященной 70-летию Калининградского государственного • технического университета, г. Калининград, 2000г.; на Третьей международной научно-технической конференции "Прогрессивные технологии, машины и механизмы в машиностроении", г. Калининград, 2002г.; на Седьмой Российской научно-технической конференции "Электромагнитная совместимость технических средств и биологических объектов", С.-Петербург, 2002г; на Международной научной конференции "Инновации в науке и образовании - 2003", г. Калининград, 2003г.

По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ, в том числе четыре статьи и один научно-технический отчет по НИР.

1 АНАЛИЗ РАБОТ В ОБЛАСТИ КОММУТАЦИОННЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ В ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ

Основные результаты диссертации опубликованы в 12 научных трудах, доложены и одобрены на семи международных и отечественных конференциях, внедрены в производство в ФГУП НИПКИ ГШ 1РОРЫБФЛОТ, ООО «Лукойл-Калининградморнефть», используются при проведении занятий по дисциплинам "Судовые автоматизированные электроэнергетические системы" и "Судовые электрические машины" в Калининградском государственном техническом университете, что подтверждается актами о внедрении, приведенными в приложениях диссертации.

Совокупность научных и технических разработок, выполненных в диссертации, позволяют утверждать, что автором изложены научно-обоснованные технические решения, которые направлены на снижение уровня импульсных коммутационных перенапряжений в судовых энергосистемах, что повышает эффективность и надежность эксплуатации судовых ЭЭС.

Автор выражает благодарность доктору технических наук, профессору за ценные советы при проведении

Вилесову Дмитрию Васильевичу исследовании выполненных в диссертации.

1. Анисимов Я.Ф. Электромагнитная совместимость полупроводниковых преобразователей и судовых электроустановок / Я.Ф. Анисимов, Е.П. Васильев. Л., 1990. - 264с.

2. Аполлонский С.М. Электромагнитная совместимость в системах электроснабжения / С.М. Аполлонский, Д.В. Вилесов, А.А. Воршевский // Электричество. — 1991. №4. - С. 1 -6.

3. Арриллага Дж. Гармоники в электрических системах: пер. с англ. / Дж. Арриллага, Д. Бредли, П. Боджер. М., 1990. - 248с.

4. Асинхронные двигатели серии 4А: справочник / Кравчик А.Э. и др. М., 2002. - 504с.

5. Базуткин В.В. Ограничение перенапряжений, возникающих при коммутациях индуктивных цепей вакуумными выключателями / В.В. Базуткин, Г.А. Евдокунин, Ф.Х. Халилов // Электричество. 1994. - №2. -С.9-13.

6. Баранов А.П. Моделирование судового электрооборудования и средств автоматизации: учебник для вузов / А.П. Баранов, М.М. Раимов. -СПб., 1997.-232с.

7. Белей В.Ф. Методика обработки результатов экспериментальных исследований импульсных коммутационных перенапряжений / В.Ф. Белей, М.Н. Кириллов // Электрооборудование судов и электроэнергетика: сб. науч. тр. / КГТУ. Калининград, 2000. - С.36-39.

8. Беляков Н.Н. Исследование перенапряжений при дуговых замыканиях на землю в сетях 6 и 10 кВ с изолированной нейтралью / Н.Н. Беляков Н.Н. // Электричество. 1957. -№5. - С.31-36.

9. Бири Ш. Интерфейс для управления и автоматического измерения на основе персональных компьютеров типа РС-ХТ/АТ / Ш. Бири, А.А. Ефремов, Й. Молнар // Микропроцессорные средства и системы. 1990. -№4. - С.14-19.

10. Буткевич Г.В. Дуговые процессы при коммутации электрических цепей / Г.В. Буткевич. М., 1967, 196с.

11. Васюра Ю.Ф. Защита от перенапряжений в сетях 6-10 кВ / Ю.Ф. Васюра, В.А. Гамилко, Г.А. Евдокунин, Н.И. Утегулов // Электротехника. -1994. -№5-6.- С.21-27.

12. Веретенников Л.П. Переходные процессы в электроэнергетических системах кораблей / Л.П. Веретенников. Л., 1982. -627с.

13. Вилесов Д.В. Об измерении крутизны фронта импульсных искажений напряжения в судовой сети / Д.В. Вилесов, А.А. Воршевский // Автоматизация на судах и в судостроении: сб. науч. тр. / ЛКИ. Л, 1978.1. С.52-55.

14. Вилесов Д.В. Возникновение и распространение импульсных помех в судовых электроэнергетических системах: учебное пособие / Д.В. Вилесов, А.А. Воршевский, В.Е. Гальперин, С.А. Сухоруков / ЖИ. JI, 1987. -90с.

15. Вилесов Д.В. Измерения и испытания в области ЭМС: учебное пособие / Д.В. Вилесов, А.А. Воршевский, В.Е. Гальперин, С.А. Сухоруков / ЖИ. Л, 1989.-65с.

16. Вилесов Д.В. Обеспечение электромагнитной совместимости в судовых электроэнергетических системах: учебное пособие/ Д.В. Вилесов, А.А. Воршевский, В.Е. Гальперин, С.А. Сухоруков / ЛКИ. Л, 1988. - 64с.

17. Вилесов Д.В. Проблема электромагнитной совместимости судовых технических средств / Д.В. Вилесов, А.А. Воршевский, О.В. Евдокимов, В.Г. Паршин // Судостроение. 1990. - №1. - С. 28-30.

18. Вилесов Д.В. О нормировании условий обеспечения ЭМС судового оборудования / Д.В. Вилесов, А.А. Воршевский, К.К. Ершиков, В.Б. Мачульский // Научно-технический сборник / Российский Морской Регистр Судоходства. СПб, 2000. - вып. №23. - С.24-28.

19. Винокуров В.И. Электрорадиоизмерения: учебн. пособие для радиотехнич. спец. вузов. 2-е изд., перераб. и доп. / В.И. Винокуров, С.И. Каплин, И.Г. Петелин - М., 1986. - 351с.

20. Вишневский В.Н. Портативные осциллографы с цифровымиизмерениями параметров сигналов / В.Н. Вишневский, В.М. Немировский, А.А. Рогачев-М., 1991.- 160с.

21. Внутренние перенапряжения на электрооборудовании высокого и сверхвысокого напряжения: 2-е изд., перераб. и доп. / И.Ф. Половой, Ю.А. Михайлов, Ф.К. Халилов. — Д., 1990. 152с.

22. Воршевский А.А. Измерение импульсных искажений напряжения на судах / А.А. Воршевский // Судовая электротехника и энергетическая электроника: сб. науч. тр. / ЛКИ. JT, 1983. - С.34-39.

23. Воршевский А.А. Исследование кратковременных искажений напряжения в судовых ЭЭС: Автореф. Дис. канд. техн. наук. СПб., 1981. -20с.

24. Воршевский А.А. Импульсные напряжения в ЭЭС / А.А. Воршевский, В.Г. Паршин // Судостроение. 1987. - №7. - С.30-31.

25. Гамазин С.И. Импульсные напряжения в низковольтных распределительных сетях, вызванные коммутационными процессами / С.И. Гамазин, С.А. Цырук, Д.Е. Зинчук // Промышленная энергетика. 2000. - №3, - С.28-33.

26. ГОСТ13109-97 Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. Минск., 1998. - 32с.

27. Гурвич И.С. Защита ЭВМ от внешних помех. 2-е изд., перераб. и доп. / И.С. Гурвич. - М., 1984. - 224с.

28. Домбровский В.В. Асинхронные машины: теория, расчет, элементы проектирования / В.В. Домбровский, В.М. Зайчик. Л., 1990 - 368с.

29. Электрические системы и сети в примерах и иллюстрациях / В.В. Ежов, Г.Н. Зарудский, Э.Н. Зуев и др. М., 1999. - 352 с.

30. Дьяконов В.П. Matlab 6. Учебный курс / В.П. Дьяконов. СПб.,2001.-592с.

31. Дьяконов В.П. MATLAB 6/6.1/6.5 + Simulink 4/5. Основы применения / В.П. Дьяконов. М., 2002. - 768с.

32. Евдокунин Г.А. Выбор способа заземления нейтрали в сетях 6-10 кВ / Г.А. Евдокунин, С.В. Гудилин, А.А .Корепанов // Электричество. 1998. - №12. - С.8-22.

33. Евдокунин Г.А. Перенапряжения при коммутации цепей вакуумными выключателями и их ограничение / Г.А. Евдокунин, А.А. Корепанов // Электричество. 1998. - №4. - С.2-14.

34. Евдокунин Г.А. Перенапряжения при коммутации цепей вакуумными выключателями и их ограничение / Г.А. Евдокунин, А.А. Корепанов // Электричество. — 1998. №4. - С.2-14.

35. Железко Ю.С. Стандартизация параметров электромагнитной совместимости в международной и отечественной практике / Ю.С. Железко // Электричество.-№ 1, 1996, С.2-7.

36. Иванов Е.А. Обеспечение безопасности при эксплуатации ЭЭС / Е.А. Иванов// Судостроение. 1983. - №8. - С.38-39.

37. Иванов-Смоленский А.В. Электрические машины: учебник для вузов / А.В. Иванов-Смоленский. М., 1980. - 928с.

38. Ивоботенко Б.А., Ильинский Н.Ф., Копылов И.П. Планирование эксперимента в электромеханике / Б.А. Ивоботенко, Н.Ф. Ильинский, И.П. Копылов. -М., 1971. 185с.

39. Измерения в электронике: справочник / В.А. Кузнецов, В.А. Долгов, В.М. Коневских и др. -М., 1987. 512с.

40. Импульсные искажения напряжения в судовых кабельных сетях: отчет по НИР / ЛКИ; Руководитель Д.В. Вилесов; №ГР01830048824; П-8-8-Х866.л.

41. Калихман С.А, Злобин Ю.И. Режимы нейтрали и перенапряжения: учебное пособие / С.А. Калихман, Ю.И. Злобин. Чебоксары, 1994. - 64с.

42. Карлащук В.И. Электронная лаборатория на IBM PC. Программа Electronics Workbench и ее применение /В.И. Карлащук. М., 2001. - 736с.

43. Карташев И.И. Электромагнитная совместимость в системах электроснабжения/ И.И. Карташев // Электротехника. 2001. - №4. - С.57-61.

44. Качество электрической энергии на судах: справочник/ В.В. Шейнихович, О.Н. Климанов, Ю.И. Пайкин, Ю.Я. Зубарев. Д., 1988. - 160с.

45. Качество электроэнергии в электрических сетях и способы его обеспечения / А.П. Антипов, А.В. Антонов, Э.Н. Зуев, И.И. Карташев, В.Г. Федченко. М., 1992. - 102с.

46. Кириллов М.Н. Анализ процесса коммутации асинхронных двигателей в судовых электроэнергетических системах / М.Н. Кириллов // Третья международная научно-техническая конференция "Балттехмаш-2002": сб. докл. / КГТУ, Калининград, 2002 - с. 101-102.

47. Кириллов М.Н. Исследование импульсных перенапряжений при коммутациях асинхронных двигателей в судовых электроэнергетических системах// Электрооборудование судов и электроэнергетика: Сборник научных трудов Калининград: КГТУ, 2001. - с.24-27.

48. Кириллов М.Н. Математическое моделирование процесса коммутации асинхронного двигателя в судовой электрической сети / М.Н. Кириллов // Электрооборудование судов и электроэнергетика: сб. науч. тр. /КГТУ. Калининград, 2003. - С.21-26.

49. Китаенко Г.И. Особенности электроснабжения судов от береговой сети / Г.И. Китаенко, Е.А. Иванов, А.В. Богданов, В.М. Морозов// Судостроение. 1980. - №11. - С.35-39.

50. Костенко М.П. Коммутационные перенапряжения в энергосистемах: учеб. пособие / М.П. Костенко, И.М. Богатенков, Ю.А. Михайлов, Ф.Х. Халилов. JI., 1990. 101с.

51. Копылов И.П. Математическое моделирование электрических машин: учебник для вузов / И.П. Копылов. — М., 2000. — 248с.

52. Копылов И.П. Математическое моделирование электрических машин: учебник для ВУЗов по спец. «Электрические машины». /И.П. Копылов. М., 1987 - 248с.

53. Копылов И.П. Расчет на ЦВМ характеристик асинхронных машин / И.П. Копылов, О.П. Щедрин. М., 1973. - 104с.

54. Либкинд М.С. Высшие гармоники генерируемыетрансформаторами / М.С. Либкинд. М., 1962. - 103с.

55. Мейзда Ф. Электронные измерительные приборы и методы измерений: пер. с англ. / Ф. Мейзда. М., 1990. - 535с.

56. Меленьтев Л.А. Системные исследования в энергетике / Л.А. Меленьтев. М., 1979. - 416с.

57. Минкин М.Б. Перенапряжения в судовых электроэнергетических системах при отключении ненагруженных трансформаторов / М.Б. Минкин // «Вопросы судостроения», серия 6 «Судовая электротехника и связь», вып. 7. 1974. - С.11-15.

58. Нейман Л.Р., Демирчян К.С. Теоретические основы электротехники: учебник для вузов: в 2 т. 3-е изд., перераб. и доп. / Л.Р. Нейман, К.С. Демирчян. - Л., 1981. - 536с.

59. Осциллограф С9-8. Техническое описание и инструкция по эксплуатации 2.044.023.ТО, 1989. 84с.

60. Перенапряжения в электрических системах и защита от них: Учебник для вузов/ В.В. Базуткин, К.П. Кадомская, М.В. Костенко, Ю.А. Михайлов. СПб., 1995. - 320с.

61. Петров Т.Н. Электрические машины, ч.2: Асинхронные и синхронные машины / Т.Н. Петров. М-Л, 1963, 416с.

62. Плехаль О. Электромеханическая коммутация и коммутационные аппараты: пер. с нем. / О. Плехаль. М-Л., 1959. - 288с.

63. Подольский Д.В. Влияние токоведущего контура на гашение дуги в маломощных автоматических выключателях / Д.В. Подольский, А.С. Топ-чий, А.А. Соколов, В.В. Самойлов // Электротехника. 2001. - №5. - С.19-21.

64. Правила классификации и постройки морских судов. Морской Регистр судоходства РФ: т.2. М., 1999. - 536с.

65. Правила классификации и постройки морских судов. Регистр СССР: т.2. М., 1990. - 604с.

66. Розанов Ю.К. Современные методы улучшения качества электроэнергии (аналитический обзор) / Ю.К. Розанов, М.В. Рябчицкий //

67. Электротехника. 1998. - №3. С. 10-17.

68. Сирота И.М. Режимы нейтрали электрических сетей / И.М. Сирота И.М. и др. Киев, 1985. - 264с.

69. Советов Б.Я. Моделирование систем: учебник для вузов / Б.Я. Советов, С.А. Яковлев. М., 1985, 271с.

70. Справочник по электрическим машинам: в 2т. / И.П. Копылов, Б.К. Клоков. М., 1988 - 1989. - 256с.

71. Справочник судового электротехника: т.1. судовое электрооборудование. Д., 1980. — 528с.

72. Титенков С.С. Анализ перенапряжений при дуговых, феррорезонансных и коммутационных электромагнитных переходных процессах в сетях 6-35 кВ: автореф. дисс. канд. техн. наук. / С.С. Титенков. -СПб., 2001.-16с.

73. Токарев Л.Н. Математическое описание, расчет и моделирование физических процессов в судовых электростанциях / Л.Н. Токарев. Д., 1980. -119с.

74. Торосян А.С. Перенапряжения при дуговых замыканиях на землю в сетях 6-10 кВ с токоограничивающими реакторами / А.С. Торосян// Электрические станции. 1995. - №4. - С.34-42.

75. Тун А.Я. Наладка и эксплуатация релейно-контактной аппаратуры электроприводов / А.Я. Тун. М., 1973. - 160с.

76. Уайт Д.В. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств и непреднамеренные помехи: вып. 3 измерение электромагнитных помех и измерительная аппаратура: сокр. пер. с англ./Д.В. Уайт. М., 1979. -359с.

77. Уайт Д.В. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств и непреднамеренные помехи: вып. 2 Внутрисистемные помехи и методы их уменьшения: сокр. пер. с англ./ Д.В. Уайт. М., 1978. - 364с.

78. Чунихин А.А. Электрические аппараты: учебн. пособие для вузов. / А.А. Чунихин. М., 1967. - 536с.

79. Шабалин Л.Д., Шопин К.А. Оценка перспектив применения энергосберегающих частотно-регулируемых приводов в Калининградской области / Л.Д. Шабалин, К.А. Шопин // Электрооборудование судов и электроника: сб. науч. тр. / КГТУ. Калининград, 2003. - С. 10-12.

80. Шваб А. Электромагнитная совместимость: пер. с нем. / А.Шваб. -М., 1998,-480с.

81. Широков Н.Г. Способ снижения уровня высших гармоник в автономных энергосистемах / Н.Г. Широков, С.И. Кутузов // Электричество. 1994. - №10. - С.25-28.

82. Экспериментальное исследование процессов импульсных коммутационных перенапряжений в электроэнергетических системах судов рыбопромыслового флота: Отчет НИР/ КГТУ; Руководитель В.Ф. Белей. -№ГР01200112163; Инв.№02200106899. Калининград, 2001. - 111 с.

83. Электрические системы: математические задачи энергетики / под ред. В.А. Веникова. М., 1981 - 121с.

84. Электромагнитная совместимость технических средств и биологических объектов «ЭМС 2000»: сборник докладов 6-ой российской научно-технической конференции. СПб, 2000. - 587с.

85. Электромагнитная совместимость технических средств и биологических объектов «ЭМС 2002»: сборник докладов 7-ой российской научно-технической конференции. СПб, 2002. - 583с.

86. Электротехнический справочник: в 3 т. / Под общ. ред. И.Н.Орлова и др. М., 1982. - 560с.

87. Cannova S.F. Short-Time Voltage Transients in Shipboard Electrical Systems / S.F. Cannova // IEEE Trans. Ind. Appl. 1973, - №5, P.533-538.

88. Electromagnetic Compatibility Of Electrical And Electronic Installations In Ships. IEC Report, publication 60533. Geneva, 1999.- 68p.

89. F. de Leon Semlyen Reduced Order Model For Transformer Transients / F. de Leon // IEEE Transactions on Power Delivery. January 1992. -vol. 7, №1. - P. 361-369.

90. Gibson M. Electromagnetic Compatibility In The mercantile Marine Situation / M. Gibson // The Radio and Electronic Engineer. January 1979. - Vol. 49, №1. P.23-28.

91. Jasper J. Goedbloed Transients in Low-Voltage Supply Networks / J. Jasper // IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility/ May 1987. -vol.29, №2.-P. 104-108.

92. Kunz H.A. Reproducible simulation of an interference burst pulse / H.A. Kunz, P. Kull, B. Amstutz // International Symposium on EMC / Tokyo, October 1984. P. 116-123.

93. Peters J.F., Slepian J. Voltages Induced By Arcing Grounds// Tr. AIEE. 1923.-P.478

94. Petersen W. Der aussetzende Erdschluss / W. Petersen // ETZ. — 1917. —№47. P.553.

95. SimPower Systems User's Guide For Use with Simulink 3rd edition Revised for Version 3 (Release 13 SP1): The Math Work, Inc, September 2003, 620p.

96. Swinehart M. Electrical noise in Machine Tool Controls / IEEE Trans, on Ind. Appl., Vol. IA-8, №5, September/October 1972, P.535-541.

97. Weser L. Vertraglichkeit Elektrischer Betriebsmittel an Bord von Schiffen / Elektrie, Berlin 37, 1983, P.538-540.

98. Акт о завершении работ по договору№2000-45-3-1 «Экспериментальное исследование процессов импульсных коммутационных перенапряжений в электроэнергетических системах судов рыбопромыслового флота»

99. МО РЫБОЛОВСТВУ (Госкомрьлболовство России)

100. В соответствии с договором Калининградский Государственный Технический Университет выполнил следующие работы:

101. Разработана и отлажена методика измерений и регистрации импульсных коммутационных перенапряжений в электроэнергетических системах судов совместно со специалистами института Гипрорыбфлот;

102. Произведены измерения импульсных коммутационных перенапряжений на судах рыбопромыслового флота в соответствии с разработанной методикой;

103. Результаты экспериментальных исследований представлены в институт Гипрорыбфлот в виде отчета.

104. Полученные результаты экспериментальных исследований учтены при разработке рекомендаций по защите судовых потребителей электроэнергии от импульсных коммутационных перенапряжений при проектировании новых рыбопромысловых судов.

105. Научный руководитель работы£ ' Белей В.Ф.

106. Ответственный исполнитель 'То---, ^Кириллов М.Н.

107. Акт о внедрении результатов кандидатской диссертации Кириллова М.Н. на тему «Исследование импульсных коммутационных перенапряжений в судовых электроэнергетических системах» в ООО «Лукойл-Калининградморнефть»

108. Утверждаю" Главный инжене!ойл-ЬСалининградморнефть» ^f М.А. Соболев2003г.о внедрении результатов кандидатской дисо1. Кириллова М.Н. на тему

109. Исследование импульсных коммутационных перенапряжений в судовых электроэнергетических системах" в ООО «Лукойл-Калининградморнефть»

110. Главный энергетик объединения л

111. ООО «Лукойл-Калининградморнефть» Ившин

112. Ведущий инженер отдела главного энергетика

113. РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ОГРАНИЧИТЕЛЕЙ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ

114. Цт тариф на энергоресурсы;

115. Ьбаз и Ьмод удельные расходы энергоресурсов на базовом и модернизированном оборудовании;

116. АИмод снижение эксплуатационных расходов (кроме энергетических затрат) после модернизации, руб./год;

117. АИа = а • Кмод рост амортизационных отчислений при увеличившейся балансовой стоимости модернизированного оборудования руб./год;а норма амортизации (а=10%);

118. Кмод капитальные затраты на амортизацию, руб.;

119. Е индекс дисконтирования (Е=0,1).

120. Отсюда потребляемая мощность ограничителем перенапряжений в рабочем режиме составляет:

121. Рпот опийном ' 1опн> (В .2)

122. Рпотопн=3000 • 1 ■ Ю-З=3 Вт

123. В таблице В.1 дана стоимость ремонта и замены вышедшего из строя электродвигателя ПЭД 700 согласно расчетной калькуляции предприятия ООО « Jly койл-Калининградморнефть».

124. Согласно таблице В.1 за величину снижения эксплуатационных расходов (ДИМОд в формуле В.З) примем стоимость одного ремонта электродвигателя

125. В качестве капитальных затрат на амортизацию примем величину затрат на дооборудование электроприводов погружных насосов (таблица В.2).