автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Научное обоснование методов повышения эффективности электротехнических комплексов и систем

На правах рукописи

БЕЛЕЙ Валерий Феодосиевич

НАУЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДОВ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ И СИСТЕМ

Специальность 05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва - 2004

Работа выполнена в Калининградском государственном техническом университете (КГТУ)

Официальные оппоненты:

д.т.н., проф., заслуженный деятель науки РФ, лауреат Государственной премии Верещагин В.П.;

д.т.н., проф., заслуженный деятель науки РФ Иньков Ю.М.;

д.т.н., проф., заслуженный деятель науки и техники РФ Ютт В.Е.

Ведущая организация: Научно-производственный центр малой энергетики ОАО «НИИЭС» РАО «ЕЭС России»

Защита состоится « И9 » 2004 года в № '°°

часов на заседании диссертационного совета Д212.140.01 при Московском государственном техническом университете «МАМИ» по адресу: 105839, г.Москва, Б.Семеновская, 38, МГТУ«МАМИ», ауд. 5~304

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке Московского государственного технического университета «МАМИ».

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим направлять по вышеуказанному адресу.

Ученый секретарь диссертационного r™»fvrя

Автореферат разослан

доктор технических наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Одним из важнейших направлений развития научно-технического прогресса является широкое использование микропроцессоров и силовой полупроводниковой техники во всех сферах народного хозяйства. Это позволяет добиться резкого снижения расхода электроэнергии на стадии ее потребления и массогабаритных показателей оборудования, кардинально. меняет и расширяет функциональные возможности электротехнических комплексов и систем (ЭТК и С). Однако применение полупроводниковой техники приводит к ряду негативных явлений. Особенно остро эти негативные явления стали проявляться в последние 10 лет, так как именно в эти годы наблюдается массовое использование микро- и силовой электроники на транспорте, в промышленности, коммунально-бытовом секторе и в новых возобновляемых источниках энергии, среди которых ветроэнергетика занимает доминирующее положение. Следует отметить, что ветроэнергетические установки (ВЭУ) в настоящее время становятся составной частью систем электроснабжения различного назначения. Несмотря на внешние и функциональные различия, по существу электрооборудование всех этих объектов для электрической сети является нелинейными элементами, вносящими в электрическую сеть и окружающую среду различные искажения. Казалось бы, совершенно разные объекты: железнодорожный транспорт, трамваи.и троллейбусы, судовые электротехнические комплексы, стационарные электроустановки, ВЭУ, компьютеры, энергосберегающие лампы, а проблемы одни. Их использование приводит к ухудшению качества электрической энергии в электрической сети. В первую очередь к искажению синусоидальности кривой напряжения и тока и, как следствие, к эмиссии высших гармонических (ВГ), коммутационным перенапряжениям. Далее имеют место значительный рост потребления реактивной мощности (РМ) и электромагнитное загрязнение окружающей среды. Кроме вышеуказанных причин, на ухудшение качества и увеличение потерь электроэнергии в электрических сетях оказывает влияние и ряд других факторов: экстенсивное развитие систем электроснабжения; увеличение доли физически и морально устаревшего электрооборудования в электрических сетях и системах России; недооценка, а зачастую

игнорирование проблемы подавления электромагнитных помех (ЭМП). В то же время непрерывно растет число потребителей, предъявляющих к качеству электроэнергии повышенные требования: вычислительные центры, станки с числовым управлением и др. В итоге вышеизложенный ряд взаимосвязанных проблем привел к тому, что работа ЭТК и С зачастую отличается от расчетной, а в ряде случаев становится аварийной, что наносит народному хозяйству страны экономический ущерб. Таким образом, проблема повышения эффективности ЭТК и С актуальна и определяется совокупностью показателей, зависящих от условий генерирования,-распределения и потребления электроэнергии. Основными целевыми задачами, решение которых направлено на повышение эффективности ЭТК и С, являются: обеспечение качества электроэнергии; уменьшение потерь электроэнергии при ее передаче и распределении; повышение эксплуатационной надежности ЭТК и С. Критериями эффективности по вышеназванным целевым задачам являются: нормативные документы, регламентирующие качество электроэнергии в электрических сетях; допустимые, с точки зрения физики, потери электроэнергии при ее. передаче от источника к потребителю; нормативные документы, регламентирующие подключение и работу ВЭУ в составе электрических сетей. В последние годы появились новые технические средства, предназначенные для повышения эффективности ЭТК и С. Однако целесообразность их использования и разработка для этих целей новых технических средств должны быть всесторонне исследованы и оценены. Техническое перевооружение, а учитывая экономическую ситуацию в стране - и модернизация ЭТК и С, должно базироваться на научно обоснованных методах решения этой проблемы.

Таким образом, научной проблемой в работе является выявление новых, неизвестных ранее закономерностей протекания рабочих процессов в электротехнических комплексах и системах в условиях роста искажающих факторов, обусловленных широким внедрением электроустановок на основе полупроводниковой техники.

Целью диссертационной работы являются научное обоснование и разработка методов, внедрение которых позволит за счет обеспечения качества и снижения

потерь электроэнергии повышать эффективность действующих и создавать новые, более совершенные электротехнические комплексы и системы, что имеет важное народнохозяйственное значение. Объектами исследований являются современные электротехнические комплексы и системы, насыщенные средствами микроэлектронной и силовой преобразовательной техники, на разнообразных транспортных и стационарных объектах. В их числе можно отметить: наземный транспорт, судовые установки, стационарные промышленные и ветроэнергетические установки. Для решения поставленной в работе цели сформулированы задачи исследований, основными из которых являются: экспериментальные исследования всей гаммы современных приборов, электрооборудования и электротехнических комплексов, выполненных на полупроводниковой основе; исследование режимов работы электротехнических систем и их элементов в условиях искажающих нагрузок; создание физических и математических моделей с целью исследования распространения ЭМП в электротехнических системах и оценки принимаемых решений по их снижению; исследование режимов работы независимо управляемых ВЭУ; разработка и внедрение методов, обеспечивающих повышение эффективности ЭТК и С.

Научная новизна

1. Вскрыта совокупность закономерностей рабочих процессов, протекающих в электротехнических системах различного назначения в условиях использования в них полупроводниковой техники.

2. Впервые на основании теоретических исследований, подтвержденных результатами экспериментальных исследований, выявлены закономерности распространения в электротехнических системах несимметричных по фазам высших гармоник тока.

3. Разработаны математические модели для расчета переходных электромагнитных процессов при коммутации конденсаторных батарей с сетью. Установлены взаимосвязи между отдельными элементами системы и характером переходных процессов, что позволило обосновать и реализовать технические решения по снижению переходных токов при коммутации батарей с сетью.

4. Разработаны алгоритмы управления, методы расчета и необходимые технические средства, обеспечивающие в электротехнических системах транспортного и стационарного назначения реализацию различных средств компенсации реактивной мощности на основе конденсаторных батарей. Отличительной особенностью решений является оптимизация компенсации реактивной мощности, снижение потерь в конденсаторных установках, обеспечение электромагнитной и экологической совместимости конденсаторных батарей с сетью.

5. Впервые разработаны методы расчета, схемо-конструктивные решения фильтро-компенсирующих устройств, обеспечивающие снижение электромагнитных помех в электротехнических системах транспортного назначения до допустимого уровня.

6. Впервые разработана математическая модель для расчета установившихся режимов для независимо управляемых ветроустановок и малых ветропарков на основе асинхронных генераторов в составе распределительных сетей. Отличительными особенностями модели являются использование в ней аналитических зависимостей: реактивной мощности ветроустановки от выдаваемой в сеть активной мощности и напряжения; активной и реактивной мощностей потребителей, подключенных к распределительной сети от уровня напряжения.

Практическая значимость и реализация результатов работы:

1. Установлено, что применение современного энергосберегающего электрооборудования меняет характер нагрузок в системах электроснабжения: при значительном удельном снижении потребления активной мощности имеет место рост РМ и электромагнитных помех, в первую очередь высших гармонических. На основании исследований выявлены закономерности по спектру и уровням гармонических, присущие различным группам электрооборудования.

2. Предложен подход к выбору трансформаторов для систем электроснабжения с позиций энергосбережения и обеспечения качества электроэнергии.

3. Разработана инженерная методика расчета индивидуальной компенсации РМ асинхронных электроприводов, отличительными особенностями которой яв-

ляются проверка на обеспечение электромагнитной устойчивости и корректировка уставок токовой защиты.

4. Разработаны и внедрены в производство (ОАО «Портовый элеватор», ООО «Лукойл-Калининградморнефть», ОАО «Росвесталко» и др.) различные системы управления конденсаторными установками. Разработаны программное обеспечение и технические средства, необходимые для реализации этих систем управления: согласующий трансформатор, средства коммутации конденсаторной батареи с сетью и др.

5. Обоснована область применения централизованного способа компенсации РМ на судах. Подготовлено технико-экономическое обоснование этого способа для плавбаз, одобренное судовладельцем.

6. Комплекс выполненных в диссертации теоретических исследований, подтвержденных результатами экспериментальных исследований, позволил установить характер электромагнитных процессов при коммутации БСК-110 с сетью, разработать рекомендации по снижению негативного влияния коммутации БСК-110 на сеть и снизить потери в БСК-110.

7. Разработанные в диссертации положения по методике проведения и приборному обеспечению энергетических обследований электротехнических комплексов и систем позволили разработать и реализовать на заводе "Балткран" и в Калининградском государственном техническом- университете мероприятия, обеспечивающие значительное снижение потребления электроэнергии.

8. Разработано и прошло испытание в эксплуатационных условиях на транспортном рефрижераторе фильтро-компенсирующее устройство по подавлению электромагнитных помех в судовой сети. Разработан техно-рабочий проект на данное устройство, одобренный Морским Регистром РФ.

9. На основе исследований эксплуатационных режимов ветропарка в Калининградской области разработан ряд рекомендаций и технических решений, обеспечивающих повышение эффективности независимо управляемых ветроустановок и малых ветропарков на базе асинхронных машин и распределительных сетей, в

составе которых эти ветроустановки функционируют, в условиях слабой электрической связи с энергосистемой.

Основные результаты, выносимые на защиту

1. Закономерности по спектру и уровням высших гармонических, присущие различным группам электроприемников, выявленные на основании экспериментальных исследований всей гаммы современных приборов, электрооборудования -и электротехнических комплексов.

2. Результаты исследований режимов работы трансформаторов в условиях нелинейных и несимметричных нагрузок, критерии выбора трансформаторов напряжением 6-35/0,4кВ в системах электроснабжения с позиций энергосбережения и обеспечения качества электроэнергии.

3. Закономерности распространения в электротехнических системах несимметричных по фазам высших гармоник тока.

4. Алгоритмы управления, методы расчета и технические средства, обеспечивающие реализацию различных средств компенсации РМ на основе конденсаторных батарей в электротехнических системах различного назначения.

5. Методы исследования режимов работы батарей статических конденсаторов, результаты исследований, обоснование и внедрение мероприятий по повышению их эффективности.

6. Методы расчета и схемо-конструктивные решения фильтро-компенси-рующих устройств, обеспечивающих снижение электромагнитных помех в судовых электроэнергетических системах.

7. Математическая модель для расчета установившихся режимов работы независимо управляемых ветроустановок и малых ветропарков на основе асинхронных генераторов в составе электрической сети.

8. Рекомендации и технические решения, обеспечивающие повышение эффективности независимо управляемых ВЭУ и малых ветропарков на базе асинхронных генераторов и распределительных сетей, в составе которых эти ВЭУ функционируют, в условиях слабой электрической связи с энергосистемой.

Степень достоверности результатов проведенных исследований. Основные положения диссертационной работы подтверждены результатами экспериментальных исследований. Разработанные автором на основе научных исследований технические средства и решения обеспечивают повышение эффективности электротехнических комплексов и систем, что подтверждено соответствующими документами, приведенными в девяти приложениях.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на 17 международных и 9 отечественных симпозиумах, конференциях и семинарах, в том числе: на международном симпозиуме по электромагнитной совместимости, Япония, г.Сендай, 16-20 мая 1994; международном симпозиуме по электромагнитной совместимости, Санкт-Петербургский электротехнический университет, 1993; двух международных конференциях «Электротехника, электромеханика и электротехнологии», Клязьма (1998,2000); международном семинаре «Эксплуатационная эффективность технических систем», Польша, Ольштын, (1995, 1996, 1999); 3-й международной конференции «Повышение эффективности использования технической базы регионов», Калининград, 1996; 5-м международном семинаре «Эксплуатационная эффективность технологических систем», Калининград, 1998; международной конференции КГТУ 17-19.П. 1998; Ш международной научной конференции «Развитие теории и технологии при технической модернизации производств», Польша, Ольштын, 2000; IV международной научной конференции «Развитие теории и технологии при технической модернизации производств», Калининград, 2001; международной конференции, посвященной 70-летию КГТУ, 2000; 5-м международном семинаре «Российские технологии для индустрии», Санкт-Петербург, ФТИ им. А.Ф. Иоффе, 2001; научно-технической конференции «Электротехнические комплексы автономных объектов «ЭКАО-99»» (пленарный доклад), МЭИ, 1999; научно-технической конференции «ЭКАО-97», 14-15 октября 1997; на научно-технических конференциях «Электромагнитная совместимость технических средств», Санкт-Петербург (1992, 1994, 1996, • 1998, 2000), научно-технической конференции «Энергосбережение, электроснабжение, электрооборудование», Новомосковск, 18-20.11.1998; 3-й международной

научно-технической конференции «Балттехмаш», г. Калининград, 2002; 5-й международной конференции "Электромеханика, электротехнологии и электроматериаловедение", Крым, Алушта, 2003. Работа «Система автоматического управления установки по компенсации реактивной мощности» была представлена на инновационной ярмарке в г.Лейпциге 1-4 марта 1995г.

Автором, по заказу Высшей технической школы г. Штральзунда (ФРГ), была подготовлена монография на тему: «Повышение эффективности функционирования систем энергообеспечения» (на английском языке), на основании которой в декабре 2000 года был прочитан курс лекций для студентов этой технической школы. По итогам конкурса на лучшие научные работы среди ученых Калининградской области за 1996-2001 гг. Постановлением губернатора Калининградской области автору за научную работу: «Компенсация реактивной мощности в электрических сетях» присуждена вторая премия.

Публикации. Содержание работы изложено в 102 научных работах. Работы проводились в рамках 11 хоздоговорных и госбюджетных тем, в том числе и по заданию Комитета по науке и технике РФ, научным руководителем которых являлся автор.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы из 236 наименований и девяти приложений. Работа изложена на 372 страницах, иллюстрирована 130 рисунками и 63 таблицами.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении сформулированы актуальность и цель работы, даны ее общая характеристика, положения, выносимые на защиту, информация о публикациях, апробации и о внедрении результатов работы.

В первой главе дан анализ проблем и задач в области повышения эффективности ЭТК и С, на основе которого сформулированы цель и задачи исследований. Рассмотрено понятие эффективности ЭТК и С и ее взаимосвязь с ростом производства и электрификацией народного хозяйства. Анализ проблем и задач, обусловленных широким внедрением на стадии потребления электроэнергии новей-

ших технологий на основе полупроводниковой техники, показал следующее. Показатели качества электроэнергии в системах электроснабжения общего и транспортного назначения зачастую значительно превышают предельно допустимые значения. Следует отметить, что наибольший рост ЭМП, и в первую очередь ВГ имеет место в коммунально-бытовых сетях. Это обусловлено ростом электрификации, преимущественно на основе новейших технологий, и увеличением доли этого сектора в электропотреблении страны (табл. 1) Однако в массовом порядке новейшие технологии используются в народном хозяйстве сравнительно

Таблица 1 Динамика потребления электроэнергии в РФ в 1990 и 2001 гг.

Отрасль экономики, сфера потребления 1990 г. 2001 г.

млрд. кВт-час % млрд. кВт-час %

Промышленность 529 59,8 364,2 53,3

Строительство 15 1,7 8,3 1,2

Транспорт и связь 99 11,2 66,2 9,7

Сельское хозяйство 70 7,9 24,7 3,6

Коммунально-бытовой сектор 11епромышл.сфера 95 10,7 115,3 16,9

Население 77 8,7 104,3 15,3

В целом 885 100 683 100

недавно, поэтому целостной качественной и количественной картины их влияния на сеть в полной мере не выявлено. Для выяснения этого влияния, разработки и внедрения способов локализации ЭМП у мест их возникновения следует выполнить комплекс экспериментальных исследований всей гаммы приборов, электрооборудования и электротехнических комплексов, реализованных на полупроводниковой основе. Представляется важным проанализировать документы, регламентирующие уровень ЭМП в электрических сетях. Анализ задач в области повышения эффективности электротехнических систем (систем электроснабжения и распределительных сетей, связывающих потребителей электроэнергии с энергосистемой) на стадии передачи и распределения электроэнергии показал следующее. При реализации известных способов повышения эффективности этих систем (выбор рациональных уровней напряжений; уменьшение длин и плотностей тока в линиях электропередачи; мощности и числа трансформаторов и других) узловыми вопросами в области дальнейшего повышения эффективности этих систем в условиях роста искажающих нагрузок, требующих дополнительных исследований, являются: 1) оценка роли силовых трансформаторов напря-

жением 6-35/0,4 кВ с позиций энергосбережения и обеспечения качества электроэнергии, так как именно через них обеспечивается более 80% потребности в электроэнергии; 2) исследование распространения ЭМП и ВГ в электротехнических системах; 3) решение проблем, связанных с использованием конденсаторных установок для компенсации РМ При выработке способов повышения эффективности ЭТК и С представляется важным проанализировать мировой опыт по энергетическому обследованию действующих ЭТК и С. Анализ ЭТК и С транспортного назначения (на примере судов рыбопромыслового флота) показал, что с целью повышения их эффективности наиболее целесообразны технические решения, направленные на повышение степени компенсации РМ и локализацию ЭМП, обусловленные работой электротехнических комплексов. Мировая тенденция развития энергетики состоит в том, что в настоящее время получают развитие нетрадиционные источники энергии, среди которых ВЭУ на основе асинхронных машин занимают ведущее положение. Однако без силовой преобразовательной техники, микропроцессорных систем управления невозможно создание и автономная работа ВЭУ. С одной стороны, ВЭУ непосредственно обеспечивают потребителей электроэнергией, а с другой - снижают качество электроэнергии, потребляют из электрической сети значительную РМ. В районах, не имеющих собственных источников энергии - нефть, уголь, газ, развитие нетрадиционных источников энергии жизненно необходимо. Примером таких регионов является Калининградская область. В Калининградской области функционирует самый крупный в РФ ветропарк. Поэтому является важным: на основе теоретических исследований и анализа эксплуатационных режимов ветропарка в Калининградской области разработать рекомендации и технические решения по повышению эффективности работы ветропарков и по выбору ВЭУ.

Во второй главе на основе экспериментальных исследований всей гаммы современных приборов, электрооборудования напряжением до 1кВ установлено следующее. Однофазные электроприемники: энергосберегающие лампы, (рис.1) и холодильники, ПЭВМ (табл 2) и другие, при работе эмиссируют в сеть преимущественно третью и в меньшей степени пятую и седьмую гармоники тока

Таблица 2 Электрические характеристики компьютера на базе процессора «Intel Celeron» с частотой 2 ГГц. Напряжение сети U=223 В

2 3 4 5 6 7

0%2 3 4 5 6 7 Рисунок 2 - Осциллограмма (а) и гистограммы входного тока и напряжения (б) тяговой подстанции на напряжении 10 кВ при разгоне трамвая

(Ы(п)), потребляют из сети РМ, в большинстве случаев большую по величине, чем активную, в значительной степени определяют несимметрию ВГ в электрических сетях. Трехфазные электроприемники: полупроводниковые сварочные агрегаты, асинхронные электроприводы с частотным управлением и другие эмис-сируют в сеть преимущественно пятую и седьмую гармоники тока.

(1)

где К1 (п ); К I - соответственно коэффициенты ^гармонической составляющей и искажения синусоидальности кривой тока.

Проведено исследование эксплуатационных режимов электротехнических комплексов, электроснабжение которых осуществляется от сети напряжением ЮкВ: тяговых подстанций постоянного тока железнодорожного и троллейбусно-трамвайного (рис.2) сообщения, электродуговой сталеплавильной печи. Выявлен характер ЭМП, возникающих при работе этих комплексов, и предложены меры по их снижению. Рост ЭМП приводит к проблеме фликера: воздействие колебаний напряжения через источники света на зрение человека. Наиболее раздражающее действие наступает при частоте колебаний напряжения 8,767 Гц, равной частотой колебаний клеток головного мозга человека В работе дан анализ международных и национальных стандартов, регламентирующих уровни ЭМП и ВГ в электрических сетях. Выявлен ряд подходов к нормированию ВГ, направленных на ограничение: 1) несинусоидальноти кривой напряжения в сети; 2) проникновения ВГ в сети других напряжений; 3) влияния ВГ на другие системы. Проанализированы подходы к объяснению природы возникновения в электрических сетях ВГ: математический, основанный на представлении несинусоидальной периодической функции в виде рядов Фурье; энергетический на основе допущения взаимосвязи основного потока мощности и потоков мощностей на гармонических частотах. Указана область их применения.

В третьей главе на основе теоретических исследований, подтвержденных результатами экспериментов, обоснованы критерии для выбора трансформаторов

с позиций энергосбережения и обеспечения качества электроэнергии у потребителей, выявлены закономерности распространения в электротехнических системах несимметричных по фазам ВГ тока Из анализа эксплуатационных режимов трансформаторных подстанций следует, что в электротехнических системах с двумя ступенями трансформации: 110/6-35 и 6-35/0,4кВ большая часть потерь электроэнергии в трансформаторах за год приходится на трансформа-

торы 6-35/0,4 кВ, причем потери встали трансформаторов доминируют.

= ЕСМ - <|) ■• Д*». + Ро • Т ; &Р, = Р2-рк

Ы1 1=1

где ДР, - нагрузочные потери в трансформаторе в i-м режиме;

(2)

п - число режимов в сутках; m - число характерных суток в году;

Дэш| - эквивалентная продолжительность в году i-ro характерного графика;

Т - время работы трансформатора за год; Рк, Ро - соответственно мощности короткого замыкания и холостого хода трансформатора.

Таким образом, величина потерь холостого хода трансформатора является одним из критериев при выборе трансформаторов, что иллюстрируется параметрами энергосберегающего трансформатора, приведенными в табл. 3. Таблица 3 - Технические данные трансформаторов ТМ-25 и энергосберегающего фирмы "General Electric" аналогичной мощности (Бк=25кВА)

Параметры U1H/U2H, Ро, Рк, 1о, ик>% Масса, Уровень шу-

кВ Вт Вт % кг ма, дб

ТМ-25 10/0,4 130 600 3,2 4,5 380 -

"General Electric" 10/0,4 16 322 0,14 2,45 441 <ЗЪ

Вторым критерием при выборе трансформатора является ток холостого хода (10), так как его величина обуславливает уровень ВГ, эмиссируемых трансформатором в питающую сеть, и в значительной степени определяет величину реактивной мощности (О), потребляемой трансформатором из сети.

100 " И 100 "

где - коэффициент загрузки; UK - напряжение короткого замыкания.

В процессе исследований влияния симметрично-нелинейной и несимметрично-нелинейной нагрузок на характеристики трансформатора установлено следующее. Токи ВГ прямой;и обратной последовательностей беспрепятственно трансформируются в питающую сеть. Токи третьей и кратной ей гармоник образуют нулевую последовательность, и их влияние на характеристики трансформатора зависит от схемы соединений обмоток трансформатора. Наименьшее влияние токи третьих гармоник оказывают на трансформатор со схемами соединений \ обмоток треугольник-звезда с нулевым проводом Д/Уо ( рис.Зб ) и звезда-зигзаг с нулевым проводом У//-0, что следует учитывать при выборе трансформатора.

Рисунок 3 - Распространение третьих гармоник тока в цепях экспериментальной установки, соответствующей традиционной схеме электроснабжения (а), при симметричном (б) и несимметричном (в) присутствии источников третьих гармоник тока в цепях нагрузки

В условиях несимметрии ВГ, не кратные трем, раскладываются на три симметричные последовательности, трансформация которых рассмотрена выше. Трансформация токов третьих гармоник, несимметричных по фазам, впервые выявлена нами на основании анализа физических процессов в трансформаторе и

подтверждена результатами экспериментальных исследований на эсперимен-тальной установке. При наличии источника третьей гармоники только в одной фазе (рис.Зв), в фазах трансформатора магнитный поток третьей гармоники тока наводит соответствующие противо- э.д.с., что следует из выражения

ФгааАВ0,5Ф3т ^ еАВЗГ еАВЗГ = а(0*фз»)"п3°* = ^^ ^^ ^

Фаза ВС 0^Ф3т => евсзг евсзг = = 0^Е3т созЗаЯ

В итоге ^САЗГ ~еАВЗГ+еВСЗГ (5), и ток третьей гармоники полностью трансформируется в первичную обмотку.

С целью исследования распространения ВГ прямой и обратной последовательностей в электротехнических системах разработана математическая модель. Расчет для каждой гармоники проводится по выражениям:

..СЛ. г - <Оп г 1 г I I г 1

(6)

где соответственно матрицы собственных проводимостей и

проводимостей ветвей; -потенциал ВГ; -токи в ветвях.

Анализ исследований на модели, подтвержденных результатами экперимен-тальных исследований, позволил установить следующее: при отсутствии конденсаторных батарей ВГ практически полностью трансформируются в питающую сеть энергосистемы; при их наличии возникают резонансные явления в различных точках электрической системы. Особенно негативные явления возникают, когда источник ВГ и конденсаторные батареи подключены к одним и тем же шинам подстанции. В ходе экспериментальных исследований ВГ, проведенных в сетях ОАО «Янтарьэнерго», установлено, что уровни ВГ повсеместно превышают допустимые нормы. В линейных проводах сетей напряжением 15, 110 и

330 кВ наблюдается циркуляция токов третьих гармоник, что также подтверждено результатами исследований на экспериментальной установке (рис.3в).

В четвертой главе рассмотрен комплекс задач, связанных с компенсацией РМ' в электротехнических системах общего и транспортного назначения на основе силовых конденсаторов. Впервые составлена полная классификация установок по компенсации РМ на основе конденсаторных батарей. Исследованы проблемы, связанные с реализацией индивидуальной и централизованной систем компенсации -РМ. Разработана инженерная методика расчета индивидуальной компенсации РМ~ асинхронных электроприводов. Показано, что наиболее эффективно использование индивидуальной компенсации РМ для асинхронных электроприводов в автономных системах, в том числе в ВЭУ, выполненных на основе асинхронных машин. Применение индивидуальной компенсации для электроприводов гидроагрегатов ваерных лебедок на судах типа РТМ-С повысило cos ф валогенератора с 0,2-0,4 до 0,6-0,9; снизило потери, решило ряд проблем по электромагнитной совместимости. Наибольшее распространение на практике получил централизованный способ, обеспечивающий автоматическую компенсацию РМ посредством конденсаторных • батарей ( рис. 4 ). " > •

а) 10 кВ

Рисунок 4 - Система электроснабжения с централизованной системой компенсации реактивной мощности (а) и ее схема замещения

При реализации централизованного способа компенсации РМ возникает ряд проблем: ток нагрузки имеет значительные искажения, что сказывается на достоверности измерения значений РМ; при коммутации конденсаторов с сетью

посредством контакторов возникают броски тока (рис.5а), что приводит к искажению синусоидальности кривой напряжения, перенапряжениям.

Рисунок 5 - Процесс коммутации конденсаторной батареи с сетью С целью выяснения протекания рабочих процессов в системах электроснабжения, возникающих при коммутации конденсаторных батарей с сетью, была разработана соответствующая математическая модель. Переходные процессы при подключении батареи к сети, к которой уже подключены другие конденсаторные батареи (рис.4б), описываются следующими выражениями:

(7)

Исследования на модели, подтвержденные результатами экспериментальных исследований, позволили установить наиболее благоприятные моменты для коммутации конденсаторных батарей, что дало возможность разработать и реализовать на практике бесконтактный способ коммутации конденсаторных батарей с сетью, полностью исключающий броски тока, импульсные перенапряжения и другие негативные явления (рис.6; тиристор Т). Впервые разработана инженерная методика расчета токоограничивающих реакторов (8), обеспечивающих снижение до приемлемого уровня броски тока при коммутации конденсаторных батарей с сетью посредством контакторов (рис. 6; Ьр).

На основе выполненных исследований разработан алгоритм управления конденсаторной установкой на основе микропроцессорной техники, отличительной особенностью которого является реализация: функции измерения реактивной мощности в условиях несинусоидальности тока нагрузки; оптимального закона управления конденсаторными батареями; функций защиты и электромагнитной совместимости с сетью и другие функции. На основе полученных в диссертации положений разработаны и внедрены в производство аналоговые и микропроцессорные системы (рис.6) управления конденсаторными установками.

На основании исследований реактивных нагрузок судовых электростанций (табл. 4) показано, что применение централизованного способа компенсации РМ на судах с низким коэффициентом мощности и числом дизель-генераторов 2: 4 позволяет в ряде режимов судна вывести из работы дизель-генератор, что дает значительный экономический эффект за счет: снижения потерь в цепях генератора; снижения расхода топлива и масла так как с увеличением активной мощности дизель-генератора удельный расход топлива снижается (&); увеличения его ресурса.

¿>»Т=(п1Ъ8е1-п2р28е2Мработы' Лтм-0р15ЛтТ, (9)

где П1,п2- число работающих дизель-генераторов.

»

Таблица 4 - Реактивные нагрузки ряда судовых электростанций

Тип и наименование судна Электростанция 5ц, кВА Эксплуатационные данные

¿г(2=<3т« С°*<Ртт

2"Р,кВт £ 0, кВАр 1С), кВАр со$<р

ПБ «Ленинский путь» 6ДГх460 1680 1522 1469 0,69

ССТ «Мел ан гена» ЗДГхЭ50 380 400 350 0,49

БМРТ «Козенков» 4ДГх250 462 654 562 0,577

РТМС «Курская 2ДГх700 1300 1130 383 0,72

дуга» 2ДГх600

1ВГх1200 400 704 496 0,2*

ТР «Гранитный берег» 4ДГх763 1050 953 816 0,74

В диссертации дано технико-экономическое обоснование применения централизованного способа компенсации РМ для плавбаз.

Мировая тенденция развития сетей 6-35 кВ состоит в том, что для обеспечения качества электроэнергии в этих сетях используется продольная компенсация индуктивного сопротивления линий. На основании выполненных в работе аналитических исследований показано, что наибольший эффект в обеспечении качества электроэнергии в этих сетях достигается при одновременном применении продольной компенсации и увеличении сечения линий электропередачи ( рис.7). В диссертации проведено исследование наиболее распространенных в стационарных сетях 110 кВ батарей статических конденсаторов, предназначенных для компенсации РМ. В ходе экспериментальных исследований было выявлено следующее: большие потери мощности в БСК-110 (от 560 до 1050 кВт); высокий уровень ВГ тока, причем яаблюдалась циркуляция третьей гармоники тока по линейным проводам. Комплекс теоретических исследований выполненных на разработанной математической модели, подтвержденных результатами экспериментальных исследований (рис.8), позволил установить характер электромагнитных процессов при коммутации БСК-110 с сетью, разработать рекомендации по снижению негативного влияния коммутации БСК-110 на сеть, снизить потери в БСК-П0 (с 560 кВт до 250кВт), решить проблему экологической совместимости.

В пятой главе приведены результаты работ по повышению эффективности ряда транспортных и стационарных ЭТК и С. Анализ ЭМП, эмиссируемых в электрическую сеть на стадии потребления электроэнергии электрооборудованием электротехнических комплексов, показал, что наиболее негативное влияние на работу ЭТК и С оказывают: импульсные перенапряжения и высшие гармонические. В работе обоснованы и реализованы по этим проблемам технические решения. В ряде судовых электроэнергетических систем транспортных судов имели место импульсные перенапряжения, что приводило к сбоям в работе различных судовых систем. Так анализ эксплуатационных режимов судов типа «Кристалл 1,2» и «Поляр» показал, что на шинах главного распределительного шита этих судов возникают импульсные перенапряжения, источником которых является система возбуждения дизель-генератора ( рис. 9а, б ).

Шины б) иАв ГРЩ 3x380 В

в) илв

Рисунок 9 - Электрическая схема дизель-генератора транспортного рефрижератора «Алмазный берег» ( а ) и осциллограммы напряжения на шинах главного распределительного щита (бив)

С целью выработки технического решения по ограничению этих импульсных перенапряжений была разработана. математическая модель, описывающая переходные электромагнитные процессы в судовой электроэнергетической системе.

Время (1|-1г). От открытия тиристора Т и нарастания тока ¡са Д° значения тока возбуждения

ел-

-ес =(-24 =0; ¡лс +<дз + «> = 0

Л> Л

(10)

еЛс=(21^+1к)^- + 1АС^г = Аид; еАС=Ет31п(сЛ + (р0) J

Время ^^з). В этот период тиристор открыт, ток в диоде ДЗ равен нулю. Обмотка возбуждения получает энергию из сети ^г)

.Л

елс=(Щ+1<к+1</+ (1.г + г/ )1ЛС, еАС = Ет ¡т(Ш + <р); '■/ = ¡АС, I к=)1АСиАС<щ = тгг + \12ас -(Г/ +2>;а,

•>1

(И)

>

'( 2

где рАс(г/ + - потери энергии в активных сопротивлениях. Период вре-

мени после Ток ¡ас спадает до нулевого значения. Ток в цепи обмотки возбуждения поддерживается за счет энергии, накопленной в ее магнитном поле.

Исследования, выполненные на математической модели, подтвержденные результатами экспериментальных исследований на физической модели, позволили разработать инженерную методику расчета фильтро-компенсирующего устройства по подавлению импульсных перенапряжений в судовой сети, заключаю-щюяся в следующем. Из анализа результатов исследований следует, что импульсные перенапряжения обусловлены высокой скоростью нарастания тока тиристора (рис.9) в период времени 11-12- Поэтому для ограничения этой скорости необходимо последовательно с реактора включить дополнительный реактор (рис.9; Ьдо„), величина которого рассчитывается по формуле

+ 24-1„. (12)

• Си

Для фильтрации высокочастотных составляющих к шинам ГРЩ следует подключить конденсаторную батарею. Данное техническое решение было внедрено и опробовано во время производственного рейса судна "Алмазный берег", что обеспечило практически полное исключение импульсных перенапряжений в судовой сети (рис. 9 в). Разработан техно-рабочий проект на это устройство, одобренный Морским регистром РФ для применения на судах этого класса.

Фильтрация высших гармонических. На судах промыслового флота последних поколений используют траловые лебедки для лова рыбы, электрооборудование которых построено на полупроводниковой основе и при работе э-миссирует в питающую сеть ВГ тока. В итоге при работе траловой лебедки искажения синусоидальности кривой напряжения в судовой сети значительно превышают допустимые значения. На основе разработанной в диссертации математической модели, описывающей квазиустановившиеся процессы в системе синхронный генератор - электропривод траловой лебедки, была создана инженерная методика расчета силового фильтра для фильтрации ВГ, заключающаяся в следующем: 1) за основу принимается однополосный фильтр, настроенный на нижнюю из ВГ эмиссируемых нелинейным электроприемником в сеть; 2) соединение фаз фильтра - треугольником; 3) величина коммутирующего дросселя должна быть, по возможности, максимально большой; 4) с целью исключения возможных ферро-резонансных явлений фильтр настраивается на частоту (со), меньшую номиналь-

ной настроечной частоты фильтра (сон). Основными факторами, определяющими частоту настройки фильтра, являются: изменение частоты сети, величины емкости конденсаторной батареи и индуктивности реактора.

.-,-&»„; Ьш&Л£+£) (И)

JH Z\bH W/)

Для снижения влияния вышеуказанных факторов в фильтре следует использовать: конденсаторную батарею с низким температурным коэффициентом; воздушный реактор. Методика расчета последнего изложена в диссертации. В работе даны рекомендации по снижению резонансных явлений на неканонических частотах. Применение на судне «Куршская коса» силового фильтра пятой гармоники повысило cos ф валогенератора с 0,85 до 0,93, в 10 раз снизило импульсные перенапряжения, возникающие в сети при работе полупроводникового преобразователя, приблизило форму тока, потребляемого электроприводом из сети, к синусоидальной. Разработанные в диссертации научные подходы по снижению импульсных перенапряжений, локализации-высших гармонических и реализованные на примере судовых энергетических систем могут быть использованы и для других электротехнических систем.

Разработанные в диссертации положения по методике проведения и приборному обеспечению энергетических обследований электротехнических комплексов и систем позволили разработать и реализовать в Калининградском государственном техническом университете мероприятия, обеспечивающие снижение годового потребления электроэнергий в 2,5 раза, значительно снизить потери электроэнергии на заводе «Балткран».

В шестой главе показаны перспективы использования ветроэнергетики в Калининградской области. Даны результаты исследований эксплуатационных режимов ВЭУ ветропарка. Разработана математическая модель для расчета установившихся режимов независимо управляемых ВЭУ и малых ветропарков на основе асинхронных генераторов в составе электрической сети, что позволило разработать ряд решений, направленных на повышение эффективности работы ВЭУ в условиях слабой электрической связи с энергосистемой. Даны рекоменда-

ции, которые могут быть полезны при проектировании ветропарков. Калининградская область относится к районам РФ, имеющим среднее значение ветроэнергетического потенциала, за исключением прибрежной зоны (рис. 10а), ветровой потенциал которой оценивается в пределах 1200 МВт, поэтому развитие ветроэнергетики в этой зоне признано целесообразным. С мая 1998 года по 26 июля 2003 года в районе поселка Куликово Калининградской области были введены в строи 21 ВЭУ, образовавших ветропарк установленной мощностью 5,1 МВт (рис. 1 Об и в). Контроль, диагностика и управление каждой ВЭУ осуществляется как автоматически, так и оператором (рис. 11а).

Рисунок 11 - Упрощенная схема подключения ВЭУ-600 к сети (а), зависимости активной и реактивной мощности ВЭУ - 600 от скорости ветра при U=UHOM(6), осциллограммы фазного тока асинхронного генератора (в).

В результате экспериментальных исследований режимов работы ВЭУ ветропарка установлено, что коэффициент использования установленной мощности ВЭУ-600 составил 0,16, а ВЭУ-225 0,185; коэффициент удельной выработки соответственно 560 кВт-час/м2 и 563,3 кВт-час/м2. Серьезных аварий зафиксировано не было, однако кратковременных простоев ВЭУ зафиксировано много, причем наибольшее их число обусловлено сверхнормативными отклонениями напряжения на зажимах генераторов ВЭУ, что свидетельствует о слабой электрической связи ветропарка с энергосистемой. Работа ВЭУ-225 характеризовалась частыми переключениями

в)

Фирма-изготовитель ВЭУ n Общие данные Асинхронный генератор Регулирование мощности

Высота башни, м Диаметр ротора, м Скорость ВЭУ, м/с Рном, кВт I'! с о РМ, кВАр

Стартовая Ном. Qio Qhom

ВЭУ-600 Wind-World 1 46 42 4.5 14-15 600 1514 143 275 stall

ВЭУ-225 Vestas 20 30 27 3.5 14 50 756 23 48 pitch

225 1009 98 157

Рисунок 10 - Расположение (а), панорама (б) и технические данные (в) ветропарка мощностью 5.1 МВт в Калининградской области

обмоток статора генератора: с 50 на 225 кВт и наоборот (рис.Юв). Это обусловлено тем, что среднегодовая скорость ветра в месте установки ветропарка приходится на область переключения обмоток генератора, что следует учитывать при проектировании ветропарков. Из анализа эксплуатационных режимов ветропарка следует, что наряду с характеристикой ветрового потенциала пропускная способность сети, к которой планируется подключение независимо управляемых ВЭУ и малых ветропарков, становится характеристикой места их установки. Определение пропускной способности сети основывается на стандартных методах, принятых в мировой практике, и связаны с: 1) отношением тока КЗ (мощности короткого замыкания - Бкз) к току номинального режима (мощности) ветропарка; 2) расчетами перетоков мощности; 3) колебаниями напряжения при подключении ВЭУ к сети; 4) оценкой фликера и уровня ВГ. Согласно техническим директивам, действующим в ФРГ, при подключении независимо управляемых ВЭУ и малых вет-ропарков к сети должно выполняться условие

Методика расчета Бкз для разомкнутых распределительных сетей приведена в диссертации. Для расчета перетоков мощностей, потерь электроэнергии, уровня напряжений в электрической сети, к которой подключены ВЭУ (рис. 12), разработана соответствующая модель.

Рисунок 12 - Упрощенная схема подключения ветропарка к энергосистеме

Расчет режима такой сети с учетом ее схемы замещения, полученных в работе зависимостей РМ ВЭУ от выдаваемой в сеть активной мощности и напряжения (15-18) и зависимостей активной (Рн) и реактивной (ри) мощностей нагрузок, подключенных к этой же сети (рис. 12), от напряжения (19, 20), следует проводить по выражениям (21-26):

<0,02^

(14)

А

КУ

= (25)

Р = -8* (25) ЛЖ=|АР(/)-Л

о

Проведенные, на примере ветропарка в Калининградской области, расчеты на модели показали, что при определенной мощности, вырабатываемой ветро-парком, достигается минимум потерь энергии в электрической сети. Для стабилизации уровня напряжений ВЭУ и потребителей электроэнергии, подключенных к той же сети, что и ВЭУ (рис. 12), эффективным средством является применение конденсаторных установок (рис.6), подключенных к узлам распределительной сети." Как показали исследования, выбор места установки конденсаторных установок и закона регулирования, например, по заданному напряжению, позволит стабилизировать напряжение ВЭУ, значительно снизить число отказов

ВЭУ и потери в сети. При выполнении условий, обеспечивающих устойчивую работу ВЭУ и малых ветропарков в составе электрической сети, на первое место выходят проблемы, обусловленные фликером и уровнем ВГ, эмиссируемых ВЭУ в питающую сеть. В работе были выявлены реальные показатели качества электроэнергии ВЭУ-600 (рис.11в и табл.5).

Таблица 5 - Результаты измерений ряда показателей качества электроэнергии

ВЭУ- 600 при скорости ветра около 7 м/с и Р вэу = 120 кВт

Измеряемые величины Значения, В, А Кщ» % Коэффициенты п-гармонической составляющей тока и напряжения К<ХШ)-%

3 5 7 11

иА 408 1,98 1,77 - - - 2,33

ив 398 1,9 1,2 - 1,2 -

ис 393 1,22 0,5 0,86 - -

1а 101 10,2 9,66 0,7 1,53 1,64 9,82

1в 87 9,38 9,27 1,0 1,0 0,9

1с 103 2,92 1.66 1,3 1,1 0,9

Установлено, что в диапазоне мощностей до 120 кВт наблюдается значительная

несимметрия и несинусоидальность токов, причем наибольшей является третья гармоника тока, циркулирующая по цепи генератор-трансформатор. В работе выявлены причины этих явлений и даны решения по исключению ряда негативных явлений. Для оценки эффективности ВЭУ представляется важным на стадии проектирования рассчитать годовую выработку электроэнергии ^^ этими ВЭУ. Сравнение опытных данных по ветропарку в пос. Куликово и расчетных, проведенных по методу Райлеха (27,28), показали их хорошую сходимость:

1=0

р.

г Г л(V, -0,5У) ( Я (4+0,5^1

электротехнических комплексах и системах, обусловленные использованием в них полупроводниковой техники. Это позволило научно обосновать и реализовать методы, направленные на снижение до приемлемого уровня- негативные явления в электротехнических комплексах и системах.

1. На основании экспериментальных исследований широкой гаммы приборов, электрооборудования и электротехнических комплексов (ПВЭМ, осветительные энергосберегающие лампы, судовые электроприводы и системы, тяговые подстанции железнодорожного и трамвайно-троллейбусного сообщения и др.) впервые получены и классифицированы исходные данные для количественной и качественной оценок рабочих процессов в электротехнических системах различного назначения, а именно: величины потребляемой реактивной мощности, спектр и уровень помех, присущие различным группам электроприемников.

2. Впервые на основании теоретических исследований, подтвержденных результатами экспериментальных исследований, выявлены закономерности распространения в электротехнических системах несимметричных по фазам высших гармоник тока, что позволило разработать рекомендации по снижению уровня высших гармоник в этих системах.

3. Разработаны математические модели для расчета переходных электромагнитных процессов при коммутации конденсаторных батарей с сетью. Установлены взаимосвязи между отдельными элементами системы и характером переходных процессов, что позволило обосновать и реализовать технические решения по снижению переходных токов при коммутации батарей с сетью.

4. Разработаны алгоритмы управления, методы расчета и необходимые технические средства, обеспечивающие в электротехнических системах транспортного и стационарного назначения реализацию различных средств компенсации реактивной мощности на основе конденсаторных батарей. Отличительной особенностью решений является оптимизация компенсации реактивной мощности, снижение потерь в конденсаторных установках, обеспечение электромагнитной и экологической совместимости конденсаторных установок с сетью.

5. Комплекс выполненных в работе исследований показал влияние искажаю -щих нагрузок и потерь энергии в трансформаторах на их характеристики, что позволило обосновать критерии для выбора трансформаторов в системах электроснабжения с позиций энергосбережения и обеспечения качества электроэнергии.

6. Разработанные в диссертации положения позволили разработать и реализовать на заводе «Балткран» и в Калининградском государственном техническом университете мероприятия, обеспечивающие снижение расхода электроэнергии.

7. Для судовых электроэнергетических систем научно обоснованы и реализованы технические решения по снижению уровня коммутационных перенапряжений и локализации высших гармонических. В частности, разработаны и успешно прошли испытания в производственных рейсах на ряде судов фильтрокомпенси-рующие устройства по подавлению коммутационных перенапряжений и локализации высших гармонических. Разработан техно-рабочий проект на устройство по подавлению коммутационных перенапряжений для транспортных судов, одобренный Морским Регистром России.

8.В особенностях анклавов РФ, страдающих дефицитом энергоносителей, к которым относится и Калининградская область, чрезвычайно важно развитие возобновляемых источников энергии, доминирующее положение среди которых в мире занимает ветроэнергетика. В диссертации первые разработана математическая • модель для расчета установившихся режимов для независимо управляемых ВЭУ и малых ветропарков на основе асинхронных генераторов в составе распределительных сетей. Отличительными особенностями модели являются использование в ней зависимостей: реактивной мощности ВЭУ от выдаваемой в сеть активной мощности и напряжения; активной и реактивной мощностей потребителей, подключенных к распределительной сети, от уровня напряжения. На основе исследований режимов работы ветропарка в Калининградской области разработан ряд рекомендаций и технических решений, обеспечивающих повышение эффективности независимо управляемых ВЭУ и малых ветропарков на базе асинхронных машин и распределительных сетей, в составе которых эти ВЭУ функционируют.

Основные результаты диссертации опубликованы в1б2 научных трудах, доложены и одобрены на 17 международных и отечественных симпозиумах, конференциях, семинарах, внедрены в производство, в том числе: Калининградском управлении транспортного и рефрижераторного флота; ОАО "Лукойл-Калинин-градморнефть"; Калининградском управлении тралового флота; заводе "Балт-кран"; ОАО "Янтарьэнерго"; ОАО "Портовый элеватор; "ОАО "Росвесталко"; КГТУ, что подтверждено 9 актами о внедрении, приведенных в приложениях.

Совокупность научных и технических проработок, выполненных в диссертации, позволяет утверждать, что автором изложены научно обоснованные технические решения, позволяющие повысить эффективность действующих и создавать новые более совершенные электротехнические комплексы и системы, внедрение которых вносит значительный вклад в ускорение научно-технического прогресса.

Основные положения диссертации опубликованы в работах

1. Белей В.Ф. Оценка роли трансформаторов в системах энергообеспечения с позиций энергосбережения и повышения качества электроэнергии // Промышленная энергетика. - 2002. - № 5. - С. 36-42.

2. Белей В.Ф. Компактные люминесцентные лампы: электрические характеристики, проблемы электромагнитной совместимости // Электротехника. — 2002. -№7.-С. 48-51.

3. Белей В.Ф. Применение согласующих трансформаторов в установках компенсации реактивной мощности/ЯТромышленная энергетика.-1993.-№1.-С.28-29.

4. Белей В.Ф. Узел сопряжения входной информации с микро-ЭВМ / Белей В.Ф., Гусев Н.А., Шуркин О.И. // Известия высших учебных заведений. Энергетика. - 1991.-Nq10.-C.4S47.

5. Белей В.Ф., Волков В.Е. Влияние эксплуатационных факторов на режим работы силовых фильтров тиристорных электроприводов транспортных средств // Электротехнические системы автотранспортных средств и их производств: Сб. науч. тр. МАМИ - М: издание МГААТМ, 1994. - С. 37-41.

6. Белей В.Ф. Выбор ветроустановок на основе опыта эксплуатации ветропарка в Калининградской области // Электрика. - 2003. - N 2 - С. 3-7.

РОС НАЦИОНАЛЬНАЯ] БИБЛИОТЕКА I СПетсрвург I < ОЭ ТОО »г» (

7. Белей В.Ф. Обнадеживающие шаги в развитии ветроэнергетики России // Морская индустрия. - 2002. - № 3. - С. 32-33.

8.Beley V.F. On some problems concerning the electromagnetic conpatibility of the control systems of units compencating reactive power.//Intenational sympoium on elektromagnetic compatibility, May 16-20.1994.Sendai., Japan - P.271-273.

9. Beley V.F Maintence of overall performance of country electrical networks // Rozwoj teorii I technologi wtechnicznej modernizacji rolnictwa: 3 Miedzynarodowa • konferencjanaukowa, Olstyn, 2000.-P. 21-23.

10. Beley V.F The analysis of operational modes wind power station // Rozwoj teorii I technologi w technicznej modemizacji rolnictwa: 3 Miedzynarodowa konfer-encja naukowa, Oktyn, 2000. - P. 24-28.

11. Beley V.F Analiza wybranych problems jakasci energii elektrycznej w sieciach elektrycznych I systemach // Efektywnosc eksploatacji systemow technicznych: 2 Miedzynaodowe Seminarium. 14-15.1995:Olstyn.-P. 171-174.

12. Beley V.F. An effectiveness raise of power-supply systems. Shtalzund, High. Special School, 2000, - P. 70.

13. Белей В.Ф., Свердлин Ф.С. Сельские электрические сети: проблемы и некоторые пути их решения // Эксплуатационная эффективность технических систем: Tp.V межд. сем. 29-30 апреля 1999 г- г.Олынтын (Польша), 1999.-С. 41-46.

14. Белей В.Ф., Якута С.А. Повышение эксплуатационной надежности комплектных конденсаторных установок // Эксплуатационная эффективность технологических систем: Сб. докл. 4 междунар. сем. 24-26 апреля 1997 г. - г. Олыптын (Польша), 1997. - С. 23-27.

15. Белей В.Ф. Анализ реактивной мощности электростанций и рыбопромысловых судов и ее влияние на электромагнитную совместимость судовых электроэнергетических систем // Тр. междунар. симпоз. по электромагнитной совместимости (частьЗ) 22-24 июня 1993 г. - С.-Петербург, 1993. - С.599-601.

16. Белей В.Ф. Анализ режимов работы ветроустановки с асинхронным генератором // Российские технологии для индустрии: Сб. докл. 5 междунар. сем. 2830 мая 2001 г.-С.-Петербург, ФТИ им. А.Ф. Иоффе, 2001.-С. 166-167.

17. Белей В.Ф. Повышение эффективности функционирования систем энергообеспечения // Электротехника, электромеханика и электротехнологии: Сб.докл. 4 междунар. конф. 18-22 сентября 2000г.-Клязьма, 2000.-С.243-244.

18. Белей В.Ф. Проблемы электромагнитной совместимости судовых электроэнергетических систем // Повышение эффективности использования технической базы регионов: Тр.З межд. конф. 25-27 апреля 1996г- Калининград,1996.-С. 52-56.

19. Белей В.Ф. Проблемы электромагнитной совместимости систем электроснабжения и некоторые пути их решения // Электротехника, электромеханика и электротехнологии: Тез. докл. Ш междунар. конф. 14-18 сентября 1998 г. -Клязьма, 1998.-С. 162-163.

20. Белей В.Ф. Анализ методов организации и методик проведения энергетического обследования систем энергообеспечения // 3 междунар. науч.-технич. конф. «Балттехмаш» "Прогрессивные технологии, машины и механизмы в машиностроении": Сб. докл. - Калининград, 2002. - С. 50-53.

21. Белей В.Ф., Кириллов М.Н. Экспериментальные исследования импульсных напряжений в электрических сетях // Электромагнитная совместимость технических средств и биологических объектов: Сб. докл. 6 российской. науч.-технич. конф. 20-22 сентября2000г.-С-Пб,2000.-С 106-107.

21 Белей В.Ф., Якута С.А Повышение эффективности управления конденсаторными установками предприятий // Междунар. науч.-техн. конф., посвящ. 70-летию КГТУ: Сб. докл., ч. 3. - Калининград, 2000.- С.69-70.

23. Белей В.Ф. Обеспечение электромагнитной совместимости шунтовых конденсаторных батарей в сетях электроснабжения / Белей В.Ф., Кириллов М.Н., Соколов СВ., Якута С.А. // Междунар.науч.-текн. конф. КГТУ 17-19 ноября 1999 г.: Сб. докл. - Калининград, 1999. - С. 39-40.

24. Белей В.Ф., Волков В.Е. Рекомендации по расчету мощности ФКУ для судовых тиристорных электроприводов // Повышение использования технической базы регионов: Тез. докл. Ш междунар. конф. 25-27 апреля 1996 г. - Калининград, 1996. - С. 57-60.

25. Белей В.Ф. Исследование характеристик трансформаторов на предмет обеспечения эффективности функционирования систем энергоснабжения // Развитие теории и технологии при технической модернизации производств: Сб. докл. IV междунар. конф. - Калининград, 2001. - С. 23-28.

26. Белей В.Ф. Анализ международных и отечественных нормативных документов по электромагнитной совместимости в области низковольтных кондук-тивных помех в системах электроснабжения // Междунар. конф. КГТУ 17-19 ноября 1998г.,посв. 40-летию КГТУ на Калининградской земле и 85-тию рыбо-хоз. образования в РФ.: Сб. докл. - Калининград, 1998.-С37-38.

27. Белей В.Ф., Затопляев Б.С. Высшие гармоники в электрических сетях и системах. - Калининград: изд-во КГТУ, 1998. - 56 с: ил.

28.Патент РФ N 2025768. Способ коммутации трехфазной конденсаторной батареи. Белей В.Ф., Гусев Н.А.

29. Белей В.Ф. Научные основы работы ветропарков в составе электроэнергетической системы // Известия КГТУ. - 2002. - N 3. - С.38-46.

30. Белей В.Ф. Электромагнитная совместимость систем компенсации реактивной мощности на основе силовых конденсаторов // Электротехнические комплексы автономных объектов: Науч.-технич. конф. 12-14 октября 1999 г.: Пленарный, доклад. - М.: МЭИ, 1999. - С. 13-14.

31.Белей В.Ф., Скитиков А.Г. Индивидуальная компенсация реактивной мощности судовых асинхронных электроприводов // Судоремонт флота рыбной промышленности: Произв.-техн.сб., вып.66.-Л.: изд-во Гипрорыбфлот, 1988.-С. 30-32.

32.Белей В.Ф. Электромагнитная совместимость систем электроснабжения в условиях роста высших гармоник // Электротехнические комплексы автономных объектов (наука, производство, оборудование): Тез. докл. науч.-технич. конф. 14-15 октября 1997г. - М.: МЭИ, 1997. - С. 81-82.

33.Белей В.Ф., Волков В.Е. Методы расчета судовых фильтро-компенсирующих устройств // Электромагнитная совместимость технических средств и биологических объектов: Тез. докл. 4 науч.-техн. конф. 18-20 сентября 1996 г. - С.-Петербург, 1996. - С. 80-82.

34.Белей В.Ф., Волков В.Е. Результаты испытания фильтро-компен-сирующего устройства (ФКУ) на судне // Электромагнитная совместимость технических средств: Тез. докл. 2 науч.-технич. конф. 8-10 сентября 1992 г. - С.Петербург, 1992. - С. 60-62.

35.Белей В.Ф., Якута С.А Повышение надежности микропроцессорных систем управления конденсаторными установками // Электромагнитная совместимость технических средств: Тез. докл. 3 науч.-технич. конф.8-10 сентября 1994г. -С.-Петербург, 1994. - С. 67-68.

36.Белей В.Ф., Волков В.Е. Влияние силового фильтра на ЭМС тиристорного электропривода с судовой электрической сетью // Электромагнитная совместимость технических средств: Тез. докл. 3 науч.-технич. конф. 8-10 сентября 1994 г. - С.-Петербург, 1994. - С. 69-70.

37.Белей В.Ф. Результаты работ по исключению искажений напряжения на шинах ГРЩ ТР типа "Кристалл" / Белей В.Ф., Якута С.А., Белоусов В.В. // Электромагнитная совместимость технических средств и биологических объектов: Тез.докл. 4 науч.-технич. конф. 18-20 сентября 1996 г.-С.-Пб, 1996.-С.106-107.

38.Белей В.Ф. О природе высших гармоник // Электрооборудование судов и электроэнергетика: Сб.науч.тр.- Калининград: изд-во КГТУ, 1996.-С.10-13.

39. Белей В.Ф., Волков В.Е. Влияние эксплуатационных факторов на параметры судовых силовых конденсаторов // Электрооборудование судов и электроэнергетика: Сб. науч. тр. - Калининград: изд-во КГТУ, 1997.-С 26-29.

40.Белей В.Ф. Экспериментальное исследование высших гармоник на шинах тяговой подстанции железной дороги / Белей В.Ф., Кириллов М.Н., Сивухо М.Э. // Электрооборудование судов и электроэнергетика: Сб. науч. тр. - Калининград: изд-во КГТУ, 1996. - С. 22-24.

41.Белей В.Ф. Индивидуальный способ компенсации реактивной мощности на промысловых судах // Техническая эксплуатация судовых систем управления и электрооборудования: Тематич. сб. науч. тр. - Калининград: изд-во КТИРПХ, 1986.-С.44-50.

42.Белей В.Ф., Сивухо М.Э. Искажения на шинах подстанции АО "Балт-кран", обусловленные работой дуговой печи СП-1,5 // Электрооборудование судов и электроэнергетика:Сб. науч.тр - Калининград: изд-во КГТУ, 1997.-С. 13-20.

43.Белей В.Ф. Энергоаудит завода "Балткран" / Белей В.Ф., Тихонов В.М., Сивухо М.Э., Якута С.А. // Электрооборудование судов и электроэнергетика: Сб. науч. тр. - Калининград: изд-во КГТУ, 1997. - С. 21-23.

44. Белей В.Ф. Анализ переходных процессов в блоке управления контактора, предназначенного для управления конденсаторной батареей / Белей В.Ф., Кириллов М.Н., Якута С.А. // Электрооборудование судов и электроэнергетика: Сб. науч. тр. - Калининград: изд-во КГТУ, 1997.-С9-12.

45. Белей В.Ф., Сивухо М.Э. Об энергетическом обследовании предприятий // Энергосбережение, электроснабжение, электрооборудование: Тез. докл. науч.-технич. конф. 18-20 ноября 1998г.-Новомосковск, 1998.-С. 106-107.

46.Белей В.Ф., Кириллов М.Н. Экспериментальное исследование третьих гармоник тока в электрических сетях // Энергосбережение, электроснаб-жение, электрооборудование: Тез. докл. науч.-технич. конф. 18-20 ноября 1998 г. - Новомосковск, 1998. - С. 117-119.

47. Белей В.Ф., Кириллов М.Н. Обеспечение электромагнитной совместимости электроприемников в коммунально-бытовых сетях // Электромагнитная совместимость технических средств и биологически объектов: Сб. докл. 5 Российской науч.-технич. конф. - С.-Петербург, 1998. - С. 47-51.

48.Белей В.Ф., Кириллов М.Н. Экспериментальные исследования БСК-110 // Электрооборудование судов и электроэнергетика: Сб. науч. тр. - Калининград, изд-во КГТУ, 1998. - С. 62-66.

49.Белей В.Ф., Соколов СВ. Аналитические исследования схем электроснабжения при наличии высших гармоник // Электрооборудование судов и электроэнергетика: Сб. науч. тр. - Калининград: изд-во КГТУ, 1998.- С.57-61.

50.Белей В.Ф. Предпосылки развития ветроэнергетики Калининградской области // Электрооборудование судов и электроэнергетика: Сб. науч. тр. - Калининград: изд-во КГТУ, 1999. - С. 5-9.

51.Белей В.Ф. Исследование показателей качества электроэнергии, вырабатываемой ВЭУ-600 / Белей В.Ф., Варнавских К.Е., Кириллов М.Н. // Электрооборудование судов и электроэнергетика: Сб.науч.тр.-Калининград: изд-во КГТУ, 1999.-С. 19-22.

52.Белей В.Ф. Взаимосвязь реактивной мощности в системах электроснабжения с показателями качества электроэнергии // Электрооборудование судов и электроэнергетика: Сб.науч. тр.-Калининград: изд-во КГТУ, 1999. -С. 10-13.

53.Белей В.Ф. Классификация установок по компенсации реактивной мощности на основе силовых конденсаторов // Электрооборудование судов и электроэнергетика: Сб. науч. тр.-Калининград: изд-во КГТУ, 1999.- С. 14-18.

54.Белей В.Ф. Проблемы компенсации реактивной мощности в электрических сетях и системах в условиях роста нелинейных нагрузок // Электрооборудование судов и электроэнергетика: Сб. науч. тр. КГТУ. - Калининград, 1996. - С. 14-21.

55. Белей В.Ф. Исследование потерь электроэнергии в силовых трансформаторах систем энергообеспечения на примере ОАО "Янтарьэнерго" // Электрооборудование судов и электроэнергетика: Сб. науч..тр. - Калининград: изд-во КГТУ, 2002. -С 5-9.

56.Белей В.Ф. Исследование прохождения высших гармоник тока через трансформатора / Белей В.Ф., Кириллов М.Н., Затопляев Б.С. // Повышение эффективности эксплуатации тепловых и энергетических установок, машин и оборудования: Сб. науч. тр. - Калининград: изд-во КГТУ, 1998. - С. 160-164.

57.Белей В.Ф. Обеспечение совместимости систем освещения // Электрооборудование судов и электроэнергетика: Сб. науч. тр. - Калининград: изд-во КГТУ,2000.-С. 5-10.

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

. !И- 62 8*

59. Белей В.Ф. Реактивная мощность ветроустановки на базе асинхронного генератора // Электрооборудование судов и электроэнергетика: Сб. науч. тр. - Калининград: изд-во КГТУ, 2000. - С. 15-18.

60. Белей В.Ф. Продольная компенсация в распределительных сетях 10-35 кВ // Электрооборудование судов и электроэнергетика: Сб. науч. тр. - Калининград: изд-во КГТУ, 2001. -С. 13-18.

61. Белей В.Ф. Аналитические исследования распространения высших гармонических в системах энергообеспечения // Электрооборудование судов и электроэнергетика: Сб.науч.тр.- Калининград: изд-во КГТУ, 2001. - С. 5-10.

62.Белей В.Ф. Исследование работы ветропарка в Калининградской области // Электромеханика", электротехнологии и электроматериаловедение: Тр. 5-ой ме-ждунар. конф. - Крым, Алушта, 2003. - С. 441 -444.

Автор выражает глубокую признательность заслуженному деятелю науки РФ, доктору технических наук, профессору Петленко Б.И. за научное консультирование, всестороннюю помощь и поддержку при выполнении работы.

БЕЛЕЙ Валентин Феодосиевич

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук.

«НАУЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДОВ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ И СИСТЕМ».

Подписано в печать 10.03.04 Заказ 35-04 Тираж 120 Бумага типографская_Формат 60x90/16 _

МГТУ "МАМИ", Москва, 105839 Б. Семеновская ул., 38

Введение

1. Анализ проблем и задач в области повышения эффективности 25 электротехнических комплексов и систем

1.1 Эффективность электротехнических комплексов и систем: определения, понятия, взаимосвязь с ростом производства и электрификацией народного хозяйства

1.2. Состояние электроэнергетики России и проблемы в области тех- 28 нического перевооружения ее основных производственных фондов

1.3. Анализ задач в области повышения эффективности 34 электротехнических комплексов и систем

1.3.1. Анализ проблем и задач, имеющих место в электротехниче- 34 ских системах при использовании на стадии потребления электроэнергии современного энергосберегающего электрооборудования

1.3.2. Задачи повышения эффективности электротехнических систем 40 на стадии передачи и распределения электроэнергии

1.3.3. Повышение эффективности электротехнических комплексов и 59 систем на стадии генерирования электроэнергии за счет использования ветроустановок: состояние, проблемы и задачи исследований

1.4. Энергетическое обследование электротехнических комплексов и 67 систем - один из методов повышения их эффективности

1.5. Задачи повышения эффективности электротехнических комплек- 68 сов и систем автономных объектов на примере судов рыбопромыслового флота

1.6. Цели и задачи исследований 78 2. Исследование электрических характеристик современного элек- 82 трооборудования и анализ нормативных документов, регламентирующих уровень электромагнитных помех в системах электроснабжения

2.1. Экспериментальные исследования электрических характеристик современного электрооборудования

2.1.1. Современное электрооборудование напряжением до 1 кВ

2.1.1.1. Однофазные приборы и электроустановки

2.1.1.2. Современные трехфазные электроустановки

2.1.2. Исследование электротехнических комплексов напряжением 96 10 кВ

2.2. Анализ нормативных документов, регламентирующих уровень 104 электромагнитных помех в системах электроснабжения

2.2.1 .Общий подход к нормированию уровня электромагнитных помех 104 2.2.2. Высшие гармонические и анализ подходов в области их норми- 108 рования

2.2.2.1. Природа возникновения высших гармонических

2.2.2.2. Анализ подходов в области нормирования уровней высших 112 гармоник

2.3. Выводы 116 3. Экспериментальные и аналитические исследования режимов работы 117 электротехнических систем в условиях нелинейных и несимметричных нагрузок

3.1. Оценка роли трансформаторов, установленных в системах электроснабжения с йозиций энергосбережения и обеспечения качества электроэнергии

3.1.1. Исследование потерь электроэнергии в силовых трансформато- 117 ров на примере ОАО "Янтарьэнерго"

3.1.2. Анализ технических данных трансформаторов, используемых 120 в системах электроснабжения, и направлений развития конструкций трансформаторов напряжением 6-35/0,4 кВ

3.1.3. Исследование трансформаторов с различными схемами соеди- 124 нений

3.2. Исследование высших гармонических в электротехнических 139 системах

3.2.1. Экспериментальные исследования высших гармонических в 139 питающих сетях на примере Калининградской энергосистемы

3.2.2. Аналитические исследования распространения высших гармо- 142 нических в электротехнических системах

3.3 Выводы

4. Компенсация реактивной мощности в электротехнических системах

4.1. Классификация установок по компенсации реактивной мощности 151 на основе силовых конденсаторов

4.2. Индивидуальная компенсация реактивной мощности

4.3. Централизованный способ компенсации реактивной мощности 166 4.3.1. Применение централизованного способа компенсации реактив- 166 ной мощности в системах электроснабжения общего назначения

4.3.1.1. Задачи и проблемы централизованного способа компенсации 166 реактивной мощности в системах электроснабжения промышленных предприятий

4.3.1.2. Измерение реактивной мощности и реактивной составляющей 170 тока в электрических сетях

4.3.1.3. Коммутация конденсаторных батарей с сетью

4.3.1.4. Разработка систем управления конденсаторными установками 193 4.3.2. Исследование реактивных нагрузок судовых электростанций и 198 обоснование области применения на судах централизованного способа компенсации реактивной мощности

4.4. Продольная компенсация в распределительных сетях 10-35 кВ

4.5. Шунтовые батареи статических конденсаторов напряжением 110, 206 220 кВ

4.5.1. Область применения и схема подключения БСК-110,

4.5.2. Анализ результатов исследований переходных процессов при 209 коммутации БСК

4.5.3. Исследование потерь электроэнергии и уровней высших гармо- 219 ник БСК-110 ОАО «Янтарьэнерго»

4.6. Выводы

5. Повышение эффективности отдельных электротехнических комплексов и систем

5.1 Анализ существующих методов организации и методик проведе- 226 ния энергетического обследования объекта (электротехническая

часть)

5.2. Разработка и реализация технических мероприятий в электротех- 232 нических комплексах с целью обеспечения качества электроэнергии

5.2.1. Снижение значений импульсных напряжений в электроэнерге- 232 тической системе судов типа «Поляр», «Кристалл 1, 2»

5.2.2. Повышение эффективности электротехнических систем за счет 242 использования индивидуальных фильтро-компенсирующих устройств

5.2.2.1. Обоснование применения индивидуальных фильтро- 242 компенсирующих устройств в электротехнических системах

5.2.2.2. Анализ эффективности использования индивидуального сило- 249 вого фильтра на примере электропривода ваерной лебедки судна

5.2.2.2.1. Анализ режимов работы электрооборудования ваерной ле- 249 бедки судна пр.

5.2.2.2.2. Инженерная методика расчета параметров фильтра и оценка 256 эффективности его работы

5.3. Выводы 261 6. Исследование режимов работы ветропарков на примере ветро- 262 парка в Калининградской области и разработка технических решений по повышению их эффективности

6.1. Исследование эксплуатационных режимов работы ветропарка 262 мощностью 5,1 МВт в Калининградской области

6.2. Разработка математической модели для расчета установившихся режимов работы ветропарка и выработка технических решений по повышению их эффективности

6.3. Выводы

Одним из важнейших направлений развития научно-технического прогресса является широкое использование микропроцессоров и силовой полупроводниковой техники во всех сферах народного хозяйства. Это позволяет добиться резкого снижения расхода электроэнергии на стадии ее потребления и массо-габаритных показателей оборудования, кардинально меняет и расширяет функциональные возможности электротехнических комплексов и систем (ЭТКиС). Однако применение полупроводниковой техники приводит к ряду негативных явлений. Особенно остро эти негативные явления стали проявляться в последние 10 лет, так как именно в эти годы наблюдается массовое использование микро- и силовой электроники на транспорте, в промышленности, коммунально-бытовом секторе и в новых возобновляемых источниках энергии, среди которых ветроэнергетика занимает доминирующее положение. Несмотря на внешние и функциональные различия, по существу электрооборудование всех этих объектов для электрической сети является нелинейными элементами, вносящими в электрическую сеть и окружающую среду различные искажения. Казалось бы, совершенно разные объекты: железнодорожный транспорт, трамваи и троллейбусы, судовые электротехнические комплексы, стационарные и ветроэнергетические установки (ВЭУ), компьютеры, энергосберегающие лампы, а проблемы одни. Их использование приводит к ухудшению качества электрической энергии в электрической сети. В первую очередь к искажению синусоидальности кривой напряжения и тока и, как следствие, к эмиссии высших гармонических (ВГ), коммутационным перенапряжениям. Далее имеют место значительный рост потребления реактивной мощности (РМ) и электромагнитное загрязнение окружающей среды. Кроме вышеуказанных причин, на ухудшение качества и увеличение потерь электроэнергии в электрических сетях оказывает влияние и ряд других факторов: экстенсивное развитие систем электроснабжения; увеличение доли физически и морально устаревшего электрооборудования в электрических сетях и системах России; недооценка, а зачастую игнорирование проблемы подавления электромагнитных помех (ЭМП). В то же время непрерывно растет число потребителей, предъявляющих к качеству электроэнергии повышенные требования: вычислительные центры, станки с числовым управлением и др. В итоге вышеизложенный ряд взаимосвязанных проблем привел к тому, что работа ЭТК и С зачастую отличается от расчетной, а в ряде случаев становится аварийной, что наносит народному хозяйству страны экономический ущерб. Таким образом, проблема повышения эффективности ЭТК и С актуальна и определяется совокупностью показателей, зависящих от условий генерирования (ВЭУ), распределения и потребления электроэнергии. Основными целевыми задачами, решение которых направлено на повышение эффективности ЭТК и С, являются: обеспечение качества электроэнергии; уменьшение потерь электроэнергии при ее передаче и распределении; повышение эксплуатационной надежности ЭТК и С. Критериями эффективности по вышеназванным целевым задачам являются: нормативные документы, регламентирующие качество электроэнергии в электрических сетях; допустимые, с точки зрения физики, потери электроэнергии при ее передаче от источника к потребителю; нормативные документы, регламентирующие подключение и работу ВЭУ в составе электрических сетей. В последние годы появились новые технические средства, предназначенные для повышения эффективности ЭТК и С. Однако целесообразность их использования и разработка для этих целей новых технических средств должны быть всесторонне исследованы и оценены. Техническое перевооружение, а учитывая экономическую ситуацию в стране - и модернизация ЭТК и С, должно базироваться на научно обоснованных методах решения этой проблемы. Таким образом, научной проблемой в работе является выявление новых, неизвестных ранее закономерностей протекания рабочих процессов в электротехнических комплексах и системах в условиях роста искажающих факторов, обусловленных широким внедрением электроустановок на основе полупроводниковой техники.

Целью диссертационной работы являются научное обоснование и разработка методов, внедрение которых позволит за счет обеспечения качества и снижения потерь электроэнергии повышать эффективность действующих и создавать новые, более совершенные электротехнические комплексы и системы, что имеет важное народнохозяйственное значение. Объектами исследований являются современные электротехнические комплексы и системы, насыщенные средствами микроэлектронной и силовой преобразовательной техники, на разнообразных транспортных и стационарных объектах. В их числе можно отметить: наземный транспорт, судовые установки, стационарные промышленные и ВЭУ. Для решения поставленной в работе цели сформулированы задачи исследований, основными из которых являются: экспериментальные исследования всей гаммы современных приборов, электрооборудования и электротехнических комплексов, выполненных на полупроводниковой основе; исследование режимов работы электротехнических систем и их элементов в условиях искажающих нагрузок; создание физических и математических моделей с целью исследования распространения ЭМП в электротехнических системах и оценки принимаемых решений по их снижению; исследование режимов работы независимо управляемых ВЭУ; разработка и внедрение методов, обеспечивающих повышение эффективности ЭТК и С.

В диссертации дан анализ проблем и задач в области повышения эффективности ЭТК и С, на основе которого сформулированы цель и задачи исследований. Рассмотрено понятие эффективности ЭТК и С и ее взаимосвязь с ростом производства и электрификацией народного хозяйства. Анализ проблем и задач, обусловленных широким внедрением на стадии потребления электроэнергии новейших технологий на основе полупроводниковой техники, показал следующее. Показатели качества электроэнергии в системах электроснабжения транспортного и общего назначения зачастую значительно превышают предельно допустимые значения. Следует отметил», что наибольший рост ЭМП, и в первую очередь ВГ имеет место в коммунально-бытовых сетях. Это обусловлено ростом электрификации, преимущественно на основе новейших технологий, и увеличением доли этого сектора в электропотреблении страны. Однако в массовом порядке новейшие технологии используются в народном хозяйстве сравнительно недавно, поэтому целостной качественной и количественной картины их влияния на сеть в полной мере не выявлено. Для выяснения этого влияния, разработки и внедрения способов локализации ЭМП у мест их возникновения следует выполнить комплекс экспериментальных исследований всей гаммы приборов, электрооборудования и электротехнических комплексов, реализованных на полупроводниковой основе. Представляется важным проанализировать документы, регламентирующие уровень ЭМП в электрических сетях. Анализ задач в области повышения эффективности электротехнических систем на стадии передачи и распределения электроэнергии показал следующее. При реализации известных способов повышения эффективности этих систем (выбор рациональных уровней напряжений; уменьшение длин и плотностей тока в линиях электропередачи; мощности и числа трансформаторов и других) узловыми вопросами в области дальнейшего повышения эффективности этих систем в условиях роста искажающих нагрузок, требующих дополнительных исследований, являются: 1) оценка роли силовых трансформаторов напряжением 6-35/0,4 кВ с позиций энергосбережения и обеспечения качества электроэнергии, так как именно через них обеспечивается более 80% потребности в электроэнергии; 2) исследование распространения ЭМП и ВГ в электротехнических системах; 3) решение проблем, связанных с использованием конденсаторных установок для компенсации РМ. При выработке способов повышения эффективности ЭТК и С представляется важным проанализировать мировой опыт по энергетическому обследованию действующих ЭТК и С. Анализ ЭТК и С транспортного назначения (на примере судов рыбопромыслового флота) показал, что с целью повышения их эффективности наиболее целесообразны технические решения, направленные на повышение степени компенсации РМ и локализацию ЭМП, обусловленные работой электротехнических комплексов. Мировая тенденция развития энергетики состоит в том, что в настоящее время получают развитие нетрадиционные источники энергии, среди которых ВЭУ на основе асинхронных машин занимают ведущее положение. Однако без силовой преобразовательной техники, микропроцессорных систем управления невозможно создание и автономная работа ВЭУ. С одной стороны, ВЭУ непосредственно обеспечивают потребителей электроэнергией, а с другой - снижают качество электроэнергии, потребляют из электрической сети РМ. В районах, не имеющих собственных источников энергии - нефть, уголь, газ, развитие нетрадиционных источников энергии жизненно необходимо. Примером таких регионов является Калининградская область. В Калининградской области функционирует самый крупный в РФ ветропарк. В работе поставлена цель: на основе теоретических исследований и анализа эксплуатационных режимов ветропарка в Калининградской области разработать рекомендации и технические решения по повышению эффективности работы ветропарков. В работе на основе экспериментальных исследований всей гаммы современных приборов, электрооборудования напряжением до 1кВ установлено следующее. Однофазные электроприемники: энергосберегающие лампы и холодильники, ПЭВМ и другие, при работе эмиссируют в сеть преимущественно третью и в меньшей степени пятую и седьмую гармоники тока, потребляют из сети РМ, в большинстве случаев большую по величине, чем активную, в значительной степени определяют несимметрию ВГ в электрических сетях. Трехфазные электроприемники: полупроводниковые сварочные агрегаты, асинхронные электроприводы с частотным управлением и другие эмиссируют в сеть преимущественно пятую и седьмую гармоники тока. Проведено исследование эксплуатационных режимов электротехнических комплексов, электроснабжение которых осуществляется от сети напряжением ЮкВ: тяговых подстанций постоянного тока железнодорожного и троллейбусно-трамвайного сообщения, электродуговой сталеплавильной печи. Выявлен характер ЭМП, возникающих при работе этих комплексов, и предложены меры по их снижению. Рост ЭМП приводит к проблеме фликера. В работе дан анализ международных и национальных стандартов, регламентирующих уровни ЭМП и ВГ в электрических сетях. Выявлен ряд подходов к нормированию ВГ, направленных на ограничение: 1) несинусоидальности кривой напряжения в сети; 2) проникновения ВГ в сети других напряжений; 3) влияния ВГ на другие системы. Проанализированы подходы к объяснению природы возникновения в электрических сетях ВГ: математический, основанный на представлении несинусоидальной периодической функции в виде рядов Фурье; энергетический на основе допущения взаимосвязи основного потока мощности и потоков мощностей на гармонических частотах. Из анализа эксплуатационных режимов трансформаторных подстанций следует, что в электротехнических системах с двумя ступенями трансформации: 110/6-35 и 6-35/0,4кВ большая часть потерь электроэнергии в трансформаторах за год приходится на трансформаторы 6-35/0,4 кВ, причем потери в стали трансформаторов доминируют. Таким образом, величина потерь холостого хода трансформатора является одним из критериев при выборе трансформаторов. Вторым критерием при выборе трансформатора является ток холостого хода, так как его величина обуславливает уровень ВГ, эмиссируемых трансформатором в питающую сеть, и в значительной степени определяет величину РМ, потребляемой трансформатором из сети. В процессе исследований влияния симметрично-нелинейной и несимметрично-нелинейной нагрузок на характеристики трансформатора установлено следующее. Токи ВГ прямой и обратной последовательностей беспрепятственно трансформируются в питающую сеть. Токи третьей и кратной ей гармоник образуют нулевую последовательность, и их влияние на характеристики трансформатора зависит от схемы соединений обмоток трансформатора. Наименьшее влияние токи третьих гармоник оказывают на трансформатор со схемами соединений обмоток Д/У0 и У/Z-O, что следует учитывать при выборе трансформатора. В условиях несимметрии ВГ, не кратные трем, раскладываются на три симметричные последовательности, трансформация которых рассмотрена выше. Трансформация токов третьих гармоник, несимметричных по фазам, впервые выявлена нами на основании анализа физических процессов в трансформаторе и подтверждена результатами экспериментальных исследований на эсперимен-тальной установке. С целью исследования распространения ВГ прямой и обратной последовательностей в электротехнических системах разработана математическая модель. Анализ исследований на модели, подтвержденных результатами экспериментов, позволил установить следующее: при отсутствии конденсаторных батарей ВГ практически полностью трансформируются в питающую сеть энергосистемы; при их наличии возникают резонансные явления в различных точках электрической системы. В ходе экспериментальных исследований ВГ, проведенных в сетях ОАО «Янтарьэнерго», установлено, что уровни ВГ повсеместно превышают допустимые нормы. В линейных проводах сетей напряжением 15,110и330кВ наблюдается циркуляция токов третьих гармоник, что также подтверждено результатами исследований на экспериментальной установке. Рассмотрен комплекс задач, связанных с компенсацией РМ в электротехнических системах общего и транспортного назначения на основе силовых конденсаторов. Впервые составлена полная классификация установок по компенсации РМ на основе конденсаторных батарей. Исследованы проблемы, связанные с реализацией индивидуальной и централизованной систем компенсации РМ. Разработана инженерная методика расчета индивидуальной компенсации РМ асинхронных электроприводов. Показано, что наиболее эффективно использование индивидуальной компенсации РМ для асинхронных электроприводов в автономных системах, в том числе в ВЭУ, выполненных на основе асинхронных машин. Применение индивидуальной компенсации для электроприводов гидроагрегатов ваерных лебедок на судах типа РТМ-С повысило cos ф валогенератора с 0,2-0,4 до 0,6-0,9; снизило потери, решило ряд проблем по электромагнитной совместимости. Наибольшее распространение на практике получил централизованный способ, обеспечивающий автоматическую компенсацию РМ посредством конденсаторных батарей. При реализации централизованного способа компенсации РМ возникает ряд проблем: ток нагрузки имеет значительные искажения; при коммутации конденсаторов с сетью посредством контакторов возникают броски тока, что приводит к искажению синусоидальности кривой напряжения, перенапряжениям. С целью выяснения протекания рабочих процессов в системах электроснабжения, возникающих при коммутации конденсаторных батарей с сетью, была разработана соответствующая математическая модель. Исследования на модели, подтвержденные результатами экспериментальных исследований, позволили установить наиболее благоприятные моменты для коммутации конденсаторных батарей, что дало возможность разработать и реализовать на практике бесконтактный способ коммутации конденсаторных батарей с сетью, полностью исключающий броски тока, импульсные перенапряжения и другие негативные явления. Впервые ря-^ябптяна инженерная методика расчета токоограничивающих ^акторов, обеспечивающих снижение до приемлемого уровня броски тока пи а ии кон енсато ных батарей с сетью посредством контакторов.

На основе выполненных исследований разработан алгоритм управления конденсаторной установкой на основе микропроцессорной техники, отличительной особенностью которого является реализация: функции измерения РМ в условиях несинусоидальности тока нагрузки; оптимального закона управления конденсаторными батареями; функций защиты и электромагнитной совместимости с сетью и другие функции. На основе полученных в диссертации положений разработаны и внедрены в производство аналоговые и микропроцессорные системы управления конденсаторными установками. На основании исследований реактивных нагрузок судовых электростанций показано, что применение централизованного способа компенсации РМ на судах с низким коэффициентом мощности и числом дизель-генераторов > 4 позволяет в ряде режимов судна вывести из работы дизель-генератор, что дает значительный экономический эффект за счет: снижения потерь в цепях генератора; снижения расхода топлива и масла; увеличения его ресурса. В диссертации дано технико-экономическое обоснование применения централизованного способа компенсации РМ для плавбаз. Мировая тенденция развития сетей 6-35 кВ состоит в том, что для обеспечения качества электроэнергии в этих сетях используется продольная компенсация индуктивного сопротивления линий. На основании выполненных в работе аналитических исследований показано, что наибольший эффект в обеспечении качества электроэнергии в этих сетях достигается при одновременном применении продольной компенсации и увеличении сечения линий электропередачи. В диссертации проведено исследование наиболее распространенных в стационарных сетях 110 кВ батарей статических конденсаторов (БСК-110). В ходе экспериментальных исследований было выявлено следующее: большие потери мощности в БСК-110 (от 560 до 1050 кВт); высокий уровень ВГ тока. Комплекс теоретических исследований выполненных на разработанной математической модели, подтвержденных результатами экспериментальных исследований, позволил установить характер электромагнитных процессов при коммутации БСК-110 с сетью, разработать рекомендации по снижению негативного влияния коммутации БСК-110 на сеть, снизить потери в БСК-110, решить проблему экологической совместимости. Анализ ЭМП, эмиссируемых в электрическую сеть на стадии потребления электроэнергии электрооборудованием электротехнических комплексов, показал, что наиболее негативное влияние на работу ЭТК и С оказывают: импульсные перенапряжения и ВГ. В работе обоснованы и реализованы по этим проблемам технические решения. В ряде судовых электроэнергетических систем транспортных судов имели место импульсные перенапряжения, что приводило к сбоям в работе различных судовых систем. Так анализ эксплуатационных режимов судов типа «Кристалл 1,2» и «Поляр» показал, что на шинах главного распределительного щита этих судов возникают импульсные перенапряжения, источником которых является система возбуждения дизель-генератора. С целью выработки технического решения по ограничению этих импульсных перенапряжений была разработана математическая модель, описывающая переходные электромагнитные процессы в судовой электроэнергетической системе. Исследования, выполненные на математической модели, подтвержденные результатами экспериментальных исследований на физической модели, позволили разработать инженерную методику расчета фильтро-компенсиру-ющего устройства по подавлению импульсных перенапряжений в судовой сети. Данное техническое решение было внедрено и опробовано во время производственного рейса судна "Алмазный берег", что обеспечило практически полное исключение перенапряжений в судовой сети. Разработан техно-рабочий проект на это устройство, одобренный Морским регистром РФ. На судах промыслового флота последних поколений используют траловые лебедки для лова рыбы, электрооборудование которых построено на полупроводниковой основе и при работе эмиссирует в питающую сеть ВГ тока. В итоге при работе траловой лебедки искажения синусоидальности кривой напряжения в судовой сети значительно превышают допустимые значения. На основе разработанной в диссертации математической модели, описывающей квазиустано-вившиеся процессы в системе синхронный генератор - электропривод траловой лебедки, была создана инженерная методика расчета силового фильтра для фильтрации ВГ, заключающаяся в следующем: 1) за основу принимается однополосный фильтр, настроенный на нижнюю из ВГ, эмиссируемых нелинейным электроприемником в сеть; 2) соединение фаз фильтра -треугольником; 3) величина индуктивности коммутирующего дросселя должна быть, по возможности, максимально большой; 4) с целью исключения возможных феррорезонансных явлений фильтр настраивается на частоту, меньшую номинальной настроечной частоты фильтра. Основными факторами, определяющими частоту настройки фильтра, являются: изменение частоты сети, величины емкости конденсаторной батареи и индуктивности реактора. Для снижения влияния вышеуказанных факторов в фильтре следует использовать: конденсаторную батарею с низким температурным коэффициентом; воздушный реактор. Методика расчета последнего изложена в диссертации. В работе даны рекомендации по снижению резонансных явлений на неканонических частотах. Применение на судне «Куршская коса» силового фильтра пятой гармоники повысило cos <р валогенератора с 0,85 до 0,93, в 10 раз снизило импульсные перенапряжения, возникающие в сети при работе полупроводникового преобразователя, приблизило форму тока, потребляемого электроприводом из сети, к синусоидальной. Разработанные в диссертации научные подходы по снижению импульсных перенапряжений, локализации ВГ могут быть использованы и для других электротехнических систем. Разработанные в диссертации положения по методике проведения и приборному обеспечению энергетических обследований ЭТК и С позволили разработать и реализовать в Калининградском государственном техническом университете мероприятия, обеспечивающие снижение годового потребления электроэнергии в 2,5 раза, значительно снизить потери электроэнергии на заводе «Балткран». Калининградская область относится к районам РФ, имеющим среднее значение ветроэнергетического потенциала, за исключением прибрежной зоны, ветровой потенциал которой оценивается в пределах 1200 МВт, поэтому развитие ветроэнергетики в этой зоне признано целесообразным. С мая 1998 года по 26 июля 2003 года в районе пос. Куликово Калининградской области были введены в строй 21 ВЭУ, образовавших ветропарк установленной мощностью 5,1 МВт. Контроль, диагностика и управление каждой ВЭУ осуществляется как автоматически, так и оператором. В результате экспериментальных исследований режимов работы ВЭУ ветропарка установлено, что коэффициент использования установленной мощности ВЭУ-600 составил 0,16, а ВЭУ-225 0,185; коэффициент удельной выработки соответственно 560 и 563,3 кВт-час/м . Серьезных аварий зафиксировано не было, однако кратковременных простоев ВЭУ зафиксировано много, причем наибольшее их число обусловлено сверхнормативными отклонениями напряжения на зажимах генераторов ВЭУ, что свидетельствует о слабой электрической связи ветропарка с энергосистемой. Работа ВЭУ-225 характеризовалась частыми переключениями обмоток статора генератора: с 50 на 225 кВт и наоборот. Это обусловлено тем, что среднегодовая скорость ветра в месте установки ветропарка приходится на область переключения обмоток генератора, что следует учитывать при проектировании ветропарков. Из анализа эксплуатационных режимов ветропарка следует, что наряду с характеристикой ветрового потенциала пропускная способность сети, к которой планируется подключение независимо управляемых ВЭУ и малых ветропарков, становится характеристикой места их установки. Определение пропускной способности сети основывается на стандартных методах, принятых в мировой практике, и связаны с: 1) отношением тока КЗ (мощности короткого замыкания) к току номинального режима (мощности) ветропарка; 2) расчетами перетоков мощности; 3) колебаниями напряжения при подключении ВЭУ к сети; 4) оценкой фликера и уровня ВГ. Методика расчета мощности короткого замыкания приведена в диссертации. Для расчета перетоков мощностей, потерь электроэнергии, уровня напряжений в электрической сети, к которой подключены ВЭУ, разработана соответствующая модель. Проведенные, на примере ветропарка в Калининградской области, расчеты на модели показали, что при определенной мощности, вырабатываемой ветропарком, достигается минимум потерь энергии в электрической сети. Для стабилизации уровня напряжений ВЭУ и потребителей электроэнергии, подключенных к той же сети, что и ВЭУ, эффективным средством является применение конденсаторных установок с микропроцессорным управлением, подключенных к узлам распределительной сети. Как показали исследования, выбор места установки конденсаторных установок и закона регулирования, например, по заданному напряжению, позволит стабилизировать напряжение ВЭУ, значительно снизить число отказов ВЭУ и потери электроэнергии в сети. При выполнении условий, обеспечивающих устойчивую работу ВЭУ и малых ветропарков в составе электрической сети, на первое место выходят проблемы, обусловленные фликером и уровнем ВГ, эмиссируемых ВЭУ в питающую сеть. В работе был измерен ряд показателей качества электроэнергии ВЭУ-600. Установлено, что в диапазоне мощностей до 120 кВт наблюдается значительная несимметрия и несинусоидальность токов, причем наибольшей является третья гармоника тока, циркулирующая по цепи генератор - трансформатор. В работе выявлены причины этих явлений и даны решения по исключению ряда негативных явлений. Для оценки эффективности ВЭУ представляется важным на стадии проектирования рассчитать годовую выработку электроэнергии этими ВЭУ. Сравнение опытных данных по ветропарку в пос. Куликово и расчетных, проведенных по методу Райлеха, показали их хорошую сходимость.

Научная новизна работы заключается в следующем

1. Вскрыта совокупность закономерностей рабочих процессов, протекающих в электротехнических системах различного назначения в условиях использования в них полупроводниковой техники.

2. Впервые на основании теоретических исследований, подтвержденных результатами экспериментальных исследований, выявлены закономерности распространения в электротехнических системах несимметричных по фазам высших гармоник тока.

3. Разработаны математические модели для расчета переходных электромагнитных процессов при коммутации конденсаторных батарей с сетью. Установлены взаимосвязи между отдельными элементами системы и характером переходных процессов, что позволило обосновать и реализовать технические решения по снижению переходных токов при коммутации батарей с сетью.

4. Разработаны алгоритмы управления, методы расчета и необходимые технические средства, обеспечивающие в электротехнических системах транспортного и стационарного назначения реализацию различных средств компенсации РМ на основе конденсаторных батарей. Отличительной особенностью решений является оптимизация компенсации РМ, снижение потерь в конденсаторных установках, обеспечение электромагнитной и экологической совместимости конденсаторных батарей с сетью.

5. Впервые разработаны методы расчета, схемо-конструктивные решения фильтро-компенсирующих устройств, обеспечивающие снижение электромагнитных помех в электротехнических системах транспортного назначения до допустимого уровня.

6. Впервые разработана математическая модель для расчета установившихся режимов для независимо управляемых ветроустановок и малых ветропарков на основе асинхронных генераторов в составе распределительных сетей. Отличительными особенностями модели являются использование в ней аналитических зависимостей: реактивной мощности ветроустановки от выдаваемой в сеть активной мощности и напряжения; активной и реактивной мощностей потребителей, подключенных к распределительной сети от уровня напряжения.

Практическая значимость и реализация результатов работы:

1. Установлено, что применение современного энергосберегающего электрооборудования меняет характер нагрузок в системах электроснабжения: при значительном удельном снижении потребления активной мощности имеет место рост РМ и ЭМП, в первую очередь ВГ. На основании исследований выявлены закономерности по спектру и уровням гармонических, присущие различным группам электроприемников.

2. Предложен подход к выбору трансформаторов для систем электроснабжения с позиций энергосбережения и обеспечения качества электроэнергии.

3. Разработана инженерная методика расчета индивидуальной компенсации РМ асинхронных электроприводов, отличительными особенностями которой являются проверка на обеспечение электромагнитной устойчивости и корректировка уставок токовой защиты.

4. Разработаны и внедрены в производство (ОАО «Портовый элеватор», ООО «Лукойл-Калининградморнефть», ОАО «Росвесталко» и др.) различные системы управления конденсаторными установками. Разработаны программное обеспечение и технические средства, необходимые для реализации этих систем управления: согласующий трансформатор, средства коммутации конденсаторной батареи с сетью и др.

5. Обоснована область применения централизованного способа компенсации РМ на судах. Подготовлено технико-экономическое обоснование этого способа для плавбаз, одобренное судовладельцем.

6. Комплекс выполненных в диссертации теоретических исследований, подтвержденных результатами экспериментальных исследований, позволил установить характер электромагнитных процессов при коммутации БСК-110 с сетью, разработать рекомендации по снижению негативного влияния коммутации БСК-110 на сеть и снизить потери в БСК-110.

7. Разработанные в диссертации положения по методике проведения и приборному обеспечению энергетических обследований электротехнических комплексов и систем позволили разработать и реализовать на заводе "Балткран" и в Калининградском государственном техническом университете мероприятия, обеспечивающие значительное снижение потребления электроэнергии.

8. Разработано и прошло испытание в эксплуатационных условиях на транспортном рефрижераторе фильтро-компенсирующее устройство по подавлению ЭМП в судовой сети. Разработан техно-рабочий проект на данное устройство, одобренный Морским Регистром РФ.

9. На основе исследований эксплуатационных режимов ветропарка в Калининградской области разработан ряд рекомендаций и технических решений, обеспечивающих повышение эффективности независимо управляемых ветро-установок и малых ветропарков на базе асинхронных машин и распределительных сетей, в составе которых эти ветроустановки функционируют, в условиях слабой электрической связи с энергосистемой.

Основные результаты, выносимые на защиту

1. Закономерности по спектру и уровням высших гармонических, присущие различным группам электроприемников, выявленные на основании экспериментальных исследований всей гаммы современных приборов, электрооборудования и электротехнических комплексов.

2. Результаты исследований режимов работы трансформаторов в условиях нелинейных и несимметричных нагрузок, критерии выбора трансформаторов напряжением 6-35/0,4кВ в системах электроснабжения с позиций энергосбережения и обеспечения качества электроэнергии.

3. Закономерности распространения в электротехнических системах несимметричных по фазам высших гармоник тока.

4. Алгоритмы управления, методы расчета и технические средства, обеспечивающие реализацию различных средств компенсации РМ на основе конденсаторных батарей в электротехнических системах различного назначения.

5. Методы исследования режимов работы батарей статических конденсаторов, результаты исследований, обоснование и внедрение мероприятий по повышению их эффективности.

6. Методы расчета и схемо-конструктивные решения фильтро-компенси-рующих устройств, обеспечивающих снижение электромагнитных помех в судовых электроэнергетических системах.

7. Математическая модель для расчета установившихся режимов работы независимо управляемых ветроустановок и малых ветропарков на основе асинхронных генераторов в составе электрической сети.

8.Рекомендации и технические решения, обеспечивающие повышение эффективности независимо управляемых ВЭУ и малых ветропарков на базе асинхронных генераторов и распределительных сетей, в составе которых эти ВЭУ функционируют, в условиях слабой электрической связи с энергосистемой.

Степень достоверности результатов проведенных исследований. Основные положения диссертационной работы подтверждены результатами экспериментальных исследований. Разработанные автором на основе научных исследований технические средства и решения обеспечивают повышение эффективности электротехнических комплексов и систем, что подтверждено соответствующими документами, приведенными в девяти приложениях.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на 17 международных и 9 отечественных симпозиумах, конференциях и семинарах, в том числе: на международном симпозиуме по электромагнитной совместимости, Япония, г.Сендай, 16-20 мая 1994; международном симпозиуме по электромагнитной совместимости, Санкт-Петербургский электротехнический университет, 1993; двух международных конференциях «Электротехника, электромеханика и электротехнологии», Клязьма (1998,2000); международном семинаре «Эксплуатационная эффективность технических систем», Польша, Ольштын, (1995, 1996, 1999); 3-й международной конференции «Повышение эффективности использования технической базы регионов», Калининград, 1996; 5-м международном семинаре «Эксплуатационная эффективность технологических систем», Калининград, 1998; международной конференции КГТУ 17-19.11.1998; Ш международной научной конференции «Развитие теории и технологии при технической модернизации производств», Польша, Ольштын, 2000; IV международной научной конференции «Развитие теории и технологии при технической модернизации производств», Калининград, 2001; международной конференции, посвященной 70-летию КГТУ, 2000; 5-м международном семинаре «Российские технологии для индустрии», Санкт-Петербург, ФТИ им. А.Ф. Иоффе, 2001; научно-технической конференции «Электротехнические комплексы автономных объектов «ЭКАО-99»» (пленарный доклад), МЭИ, 1999; научно-технической конференции «ЭКАО-97», 1415 октября 1997; на научно-технических конференциях «Электромагнитная совместимость технических средств», Санкт-Петербург (1992, 1994, 1996, 1998, 2000), научно-технической конференции «Энергосбережение, электроснабжение, электрооборудование», Новомосковск, 18-20.11.1998; 3-й международной научно-технической конференции «Балттехмаш», г. Калининград, 2002; 5-й международной конференции "Электромеханика, электротехнологии и электроматериаловедение", Крым, Алушта, 2003. Работа «Система автоматического управления установки по компенсации реактивной мощности» была представлена на инновационной ярмарке в г.Лейпциге 1-4 марта 1995г.

Автором, по заказу Высшей технической школы г. Штральзунда (ФРГ), была подготовлена монография на тему: «Повышение эффективности функционирования систем энергообеспечения» (на английском языке), на основании которой в декабре 2000 года был прочитан курс лекций для студентов этой технической школы. По итогам конкурса на лучшие научные работы среди ученых Калининградской области за 1996-2001 гг. Постановлением губернатора Калининградской области автору за научную работу: «Компенсация реактивной мощности в электрических сетях» присуждена вторая премия.

Основное содержание работы изложено в 62 научных работах. Работы проводились в рамках 11 хоздоговорных и госбюджетных тем, в том числе и по заданию Комитета по науке и технике РФ, научным руководителем которых являлся автор.

Основные результаты диссертации опубликованы в 62 научных трудах, доложены и одобрены на 17 международных и отечественных симпозиумах, конференциях, семинарах, внедрены в производство, в том числе: Калининградском управлении транспортного и рефрижераторного флота; ОАО "Лу-койл-Калинин-градморнефть"; Калининградском управлении тралового флота; заводе "Балт-кран"; ОАО "Янтарьэнерго"; ОАО "Портовый элеватор; "ОАО "Росвесталко"; КГТУ, что подтверждено 9 актами о внедрении, приведенных в приложениях.

Совокупность научных и технических проработок, выполненных в диссертации, позволяет утверждать, что автором изложены научно обоснованные технические решения, позволяющие повысить эффективность действующих и создавать новые более совершенные электротехнические комплексы и системы, внедрение которых вносит значительный вклад в ускорение научно-технического прогресса.

Автор выражает глубокую признательность заслуженному деятелю науки РФ, доктору технических наук, профессору Петленко Б.И. за научное консультирование, всестороннюю помощь и поддержку при выполнении работы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Широкое внедрение во всех отраслях народного хозяйства микро - и силовой электроники, наряду с новым положительным эффектом, приводит из-за своих нелинейных свойств к ухуд шению качества и росту потерь электроэнергии, сбоям в работе электротехнических комплексов и систем. В диссертации выявлены новые, неизвестные ранее закономерности протекания рабочих процессов в электротехнических комплексах и системах, обусловленные использованием в них полупроводниковой техники. Это позволило научно обосновать и реализовать методы, направленные на снижение до приемлемого уровня негативные явления в электротехнических комплексах и системах.

1. На основании экспериментальных исследований широкой гаммы приборов, электрооборудования и электротехнических комплексов (ПВЭМ, осветительные энергосберегающие лампы, судовые электроприводы и системы, тяговые подстанции железнодорожного и трамвайно-троллейбусного сообщения и др.) впервые получены и классифицированы исходные данные для количественной и качественной оценок рабочих процессов в электротехнических системах различного назначения, а именно: величины потребляемой реактивной мощности, спектр и уровень помех, присущие различным группам электроприемников.

2. Впервые на основании теоретических исследований, подтвержденных результатами экспериментальных исследований, выявлены закономерности распространения в электротехнических системах несимметричных по фазам высших гармоник тока, что позволило разработать рекомендации по снижению уровня высших гармоник в этих системах.

3. Разработаны математические модели для расчета переходных электромагнитных процессов при коммутации конденсаторных батарей с сетью. Установлены взаимосвязи между отдельными элементами системы и характером переходных процессов, что позволило обосновать и реализовать технические решения по снижению переходных токов при коммутации батарей с сетью.

4. Разработаны алгоритмы управления, методы расчета и необходимые технические средства, обеспечивающие в электротехнических системах транспортного и стационарного назначения реализацию различных средств компенсации реактивной мощности на основе конденсаторных батарей. Отличительной особенностью решений является оптимизация компенсации реактивной мощности, снижение потерь в конденсаторных установках, обеспечение электромагнитной и экологической совместимости конденсаторных установок с сетью.

5. Комплекс выполненных в работе исследований показал влияние искажающих нагрузок и потерь энергии в трансформаторах на их характеристики, что позволило обосновать критерии для выбора трансформаторов в системах электроснабжения с позиций энергосбережения и обеспечения качества электроэнергии.

6. Разработанные в диссертации положения позволили разработать и реализовать на заводе «Балткран» и в Калининградском государственном техническом университете мероприятия, обеспечивающие снижение расхода электроэнергии.

7. Для судовых электроэнергетических систем научно обоснованы и реализованы технические решения по снижению уровня коммутационных перенапряжений и локализации высших гармонических. В частности, разработаны и успешно прошли испытания в производственных рейсах на ряде судов фильт-рокомпенсирующие устройства по подавлению коммутационных перенапряжений и локализации высших гармонических. Разработан техно-рабочий проект на устройство по подавлению коммутационных перенапряжений для транспортных судов, одобренный Морским Регистром России.

8.В особенностях анклавов РФ, страдающих дефицитом энергоносителей, к ко-торым относится и Калининградская область, чрезвычайно важно развитие возоб-новляемых источников энергии, доминирующее положение среди которых в мире занимает ветроэнергетика. В диссертации первые разработана математическая модель для расчета установившихся режимов для независимо управляемых ВЭУ и малых ветропарков на основе асинхронных генераторов в составе распределительных сетей. Отличительными особенностями модели являются использование в ней зависимостей: реактивной мощности ВЭУ от выдаваемой в сеть активной мощности и напряжения; активной и реактивной мощностей потребителей, подключенных к распределительной сети, от уровня напряжения. На основе исследований режимов работы ветропарка в Калининградской области разработан ряд рекомендаций и технических решений, обеспечивающих повышение эффективности независимо управляемых ВЭУ и малых ветропарков на базе асинхронных машин и распределительных сетей, в составе которых эти ВЭУ функционируют.

1. Большая Советская энциклопедия. Изд. 3.: В 30 т. М.: Советская энциклопедия, 1978, т. 30. - 632 с.

2. Ожегов С.И. Словарь русского языка. М.: Русский язык, 1988. - 750 с.

3. Эффективное использование электроэнергии / Под ред. К. Смита. М.: Энергоиздат, 1981. - 400 с.

4. Эффективность общественного производства. Критерии, методы расчета, показатели / Под ред. Б.П. Плышевского. М.: Экономика, 1976. -215 с.

5. Эффективность техники: резервы, новые тенденции роста / Под ред. Лебедева В.Г., Полгорынина В.К., Федорчука Я.П, М.: Мысль, 1972. -288 с.

6. Краткий паспорт специальности "Электротехнические комплексы и системы". Бюллетень. 2003г. - С.1

7. Об энергосбережении. Федеральный закон № 28 ФЗ. // Российская газета. - 1996. - 10 апреля.

8. Дьяков А.Ф. Роль тарифной политики в реализации энергосбережения России // Энергетик. 2001. - № 2. - С. 4-6.

9. Ключников А.Д. Предпосылки радикального повышения эффективности работ в области энергосбережения // Промышленная энергетика. 2001. - № 4. - с. 12-17.

10. Ю.Железко Ю.С. Выбор мероприятий по снижению потерь электроэнергии в электрических сетях. М.: Энергоатомзидат, 1989. - 176 с.

11. Белей В.Ф. Компактные люминесцентные лампы: электрические характеристики, проблемы электромагнитной совместимости // Электротехника. 2002. - № 7. - С. 48-51.

12. Романов А.А., Земцов А.С. Необходимость технического перевооружения электроэнергетики России // Промышленная энергетика. 2002. -№ 3. - С. 2-5.

13. Strategis for a industry of renewable energy. Energy 2000. p. 58-59. Martin Jakubowski.: Unitenenergy evolves.

14. Вытура A.H. Обзор электроэнергетической отрасли Японии // Энергетика за рубежом. 2003. - Выпуск 1. - С. 10-15.

15. Дьяков А.Ф. Состояние и перспективы развития нетрадиционной энергетики в России // Известия Академии Наук. Энергетика. 2000. - № 4. -С.13-29.

16. Костенко М.В. Основные проблемы электромагнитной экологии конца XX века // Электромагнитная совместимость технических средств и биологических объектов: Сб. докл. 5 российской науч.-техн. конф. С.Петербург, 1998.-С. 16-27.

17. П.Лебедев Б.Л. Производство и потери в электрических сетях в странах Европы и Северной Америки за 1943 г. // Электрические станции. -1996.-№ 1.-С. 60-64.

18. Мамиконянц Л.Г., Моржин Ю.И., Савваитов Д.С., Шакарян Ю.Г. Электротехнические проблемы научно-технического прогресса электроэнергетики // Электрические станции. 2000. - № 1. - С. 59-62.

19. Дьяков А.Ф. Некоторые проблемы развития электроэнергетики России // Энергетик. 2001. - № 9. С. 2-3.

20. Фокин Е.М. Проблема технического перевооружения и реконструкции электроэнергетических систем // Проблемы энергетики. 2002. - № 3, 4. - С. 57-66.

21. Волков Э.П., Баринов В.А. Управление развитием и функционированием электроэнергетики в современных условиях // Вести в электроэнергетике.-2002.-№ 1.-С. 3-7.

22. Дьяков А.Ф. Некоторые аспекты обеспечения энергетической безопасности страны и развития малой энергетики // Энергетик. 2003. - № 4. -С. 4-6.

23. Что думают руководители РАО ЕЭС России по поводу реформирования РАО // Вести в электроэнергетике. 2002. - № 1. - С. 15-18.

24. Перминов Э.М. Состояние и перспективы развития мировой ветроэнергетики // Энергетика за рубежом. 2003. - № 1. - С. 3-9.

25. Дж. Аррилага, Д. Брэдли, П. Боджер. Гармоники в электрических системах: пер. с англ. -М.: Энергоатомиздат, 1990. 320 с.

26. Жежеленко И.В. Высшие гармоники в системах электроснабжения промпредприятий. М.: Энергоатомиздат, 1994. - 272 с.

27. Г.А. Москаленко, В.А. Пономарев, А.Ф. Жарков, А.Р. Козлов. Высшие гармоники в системах электроснабжения. Киев: Ин-т электродинамики АН СССР, 1988.-40 с.

28. Иванов B.C., Соколов В.И. Режимы потребления и качество электроэнергии систем электроснабжения промышленных предприятий. М.: Энергоатомиздат, 1987. - 336 с.

29. Железко Ю.С. Работы СИГРЕ в области электромагнитной совместимости // Электричество. 1995. - № 10. - С. 73-78.

30. Молодцов С.Д. Электроэнергетика мира в 90-х годах // Электрические станции . 1999. - № 5. С. 58-67.

31. Антонов Н.В. Анализ различий в бытовом электропотреблении России и США // Известия АН России. 1995. - № 4. - С. 94-102.

32. Лисицын Н.В. Анализ динамического потребления электроэнергии в России за 1990-2001 год // Энергетик. 2003. - № 1. - С. 3-6.

33. Зиновьев Г.С. Электромагнитная совместимость устройств силовой электроники (электроэнергетический аспект) // Новосибирск: изд-во НГТУ.- 1988.-С. 98.

34. Вагин Т.Я. Электромагнитные помехи и электромагнитная совместимость электроприемников промышленных предприятий // Промышленная энергетика. 1994. - № 7. - С. 37-39.

35. Область допустимых несимметричных нормальных режимов в системах электроснабжения // Гамазин С.И., Анчарова Т.В., Былкин М.В., Цырук С.А. // Промышленная энергетика. 2000. - № 5. - С. 21-27.

36. Яременко В.Н. Анализ качества электроэнергии в энергосистемах, содержащих мощные нелинейные нагрузки: Автореферат на соиск. уч. степ. Канд. техн. наук. Свердловск, 1990. - 16 с.

37. Правила присоединения потребителей к сети общего назначения и заключения договоров электроснабжения по условиям качества электроэнергии. М.: Госэнергонадзор, 2000. - С. 19.

38. ГОСТ 13109-97. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения Минск: Государственный Совет по стандартизации, метрологии и сертификации, 1997. - С. 32.

39. Розанов Ю.К. Современные методы улучшения качества электроэнергии (аналитический обзор) // Электротехника. 1998. - № 3. - С. 10-17.

40. Кудрин Б.И. Электроснабжение промышленных предприятий. М.: Энергоатомиздат, 1995. - 416 с.

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

42. Белей В.Ф. Система энергообеспечения общего назначения: структура, обеспечение эффективности функционирования // Электрооборудование судов и электроэнергетика: Сб. науч. тр. Калининград: изд-во КГТУ, 2000.-С. 34-40.

43. Grid integration of wind energy conversion systems // Siegtried Heier. Chichester (via): Willey, 1998. p. 303.

44. Федоров A.A., Каменева B.B. Основы электроснабжения промышленных предприятий. М.: Энергия, 1979. - 408 с.

45. Воротницкий В.Э., Калинкина М.А. Расчет, нормирование и снижение потерь электроэнергии в электрических сетях. М.: ИПК Госслужба, 2000. - 64 с.

46. Нейт Джонс. Проблемы повышения качества электроэнергии // Мировая электроэнергетика, 1998. № 2. - С. 45-48.

47. Белей В.Ф. Анализ некоторых проблем качества электроэнергии в электрических сетях и системах // Эксплуатационная эффективность технических систем: Сб. докл. П междунар. семинара 14-15 сентября 1995 г. -Ольштын (Польша), 1995. С. 171-174.

48. Быстрицкий Г.Ф., Кудрин Б.И. Силовые трансформаторы промышленных предприятий. — М.: Изд-во МЭИ. 2001. - 64 с.

49. Бохмат И.С., Воротницкий В.Э., Татаринов Е.П. Снижение коммерческих потерь в электроэнергетических системах // Электрические станции. -1998 .-№ 9. С.

50. Образцов С.В., Эдельман В.И. Электроэнергетика России в 1998 году: основные итоги // Электрические станции. 1999. - № 5. - С. 2-5.

51. Железко Ю.С. Стратегия снижения потерь и повышения качества электроэнергии в электрических сетях //Элекгричес1во.-1992.-№5.-С.6-12.

52. Файбисович Д.Л. Электрические сети Японии // Электрические станции. -2000.-№ 10.-С. 69-71.

53. Хаубрих Х.Ю., Шнайдер Й. Организация, структура и критерии надежности электроэнергетики Германии // Электричество. 1994. - № 12. - С. 5-9.

54. Электротехнический справочник // Под ред. И. Н. Орлова и др. Т. 3, кн. 1. -М.: Энергоатомиздат, 1988. 880 с.

55. Поспелов Г.Е., Сыч Н.М. Потери мощности и энергии в электрических сетях. М.: Энергоиздат, 1981. - 415 с.

56. Идельчик В.И. Электрические системы и сети. М.: Энергоатомиздат, 1989.-592 с.

57. Мельников Н.А. Электрические сети и системы. М.: Энергия, 1975. -464 с.

58. Белей В.Ф., Свердлин Ф.С. Сельские электрические сети: проблемы и некоторые пути их решения // Эксплуатационная эффективность технических систем: Сб. докл. V междунар. семинара 29-30 апреля 1999 г. -Олыптын (Польша), 1999. С. 41-46.

59. Кучумов Л.А., Кузнецов А.А. Методика расчета высших гармоник тока намагничивания понижающих трансформаторов // Электричество. -1998. -№3.- С. 13-20.

60. Ликбкинд М.С. Высшие гармоники, генерируемые трансформаторами. -М.: изд-во АН СССР, 1962. 101 с.

61. Петров Г.Н. Электрические машины. Введение, трансформаторы. М.: Энергия, 1974.-240 с.

62. Васютинский С.Б. Вопросы теории и расчета трансформаторов. Л.: Энергия, 1970.-432 с.

63. Воронов О.Н., Сердешков А.П. Повышение качества напряжения в электрических сетях 0,38 кВ // Электрические станции -1991.-№2.-С. 51-52.

64. Расчет, нормирование и снижение потерь электроэнергии в городских электрических сетях. Воротницкий В.Э., Загорский Я.Т., Апрятнин В.Н., Западное В.А. // Промышленная энергетика. 2000. - № 5. - С. 9-13.

65. Гальперин М.Л. Использование батареи статических конденсаторов в сельских распределительных сетях // Электрические станции. 1986. -№5.-С. 63-65.

66. Компенсация и регулирование реактивной мощности в энергосистемах // Сборник переводных статей США. Под ред. А.И. Гершенгорна, М.-Л., Госэнергоиздат, 1960. 360 с.

67. Смирнов И.М., Ляшенко B.C., Чемоданов В.И., Бобылев Н.В., Соколова Н.Ю., Кучеров Ю.Н., Окин А.А. Перспективы развития Единой энергетической системы России на период до 2010 года // Электрические станции. 1999. - № 9. - С. 2-16.

68. Ковалев И.Н. Выбор компенсирующих устройств при проектировании электрических сетей. М.: Энергоатомиздат, 1990. - 220 с.

69. Сыромятников И.А. Режимы работы асинхронных и синхронных электродвигателей. -М.-Л.: Госэнергонадзор, 1953. 528 с.

70. Пекне В.З. Синхронные компенсаторы: конструкция, монтаж, испытания и эксплуатация. М.: Энергия, 1980. - 528 с.

71. Статические компенсаторы реактивной мощности в электрических системах / Под ред. И.И. Карташева. М.: Энергоатомиздат, 1990. - 174 с.

72. Кочкин В.И. Многофункциональные вентильные компенсаторы реактивной мощности для управления режимами работы электросистем: Автореф. на соиск. уч. степ, д-ра техн.наук. М.: МЭИ, 1992. - 40 с.

73. Rigarous verification studies sharpen final design of SV Electrical World. -1987. -201, № 12, 32, 34, 36.

74. Статические компенсаторы для регулирования реактивной мощности / Под ред. P.M. Матура: пер. с англ. М.: Энергоатомиздат, 1987. - 160 с.

75. ГОСТ 05.82.01-89. Компенсаторы реактивной мощности тиристорные ТКРМ. М.: Информэлектро, 1989. - С. 17.

76. Белей В.Ф., Сивухо М.Э. Искажения на шинах подстанции АО «Балтк-ран» СП-1,5 // Электрооборудование судов и электроэнергетика: Сб. науч. тр. Калининград: изд-во КГТУ, 1997. - С. 13-20.

77. Программа энергосбережения в отрасли «Электроэнергетика» на 1999/2000 гг. и на перспективу до 2005-2010 гг. // РАО ЕЭС РФ. М., 1999.-40 с.

78. Железко Ю.С. Компенсация реактивной мощности в сложных электрических системах. -М.: Энергоатомиздат, 1981. 329 с.

79. Железко Ю.С. О нормативных документах в области качества электроэнергетики и условий потребления реактивной мощности // Электрические станции. 2002. - № 6. - С. 18-24.

80. Белей В.Ф. некоторые проблемы электромагнитной совместимости систем управления установок по компенсации реактивной мощности // Тр. междунар. симпоз. по ЭМС. 16-20 мая 1994 (г. Сендай, Япония). С. 271-273 (англ.).

81. Мельников Н.А. Реактивная мощность в электрических сетях. М.: Энергия, 1975.-,181 с.

82. Кучинский Г.С., Назаров Н.И. Силовые электрические конденсаторы. -М.: Энергоатомиздат, 1992. 320 с.

83. Конденсаторы и конденсаторные установки: Справочник / Под ред. Ку-чинского Г.С. -М.: Энергоатомиздат, 1987. 402 с.

84. Правила устройств электроустановок / Минэнерго СССР. М.: Энергоатомиздат, 1995. - 640 с.

85. Шевченко В.В., Бурев И.Г., Данцер Г.В. Расчетно-экспериментальная методика определения потерь и перегрева силовых конденсаторов при несинусоидальном напряжении // Промышленная энергетика. -1995. -№ 5.-С. 8-10.

86. Дементьев Ю.А. Опыт эксплуатации конденсаторных батарей // Энергетик. 1992.-№ 4. - С. 20-21.

87. Силовые конденсаторы: Каталог / ОАО «СИЗ КВАР». Серпухов Московской обл., 1999. - С. 20-21.

88. Белей В.Ф., Якута С.А. Повышение эксплуатационной надежности комплектных конденсаторных установок // Эксплуатационная эффективность технологических систем: Сб. докл. IV междунар. сем. 24-26 апреля 1997 г. г. Олыптын (Польша), 1997. - С. 23-27.

89. Статические источники реактивной мощности в электрических сетях / В.А. Веников, Л.А. Жуков, И.М. Карташов, Ю.П. Рыжов. М.: Энергия, 1975.-136 с.

90. Патент РФ № 2025768. Способ коммутации трехфазной конденсаторной батареи. Белей В.Ф., Гусев Н.А.

91. П.Н. Апришнин, В.Д. Гаврилов, П.М. Родченко Компенсация реактивной мощности электростанций консервного завода / / Рыбное хозяйство. 1989.

92. Тиристорно-коммутационная конденсаторная установка TAKS.P 45.35.41. Информационный листок о научно-техническом достижении № 86-0003.-С. 2.

93. Железко Ю.С. Работы СИГРЕ в области электромагнитной совместимости // Электричество. 1995. - № 10. - С. 73-78.

94. Белей В.Ф. Продольная компенсация в распределительных сетях 10-35 кВ II Электрооборудование судов и электроэнергетика: Сб. науч. тр. Калининград: изд-во КГТУ, 2001. - С. 13-18.

95. Курбацкий В.Г., Трофимов Г.Г. Контроль несинусоидальности напряжения в электрических сетях // Электричество. 1991. - № 6. - С. 25-30.

96. Смирнов С.С., Каверников Л.И. Высшие гармоники в сетях высокого напряжения // Электричество. 2000. - № 11. - С. 2-6.

97. Энергетическая электроника. Спр. пособие: пер. с нем. / Под ред. Лабун-цова В.А. М.: Энергоатомиздат. - 1987. - С. 484.

98. Качество электроэнергии на судах. Справочник / В.В. Шейников, О.Н. Климанов, Ю.И. Пайнин, Ю.Я. Зубарев. Л.: Судостроение, 1988.-160с.

99. Харитонов В. П. Особенности и развитие мировой ветроэнергетики // Энергосбережение. 2001. - № 1. - С. 50-51.

100. Лайзерович А.Ш. Время большой ветроэнергетики // Электрические станции. 2003. - № 1. - С. 74-77.

101. Белей В.Ф. Научные основы работы ветропарков в составе электроэнергетической системы // Известия КГТУ. 2002. - № 3. - С. 38-46.

102. Сорен Кроон, Кожевников Н.Н. Датские ветряные электростанции -история индустриального успеха // Электрические станции. 1999. -№ 5. - С. 67-70.

103. Nordex Energy. Preisliste, 2001, № 1.

104. Красовский Н.В. Ветроэнергетические ресурсы СССР и перспективы их использования. Атлас энергоресурсов СССР. Т. 1, часть 3. М.: Энергоиздат, 1935. - 220 е., ил.

105. Безруких П.П., Безруких П.П. Состояние и тенденции развития ветроэнергетики мира // Электрические станции. 1998. - № 10. - С. 58-64.

106. Энергия ветра: Пер. с англ. / Ярас Л., Хофман Л., Ярас А, Обермайер Г. -М.: 1982.-256 с.

107. Eigenerzeugungsanlagen am Mittelspannungsnetz. Richtlinie fur Anschluss und Parallelbetrieb von Eigenerzeugungsanlagen am Mittelspannungsnetz.2. Ausgabe 1998, Hrsg.: VDEW e.v.; VWEW-Verlag, Frankfurt.

108. Richtlinie zur Bewertung der elektrischen Eigenschaften einer WEA. Rev. 12, Hrsg.: FGW Hamburg.

109. IEC 61 400-21 CDC#1, 1998-11-26 Power quality requirements for grid connected wind turbines.

110. Белей В.Ф. Обнадеживающие шаги в развитии ветроэнергетики России // Морская индустрия. 2002. - № 3. - С. 32-33.11206 неотложных мерах по энергосбережению. Постановление Правительства РФ от 02.11.95 № 1087.

111. Правила проведения энергетических обследований организаций // Промышленная энергетика. 1999. - № 11. - С. 44-47.

112. Белей В.Ф. Проблемы электромагнитной совместимости судовых электроэнергетических систем // Повышение эффективности использования технической базы регионов: Сб. тез. докл. 3 междунар. конф. -Калининград, 1996. С. 5.

113. Апполонский С.М., Вилесов Д.В., Варшавский А.Л. Электромагнитная совместимость в системах электроснабжения // Электричество. -1991.- №4.- С. 1-6.

114. Баранов В.П. Судовые автоматизированные энергетические системы. -М.: Транспорт, 1988. 328 с.

115. Самосейко В.Ф., Хомяк В.А. Электромагнитная совместимость тири-сторных преобразователей с судовой электроэнергетической системой // Судостроение. 1988. - № 7. - С. 24-25.

116. Анисимов Я.Ф. Судовая силовая полупроводниковая техника. Л.: Судостроение, 1979. - 200 с.

117. Белей В.Ф., Якута С.А., Белоусов В.В. Результаты работ по исключению искажений напряжений на шинах ГРЩ TP типа "Кристалл" // ЭМС технических средств и биологических объектов: Тезисы докл. 4 науч.-техн. конф. 18-20 сентября 1996 г. С.-Пб. - С. 106-107.

118. Иньков Ю.М., Маношин P.P. Проблема электромагнитной совместимости статических преобразователей электрической энергии в системах электроснабжения. М.: Информэлектро, 1982. - 45 с.

119. Нейман Л.Р., Демирчян К.С. Теоретические основы электротехники. -Л.: Энергия: т. 1, 1967. 522 с.

120. Правила классификации и постройки морских судов. Морской Регистр РФ. М.: Транспорт, 1992. - 560 с.

121. Роденберг Р. Эксплуатационные режимы электроэнергетических систем и установок. Пер. с нем. / Под ред. Демирчяна К.С. Л.: Энергия, 1980.-578 е., ил.

122. Злобин Ю.И., Стребуляева В.И. Опыт эксплуатации фильтрокомпен-сирующих устройств // Промышленная энергетика 1997.-№5-С.42-44.

123. Добрусин Л.А. Расчет фильтрокомпенсирующих устройств // Электротехника. 1980. - № 11. - С. 56-58.

124. Поссе А.В. Схемы и режимы электропередач постоянного тока. М.: Энергия, 1973.-315 с.

125. Радченко П.М., Баринов А.Б., Дмитриев С.В. Анализ судовых средств компенсации реактивной мощности и опыта их эксплуатации // Сб. науч. тр. НТО им. А.Н. Крылова, вып. 436. Л.: Судостроение, 1986. - С. 22-29.

126. Радченко П.М. Цели, задачи и направления исследований в области компенсации РМ в СЭЭС // Сб. научн. тр. НТО им. А.Н. Крылова, вып. 436. Л.: Судостроение, 1986. - С. 6-12.

127. Повышение коэффициента мощности судовых электроэнергетических судов флота рыбной промышленности. Тема № 61.63.1500.1. Науч. рук. Белей В.Ф. Р.к. 01890048114. И.к. 039000119007. Калининград, 1989.-70 с.

128. Inovative Lampen weiter auf Erfolgskurs / Tribel Frank // Licht. 1997. -49, № 5. - S. 388-389.

129. Lichtausbeute steigh kontinuierlich // DE: Elektrameister+dtsch, Elektra-bandwerk. 1998. - 73, № 3. - S. 95.

130. Energiesparlampe als Gluhbirne // DE: Elektrameister+dtsch, Elektraband-werk. 1997. - 72, № 20. - S. 1979.

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

132. Mombauer, W. Neuer digitaler Flickeralgorithmus etz Archiv(1998)S. 289-294.

133. Карташев И.И. Качество электроэнергии в системах электроснабжения. Способы его контроля и обеспечения. М.: из£гВо МЭИ, 2001. -120 с.

134. Адольф И. Шваб. Электромагнитная совместимость. М.: Энергоатомиздат, 1995. - 480 с.

135. ГОСТ 13109-87. Электрическая энергия. Требования к качеству электрической энергии в электрических сетях общего назначения. М.: Госкомитет СССР по стандартам.

136. Набойченко и др. Новый преобразователь для тяговых подстанций // Локомотив. 1995. - № 3. - С. 38-40.

137. Минеев Р.В., Михеев Ю.Л. Повышение эффективности электроснабжения электропечей. М.: Энергоатомиздат, 1986. - 322 с.

138. Данцис Я. Г. Короткие сети и электрические параметры дуговых электропечей. М.: Металлургия, 1974.- 398с.

139. Белей В.Ф., Затопляев Б.С. Высшие гармоники в электрических сетях и системах. Калининград: изд-во КГТУ, 1988. - 56 с.

140. В. Геллер, В. Гамата. Высшие гармоники в асинхронных машинах. -М.: Энергия, 1981.-352 с.

141. Поливанов Н.М. Теоретические основы электротехники. В 3 т. М.: Энергия, 1972. - 290 с.

142. Зыкин Ф.А. Энергетические процессы в системах электроснабжения с нагрузками, ухудшающими качество электроэнергии // Электричество. 1987.-№ 12.-С. 5-9.

143. Вольдек А.И. Электрические машины. Л.: Энергия, 1974. - 840 с.

144. Иванов-Смоленский А.В. Электрические машины. М.: Энергия, 1980.-928 с.

145. Висящев А.Н., Тягунцев С.Г., Луцкий. Влияние потребителей на искажения напряжения // Электрические станции. 2002. - № 7. - С. 26-31.

146. ГОСТ Р15317.3.2-99 (МЭК 61000-3-2-95). Эмиссия гармонических составляющих тока. Технические средства с потребляемым током не более 16 А на одну фазу. Нормы и методы испытаний. М.: изд-во стандартов, 1999. - 28 с.

147. Белей В.Ф. Оценка роли трансформаторов в системах энергообеспечения с позиций энергосбережения и повышения качества электроэнергии // Промышленная энергетика. 2002. - № 5.

148. Справочник по проектированию электроэнергетических систем / Под ред. С.С. Рокотяна и И.М. Шапиро. М.: Энергоатомиздат, 1985.- 352с.

149. Кустов С.С. Основные направления развития конструкций трансформаторов 1-П габаритов // Электрические станции. -1995.-№8.-С.62-67.

150. Иванов-Смоленский А.В. и др. перспективы развития электромеханики в XXI веке // Электротехника. 2000. - № 8. - С. 1-3.

151. Лизунов С.Д., Лоханин А.Н. Проблемы современного трансформато-ростроения в России // Электричество. 2000. -№8,9.-С. 15.

152. Ульянов С.А. Электромагнитные переходные процесса в электрических системах. М.: Энергия, 1970. - 520 с.

153. Вдовин С.С. Проектирование импульсных трансформаторов. Л.: Энергоатомиздат, 1991. - 208 с.

154. Белей В.Ф., Кириллов М.Н., Затопляев Б.С. Исследование прохождения высших гармоник тока через трансформаторы // Эксплуатационная эффективность технологических систем: Сб. докл. 5 междунар. семин. Калининград, 1998. - С. 4.

155. Tinire harmonic inece inerecses Energi Rept, 1997. 24.

156. Исследование высших гармоник в электрических сетях ОАО «Янтарьэнерго» и разработка технических мероприятий по их снижению. Отчет. Науч. рук. Белей В.Ф. И.к. 02970002697,1997. 70 с.

157. Отчет. Исследование показателей качества в сетях 330-110-60 кВ ОАО «Янтарьэнерго». № 14121ТМ-Т1. -Ин-т Энергосетьпроект, 1989.-135 с.

158. Корона на проводах высоковольтных линий как источник третьей гармоники тока в электрических сетях // Змазнов Е.Ю., Крайчик Ю.С., Минин В.Т., Саранский А.С. //Электрические станции. 1989. - № 12,-С.6^63.

159. Головщиков В.О., Курбацкий В.Г., Яременко В.Н. Экспериментальный анализ несинусоидальных режимов работы северо-восточной части ОЭС Сибири // Электрические станции. 1988. - № 11. - С. 53-56.

160. Использование метода гармонического баланса для расчета несинусоидальных и несимметричных режимов работы в системах электроснабжения / Кучумов JI.A., Харлов Н.Н., Картасиди Н.Ю., Пахомов В.А., Кузнецов А.А. // Электричество. 1999. - № 12. - С. 10-20.

161. Смирнов С.С., Каверникова Л.И. Вклад потребителя в уровни напряжения высших гармоник в узлах электрической сети // Электричество. 1996.- № 1. - С. 58-64.

162. Гераснин О.Т., Черепанов В.В. Применение вычислительной техники для расчета высших гармоник в электрических сетях. М.: ВИПК-Энерго, 1987. - 53 с.

163. Белей В.Ф. Классификация установок по компенсации реактивной мощности на основе силовых конденсаторов // Электрооборудование судов и электроэнергетика: Сб. науч. тр. Калининград: изд-во КГТУ, 1999.-С. 15-19.

164. Ильяшов В.П. Конденсаторные установки промышленных предприятий. -М.: Энергоатомиздат, 1983. 156 с.

165. Гиндин Б.Д., Гревнин Г.Р., Лазаревский Н.А. Пуск асинхронных электродвигателей. Л.: Судостроение, 1980. - 190 с.

166. Kolenda T.J. Application of capacitere to power plant auxiliary systems. -IEEE Transactions on Power Apparaturs and Systems, 1984, PAS-103, № 2, p. 353-359.

167. Самовозбуждение и самораскачивание в электрических системах / В.А. Веников, Н.Д. Анисимов, А.И. Долгинов, Д.А. Федоров. М.: Высшая школа, 1964. - 330 с.

168. Белей В.Ф., Скитиков А.Г. Индивидуальная компенсация реактивной мощности судовых асинхронных электроприводов // Судоремонт флота рыбной промышленности: Произв.-технич. сб., вып. 66. Л.: изд-во Гипрорыбфлот, 1988. - С. 30-32.

169. Баркан Я.Д. Эксплуатация электрических систем. М.: Высшая школа, 1990.-304 с.

170. Правила применения скидок или надбавок к тарифам на электрическую энергию за потребление или генерацию реактивной мощности // Главэнергонадзор РФ. М., 1996. - 7 с.

171. Карпов Ф.Ф. Компенсация реактивной мощности в распределительных сетях. М.: Энергия, 1975. - 207 с.

172. Белей В.Ф. Некоторые проблемы ЭМС систем управления установок по компенсации реактивной мощности // Труды международного симпозиума. Япония, Сендай, 1994.

173. Белей В.Ф., Якута С.А. Система автоматического управления установки по компенсации реактивной мощности // Проспект, Ярмарка инноваций, ФРГ, Лейпциг, 1995 г.

174. Белей В.Ф. Проблемы компенсации реактивной мощности в электрических сетях и системах в условиях роста нелинейных нагрузок // Электрооборудование судов и электроэнергетика: Сб. науч. тр. / КГТУ Калининград, 1996. - С. 14-21.

175. Демирчян К.С. Реактивная или обменная мощность // Известия АН СССР, Энергетика и транспорт. 1984. - № 2. - С. 66-72.

176. Круг К.А. Основы электротехники. Т. 2. - М.-Л.: Госэнергоиздат, 1938.-270 с.

177. Жарков Ф.П. Об одном способе определения реактивной мощности // Известия АН СССР, Энергетика и транспорт. 1984. - № 2. - С. 73-81.

178. Жежеленко И.В., Саенко Ю.А. О методах расчета реактивной мощности при несинусоидальных режимах // Промышленная энергетика. -1985.-№ 12.-С. 40-41.

179. Преобразователи измерительные активной мощности трехфазного тока типа Е859 и реактивной мощности трехфазного тока типа Е860. Технической описание и инструкция по эксплуатации. 40 с.

180. Модернизация системы компенсации реактивной мощности и разработка устройств ее управления. Книга 1. Отчет. № ГР 80071087, инв. № 028300745220. Рук. темы Я. Ярвик, Таллинн, 1982. 90 с.

181. Коровин A.M. Быстродействующее устройство для измерения реактивной составляющей синусоидального тока // Электротехника. 1985. -№12.-С. 51.-52.

182. Белей В.Ф., Гусев Н.А., Шуркин О.И. Узел сопряжения входной информации с микроЭВМ // Энергетика, Минск. 1991. -№ 10.-С. 56-47.

183. Белей В.Ф. Применение согласующих трансформаторов в установках компенсации реактивной мощности // Промышленная энергетика. -1993.-№ 1.-С. 28-29.

184. А.с. 1275408 СССР, МКИ3 А1 G 05F 1/70. Способ бесконтактной коммутации конденсаторной батареи / Бурлаченко Г.П., Хрусталев А.С. (СССР).-4 с.

185. А.с. 1300599 СССР, МКИ3 Н02 J 3/18. Трехфазная конденсаторная батарея / Арзамазцев Н.В., Буре И.Г., Бурунин О.А. 3 с.

186. Апришкин П.Н., Гаврилов В.Д., Радченко П.М. Компенсация реактивной мощности электростанции консервного завода // Рыбное хозяйство. 1989.-№ 6. - С. 43-46.

187. Патент РФ № 2025768. Способ коммутации трехфазной конденсаторной батареи. Белей В.Ф., Гусев Н.А.

188. Ю.М. Шамаев, М.В. Немцов. Справочник по расчету параметров катушек индуктивности. М.: Энергоиздат, 1980. - 136 с.

189. Калантаров П.Л., Цейтлин Л.А. Расчет индуктивности. Л.: Энергия, 1970.-415 с.

190. Солдаткина Л.А. Электрические сети и системы. М.: Энергия, 1978. -с. 216, ил.

191. МиниКЭП. Техническое описание.

192. Берковский A.M., Лысков Ю.И. Мощные конденсаторные батареи. -М.: Энергия, 1978.-211 с.

193. Баркан Я.Д. Автоматическое управление режимом батарей конденсаторов. М.: Энергия, 1978. - 150 с.

194. Старр, Харригтон. Шунтирующие конденсаторы в мощных энергосистемах // Включение и отключение конденсаторных батарей. Сб. статей: Энергетика за рубежом / Под ред. Лыскова Ю.И. -М.-Л., 1961. 213 с.

195. Лихачев Ф.А. Повышение надежности мощных конденсаторных батарей // Электрические станции. 1979. - № 11. - С. 35-37.

196. Поляков B.C. Эксплуатация и профилактический контроль конденсаторных батарей высокого напряжения // Электрические станции. 198i. - № 1. - С. 7-14.

197. Буттер. Включение и отключение конденсаторов / Под ред. Лыскова Ю.И. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1961. - 317 с.

198. Колядина Н.А., Толкачев А.И., Шлейфман И.Л. Коммутация конденсаторной батареи 110 кВ // Электрические станции. 1982. - № 12. - С. 35-37.

199. Stephon G. Ludwig High Freuqueney Grounding Analysis of Capacitor Bank Switching // IEEE Trans. Elec. Power Industr.

200. Перенапряжения в электрических системах и защита от них / В.В. Ба-зуткин, К.П. Надомская, М.Н. Костенко, Ю.А. Михайлов. С.Петербург, 1995. - с. 320 , ил.

201. Коммутационные перенапряжения в энергосистемах / Костенко М.В., Богатенков И.М., Михайлов Ю.А., Халифов Ф.Х. С.-Петербург: изд-воСПГТУ, 1990.- 101 с.

202. Шилин Н.В., Никуев Ю.А. Восстанавливающая прочность в выключателях высокого напряжения // Электричество. 1984. - № 2. - с. 31-36.

203. Гордон С.В. Монтаж заземляющих устройств. М.: Энергоатомиздат, 1987.-280 с.

204. Рябкова Е.Я. Заземление в установках высокого напряжения. М.: Энергия, 1974.-330 с.

205. Селиванов А.Г. Разработка заземляющих устройств электрических подстанций 110 кВ комплектного типа: Авторефер. на соиск. учен, степ, к-та техн.наук, Новосибирск, 2001. 20 с.

206. Белей В.Ф. Электромагнитная совместимость систем компенсации реактивной мощности на основе силовых конденсаторов // Электротехнические комплексы автономных объектов: Науч.-технич. конф. 12-14 октября 1999 г.: Пленар. докл. М.: МЭИ, 1999.-С. 13-14.

207. Ломакин Г.Н. Об организационных структурах управления энергосбережением // Промышленная энергетика. 1999.-№ 11.-С. 6-7.

208. Бабич В.И., Игнатюк Н.Н. Приборное и методическое обеспечение энергоаудита // М.: изд-во НТЦ Энергоэффект. 2000. - С. 4.

209. Белей В.Ф. Анализ методов организации и методик проведения энергетического обследования систем энергообеспечения // 3 междунар. на-уч.-технич.конф. "Балттехмаш": Сб. докл. Калининград, 2002. - С. 50-53.

210. Добрусин Л.А. Широкополосные фильтро-компенсирующие устройства для тиристорных преобразователей // Электричество. №4.- 1985. -С. 28-30.

211. Фильтрокомпенсирующие цепи статических компенсаторов / Ольш-валь Н.В., Рычков Е.В., Ананиашвили К.Е., Чупринов B.C. // Электричество. № 1. - 1990. - С. 23-29.

212. Справочник по преобразовательной технике // Под ред. И.М. Чиженко. Киев: Техника: 1978. - 447 с.

213. Иванин В.Т., Худяков В.К. Синтез фильтров высших гармоник для промышленных предприятий и систем // Электротехника. 1997. -№3.-С. 40-44.

214. Белей В.Ф., Волков В.Н. Влияния эксплуатационных факторов на параметры судовых силовых конденсаторов // Электрооборудование судов и электроэнергетика: Сб. науч. тр. Калининград: изд-во КГТУ, 1997.-С. 26-29.

215. Панкратова Е.А. Компенсация высших гармонических токов, генерируемых статическим источником реактивной мощности // Электричество. 1975. - № 12.-С. 55-57.

216. Орлова Н.Г. Ветроэнергетические ресурсы Калининградской области и возможности их рационального использования. Автореферат на соиск. учен. степ. канд. техн. наук. Калининград, КГТУ. - 1996. - 24 с.

217. ТЭД. Оценка энергетического потенциала Калининградской области. -Ленгидропроект. РАО ЕЭС РФ, 1994. 145 с.

218. Белей В.Ф., Агафонов М.В. Анализ эксплуатационных режимов ветро-установки ВЭУ-600 // Развитие теории и технологии при технической модернизации производств: Сб. докл. Ш междунар. науч.-технич. конф. г. Ольштын (Польша), 2000. - С. 24-28.

219. Техническая документация "Ветропарк мощностью 4,5 МВт в поселке Куликово".

220. Dinamische Berechnung von Energiesestemen: Fachhochschule Oldenburg / Ostfriesland / Wilhelmshaven.

221. Probabilistische Lastflupberechnung: Fachhochschule Oldenburg / Ostfriesland / Wilhelmshaven.

222. Power System Engineering Toolset. The part 1: The Math Works GmbH, Germany.

223. Power System Engineering Toolset. The part 2: The Math Works GmbH, Germany.

224. Power System Engineering Toolset. The part 3: The Math Works GmbH, Germany.

225. Белей В.Ф. Реактивная мощность ветроустановки на базе асинхронного генератора // Электрооборудование судов и электроэнергетика: Сб. науч. тр. Калининград: изд-во КГТУ, 2000. - С. 15-18.

226. Веников В.А. Переходные электромагнитные процессы в электрических системах. М.: Высшая школа, 1985. - 536 с.

227. Железко Ю.С. Выбор мероприятий по снижению потерь электроэнергии в электрических сетях. М.: Энергоатомиздат, 1989. - С. 176.

228. Белей В.Ф. Выбор ветроустановок на основе опыта эксплуатации ветропарка в Калининградской области // Электрика. 2003. - № 2. С. 3-7.

229. DS/EN 50160: 2000. Voltage characteristics of electricity by public distribution.

230. Затопляев Б. С., Ливинский А. П., Редько И. Я. Особенности развития ветроэнергетики в России // Энергетик. 2003.- №8.- С. 9-11.