автореферат диссертации по энергетике, 05.14.02, диссертация на тему:Повышение помехоустойчивости электрической сети 10 кВ как рецептора при гармоническом воздействии

О^гтельпый лгя

На правах рукописи

РАМАЗАНОВ МУРАТ ЗИКЕНОВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ 10 кВ КАК РЕЦЕПТОРА ПРИ ГАРМОНИЧЕСКОМ ВОЗДЕЙСТВИИ

Специальность 05.14.02 - Электрические станции и электроэнергетические системы

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новосибирск-2004

Работа выполнена в Новосибирской государственной академии водного транспорта

Научный руководитель:

кандидат технических наук Иванова Елена Васильевна

Официальные оппоненты:

доктор технических наук Лизалек Николай Николаевич;

доктор технических наук, профессор Мусин Агзам Хамитович

Ведущее предприятие — ЗАО Казахский научно-исследовательский и проектно-изыскательский институт топливно-энергетических систем «Энергия» (Республика Казахстан)

«te Г. В

Зашита состоится^*-' г. в "Часов на заседании

диссертационного совета Д 223.008.01 при Новосибирской государственной академии водного транспорта по адресу: 630099, г.Новосибирск, ул.Щетинкина, 33, НГАВТ (тел/факс 22-49-76, E-mail: ESE @ nsawt/granch/ru).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Новосибирской

государственной академии водного транспорта

^

Автореферат разослан ™_2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

3(В ? Я £ $

2005-4

13492 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Электромагнитная совместимость (ЭМС) линий

электропередачи различного напряжения с техническими средствами, в том числе и между собой, представляет глобальную проблему в электроэнергетике. Об этом свидетельствует встреча министров энергетики восьми ведущих промышленно развитых стран (страны «Группы восьми»), которая состоялась 3.05.2002 г. в США (г.Детройт, штат Мичиган). Рассматривались вопросы качества электроэнергетики и роли распределительных систем производства электроэнергии. Министры рекомендовали объединить усилия по решению проблем электроэнергетики.

В Международной электротехнической комиссии (МЭК) существует Технический кабинет № 77 «Электромагнитная совместимость электрооборудования, присоединенного к общей электрической сети» и комиссия СКРЯ. В связи с интеграцией Европейских стран имеется еще Европейский (региональный) комитет вЕКЕЬЕС. Внутри этого комитета вопросами ЭМС занимается технический комитет № 110. В международной конференции по большим электрическим системам (СИГРЭ) создана рабочая группа 5 «Несимметрия, несинусоидальность и колебания напряжения» исследовательского комитета № 36 «Влияния».

Проблема ЭМС технических средств в отдельных регионах стран СНГ в настоящее время обострилась по объективной причине из-за спада промышленного производства, который вызвал уменьшение суммарного готового потребления электроэнергии. Так, в Республике Казахстан загрузка электростанций снизилась до 53% от установленной генерирующей мощности. Из-за этого произошло уменьшение интегрального показателя электроэнергетических систем - мощности трехфазного короткого замыкания. Например, в электрических сетях 35кВ и110кВ Павлодарского прииртышья ток короткого замыкания уменьшился на (35-40)%.

Снижение генерирующих мощностей в региональных электроэнергетических системах ухудшило электромагнитную обстановку (ОМО) в электрических сетях 10 кВ, 35 кВ, НО кВ и 220 кВ. Возросло влияние на электрические сети несимметричных и нелинейных нагрузок электрифицированного железнодорожного транспорта, крупных промышленных центров, которые имеют работающие мощные электрометаллургические производства. Усилилось гармоническое воздействие на электрические сети 10 кВ удаленных объектов из-за появления кондуктивных электромагнитных помех (ЭМП) по коэффициенту искажения синусоидальности кривой напряжения. Искажение формы кривой напряжения 10 кВ в питающей сети вызывает:

- нарушение нормальной работы релейной защиты и автоматики;

3

РОС. НАЦИОНАЛЬНА* БИБЛИОТЕКА

¡ГЯШ

- интенсивное старение изоляции электроустановок и кабельных сетей;

- уменьшение коэффициента мощности из-за отказов конденсаторов, применяемых для компенсации реактивной мощности, увеличение потерь электрической энергии;

- увеличение тока замыкания на землю и снижение надежности работы этих сетей, обусловленное увеличением случаев однофазных замыканий на землю и переходом их в 2-х и 3-х фазные короткие замыкания.

Из перечисленных негативных последствий гармонического воздействия на электрическую сеть 10 кВ как рецептор наиболее разрушительным и коварным является воздействие на ток замыкания на землю. Поэтому тема диссертации является актуальной.

Связь темы диссертации с общенаучными (государственными) программами и планом работы академии.

Работа выполнялась в соответствии: с научными направлениями технического комитета № 77 МЭК «Электромагнитная совместимость электрооборудования, присоединенного к общей электрической сети» и исследовательского комитета № 36 «Влияния» рабочей группы № 5 «Несимметрия, несинусоидальность и колебания напряжения» СИГРЭ, с научной целевой комплексной темой «Разработка мероприятий по повышению надежности работы оборудования в условиях пониженных температур» Новосибирской государственной академии водного транспорта (гос. Регистр. № 0188.0004137).

Целью работы является разработка научных положений и рекомендаций, обуславливающих снижение влияния гармонического воздействия на электрическую сеть 10 кВ с изолированной нейтралью как рецептор и позволяющих совместно с известными методами обеспечить эффективное электроснабжение удаленных от технически и экономически развитых центров объектов речного транспорта и других отраслей промышленности и транспорта.

Для достижения цели в работе решены следующие научных задачи:

- разработка алгоритма определения кондуктивной ЭМП по коэффициенту искажения синусоидальности кривой напряжения в электрической сети;

экспериментальные исследования кондуктивных ЭМП по коэффициенту искажения синусоидальности кривой напряжения в региональных электрических сетях 35 кВ, 110 кВ и 220 кВ и в электрических сетях 10 кВ удаленных объектов;

- разработка методики определения кондуктивной ЭМП по току замыкания на землю в электрической сети с изолированной нейтралью;

- разработка рекомендаций по обеспечению нормального режима работы по току замыкания на землю электрической сети 10 кВ с

изолированной нейтралью как рецептора при гармоническом воздействии в пределах требований ГОСТ 13109-97.

Идея работы заключается в выражении гармонического воздействия на электрическую сеть 10 кВ с изолированной нейтралью через кондуктивные ЭМП по коэффициенту искажения синусоидальности кривой напряжения и по току замыкания на землю, установлении связи между ними, воздействуя на которые можно повысить помехоустойчивость этой сети как рецептора.

Методы исследования. В ходе работы над диссертацией использовались методы теоретических основ электротехники и теории электрических сетей, методы математической статистики теории вероятностей, метод аналитических исследований (гармонический анализ), методы декомпозиции и агрегирования системного анализа. Результаты экспериментальных исследований обрабатывались на ЭВМ с помощью методов теории ошибок. Были проанализированы сведения из литературных источников, необходимые для решения задачи, выполняемой в процессе исследований.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются: отбором значимых процессов; принятыми уровнями допущений при математическом описании явлений; обоснованностью исходных посылок, вытекающих из фундаментальных законов естественных наук и основ теории электрических цепей; удовлетворительным совпадением качественных характеристик результатов теоретических исследований с результатами экспериментов, выполненных в реальных сетях, достаточным объемом и результатами экспериментальных исследований. ' ..

Научная новизна работы заключается в развитии теоретических основ ЭМС технических средств. В рамках решаемых автором задач она характеризуется следующими достижениями:

1. Новый алгоритм определения кондуктивной ЭМП по коэффициенту искажения синусоидальности кривой напряжения в электрической сети.

2. Новая методика определения кондуктивной ЭМП по току замыкания на землю в электрической сети 10 кВ с изолированной нейтралью.

3. Рекомендация по обеспечению нормального режима работы по току замыкания на землю электрической сети 10 кВ с изолированной нейтралью как рецептора при гармоническом воздействии в пределах требований ГОСТ 13109-97.

4. Решение оптимизационной задачи по выбору параметров и структуры системы электроснабжения удаленного от промышленных центров объекта, электрические сети 10 кВ которого подвергаются воздействия кондуктивной ЭМП по току замыкания на землю.

Практическая ценность работы. Применение полученных теоретических положений позволяет: обеспечить нормальный режим работы по току замыкания на землю действующей электрической сети 10 кВ с изолированной нейтралью, подверженной гармоническому воздействию; осуществить синтез эффективной системы электроснабжения на напряжении 10 кВ удаленного от промышленных центров объекта, подверженной гармоническому воздействию.

Реализация работы. Разработанные в диссертации научные положения используются в ЗАО «Казахский научно-исследовательский и проектно-изыскательский институт топливно-энергетических систем «Энергия» (Республика Казахстан) и внедрены на канале «Иртыш-Караганда» - в Республиканском государственном предприятии «Канал имени Каныша Сатпаева». Годовой экономический эффект составляет более 350 тыс. рублей Российской Федерации (1700 тыс. тенге Республики Казахстан). Социальный эффект от внедрения результатов работы заключается в повышении надежности электроснабжения объектов, удаленных от промышленных центров.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались, обсуждались и были одобрены :

- на международной научно-технической конференции «Передача энергии переменным током на дальние и сверхдальние расстояния» (15-19 сент., 2003, Новосибирск, Россия);

на республиканском научно-техническом семинаре «Электромагнитная совместимость технических средств в электрических сетях» (23-24 окт., 2003, Павлодар, Казахстан);

- на второй международной научно-технической конференции «Энергетика, экология, энергосбережение, транспорт» (8-11 сент., 004, Тобольск, Россия);

- на научной конференции молодых ученых, студентов и школьников «III Сатпаевские чтения» в Павлодарском государственном университете им. С.Торайгырова (14-17 апр., 2003, Павлодар, Казахстан);

- на научно-технических семинарах в Новосибирской государственной академии водного транспорта (2002-2004 г.).

На защиту выносятся:

- математические модели алгоритма определения кондуктивных ЭМП по коэффициенту искажения синусоидальности кривой напряжения в электрических сетях;

- математические модели методики определения кондуктивной ЭМП по току замыкания на землю в электрической сети 10 кВ с изолированной нейтралью;

- рекомендация по обеспечению нормального режима работы по току замыкания на землю электрической сети 10 кВ с изолированной нейтралью как рецептора при гармоническом воздействии в пределах требований ГОСТ 13109-97;

- методика выбора схемы эффективной системы электроснабжения удаленного от промышленных центров объекта, электрические сети 10 кВ которого подвергаются воздействию кондуктивной ЭМП по току замыкания на землю.

Публикации. Содержание работы опубликовано в 17 научно-технических статьях.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка использованной литературы и приложения. Изложена на 145 страницах машинописного текста, содержит 36 рисунков, 6 таблиц, список использованной литературы из 130 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цель и идея исследований. Представлены научная новизна и практическая значимость полученных результатов. Сформулированы научные положения, выносимые на защиту. Отражен уровень апробации и объем публикаций по теме диссертации.

В первой главе проведен анализ состояния проблемы ЭМС технических средств в электрических сетях 10 кВ и обоснования задач исследования.

Приведена структурная схема содержания проблемы ЭМС технических средств в системах электроснабжения на напряжении 10 кВ потребителей электроэнергии, подверженных воздействию кондуктивных и индуктивных ЭМП. Описаны причины усиления влияния качества электрической энергии на электрическую сеть 10 кВ как рецептор.

Представлена концепция появления кондуктивных ЭМП в региональных электрических сетях. Приведены математические зависимости описывающие процессы генерации реактивной мощности малозагруженными линиями электропередачи напряжением 110 кВ и выше и изменения напряжения на узловых подстанциях электроэнергетических систем, а также процессы усиления влияния нелинейной нагрузки на коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения при уменьшении в сети мощности трехфазного короткого замыкания — интегрального показателя этой сети. Обоснованы научные задачи гармонического воздействия на электрическую сеть 10 кВ с изолированной

нейтралью как рецептор, приведен основной аспект системного анализа электрических сетей при решении этих задач.

Вторая глава посвящена исследованию кондуктивных ЭМП по коэффициенту искажения синусоидальности кривой напряжения в электрических сетях.

Показано, что коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения (Ки) является случайной величиной, зависящей от многих случайных факторов, связан с полем событий, характеризуется таблицей вероятностей

(1)

где - различные значения в течение суток

коэффициента Ки, %;

- вероятности появления значений этого коэффициента. При превышении нормально допустимого значения коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения часть поля событий (1) обуславливает кондуктивную ЭМП по коэффициенту искажения синусоидальности кривой напряжения, вызванную особенностями технологического процесса производства, передачи, распределения и потребления электроэнергии. Поэтому достоверное значение этой помехи может быть определено только статистическими методами.

Процесс возникновения кондуктивной ЭМП по коэффициенту искажения синусоидальности кривой напряжения представляется математической моделью

(2)

где - кондуктивная ЭМП по коэффициенту искажения

синусоидальности кривой напряжения, %;

- соответственно нормально и предельно допустимые значения Ки, обусловленные величиной номинального напряжения в электрической сети, %.

Таким образом, кондуктивная ЭМП 5Ки появляется в электрической сети, если в течение суток вероятность нахождения Ки

в пределах (Ки(н>Ки,п) превышает 0,05, а вероятность Р(Ки>п <Кц <оо) появления ^ в пределах (Кип;оо) не равна нулю. Эта кондуктивная ЭМП появляется также при выполнении только одного условия.

Интегральные функции распределения определяются по выражениям:

4J.ii

Р(Ки,н <Ки<Ки>п)= /ЧЧКиЖКи);

Ч1,н

Р(Ки>п <Кц <со) = /Ч'(Ки)<!(Ку),

(3)

(4)

где ^(Кц) - плотность вероятности распределения случайной величины Ки,1/%.

На основании измерений в действующих электрических сетях 220 кВ, ПО кВ, 35 кВ и 10 кВ коэффициента ^ и математической обработке результатов измерений было установлено, что распределение ^ в этих сетях соответствует нормальному закону распределения случайной величины теории вероятностей. При нормальном законе плотность вероятности распределения коэффициента ^ определяется по формуле

(5)

где М[К^ - математическое ожидание, %;

" - среднее квадратическое отклонение, %.

На рис. 1 показан график нормальной плотности распределения, который представляет общий случай распределения случайной величины К^ совмещенный с нормируемыми значениями уровней ЭМС в рассматриваемой электрической сети. Анализ этого графика показывает, что в электрической сети в пределах (Кин;Кип) и (Кип;оо) действует кондуктивная ЭМП бКи, характеризующаяся нормальной плотностью вероятности распределения фОС^МрСи^^Кц]) с параметрами распределения М[Ки] и ст[Ки].

Вероятность появления кондуктивной ЭМП определяется по

формуле

Р(бКи) = Р(К„,н <Кц <Ки>п) + Р(Ки>п <Ки <00)-0,05

(6)

% Ки

Р(Ки>п <К„ <оо)

ФСКу^КиМКи])

Рис. 1 График нормальной плотности вероятности распределения <р(Ки;М[Ки];ст[Ки]) совмещенный с нормируемыми значениями уровней ЭМС в рассматриваемой электрической сети

Разработанный алгоритм определения кондуктивной ЭМП по коэффициенту искажения синусоидальности кривой напряжения использовался при определении этих помех в электрических сетях 10 кВ, 35 кВ, ПО кВ и 220 кВ систем электроснабжения общего назначения Экибастузского угольного бассейна, канала «Иртыш-Караганда», Зыряновского и Усть-Каменогорского промышленных регионов Казахстана.

Для иллюстрации на рис. 2 приведен график нормальной плотности вероятности распределения ф(Ки;М[Ки];а[Ки]) с параметрами

совмещенный с нормируемыми значениями уровней ЭМС в электрической сети 10 кВ. Вероятность появления кондуктивной ЭМП 6Ки составляет 0, 61.

В электрической сети 35 кВ обнаружена кондуктивная ЭМП , характеризующаяся нормальной плотностью вероятности распределения ф(Кц;3,1б;0,78). Вероятность появления этой помехи составляет 0,09.

В электрической сети ПО кВ действует кондуктивная ЭМП бКц, характеризующаяся нормальной плотностью вероятности распределения ф(Ки ;2,31;0,69). Вероятность появления этой помехи составляет 0,5.

Рис. 2 График нормальной плотности вероятности распределения ф(Ки;5,63;0,5) совмещенный с нормируемыми значениями уровней ЭМС в электрической сети 10 кВ

В электрической сети 220 кВ действует кондуктивная ЭМП бКц, характеризующаяся нормальной плотностью вероятности распределения (р^Ки&ДбДЗ!). Вероятность появления этой помехи составляет 0,04.

Таким образом установлено, что в электрических сетях 10 кВ, 35 кВ и ПО кВ необходимо минимизировать кондуктивные ЭМП по коэффициенту искажения синусоидальности кривой напряжения.

В третьей главе описывается гармоническое воздействие на ток замыкания на землю в электрической сети 10 кВ с изолированной нейтралью.

ГОСТом 13109-97 несинусоидальность напряжения характеризуется коэффициентом к-ой гармонической составляющей напряжения (Кщк),%) и

коэффициентом искажения синусоидальности кривой напряжения. В связи с этим исследовалось влияние этих показателей качества электроэнергии на ток замыкания на землю !3 в электрической сети 10 кВ.

Аналитическим методом получена математическая модель для определения к-ой гармонической составляющей тока замыкания на землю в электрической сети 10 кВ

1к=1сКи(к)(к-^).Ю-2,

(7)

где - емкостной ток замыкания фазы на землю, рассчитанный при синусоидальном напряжении, А.

Эта математическая модель получена при следующих допущениях:

- между к-ой гармонической составляющей напряжения и такой же гармоникой тока замыкания на землю существует линейная зависимость;

- активная составляющая тока замыкания на землю в 20 и более раз меньше реактивной составляющей и ею пренебрегают;

- фазное напряжение сети равняется номинальному значению, т.е.

- в электрической сети при синусоидальной форме кривой напряжения существует однозначное значение отношения 1с /и„.

Достоверность расчетов 1к по математической модели (7) обуславливается точностью измерений и расчетов тока

Относительная ошибка определяется по формуле

где - соответственно относительные ошибки измерений или

расчетов величин

Величина этой ошибки не превышает (3-7)%.

Область применения математической модели (7) составляют электрические сети 3-35 кВ как с изолированной, так и с заземленный через дугогасящий реактор нейтралью.

Осуществлен ретроспективный анализ исследований влияния несинусоидальности напряжения на ток замыкания на землю в сети 10 кВ. Отобрана математическая модель, полученная методом планирования эксперимента, и преобразована в соответствии с требованиями научной задачи - определения кондуктивных ЭМП по току замыкания на землю в сети 10 кВ.

51к=5Ки(к)(1 + 51с) + 81,

С '

(8)

Предложено ток замыкания на землю при гармоническом воздействии на электрическую сеть 10 кВ с изолированной нейтралью определять по математической модели

Гз^+Ю^Ки], (9)

где К=0,11-0,16 — коэффициент, учитывающий нелинейную зависимость тока замыкания на землю от гармонического воздействия; М[Кц] - математическое ожидание коэффициента К^ %. Достоверность расчетов по этой математической модели обуславливается точностью измерений и расчетов величин 1с и К^ Абсолютная ошибка расчета определяется по формуле

Д13=Д1с+К(1сДКи+КиЛ1с+Д1сДКи), (10)

где А1с,АКи - соответственно абсолютные ошибки измерений или расчетов величин и

Математическая модель (9) позволяет определить величину I по измеренным значениям коэффициента ^ с учетом коэффициента нелинейности и интегрального показателя электрической сети ^ Точность расчетов I по формуле (9) проверялась по данным измерений в действующей электрической сети 10 кВ. Относительная ошибка расчета составляет около 5,5%.

Область применения этой математической модели составляют электрические сети 10 кВ, емкостной ток которых, рассчитанный при синусоидальном напряжении, находится в пределах 0<1С£15А, а коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения в пределах 0<Кц ¿6% . При этом рекомендуется применять значение К=0,11. Если же расчет I осуществляется в сети с параметрами 8Ай1с ¿22А И 0<Кц ¿6%, то необходимо применять значение К=0,16.

В четвертой главе изложены результаты исследований кондуктивных ЭМП по току замыкания на землю в электрической сети 10 кВ с изолированной нейтралью.

Ток замыкания на землю в электрической сети 10 кВ с изолированной нейтралью в значительной степени определяется коэффициентом искажения синусоидальности кривой напряжения, который является случайной величиной, поэтому он связан с полем событий и характеризуется таблицей вероятностей

где 131,132,1зз,...,1зп значения в течение суток тока замыкания фазы на землю, А;

Р1,Р2,Р3...,РП вероятности появления значений этого тока. При превышении 13 допустимого значения 1сд часть поля событий (11) обуславливает кондуктивную ЭМП по току замыкания на землю (51з). Процесс возникновения этой кондуктивной ЭМП представляется математической моделью

13[Р(13>1С1Д)>0,08З]С513, (12)

где 51з=13/1С)Д;

Р(13 >1С д) - вероятность попадания тока 13 в интервал (1с д»00);

0,083 - вероятность, характеризующая время устранения однофазного замыкания на землю в течение суток.

Кондуктивная ЭМП 513 появляется в электрической сети 10 кВ с изолированной нейтралью при выполнении условий неравенства

где - относительное значение запаса электрической сети

по току замыкания на землю при синусоидальном напряжении, который исчезает при

М[Ки] = М[Ки>ь]. (14)

Исследование функции 513 = Г(Ь,М[Ки]) производилось в действующей электрической сети 10 кВ при следующих значениях аргументов, характеризующих электромагнитную обстановку:

0<М[Кц]^5,6%; На рис. 3 представлена геометрическая

интерпретация этой функции. Прямая (а, б) является границей гармонического воздействия, характеризующейся равенством (14), а площадь

левее этой прямой в плоскости (Ь,М[Кu]) определяет область, в которой 51з компенсируется величиной Д1с.

513

Рис. 3 Геометрическая интерпретация функции 5I3 =f(b,M[Ku])

Доказано, что вероятность появления кондуктивной ЭМП 8I3 можно определять по формуле

Р(13>1с>д) = Р(М[Ки>ь<Ки<оо)= jfiKuiMtKuJjalKuMKu). (15)

М[Ки>ь]

Вычисление этого определенного интеграла производится с помощью функций Лапласа, так как f(Ku;M[Ku];a[Ku]) является нормальной

плотностью вероятности распределения Ки в электрической сети 10 кв. На рис. 4 приведен график нормальной плотности вероятности распределения ф(Кц;М[Ки];о[Ки]) совмещенный с М[Кц (,].

Приведены результаты исследований кондуктивных ЭМП по току замыкания на землю в электрических сетях 10 кВ с изолированной нейтралью с помощью разработанной методики. Показано, что ГОСТ 1310997 как нормативно-технический и методический стандарт не обеспечивает нормальный режим работы сети как рецептора. Нормально допустимый уровень ЭМС по коэффициенту искажения синусоидальности кривой напряжения при определенном состоянии электрической сети может обусловить увеличение тока замыкания на землю сверх допустимого значения.

Рис. 4 График нормальной плотности вероятности распределения ф(Ки;М[Ки];ст[Кц]) в электрической сети 10 кВ совмещенный с М[Ку1,]

В связи с этим разработана рекомендация по обеспечению нормального режима работы электрической сети 10 кВ с изолированной нейтралью по току замыкания на землю при гармоническом воздействии как рецептора в пределах допустимого значения. В соответствии с которой режим сети по току замыкания на землю при синусоидальном напряжении должен соответствовать требованиям неравенства

О < Ь < 0,9 при 0 < М[КЦ] < 6%

(16)

Доказано, что схема эффективной системы электроснабжения на напряжении 10 кВ удаленного от промышленного центра объекта определяется решением следующей оптимизационной задачи: требуется определить параметры и структуру схемы электроснабжения, подверженной гармоническому воздействию, путем минимизации функции приведенных годовых затрат на систему электроснабжения

(17)

где К - капиталовложение, тыс. руб.;

Кн - нормативный коэффициент экономической эффективности;

Сэ- ежегодные эксплуатационные расходы, тыс. руб.;

- математическое ожидание убытка предприятия за год от

перерывов электроснабжения, тыс. руб

Однако эту хорошо известную в электроснабжении оптимизационную задачу в нашем случае необходимо решить с учетом полученных научных положений

Анализ оптимизационной задачи (17) показывает, что для различных

исходных данных существует решение

Задача устойчива на пространствах (К, С,, Уп и 3)

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация содержит научно-обоснованные результаты, которые обеспечивают решение задач гармонического воздействия на электрическую сеть 10 кВ с изолированной нейтралью как рецептор, состоящее в установлении математических моделей, алгоритмов и рекомендаций, что имеет существенное значение для электроэнергетики, так как повышает помехоустойчивость электрических сетей 10 кВ и позволяет выбрать оптимальные параметры и структуру системы электроснабжения на напряжении 10 кВ объектов, подверженных воздействию кондуктивных ЭМП по току замыкания на землю.

Основные научные и практические выводы диссертационной работы.

1. Разработан алгоритм определения кондуктивных электромагнитных помех по коэффициенту искажения синусоидальности кривой напряжения в электрических сетях электроэнергетической системы. Полученные математические модели представляют процесс возникновения этой

кондуктивной ЭМП, позволяют рассчитать параметры распределения и вероятность ее появления.

2. Предложена математическая модель для определения к-ой гармонической составляющей тока замыкания на землю в электрической сети 3-35 кВ.

3. Получена математическая модель влияния коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения в электрической сети 10 кВ с изолированной нейтралью на ток замыкания на землю, предназначенная для определения кондуктивной ЭМП по току замыкания на землю.

4. Предложена методика определения кондуктивной ЭМП по току замыкания на землю в электрической сети 10 кВ с изолированной нейтралью. Полученные математические модели позволяют определить величину, условия и вероятность появления этой кондуктивной ЭМП.

5. Установлено, что ГОСТ 13109-97 как нормативно-технический и методический документ не обеспечивает нормальный режим работы по току замыкания на землю электрической сети 10 кВ с изолированной нейтралью как рецептора. В связи с этим необходимо продолжить дальнейшее совершенствование этого стандарта на основе последних достижений теории электромагнитной совместимости.

6. Разработана рекомендация по обеспечению нормального режима работы по току замыкания на землю электрической сети 10 кВ с изолированной нейтралью как рецептора при гармоническом воздействии в пределах требований ГОСТ 13109-97.

7. Сформулирована и решена оптимизационная задача по выбору параметров и структуры системы электроснабжения удаленного от промышленных центров объекта, электрические сети 10 кВ с изолированной нейтралью которого подвергаются воздействию кондуктивной ЭМП по току замыкания на землю. Эта задача является корректно поставленной, имеет единственное решение.

Основные результаты, полученные в диссертационной работе, изложены в следующих публикациях:

1. Рамазанов М.З. Гармоническое воздействие на ток замыкания на землю в электрической сети 10 кВ //Науч.журн. «Вестник ПТУ», 2004, № 1, Павлодар. - 2004. - С.79-93.

2. Ток замыкания на землю в электрической сети при несинусоидальности напряжения /П.В.Горелов, Е.В.Иванова, М.З.Рамазанов и др.//Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока, 2003, № 3, Новосибирск. - 2003. - С. 137-148.

3. Иванова Е.В., Рамазанов М.З., Сальников В.Г. Электромагнитная обстановка в единой электроэнергетической системе Казахстана: Докл. на респ. науч.-техн.семин. «Электромагнитная совместимость технических

средств в электрических сетях» (23-24 окт., 2003, Павлодар, Казахстан)//Науч.журн. «Вестник 111 У», 2004, № 1, Павлодар. - 2004. -С. 11-59.

4. Методика определения кондуктивной электромагнитной помехи в электрической сети /Е.В.Иванова, М.Е.Ордабаев, М.З.Рамазанов и др.//Науч. журн. «Вестник ПГУ», 2004, № 1, Павлодар. - 2004. - С. 102-103.

5. Горелов П.В., Иванова Е.В., Рамазанов М.З. Критерий электромагнитной совместимости электрооборудования и сетей собственных нужд электростанций по отклонению напряжения //Передача энергии переменным током на дальние и сверхдальние расстояния: Тр. межд. науч.-техн. конф., том 1 (15-19 сент. 2003, Новосибирск, Россия). - Новосибирск: СИБНИИЭ. - 2003. - С.342-347.

6. Михалевич Г.А., Рамазанов М.З., Сальников В.Г. Выбор схемы электроснабжения РУ 6-10 кВ //Матер, науч. конф. молод, учен., студент, и школьн. «III Сатпаевские чтения», том 10 (14-17 апреля, 2003, Павлодар, Казахстан). - Павлодар: Павл.гос.универ. - 2003. - С.134-142.

7. Определения уровня напряжения на шинах распределительных устройств, подключенных к магистральным токопроводам /Е.В.Иванова, М.З.Рамазанов, Д.С.Шеломенцев и др.//Передача энергии переменным током на дальние и сверхдальние расстояния: Тр. межд. науч.-техн. конф., том 2 (15-19 сент., 2003, Новосибирск, Россия). - Новосибирск: СИБНИИЭ. - 2003. -С.130-133.

8. Векторный анализ влияния продольной емкостной компенсации реактивной мощности на напряжение на электродах рудовосстановительной печи /Е.В.Иванова, И.В.Кулинич, М.З.Рамазанов и др.//Наука и техника Казахстана, 2003, № 2, Павлодар. - 2003. - С. 149-156.

9. Распределение реактивной мощности в электрических сетях при пониженных нагрузках /Е.В.Иванова, М.З.Рамазанов, Д.С.Шеломенцев и др.//Науч. журн. «Вестник ПГУ», 2004, № 1, Павлодар. - 2004. - С.118-129.

10. Координация тока замыкания на землю в электрической сети 10 кВ береговых объектов речного транспорта /Е.В.Иванова, М.З.Рамазанов, А.А.Руппель и др.//Энергетика, экология, энергосбережение, транспорт: Тр. 2-ой межд. науч/-техн. конф., кн.2 (8-11 сент. 2004, Тобольск, Россия). -Новосибирск: Новосиб. гос. акад. водн. трансп., 2004. -С.124-130.

11. Рамазанов М.З.,' Шеломенцев Д.С, Воздействие высших гармонических составляющих напряжения на токи замыкания на землю в сетях 10 кВ //Энергетика, экология, энергосбережение, транспорт: Тр. 2-ой межд. науч.-техн. конф., кн.2 (8-11 сент. 2004, Тобольск, Россия). - Новосибирск: Новосиб. гос. акад. водн. трансп. - 2004. - С.82-83.

12. Аналитический обзор электромагнитной обстановки в единой электроэнергетической системе Казахстана /Е.В.Иванова, М.З.Рамазанов, Т.Ж.Токомбаев и др. - Павлодар: КазгосИНТИ, 2004. - 54 с.

13. Рамазанов М.З. Кондуктивные электромагнитные помехи по току замыкания на землю в электрической сети 10 кВ удаленных от промышленных центров объектов //Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока, 2004, № 1. Новосибирск. - 2004. - С. 15-23.

14. Реактивная мощность в электрических сетях / М.З. Рамазанов, Е.В.Иванова, Т .Ж. Токомбаев и др //Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока, 2003, Л» 3, Новосибирск, - 2003. С Л 49-162.

15. Иванова Е.В, Ордабаев МЕ, Рамазанов М.З. Электромагнитная обстановка по искажению синусоидальности кривой напряжения в системе электроснабжения Экибастузского угольного бассейна //Науч. журн. «Вестник ПГУ», 2004, №3 Павлодар. - 2004,» С 161 -174

' 16. Иванова Е.В., Шеломенцев Д.С, Рамазанов М 3. Влияние несимметричной нагрузки на приборы учета электрической энергии //Науч. журн. «Вестник ПТУ», 2004, № 3. Павлодар. - 2004 - Г.207-217.

17. Влияние тяговых нагрузок на качество электрической энергии и распределительных сетях Экибастузского угольного бассейна /Е.В.Иванов, М. Е. Ордабаев, М.З.Рамазанов и др //Науч. журн., «Вестник ПГУ», 2004, № 2, Павлодар. - 2004, - С 222-230-

Подписано в печать 13.09.04 г. с оригинал макета.

Бумага офсетная № 1, формат 60х84Т/16, печать Я180 Усл.печ.л. 1,0 тираж 100 экз., заказ №"20 . Бесплатно.

Новосибирская государственная академия водного транспорта (НГАВТ)

639099 Новосибирск, ул.Щетинкина, 33 Лицензия ЛП № 021257 от 27.11.1997 Отпечатано в отделе оформления НГАВТ

№17440

РНБ Русский фонд

2005-4 13492

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОБОСТРЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМ

ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ОБЪЕКТОВ, ПОДВЕРГАЮЩИХСЯ

ВОЗДЕЙСТВИЮ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОМЕХ.

1.1. Концепция усиления влияния кондуктивных электромагнитных помех в электрических сетях.

1.2. Содержание проблемы. Обоснование цели и постановка задач исследования.

1.3. Основной аспект системного анализа электрических сетей при решении научных задач исследования.

ГЛАВА 2. КОНДУКТИВНЫЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПОМЕХИ ПО

КОЭФФИЦИЕНТУ ИСКАЖЕНИЯ СИНУСОИДАЛЬНОСТИ КРИВОЙ

НАПРЯЖЕНИЯ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ.

2.1. Алгоритм определения кондуктивных электромагнитных помех по коэффициенту искажения синусоидальности кривой напряжения.

2.2. Кондуктивные электромагнитные помехи по коэффициенту искажения синусоидальности кривой напряжения в региональной электрической сети 35 кВ Экибастузского угольного бассейна.

2.3. Кондуктивные электромагнитные помехи по коэффициенту искажения синусоидальности кривой напряжения в региональных электрических сетях 110 кВ и 220 кВ Зыряновского промышленного центра.

2.3.1. Электрическая сеть напряжением 110 кВ.

2.3.2. Электрическая сеть напряжением 220 кВ.

2.4. Кондуктивные электромагнитные помехи по искажению синусоидальности кривой напряжения в системе электроснабжения 10 кВ насосной станции цинкового производства ОАО «Казцинк».

2.5. Выводы.

ГЛАВА 3. ГАРМОНИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ТОК ЗАМЫКАНИЯ НА

ЗЕМЛЮ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ 10 кВ.

3.1. Методы исследования.

3.2. Математическая модель к-ой гармонической составляющей тока замыкания на землю.

3.3. Выбор электрической сети 10 кВ для проведения эксперимента.

3.3.1. Требование активного эксперимента к электрической сети 10 кВ.

3.3.2. Ретроспективный анализ влияния несинусоидальности напряжения 10 кВ на ток замыкания на землю.

3.4. Математическая модель влияния коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения на ток замыкания на землю в электрической сети 10 кВ.

3.5. Выводы.

ГЛАВА 4. СИНТЕЗ ЭФФЕКТИВНОЙ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

ОБЪЕКТА, ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СЕТИ 10 кВ КОТОРОГО ПОДВЕРГАЮТСЯ

ВОЗДЕЙСТВИЮ КОНДУКТИВНОЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ПОМЕХЕ ПО

ТОКУ ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ.

4.1. Кондуктивные электромагнитные помехи по току замыкания на землю в электрической сети 10 кВ.

4.2. Исследование кондуктивных электромагнитных помех по току замыкания на землю в электрических сетях 10 кВ удаленных от промышленных центров объектов, подверженных гармоническому воздействию.

4.3. Рекомендация по обеспечению нормального режима работы по току замыкания на землю электрической сети 10 кВ как рецептора при гармоническом воздействии в пределах требований ГОСТ 13109-97.

4.4. Выбор параметров и структуры эффективной системы электроснабжения удаленного от промышленных центров объекта, электрические сети 10 кВ которого подвергаются гармоническому воздействию.

4.5. Выводы.

Электромагнитная совместимость (ЭМС) линий электропередачи различного напряжения с техническими средствами, в том числе и между собой, представляет глобальную проблему в электроэнергетике. Об этом свидетельствует встреча министров энергетики восьми ведущих промышленно развитых стран (страны «Группы восьми»), которая состоялась 3.05.2002 г. в США (г.Детройт, штат Мичиган). Рассматривались вопросы качества электроэнергетики и роли распределительных систем производства электроэнергии. Министры рекомендовали объединить усилия по решению проблем электроэнергетики.

В Международной электротехнической комиссии (МЭК) существует Технический кабинет № 77 «Электромагнитная совместимость электрооборудования, присоединенного к общей электрической сети» и комиссия CIS PR. В связи с интеграцией Европейских стран имеется еще Европейский (региональный) комитет GENELEC. Внутри этого комитета вопросами ЭМС занимается технический комитет № 110. В международной конференции по большим электрическим системам (СИГРЭ) создана рабочая группа 5 «Несимметрия, несинусоидальность и колебания напряжения» исследовательского комитета № 36 «Влияния».

Проблема ЭМС технических средств в отдельных регионах стран СНГ в настоящее время обострилась по объективной причине из-за спада промышленного производства, который вызвал уменьшение суммарного готового потребления электроэнергии. Так, в Республике Казахстан загрузка электростанций снизилась до 53% от установленной генерирующей мощности. Из-за этого произошло уменьшение интегрального показателя электроэнергетических систем - мощности трехфазного короткого замыкания. Например, в электрических сетях 35кВи110кВ Павлодарского прииртышья ток короткого замыкания уменьшился на (35-4-0)%.

Снижение генерирующих мощностей в региональных электроэнергетических системах ухудшило электромагнитную обстановку (ОМО) в электрических сетях 10 кВ, 35 кВ, 110 кВ и 220 кВ. Возросло влияние на электрические сети несимметричных и нелинейных нагрузок электрифицированного железнодорожного транспорта, крупных промышленных центров, которые имеют работающие мощные электрометаллургические производства. Усилилось гармоническое воздействие на электрические сети 10 кВ удаленных объектов из-за появления кондуктивных электромагнитных помех (ЭСП) по коэффициенту искажения синусоидальности кривой напряжения. Искажение формы кривой напряжения 10 кВ в питающей сети вызывает:

- нарушение нормальной работы релейной защиты и автоматики;

- интенсивное старение изоляции электроустановок и кабельных сетей;

- уменьшение коэффициента мощности из-за отказов конденсаторов, применяемых для компенсации реактивной мощности, увеличение потерь электрической энергии;

- увеличение тока замыкания на землю и снижения надежности работы этих сетей, обусловленное увеличением случаев однофазных замыканий на землю и переходом их в 2-х и 3-х фазные короткие замыкания.

Из перечисленных негативных последствий гармонического воздействия на электрическую сеть 10 кВ как рецептор наиболее разрушительным и коварным является воздействие на ток замыкания на землю. Поэтому тема диссертации является актуальной.

Связь темы диссертации с общенаучными (государственными) программами и планом работы академии.

Работа выполнялась в соответствии: с научными направлениями технического комитета № 77 МЭК, рабочей группы № 5 СИГРЭ; с «Комплексной программой научно-технического обеспечения предприятий Павлодарской области на 1996-1998 г. и далее», утвержденной Президиумом НАН РК, № 39 от 29.11.1995 г.; с научной целевой комплексной темой

Разработка мероприятий по повышению надежности работы оборудования в условиях пониженных температур» Новосибирской государственной академии водного транспорта (гос. Регистр. № 0188.0004137).

Целью работы является разработка научных положений и рекомендаций, обуславливающих снижение влияния гармонического воздействия на электрическую сеть 10 кВ с изолированной нейтралью как рецептор и позволяющих совместно с известными методами обеспечить эффективное электроснабжение удаленных от технических и экономически развитых центров объектов речного транспорта и других отраслей промышленности и транспорта.

Для достижения цели в работе решены следующие научных задачи: разработка алгоритма определения кондуктивной ЭМП по коэффициенту искажения синусоидальности кривой напряжения в электрической сети;

- экспериментальные исследования кондуктивных ЭМП по коэффициенту искажения синусоидальности кривой напряжения в региональных электрических сетях 35 кВ, 110 кВ и 220 кВ и в электрических сетях 10 кВ удаленных объектов;

- разработка методики определения кондуктивной ЭМП по току замыкания на землю в электрической сети с изолированной нейтралью;

- разработка рекомендаций по обеспечению нормального режима работы по току замыкания на землю электрической сети 10 кВ с изолированной нейтралью как рецептора при гармоническом воздействии в пределах требований ГОСТ 13109-97.

Идея работы заключается в выражении гармонического воздействия на электрическую сеть 10 кВ с изолированной нейтралью через кондуктивные ЭМП по коэффициенту искажения синусоидальности кривой напряжения и по току замыкания на землю, установлении связи между ними, воздействуя на которые можно повысить помехоустойчивость этой сети как рецептора.

Методы исследования. В ходе работы над диссертацией использовались методы теоретических основ электротехники и теории электрических сетей, методы математической статистики теории вероятностей, метод аналитических исследований (гармонический анализ), методы декомпозиции и агрегирования системного анализа. Результаты экспериментальных исследований обрабатывались на ЭВМ с помощью методов теории ошибок. Были проанализированы сведения из литературных источников, необходимые для решения задачи, выполняемой в процессе исследований.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается: отбором значимых процессов; принятыми уровнями допущений при математическом описании явлений; обоснованностью исходных посылок, вытекающих из фундаментальных законов естественных наук и основ теории электрических цепей; удовлетворительным совпадением качественных характеристик результатов теоретических исследований с результатами экспериментов, выполненных в реальных сетях, достаточным объемом и результатами экспериментальных исследований.

Научная новизна работы заключается в развитии теоретических основ ЭМС технических средств. В рамках решаемых автором задач она характеризуется следующими достижениями:

1. Новый алгоритм определения кондуктивной ЭМП по коэффициенту искажения синусоидальности кривой напряжения в электрической сети.

2. Новая методика определения кондуктивной ЭМП по току замыкания на землю в электрической сети 10 кВ с изолированной нейтралью.

3. Рекомендация по обеспечению нормального режима работы по току замыкания на землю электрической сети 10 кВ с изолированной нейтралью как рецептора при гармоническом воздействии в пределах требований ГОСТ 13109-97.

4. Решение оптимизационной задачи по выбору параметров и структуры системы электроснабжения удаленного от промышленных центров объекта, электрические сети 10 кВ которого подвергаются воздействия кондуктивной ЭМП по току замыкания на землю.

Практическая ценность работы. Применение полученных теоретических положений позволяет: обеспечить нормальный режим работы по току замыкания на землю в действующей электрической сети 10 кВ с изолированной нейтралью, подверженной гармоническому воздействию; осуществить синтез эффективной системы электроснабжения на напряжении 10 кВ удаленного от промышленных центров объекта, подверженной гармоническому воздействию.

Реализация работы. Разработанные научные положения используются в ЗАО КазНИПИИТЭС «Энергия» и внедрены на канале «Иртыш-Караганда» -Республиканского государственного предприятия «Канал им. Каныша Сатпаева» (Республика Казахстан). Годовой экономический эффект составляет более 350 тыс. рублей Российской Федерации (1700 тыс. тенге Республики Казахстан). Социальный эффект от внедрения результатов работы заключается в повышении надежности электроснабжения объектов, удаленных от промышленных центров.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались, обсуждались и были одобрены :

- на международной научно-технической конференции «Передача энергии переменным током на дальние и сверхдальние расстояния» (15-19 сент., 2003, Новосибирск, Россия);

- на республиканском научно-техническом семинаре «Электромагнитная совместимость технических средств в электрических сетях» (23-24 окт., 2003, Павлодар, Казахстан); на второй международной научно-технической конференции «Энергетика, экология, энергосбережение, транспорт» (8-11 сент., 2004, Тобольск, Россия);

- на научной конференции молодых ученых, студентов и школьников «III Сатпаевские чтения» (14-17 апр., 2003, Павлодар, Казахстан).

- на научно-технических семинарах в Новосибирской государственной академии водного транспорта (2002-2004 г.).

На защиту выносятся:

- математические модели алгоритма определения кондуктивных ЭМП по коэффициенту искажения синусоидальности кривой напряжения в электрических сетях;

- математические модели методики определения кондуктивной ЭМП по току замыкания на землю в электрической сети 10 кВ с изолированной нейтралью;

- рекомендация по обеспечению нормального режима работы по току замыкания на землю электрической сети 10 кВ с изолированной нейтралью как рецептора при гармоническом воздействии в пределах требований ГОСТ 13109-97;

- методика выбора схемы эффективной системы электроснабжения удаленного от промышленных центров объекта, электрические сети 10 кВ которого подвергаются воздействию кондуктивной ЭМП по току замыкания на землю.

Публикации. Содержание работы опубликовано в 14 научно-технических статьях. Вклад соискателя в опубликованные научные разработки, принадлежащие соавторам, приведен в приложении.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка используемой литературы и приложения. Изложена на 145 страницах машинописного текста, содержит 36 рисунков, 6 таблиц, список используемой литературы из 130 наименований.

4.5 Выводы

1. Статистическими методами разработана методика определения кондуктивной ЭМП по току замыкания фазы на землю в электрической сети 10 кВ с изолированной нейтралью, подверженной гармоническому воздействию. Полученные математические модели позволяют определять величину, условия и вероятность появления этой кондуктивной ЭМП.

2. Результаты исследований кондуктивных ЭМП по току замыкания на землю в действующих электрических сетях 10 кВ с изолированной нейтралью с помощью разработанной методики показали, что ГОСТ 13109-97 как нормативно-технический и методический документ не обеспечивает нормальный режим работы сети как рецептора. Нормально допустимый уровень ЭМС по коэффициенту искажения синусоидальности кривой напряжения при определенном состоянии (развитии) электрической сети 10 кВ может обусловить увеличение тока замыкания на землю сверх допустимого значения. В связи с этим необходимо продолжить дальнейшее совершенствование ГОСТ 13109-97 на основе последних достижений теории электромагнитной совместимости [51, 53].

3. Разработана рекомендация по обеспечению нормального режима работы электрической сети 10 кВ с изолированной нейтралью по току замыкания на землю как рецептора при гармоническом воздействии в пределах требований ГОСТ 13109-97.

4. Сформулирована и решена оптимизационная задача по выбору параметров и структуры системы электроснабжения удаленного от промышленных центров объекта, электрические сети 10 кВ с изолированной нейтралью которого подвергаются воздействию кондуктивной ЭМП по току замыкания на землю. Эта задача является корректно поставленной, имеет единственное решение.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация содержит новые научно обоснованные результаты, которые обеспечивают решение задач гармонического воздействия на электрическую сеть 10 кВ с изолированной нейтралью как рецептор, состоящее в установлении математических моделей, алгоритмов и рекомендаций, что имеет существенное значение для электроэнергетики, так как повышает помехоустойчивость электрических сетей 10 кВ и позволяет выбрать оптимальные параметры и структуру системы электроснабжения на напряжении 10 кВ объектов, подверженных воздействию кондуктивных ЭМП по току замыкания на землю.

Основные научные и практические выводы диссертационной работы.

1. Разработан алгоритм определения кондуктивных электромагнитных помех по коэффициенту искажения синусоидальности кривой напряжения в электрических сетях электроэнергетической системы. Полученные математические модели представляют процесс возникновения этой кондуктивной ЭМП, позволяют рассчитать параметры распределения и вероятность ее появления.

2. Предложена математическая модель для определения к-ой гармонической составляющей тока замыкания на землю в электрической сети 3-35 кВ.

3. Получена математическая модель влияния коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения в электрической сети 10 кВ с изолированной нейтралью на ток замыкания на землю, предназначенная для определенной кондуктивной ЭМП по току замыкания на землю.

4. Предложена методика определения кондуктивной ЭМП по току замыкания на землю в электрической сети 10 кВ с изолированной нейтралью. Полученные математические модели позволяют определить величину, условия и вероятность появления этой кондуктивной ЭМП.

5. Установлено, что ГОСТ 13109-97 как нормативно-технический и методический документ не обеспечивает нормальный режим работы по току замыкания на землю электрической сети 10 кВ с изолированной нейтралью как рецептора. В связи с этим необходимо продолжить дальнейшее совершенствование этого стандарта на основе последних достижений теории электромагнитной совместимости.

6. Разработана рекомендация по обеспечению нормального режима работы по току замыкания на землю электрической сети 10 кВ с изолированной нейтралью как рецептора при гармоническом воздействии в пределах требований ГОСТ 13109-97.

7. Сформулирована и решена оптимизационная задача по выбору параметров и структуры системы электроснабжения удаленного от промышленных центров объекта, электрические сети 10 кВ с изолированной нейтралью которого подвергаются воздействию кондуктивной ЭМП по току замыкания на землю. Эта задача является корректно поставленной, имеет единственное решение.

1. ГОСТ Р 50397-92. Совместимость технических средств электромагнитная. Термины и определения. -М.: Изд-во стандартов, 1993.

2. Электротехника. Терминология: Справочное пособие. Вып. 3. - М.: Изд-во стандартов, 1989. - 343 с.

3. Энергетический баланс. Терминология. Вып. 86. - М.: Наука, 1973. -32 с.

4. О встрече Министров энергетики стран «Группы восьми»// Электрические станции. 2002. - № 6. - С.2-3.

5. Шваб Адольф. Электромагнитная совместимость: Пер. с нем. В.Д.Мазина и С.А.Спектора. 2-е изд., перераб. и доп./ Под ред. И.П.Кужекина. - М.: Энергоатомиздат, 1998. - 460 с.

6. Гамазин С.И., Анчарова Т.В., Былкин М.В. Область допустимых несимметричных нормальных режимов в системах электроснабжения// Промышленная энергетика. 2001. - № 5. - С. 17-23.

7. Болотов A.B. Отделение энергетики, транспорта и связи в решении экономических и социальных проблем// Вестник Инженерной академии PK. -2000.-№2.-С.22-26.

8. Лукутин Б.В. Эффективность преобразования и транспортировки электроэнергии. Томск: Изд-во «Курсив», 2001. - 130 с.

9. Горюнов И.Т., Мозгалев B.C., Богданов В.А. Проблемы обеспечения качества электрической энергии// Электрические станции. 2001. - № 1. -С. 16-20.

10. Соколов С.Е. Регулирование реактивной мощности и напряжения в электрических сетях. Алма-Ата: «Ана тип», 1991. - 136 с.

11. Железко Ю.С. Компенсация реактивной мощности и повышения качества электроэнергии. М.: Энергоатомиздат, 1985. - 244 с.

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

13. Федоров A.A., Каменева В.В. Основы электроснабжения промышленных предприятий. М.: Энергоатомиздат, 1984. - 472 с.

14. Керного В.В., Поспелов Г.Е., Федин В.Т. Местные электрические сети. Минск: Вышэйшая школа, 1972. - 376 с.

15. Аррилага Дж., Брэдли Д., Боджер П. Гармоники в электрических системах: Пер. с анг. Е.А.Васильченко. М.: Энергоатомиздат, 1990. - 320 с.

16. Иванова Е.В. Электромагнитная совместимость генераторов в режиме глубокого регулирования напряжения// Науч. журн. «Вестник ПТУ» 2004.- № 1. С.143-158.

17. Сальников В.Г., Иванова Е.В. Электромагнитная совместимость нелинейных нагрузок с системами электроснабжения: Учеб. пособ. для вузов.- Павлодар: Изд-во Павл. ун-та. 2000. - 27 с.

18. Неклепаев Б.Н., Востросаблин A.A. Удельная частота различных видов коротких замыканий// Электрические станции. 1992. - № 4. - С.50-57.

19. ГОСТ 26522-85. Короткие замыкания в электроустановках. Термины и определения. М.: Госстандарт, 1986.

20. Апполонский С.М., Вилесов В.Д., Воршевский A.A. Электромагнитная совместимость в системах электроснабжения// Электричество. 1991. - № 4. - С. 1-5.

21. Справочник электроэнергетика предприятий цветной металлургии/ Под ред. М.Я.Басалыгина и В.С.Копырина. М.: Металлургия, 1991. - 384 с.

22. Справочник по электроснабжению и электрообрудованию. Т.1/ Под общ. ред. А.А.Федорова. М.: Энергоатомиздат, 1986. - 568 с.

23. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию. Электрооборудование. Т.2/ Под общ. ред. А.А.Федорова. М.: Энергоатомиздат, 1987. -487 с.

24. Шидловский А.К., Кузнецов В.Г. Повышение качества электроэнергии в электрических сетях. Киев: Наукова думка, 1985. - 286 с.

25. Иванова Е.В. Методы оценки эффективности использования энергии в технической системе// Энергоресурсосберегающие технологии Прииртышья: Сб. тр. межд. науч.-прак. конф. Павлодар: Павл. ун-та. - 2001. - С.23-26.

26. Дукенбаев К.Д., Нурекен С. Энергетика Казахстана (Технический аспект). Алматы: Полигр. корпор. «Атамура», 2001. - 312 с.

27. Дукенбаев К.Д. Энергетика Казахстана. Условия и механизмы ее устойчивого развития. Алматы: Полигр. корпор. «Атамура», 2002. - 454 с.

28. Каялов Г.М., Каждан А.Э., Ковалев И.Н. Основы построения промышленных электрических сетей. М.: Энергия, 1978. - 352 с.

29. Конюхова Е.А. Режимы напряжений и компенсация реактивной мощности в цеховых электрических сетях. М.: НТФ «Энергопрогресс» Энергетик, 2000. - 55 с.

30. Литвак В.В., Маркман Г.З., Харлов H.H. Электроэнергия: экономия, качество: Учеб. пособ. Томск: Изд-во «STT», 2001. - 196 с.

31. Chen С.-С., Hsu Y.-Y. A novel approach to the design of a shunt active filter for an unbalanced three phase four - wire system under nonsinusoidal conditions// IEEE Trans. - 1999. - Vol. PD-14. - № 3. - P.767-771.

32. Михалевич T.A., Рамазанов M.3., Сальников В.Г. Выбор схемы электроснабжения РУ 6-10 кВ// Матер, науч. конф. молод, учен., студ. и шк. «III Сатпаевские чтения», том 10 (14-17 апр., 2003, Павлодар, Казахстан). Павлодар: Изд-во ПГУ, 2003. - С. 134-142.

33. Иванова Е.В., Ордабаев М.Е., Рамазанов М.З. Электромагнитная обстановка по искажению синусоидальности кривой напряжения в системе электроснабжения Экибастузского угольного бассейна //Науч. журн. «Вестник ПГУ», 2004, № 2, Павлодар. 2004. - С.161-174.

34. Иванова Е.В., Шеломенцев Д.С., Рамазанов М.З. Влияние несимметричной нагрузки на приборы учета электрической энергии //Науч. журн. «Вестник ПГУ», 2004, № 3, Павлодар. 2004. - С.207-217.

35. Реактивная мощность в электрических сетях /М.З.Рамазанов, Е.В.Иванова, Т.Ж.Токомбаев и др.//Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока, 2003, № 3, Новосибирск, 2003. - С. 149-162.

36. Жежеленко И.В. Высшие гармоники в системах электроснабжения промпредприятий. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1984. -160 с.

37. Эдельман В.И. Экономика надежности электроснабжения. М.: Информэнерго, 1980. - 63 с.

38. Нейман JI.P., Калантаров П.Л. Теоретические основы электротехники. 4.2. Теория цепей переменного тока: Учеб. для вузов. М.: Госэнергоиздат, 1959.-444 с.

39. Основы теории цепей: Учеб. для вузов/ Г.В.Зевеке, П.А.Ионкин, А.В.Нетушил и др. 5-е изд, перераб. и доп. - М.: Энергоиздат, 1989. -528 с.

40. Harmonic and reactive pover compensation based on the generalired instantaneous reactive power theory for three phase four -wure systems// IEEE Trans. - 1998. - Vol. PE-13. - № 6. - P.l 174-1181.

41. Варламов А.Л., Сбитнев C.A., Шмелев B.E. Новая матричная система линий электропередачи и сетей на их основе// Электро. 2002. - № 3. - С. 16-18.

42. Влияние тяговых нагрузок на качество электрической энергии в распределительных сетях Экибастузского угольного бассейна /Е.В.Иванова, М.Е.Ордабаев, М.З.Рамазанов и др.//Науч. журн. «Вестник ПГУ», 2004, № 2, Павлодар. 2004. - С.222-230.

43. Неклепаев В.Н. Координация и оптимизация уровней токов короткого замыкания в электрических системах. М.: Энергия, 1978. - 151 с.

44. Справочник по проектированию подстанций 35-500 кВ/ Под ред. С.С.Рокотина и Я.С.Самойлова. М.: Энергоиздат, 1982. - 352 с.

45. Мельников H.A. Реактивная мощность в электрических сетях. М.: Энергия, 1975.- 128 с.

46. Распределение реактивной мощности в электрических сетях при пониженных нагрузках /Е.В.Иванова, М.З.Рамазанов, Д.С.Шеломенцев и др.//Науч. журн. «Вестник ПГУ», 2004, № 1, Павлодар. 2004. - С. 118-129.

47. Методика определения кондуктивной электромагнитной помехи в электрической сети /Е.В.Иванова, М.Е.Ордабаев, М.З.Рамазанов и др.//Науч. журн. «Вестник ПГУ», 2004, № 1, Павлодар. 2004. - С. 102-103.

48. Векторный анализ влияния продольной емкостной компенсации реактивной мощности на напряжение на электродах рудовосстановительной печи /Е.В.Иванова, И.В.Кулинич, М.З.Рамазанов и др.//Наука и техника Казахстана, 2003, № 2, Павлодар. 2003. - С. 149-156.

49. Бадер М.П. Электромагнитная совместимость. М.: УМК МПС, 2002. -638 с.

50. Глинтерник С.Р. Проблема фильтрации высших гармоник тока и напряжения в электроэнергетических системах// Электричество. 1978. - № 7. - С.90-91.

51. Зиновьев Г.С. Основы силовой электроники: Учебное пособие. 2-е изд., испр. и доп. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2003. - 664 с.

52. ГОСТ 13109-97. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. -М.: Гостсандарт, 1998.

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

54. Иванова Е.В. Исследование влияния искажений формы кривой напряжения на шинах переменного тока преобразовательной подстанции на однофазные замыкания на землю: Дис. . канд. техн. наук: 05.14.02- Новосибирск, 2002. 124 с.

55. Мелентьев Л.А. Системные исследования в энергетике. Элементы теории развития направления. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Наука, 1983. -455 с.

56. Мелентьев Л.А. Оптимизация развития и управления больших систем энергетики: Учеб. пособ. для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1982.-319 с.

57. Мелентьев Л.А. Системные исследования в энергетике. М.: Наука, 1979.-416 с.

58. Рамазанов М.З. Гармоническое воздействие на ток замыкания на землю в электрической сети 10 кВ// Науч. журн. «Вестник ПГУ» 2004. - № 1.- С.79-83

59. Ток замыкания на землю в электрической сети при несинусоидальности напряжения /П.В.Горелов, Е.В.Иванова, М.З.Рамазанов идр.//Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока, 2003, № 3, Новосибирск. 2003. - С.137-148.

60. Крупович В.И., Ермилов A.A., Иванов B.C. Проектирование промышленных электрических сетей. М.: Энергия, 1979. - 328 с.

61. Пелесье Рене. Энергетические системы: Пер. с франц. В.М.Балузина/ Под ред. В.А.Веникова. М.: Высш. школа, 1982. - 568 с.

62. Курбацкий В.Г. Качество электроэнергии и электромагнитная совместимость технических средств в электрических сетях: Учеб. пособ. для студ. вузов. Братск: Изд-во БрГТУ, 1999. - 220 с.

63. Мельников H.A. Электрические сети и системы: Учеб. пособ. для вузов. 2-е изд. - М.: Энергия, 1975. - 464 с.

64. Кудрин Б.И., Прокопчик В.В. Электроснабжение промышленных предприятий. Минск: Высш. шк., 1988. - 370 с.

65. Сальников В.Г. Экономия электроэнергии в промышленности. Алматы: Казахстан, 1984. - 124 с.

66. Справочник по проектированию электроснабжения/ Под ред. Ю.Г.Барабина. М.: Энергоатомиздат, 1990. - 576 с.

67. Суднова В.В., Чикина Е.В. Оценка влияния энергоприемников потребителя на качество электрической энергии в точке общего присоединения// Промышленная энергетика. 2003. - № 5. - С. 43-45.

68. РД 34РК.20.501-02. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Республики Казахстан. Астана: СПО, 2003. - 376 с.

69. Электросетевые правила Республики Казахстан. Астана: СПО, 2002. -148 с.

70. РД 153-34.020.525-00. Методические указания по контролю состояния заземляющих устройств электроустановок. М.: ОРГРЕС, 2000.

71. Правила устройств электроустановок. М.: Изд-во «ДЕАН», 2001.- 928 с.

72. Правила пользования электрической энергией, правила пользования тепловой энергией и правила предоставления коммунальных услуг. Астана: ЗАО «АП», 2001.-52 с.

73. РД 153-34.0-15.501-01. Методические указания по контролю и анализу качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. М.: Энергия, 2001. - 190 с.

74. Байда Л.И., Добротворский Н.С., Душин Е.М. Электрические измерения/ Под ред. А.В.Фремке. Л.: Энергия, 1973. - 424 с.

75. Авдеев Б.Я., Антонюк Е.М., Душин Е.М. Основы метрологии и электрические измерения: Учеб. для вузов. 6-е изд., перераб. и доп. - Л.: Энергоатомиздат, 1987. - 480 с.

76. Драхсел Р. Основы электроизмерительной техники: Пер. с нем. П.С.Богуславского/Под ред. В.Ю.Кончал овского- М.: Энергоиздат, 1982.- 296 с.

77. Справочник по электроизмерительным приборам/ Под ред. К.К.Илюнина. Л.: Энергоатомиздат, 1983. - 784 с.

78. ТИ 34-70-70-87. Типовая инструкция по компенсации емкостного тока замыкания на землю в электрических сетях 6-35 кВ. М.: СПО Союзтехэнерго, 1988.-55 с.

79. Сальников В.Г. Руководство по выбору структуры и параметров систем электроснабжения предприятий с мощными сериями электролизеров цветных металлов.-М.: ЦНИИцветмет экономики и информации, 1985. 78 с.

80. Рамазанов М.З. Кондуктивные электромагнитные помехи по току замыкания на землю в электрической сети 10 кВ удаленных от промышленных центров объектов //Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока, 2004, № 4, Новосибирск. 2004. - С. 15-23.

81. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1976. - 278 с.

82. Егоров А.Е., Азаров Г.Н., Коваль A.B. Исследование устройств и систем автоматики методом планирования эксперимента. Харьков: Вища школа, 1986.-240 с.

83. Смиров Н.В., Дунин-Барковский И.В. Курс теории вероятностей и математической статистики для технических приложений. М.: Наука, 1965. -511 с.

84. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов/ Под ред. Г.Греше и В.Циглера. М.: Наука, 1981. - 720 с.

85. Румшитский J1.3. Математическая обработка результатов эксперимента. М.: Наука, 1971. - 192 с.

86. РД 34.03.100-94. Типовая инструкция по учету электроэнергии при ее производстве, передаче и распределении. М.: СПО ОГРЕС, 1994. - 44 с.

87. Гибкие токопроводы в системах электроснабжения промпредприятий/ Б.Я.Душацкий, В.Б.Куинджи, Г.П.Смидович и др. М.: Энергия, 1974. - 184 с.

88. Семчинов A.M. Токопроводы промышленных предприятий: 3-е изд., перераб. и доп. JL: Энергоиздат, 1982. - 208 с.

89. Kloeppel F.W. Planung und Projektierung von Elektroenergieversorgungssystemen. Leipzig, VEB Deutscher Verlag Grundstoffindustrie, 1974. - 394 c.

90. Железко Ю.С. Снижение потерь и повышение качества электроэнергии в электрических сетях энергосистем задача энергосистем и потребителей// Электрические станции. - 1986. - № 12.-С.35-37.

91. Аналитический обзор электромагнитной обстановки в единой электроэнергетической системе Казахстана /Е.В.Иванова, М.З.Рамазанов, Т.Ж.Токомбаев и др. Павлодар: КазгосИНТИ, 2004. - 54 с.

92. Ковалев И.Н. Выбор компенсирующих устройств при проектировании электрических сетей. М.: Энергоатомиздат, 1990. - 200 с.

93. Справочник по проектированию электроэнергетических систем/ Под ред. С.С.Рокотяна и И.М.Шапиро. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 352 с.

94. Крайчик О.С. Связь между реактивной мощностью вентильного преобразователя и искажениями формы напряжений на его вводах// Электричество. 1998. - № 5. - С.71-73.

95. Эдельман В.И. Методика определения экономического ущерба от отказов электроэнергетического оборудования// Электрические станции.- 1984. № 12. - С.11-15.

96. Ахназарова С.Д., Кафаров В.В. Оптимизация эксперимента в химии и химической технологии. М.: Высшая школа, 1978. - 318 с.

97. Зыкин Ф.А., Каханович B.C. Измерение и учет электрической энергии. М.: Энергоатомиздат, 1982. - 104 с.

98. Тихонов А.Н., Арсенин В.Я. Методы решения некорректных задач.- 2-е изд., перераб. и доп. М.: Наука, 1979. - 284 с.

99. Директива Совета ЕС № 89/336 от 03.05.1989 г. «О согласовании законодательных актов государств участников Сообщества, касающихся электромагнитной совместимости». - М.: Изд-во стандартов, 2000.

100. ГОСТ 28934-91. Совместимость технических средств электромагнитная. Содержание раздела технического задания в части ЭМС.- М.: Изд-во стандартов, 1991.

101. ГОСТ Р 51317.4.4-99 (МЭК 61000-4-4-95). Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к наносекундным импульсным помехам. Требования и методы испытаний. М.: Изд-во стандартов, 2000.

102. ГОСТ Р 51317.4.5-99 (МЭК 61000-4-5-95), Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к микросекундным импульсным помехам большой энергии. Требования и методы испытаний.- М.: Изд-во стандартов, 2000.

103. ГОСТ Р 51317.4.11-99 (МЭК 61000-4-11-94). Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к динамическим изменениям напряжения электропитания. Требования и методы испытаний.- М.: Изд-во стандартов, 2000.

104. ГОСТ Р 51317.4.12-99 (МЭК 61000-4-12-97). Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к колебательным затухающим помехам. Требования и методы испытаний. М.: Изд-во стандартов, 2000.

105. ГОСТ Р 51317.4.6-99 (МЭК 61000-4-6-95). Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к кондуктивным помехам, наведенным радиочастотными электромагнитными помехами. Требования и методы испытаний. М.: Изд-во стандартов, 2000.

106. ГОСТ Р 51317.4.2-99 (МЭК 61000-4-2-95). Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к электростатическим разрядам. Требования и методы испытаний. М.: Изд-во стандартов, 2000.

107. ГОСТ Р 51317.4.3-99 (МЭК 61000-4-3-95). Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к радиочастотному электромагнитному полю. Требования и методы испытаний. М.: Изд-во стандартов, 2000.

108. ГОСТ Р 50648-94 (МЭК 61000-4-8-93). Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к магнитному полю промышленной частоты. Требования и методы испытаний. М.: Изд-во стандартов, 2000.

109. ГОСТ Р 50649-94 (МЭК 61000-4-93). Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к импульсному магнитному полю. Требования и методы испытаний. М.: Изд-во стандартов, 2000.

110. ГОСТ Р 51317.6.2-99 (МЭК 61000-6-2-99). Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к электромагнитным помехам технических средств, применяемых в промышленных зонах. Требования и методы испытаний. М.: Изд-во стандартов, 2000.

111. ГОСТ 51318.24-99 (СИСПР 24-97). Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость оборудования информационных технологий к электромагнитным помехам. Требования и методы испытаний. -М.: Изд-во стандартов, 2000.

112. ГОСТ 51514-99 (МЭК 61547-95). Совместимость технических средств электромагнитная. Помехоустойчивость светового оборудования общего назначения. Требования и методы испытаний. М.: Изд-во стандартов, 2000.

113. ГОСТ Р 51522-99 (МЭК 61326-1-97). Совместимость технических средств электромагнитная. Электрическое оборудование для измерения, управления и лабораторного применения. Требования и методы испытаний. -М.: Изд-во стандартов, 2000.

114. ГОСТ Р 51524-99. Совместимость технических средств электромагнитная. Системы электрического привода с регулируемой скоростью вращения. Требования и методы испытаний. М.: Изд-во стандартов, 2000.

115. ГОСТ 12.1.002-84. Электрические поля промышленной частоты. Допустимые уровни напряженности и требования к проведению контроля на рабочих местах. М.: изд-во стандартов, 1984.

116. ГОСТ 12.1.006-84. Электромагнитные поля радиочастот. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля. -М.: Изд-во стандартов, 1985.

117. Санитарные правила и нормы. Сан. П и Н 2.2.4/218.055-96. Электромагнитное излучение радиочастотного диапазона. М.: ГК Санэпиднадзор, 1996. - 28 с.

118. ГОСТ Р 51317.6.4-99 (МЭК 61000-6-4-97). Совместимость технических средств электромагнитная. Помехоэмиссия от технических средств, применяемых в промышленных зонах. Нормы и методы испытаний. М.: Изд-во стандартов, 2000.

119. ГОСТ Р 51318.22-99 (СИСПР 22-97). Совместимость технических средств электромагнитная. Радиопомехи индустриальные от оборудования информационных технологий. Нормы и методы испытаний. М.: Изд-во стандартов, 2000.

120. ГОСТ Р 51320-99. Совместимость технических средств электромагнитная. Радиопомехи индустриальные. Методы испытаний технических средств источников индустриальных радиопомех. - М.: Изд-во стандартов, 2000.