автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Разработка методики расчета высших гармоник тока и напряжения дуговых электропечей в точке общего присоединения

485ЬУои

На правах рукописи

Черненко Алексей Николаевич

и■ I ^11111*' т-ч * Т1* »/"ЛТТТЖТЛ

Л'АЛ'АЫ» 1К Л 1У1Ь1 ид»ти ГА1, ПЬ 1А оыииил 1 лггашшл

ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ ДУГОВЫХ ЭЛЕКТРОПЕЧЕЙ В ТОЧКЕ ОБЩЕГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ

Специальность 05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

- з НОЯ 2011

Москва - 2011

4858960

Работа выполнена на кафедре «Электроснабжение и электротехника» Тольяттинского государственного университета

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент,

Вахнина Вера Васильевна

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Кручинин Анатолий Михайлович

кандидат технических наук Суднова Валентина Викторовна

Ведущая организация: ОАО «Межрегиональная распределительная

сетевая компания Волги» - «Самарские распределительные сети», г. Самара

Защита состоится « 18 » ноября 2011 г. в 14-00 часов, в аудитории М-611 на заседании диссертационного совета Д 212.157.02 при Национальном исследовательском университете «МЭИ» по адресу: 111250, Москва, ул. Красноказарменная, д. 13.

Отзыв на автореферат (в двух экземплярах, заверенных печатью) просим направлять по адресу: 111250, Москва, ул. Красноказарменная 14, Ученый совет Национального исследовательского университета «МЭИ».

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Национального исследовательского университета «МЭИ».

Автореферат разослан « 17 » октября 2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.157.02

К.Т.Н., доцент Цырук С.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В настоящее время распространенным видом искажений в электрических сетях являются высшие гармоники. В последнее время приходится считаться и с высшими гармониками (ВГ), генерируемыми дуговыми сталеплавильными печами (ДСП), так как растет производство стали в дуговых электропечах и их мощность.

Несинусоидальные режимы оказывают негативное воздействие на си-

_ Г~ --------------- ----------------------- --------„

лоъие УЛеКТриииирудий£Ш*1С, рслсппид ^ащи 1 ш, аишшашьп т

коммуникации. Экономический ущерб, возникающий в результате воздействия высших гармоник, обусловлен ухудшением энергетических показателей и сокращением срока службы электрооборудования, общим снижением надежности функционирования электрических сетей. В отдельных случаях возможно ухудшение качества и снижение количества выпускаемой продукции. Поэтому актуальным является обеспечение электромагнитной совместимости электрооборудования при снижении затрат на обеспечение качества электроэнергии. Важное значение приобретает вопрос разработки методов и математических моделей, позволяющих определять показатели качества электроэнергии, в частности, искажения синусоидальности кривой напряжения, создаваемые дуговыми электропечами на собственных шинах питания и в различных элементах системы электроснабжения. Таким образом, развитие математических моделей, адекватно отражающих влияние дуговых электропечей в различных режимах работы на электрическую сеть, позволит строить рациональные системы электроснабжения промышленных предприятий, имеющих ДСП и разрабатывать мероприятия по снижению уровней ВГ тока и напряжения.

Целью диссертационной работы является создание динамической модели электрической дуги и методики расчета уровня высших гармоник, генерируемых дуговыми электропечами, в МаЙаЬ (БтиНпк).

Основные задачи работы заключаются в следующем:

1. Проведен анализ методов определения и нормирования несинусоидальности кривой напряжения и средств экспериментальных исследований коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения и значений отдельных гармоник;

2. Проанализированы характеристики электрической дуги, оказывающие наибольшее влияние на ее динамическую вольт-амперную характеристику в дуговой электропечи;

1 Г», « гп -Г-./Ч -Г,^. ППАТ1ТТЛ тт мл шчпйптЛТТ/1 тИ111 тттйЛ1."1 ГГ ТИГЛТГО тти

. 1}]э1ирап мидишриоаппл /1 ^Ы^уииихиии ДШдихчл

печной дуги в МаЙаЬ (БтшНпк);

4. Разработана методика расчета в пакете расширения Бшгйтк системы МАТЪАВ уровня высших гармоник тока и напряжения, генерируемых дуговыми электропечами;

5. Модернизированы стандартные библиотечные блоки Б1тРо\¥ег5у$-1ет5, что позволило автоматизировать процесс расчета параметров схем замещения элементов и сократить общее время моделирования;

6. Рассчитаны уровни высших гармонических составляющих напряжения в точке общего присоединения дуговой сталеплавильной печи емкостью 40 тонн Металлургического производства ОАО «АВТОВАЗ». Определение оценочных характеристик показало достаточную точность разработанной модели печной дуги и методики расчета.

Методы исследования. При решении поставленных в диссертации задач использовались методы анализа и математического моделирования систем электроснабжения с дуговыми электропечами. Математическая модель объекта системы электроснабжения дуговой электропечи была получена путем синтеза из отдельных элементов и реализована в пакете расширения Бь тиНпк системы МАТЬАВ. Адекватность разработанной модели печной дуги и методики расчета проверена статистическими методами.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Создана динамическая модель печной дуги в МаЙаЬ (БтиНпк) для оценки уровня ВГ тока и напряжения, генерируемых ДСП;

2. Показано, что при проведении расчетов с целью проверки выполнения требований ГОСТ 13109-97 необходимо параметры динамической ВАХ дуги задавать отдельно для положительного и отрицательного полупериода для получения достоверного уровня четных гармоник в расчетном спектре;

3. Доказано, что представление сопротивления дуги в период устойчивого горсш!я в нидс синусоидально!; функции с характерней частотой коле баний, оказывает значительное влияние на уровень высших гармоник в модели системы электроснабжения (СЭС) с дуговой электропечью и позволяет повысить адекватность модели;

4. Разработана комплексная методика расчета уровней высших гармоник тока и напряжения в произвольных точках системы электроснабжения при различных режимах работы дуговых электропечей в программном продукте Ма£1аЬ (8шш1шк).

Значение для теории состоит в развитии метода количественной оценки ВГ тока и напряжения, генерируемых дуговыми электропечами, и прогнозирования значений ВГ тока и напряжения в СЭС.

Достоверность результатов работы, теоретических выводов и рекомендаций, приведенных в диссертационной работе, обеспечивается корректным использованием научных методов; обоснованностью принимаемых допущений; экспериментальной проверкой в реальных системах электроснабжения действующих предприятий.

Практическая ценность работы заключается в разработанной методике расчета в МаИаЬ (БтиНпк) уровня высших гармоник тока и напряжения, генерируемых дуговыми электропечами. Данная методика позволяет промышленным предприятиям проводить расчеты уровней высших гармоник от действующих дуговых электропечей, прогнозировать значения ВГ тока и

напряжения в СЭС при схемных изменениях и подключении новых потребителей электроэнергии. Результаты моделирования могут быть использованы при разработке мероприятий по снижению уровней ВГ. В энергоснабжаю-щих организациях положения диссертации могут быть использованы для оценки уровней ВГ в точке общего присоединения, определения долевого вклада потребителей электроэнергии с ДСП в ухудшение КЭ по несинусоидальности напряжения и разработки технических условий на присоединение к электросетям новых потребителей.

Апробации раииты. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на международных и всероссийских конференциях: Международной научно-технической конференции, посвященной 50-летию ЛГТУ «Энергетика и Энергоэффективные технологии» (г. Липецк,

2006 г.), XIII Международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (г. Москва,

2007 г.), Международной научно-технической конференции «Проблемы электротехники, электроэнергетики и электротехнологии» (г. Тольятти, 2009 г), Всероссийской научно-практической конференции «Повышение надежности и эффективности эксплуатации электрических станций и энергетических систем» (г. Москва, 2010 г.).

Реализация работы. Результаты работы внедрены для оценки показателей качества электрической энергии в точках общего присоединения и разработки технических условий на присоединение потребителей электроэнергии с резкопеременным характером нагрузки на Жигулевском производственном отделении филиала ОАО «МРСК Волги» - «Самарские распределительные сети»; для прогнозирования уровней высших гармоник от действующих ДСП при схемных изменениях и подключении новых потребителей электроэнергии на Энергетическом производстве ОАО «АВТОВАЗ»; используются в учебном процессе кафедрой «Электроснабжение и электротехника» ТГУ.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 12 печатных работ, из которых: 3 статьи в ведущих периодических изданиях из перечня ВАК РФ, 1 статья в сборнике научных трудов, 8 работ в сборниках трудов международных и всероссийских научных конференций.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 141 странице машинописного текста, содержит 48 рисунков и 6 таблиц, состоит из введения, четырех глав, результатов и выводов, библиографического списка и трех приложений. Библиографический список состоит из 131 наименования использованной литературы, 31 из киюрыл на иностранном языке.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель и задачи исследования, приводится научная новизна и практическая значимость полученных результатов работы.

В первой главе дается аналитический обзор существующего состояния проблемы расчета, нормирования и прогнозирования высших гармоник тока и напряжения, генерируемых ДСП.

Анализ современного состояния проблемы показал, что увеличение единичных мощностей и количества установок дуговых электропечей приводит к дальнейшему обострению проблемы их электромагнитной совместимости с питающей сетью. Поэтому повышаются требования к точности определения показателей качества электрической энергии в различных точках питающей системы электроснабжения, поддержание которых в нормируемых пределах в сетях с дуговыми электропечами требует все больших затрат, обусловленных применением специальных схемных решений и быстродействующих компенсирующих устройств.

Проведенный анализ, в основу которого положены научные работы отечественных и зарубежных ученых И.В. Жежеленко, Г.Я. Вагина,

А.Б. Лоскутова, В.В. Черепанова, Р.В. Минеева, М.Я. Смелянского, Ю.М. Миронова, М.А. Голкара, М.Т. Бины, С. Меши, привел к выводу, что для существующих методов расчета высших гармоник тока и напряжения характерны большие погрешности, поскольку они ориентированы только на учет номинальных параметров дуговых электропечей и питающей сети, хотя довольно часто действительные режимы работы не соответствуют принятым номинальным условиям. Кроме того, существующие расчетные методы достаточно сложно использовать для моделирования динамических систем электроснабжения в программных средствах, так как они служат для приближенной оценки действующего значения отдельных гармоник.

Показано, что развитие средств измерения показателей качества электрической энергии не снижает важности совершенствования методов расчета высших гармоник тока и напряжения, генерируемых дуговыми электропечами. Результаты экспериментальных исследований на действующих установках в различных режимах работы важны для совершенствования и повышения адекватности математических моделей печной дуги. Экспериментальные исследования остаются единственным методом, позволяющим анализировать случайные процессы, которые сопутствуют горению дуги.

Из анализа работ по рассматриваемой проблематике была поставлена цель диссертационной работы, сформулированы основные задачи и обоснованы наиболее целесообразные пути их решения с использованием современных методических подходов и элементной базы.

Во второй главе выполнен анализ особенностей дуговых процессов в дуговых электропечах.

Появление сверхмощных дуговых сталеплавильных печей привело к применению средств внепечного рафинирования жидкого металла для увеличения производительности сталеплавильных агрегатов, упрощению технологии и улучшению качества металла, применению пневматических инжек-ционных систем для введения добавок в печь и ковш, использованию тепла

отходящих печных газов для подогрева шихты и т.д. Но вместе с тем увеличение мощности электропечей привело к обострению проблемы ухудшения показателей качества электроэнергии в питающих сетях ДСП: росту уровня высших гармоник тока и напряжения, увеличению несимметрии напряжений и усилению фликер-эффекта.

Выявлены особенности горения дуги переменного тока в ДСП, оказывающие наибольшее влияние на качество электроэнергии в системе электроснабжения. Показано, что величина пика зажигания дуги является важной Характеристикой дуги переменного тока и оказывает существенное влияние на ее устойчивость. Установлено, что дута переменного тока является источником не только высших гармоник, но и постоянной составляющей тока, которая негативно влияет как на качество плавки, так и на питающую электрическую сеть.

Показано, что для практических целей важно определение уровней высших гармоник для периода расплавления, в течение которого колебания и высшие гармоники проявляются более интенсивно, чем в другие периоды плавки. В этот период кривые токов и противо-ЭДС дуг значительно искажены, эти искажения различны по фазам сети; токи высших гармоник образуют системы прямой и обратной последовательностей.

Использование существующих методов расчета электрической дуги, в основе которых лежат труды Майра и Касси, затруднительно в связи с необходимостью использования постоянной времени дуги, которая остается неизвестной при постоянном изменении теплового состояния газового промежутка. Основным недостатком численных методов решения является невозможность получения общих решений. В общем случае вид кривых тока и напряжения на дуге зависит как от задаваемых внешних условий (геометрия канала, род газа и т.д.), так и от схемы и параметров электрической цепи, содержащей дугу. Для расчета уровней высших гармоник тока и напряжения, генерируемых печной дугой переменного тока, целесообразно пользоваться

вольт-амперными характеристиками, полученными экспериментальным путем на действующих ДСП.

В третьей главе разработана динамическая модель печной дуги в Mat-lab (Simulink).

Для исследования печной электрической дуги выбран временной метод анализа, т.к. при использовании спектральных методов необходимо измерение напряжения и тока дуги в действующей установке, а для временных методов могут быть использованы относительные вероятностные параметры динамической 33Ал дуги, справедливые для целого ряда однотипных дуго вых электропечей.

На основании анализа четырех математических моделей электрической дуги разработана Simulink-модель, которая позволяет моделировать все три периода горения и пик зажигания дуги. Математическое описание динамического сопротивления дуги может быть представлено в виде:

л„ =

0 </<г" , — >0 dt

(i -А

-LJ^i £>о

dt

+(«***-Оехр

I+L

zl^

■hi — <0 dt

dl

О)

где / = Ш) ; M„:

1,15 '

и», =

I + i

max заж

•и„; «„„, Ьаж ■ напряжение и ток

зажигания дуги; Я$1 - сопротивление дуги в первый период горения; (

f' -Л

^заж

V т, ,

■Rs2 - сопротивление дуги во второй период

горения.

Вид разработанной модели в МаОаЬ (БшшЦпк) и результаты ее использования представлены на рис. 1 и 2.

Рис. 1 Вид разработанной модели печной дуги в Ма11аЬ (БштаИпк)

Рис.2 Графики напряжения на дуге, напряжения на шинах низкого напряжения трансформатора и тока дуги для разработанной модели

Результаты гармонического анализа токов и напряжений показали, что уровень высших гармоник в разработанной модели соответствует среднестатистическим данным, полученным экспериментальным путем.

Для сравнения моделей дуги в МаИаЬ (БшшНпк) была создана упрощенная модель одной фазы системы электроснабжения с дуговой нагрузкой, БшиИпк-диаграмма которой представлена на рис. 3.

Анализ уровня высших гармоник и и I

|—|к| НЗГТП0П!С5

Рис.3 8ши1тк-диаграмма модели дуговой нагрузки

Расчетным путем показано, что вероятностные параметры динамической ВАХ дуги необходимо задавать отдельно для положительного и отрицательного полупериода для получения достоверного уровня четных гармоник в расчетном спектре.

Установлено, что в реальной ВАХ дуги сопротивление Ди связано с областью малых токов, в то время как процесс расплавления металла в области больших токов характеризует сопротивление Я,ч2, которое оказывает значительное влияние на уровень высших гармоник и колебания напряжения в модели СЭС с дуговой электропечью.

При работе дуговых электропечей наблюдаются колебания напряжения в диапазоне частот от 0,5 до 15 Гц. Характерной частотой регулярных коле-

баний напряжения, при которой наблюдаются максимальные размахи изменения напряжения и негативное влияние на источники искусственного света, является частота 10 Гц.

Показано, что представление сопротивления в виде периодически изменяющейся функции с характерной частотой колебаний соу и коэффициентом модуляции т = 0,3 позволяет повысить достоверность модели и приблизить результаты моделирования к реальным:

Д52(0 = Ди(1 + тмп(ау))- (2)

При этом относительная погрешность результатов вычислений по сравнению с экспериментальными данными по отдельным гармоническим составляющим тока и напряжения не превышает 9,3%.

В четвертой главе разработана комплексная методика расчета уровней высших гармоник тока и напряжения в произвольных точках системы электроснабжения при различных режимах работы дуговых электропечей в программном продукте Ма^аЬ (БшшНпк).

Пакет расширения БшшНпк системы МАТЬАВ является ядром интерактивного программного комплекса, предназначенного для математического моделирования линейных и нелинейных динамических систем и устройств, представленных своей функциональной блок-схемой в реальном масштабе времени. При этом БшиПпк имеет обширную библиотеку блочных компонентов, удобный редактор блок-схем и обширные функции по анализу разработанных моделей. Важным свойством пакета является возможность создания собственных блоков и задания системных функций с включением их в состав библиотек 8шш1шк.

Для моделирования элементов с нелинейной вольт-амперной характеристикой использовалась принципиальная модель на базе управляемого источника напряжения или управляемого источника тока, приведенная на рис. 4.

Рис.4 Принципиальная модель нелинейного элемента

В модели (рис. 4) к управляемому источнику тока параллельно подключен измеритель напряжения. Между выходом измерителя напряжения и входом источника тока включена БштИпк-модель, реализующая нужную вольт-амперную характеристику устройства. Параллельно источнику тока также подключен развязывающий резистор Кг. Предложенные математические модели элементов системы электроснабжения позволяют собирать модели объектов СЭС с дуговыми электропечами.

Модернизация стандартных блоков, имеющихся в библиотеке 81тРо-шегЗуэгетз, позволила автоматизировать процесс расчета параметров схемы замещения элементов и сократить общее время создания модели. На рис. 5 представлены окна задания параметров модернизированных блоков.

Выполнен расчет высших гармонических составляющих напряжения в точке общего присоединения дуговой сталеплавильной печи емкостью 40 тонн (6ДСП-40) Металлургического производства ОАО «АВТОВАЗ». Для создания БшиПпк-модели СЭС дуговой электропечи (рис. 6) использовались модернизированные блоки библиотеки Бт1Ро\¥егВу81е1Ш и разработанная БтиНпк-модель печной дуги.

Ш Шеек Рвгап«вв: бг

$тр4гнО $>псЬгопзи5 МвсЬое ¡та:*.;

¡пяетепы а 3-рпв5е 5 /гслгогакя таЛг«. Месите а тотей:

аг ап 1пита1 ?оЙаде ЬеМпо а Я-1 «мжоег«. млсЬч* л «уе <о гп пату пейс» ропС

Ц$е *пв Ькхк Я уои леи ¡г я Рюатеая ! СвтесЬоп ¡уре: 15т-чгг V

МеепагасвИпр«: 1 МегЬалсМ рс.ов Рт

Нсинлальная «сиивсто. яю-ейное «

Сгеохлерехаякое сот>ро-ивлемие [>■<!' !о.г.]] [0.272]"

-,• частота [ УпШгггг) ЬСТц}}:

ОК ; | Свга-\

Г 31оск Рагате(еп: Т2

! Тгуее-РЬа«е ТгагжЬлтмг (Гло &пвпдв) .¡твгк]

ТПЧ Ыоск явдагсепК а Вгее-опме тгатоогтег ь ; твпз5опг«гз- 5г1Зте мпйпд соппес&т ю 'т' « пешга! ро<п: о? <ле 'А'уе,

СЬск Ле АррЬ» с: 1«: СК ЬоШп &<тег а спагае а отуегеюп ofг■arameжrs.

2г-£гхагог Р«атв«г5 , Ас-.'ггкес

1>ПЯ5 .ри

Нотшалогая мощность и частота (5гЦВА). тЬСПи ] [ 250гс , И}"

БаатгЛег«Ьвгаввйвее[¡1, рМ: -2,рК2; [00:0.0071 1,023:0.057 1.392:0.277 1.221] 1я(6с! йкв [ рЬЮД , р1®В . рЛОС ] (ОУ):

Сзхё.... | НЙ» • .

Ч* 21оск Рагаголегз: Рг ¿бет

Р| 5есгоп иге (тик) К каоп «лдашюп ¡та:. РвгатеЮТ

Погонное бгстиемое сопротивление г0 [Ом/кн]

Погонное ицд уотячое сопротивление у.0 [Ом/ю , 0.435

Погонная «'костная проводкногго ЬО [Силен]

б)

I V 31оск ?аг«1г.е1ег* Т2

ТЬгеа-ЙтаэгТгагзбу-тег №лЗпдз) (па.4)

Тпй яоскНпетелй в ггее-рпасе ггагвгсгтег эу и»п? зтееят^е-рпазе ггвпзтогтеге. чвпёпд азмееооп К *>п' кйег уаи «9гЛ Ь а:гея пейса! рот: о? 5* V.' уе.

0-/Х В)е Аор1у ог (Ье ОК ЬиИюп е^ег а спапд» :о йе 1*Й5 рооир ю сопйгп ог регате яге.

Сопбдигвбоп 1 Рггагее[уг ; Acvaci.ec 11 магряжеиле ча сгоооне 5Н [и'.пГВ}] 525ОГ/О

Налоякение н» стогэне ЧН ипп (Цпп(В)]

: 10500

!

! Гютел! короткого з»лкания [Рлфт)] 590003

■ игп9жкем1б коротко"© 2ак=ка-е1о

ОК II, .Сап» ! ; Нб!р

В) Г)

Рис.5 Окна задания параметров синхронного генератора (а), линии электропередачи (б) и силового трансформатора (в, г)

Рис.6 Внешний вид 81тиНпк-модели системы электроснабжения ДСП

Расчеты выполнялись для периода проплавления колодцев, когда динамическая ВАХ дуги резко нелинейна и уровень высших гармонических составляющих максимален.

Для проверки адекватности разработанной модели системы электроснабжения ДСП использовались данные экспериментальных исследований показателей качества электроэнергии на секции 10 кВ ГПП-3 Металлургического производства ОАО «АВТОВАЗ», питающей дуговую печь. На рис. 7 приведен сравнительный линейчатый спектр высших гармонических составляющих напряжения в точке общего присоединения, полученных расчетным и экспериментальным путем.

Номер гармоники

[ □ Расчетные Б Экспериментальные _|

Рис.7 Линейчатый спектр высших гармонических составляющих напряжения в точке общего присоединения, полученных расчетным и экспериментальным путем

Расчет оценочных характеристик качества модели, в том числе величины средней относительной ошибки МАРЕ, которая составила 8,9%, показал достаточную точность и адекватность разработанных модели и методики.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

В работе получены и защищаются следующие результаты:

1. Установлено, что использование существующих методов расчета электрической дуги затруднительно в связи с необходимостью использования постоянной времени дуги, которая остается неизвестной при постоянном изменении теплового состояния газового промежутка. Основным недостатком численных методов решения является невозможность получения общих решении. 3 общем случае вид кривых тока к напряжения на дуге зависит от задаваемых внешних условий (геометрия канала, род газа и т.д.) и от схемы и параметров электрической цепи, содержащей дугу. Для расчета уровней высших гармоник тока и напряжения, генерируемых печной дугой переменного тока, целесообразно пользоваться вольт-амперными характеристиками, полученными экспериментальным путем на действующих ДСП.

2. Разработана динамическая модель печной дуги в МаОаЬ (БипиИпк), позволяющая моделировать все три периода горения и пик зажигания дуги, который является важной особенностью дуги переменного тока. При этом относительная погрешность результатов вычислений по сравнению с экспериментальными данными по отдельным гармоническим составляющим тока и напряжения не превышает 9,3%;

3. Показано, что при проведении расчетов с целью проверки выполнения требований ГОСТ 13109-97 необходимо вероятностные параметры динамической ВАХ дуги задавать отдельно для положительного и отрицательного полупериода для получения достоверного уровня четных гармоник в расчетном спектре;

4. Доказано, что представление сопротивления дуги в период устойчивого горения в виде синусоидальной функции с характерной частотой регулярных колебаний, оказывает значительное влияние на уровень высших гар-

моник в модели системы электроснабжения с дуговой электропечью и позволяет повысить адекватность модели;

5. Разработана комплексная методика расчета уровней высших гармоник тока и напряжения в произвольных точках системы электроснабжения при различных режимах работы дуговых электропечей в программном продукте Ма11аЬ (БтшПпк). Данная методика позволяет проводить расчеты уровней высших гармоник от действующих ДСП, прогнозировать значения высших гармоник тока и напряжения в системе электроснабжения при схемных изменениях и подключении новых потребителей электроэнергии. Ре зультаты моделирования могут быть использованы при разработке мероприятий по снижению уровней высших гармоник и разработке технических условий на присоединение к электросетям новых потребителей;

6. Модернизированы стандартные блоки, имеющиеся в библиотеке 8}тРо\\'егБуз1ет5, что позволило автоматизировать процесс расчета параметров схемы замещения элементов и сократить общее время создания модели объекта СЭС с дуговыми электропечами;

7. Выполнен расчет высших гармонических составляющих напряжения в точке общего присоединения дуговой сталеплавильной печи емкостью 40 тонн (6ДСП-40) Металлургического производства ОАО «АВТОВАЗ». Расчеты выполнены для периода проплавления колодцев, когда динамическая вольт-амперная характеристика дуги резко нелинейна и уровень высших гармонических составляющих максимален. При расчете оценочных характеристик качества модели средний абсолютный процент ошибки (МАРЕ) составил 8,9%, что говорит о достаточной точности разработанной модели и методики расчета.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

В рекомендованных ВАК РФ научных журналах и изданиях:

1. Черненко, А.Н. Расчет высших гармоник тока и напряжения при работе дуговой сталеплавильной печи / А.Н. Черненко, В.В. Вахнина // Известия вузов. Проблемы энергетики. - 2006. - № 11-12. - С. 16-19.

2. Черненко, А.Н. Обобщенные динамические характеристики электрической дуги при дуговой сварке и плавке металлов / А.Н. Черненко, В.В. Вахнина // Известия вузов. Электромеханика. - 2009. - №5. - С. 53-56.

3. Черненко, А.Н. Обобщенная модель печной и сварочной душ / А.Н. Черненко // Вектор науки Тольяттинского государственного университета. -2011. -№3. - С. 53-59.

Статьи в сборниках научных трудов:

4. Черненко, А.Н. Модель нелинейной дуговой нагрузки в системе электроснабжения / А.Н. Черненко // Проблемы электроэнергетики: сборник научных трудов. - Саратов: СГТУ, 2010. - С. 84-87.

Статьи в сборниках научных конференций:

5. Черненко, А.Н. Содержание высших гармоник в низковольтных сетях / А.Н. Черненко // Материалы V Всероссийской научно-технической конференции «Современные промышленные технологии». - Н. Новгород: НГТУ, 2006. - С. 24-25.

6. Черненко, А.Н. Высшие гармоники тока и напряжения, генерируемые нелинейной дугой дуговой сталеплавильной печи / А.Н. Черненко, В.В. Вахнина // Энергетика и Энергоэффективные технологии: материалы Международной научно-технической конференции, посвященной 50-летию ЛГТУ. - Липецк: ЛГТУ, 2006. - С. 154-156.

7. Черненко, А.Н. Особенности режимов работы электрических сетей с изолированной нейтралью / А.Н. Черненко, В.В. Вахнина // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: тезисы докладов XIII Международной на-

учно-технической конференции студентов и аспирантов. - М.: МЭИ, 2007. -С. 346-347.

8. Черненко, А.Н. Моделирование режимов работы электрических сетей с изолированной нейтралью / А.Н. Черненко, В.В. Вахнина // Энергоэффективность и энергобезопасность производственных процессов: труды Всероссийской научно-технической конференции студентов, магистрантов, аспирантов. - Тольятти: ТГУ, 2007. - С. 91-93.

9. Черненко, А.Н. Математическое моделирование электрических сетей с изолированной нейтралью /' А.Н. Черненко, В.В. Вахнина, С.С. Чертаксв // Материалы и технологии XXI века: сборник статей VI Международной научно-технической конференции. - Пенза: Приволжский Дом знаний, 2008. -С. 43-45.

10. Черненко, А.Н. Применение технологий геоинформационных систем для моделирования системы электроснабжения города / А.Н. Черненко, В.В. Вахнина, A.A. Козуб, Д.Л. Спиридонов // Тинчуринские чтения: материалы докладов Ш-й молодежной международной конференции. - Казань: КГЭУ,2008.-С. 161-162.

11. Черненко, А.Н. Моделирование режимов работы нелинейной дуговой нагрузки / А.Н. Черненко, В.В. Вахнина // Проблемы электротехники, электроэнергетики и электротехнологии: сборник трудов Международной научно-технической конференции. - Тольятти: ТГУ, 2009.- С. 108-110.

12. Черненко, А.Н. Расчеты функционирования региональных электроэнергосистем при развитии аварийных ситуаций / А.Н. Черненко, В.В. Вахнина, В.Д. Селемир, В.И. Карелин, В.В. Горохов, В.А. Шаповалов // Повышение надежности и эффективности эксплуатации электрических станций и энергетических систем. Энерго-2010: труды Всероссийской научно-

практической конференции. - Москва: МЭИ, 2010. - С. 123-124.

Подписано в печать & tí- ÍJT. Зак.М/ Тир. i СО Пл. J,M Полиграфический центр МЭИ(ТУ) Красноказарменная ул.,д.13

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ РАСЧЕТА ВЫСШИХ ГАРМОНИК. ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Особенности технологических процессов и характеристик нагрузки установок дуговой плавки металлов.

1.2. Анализ методов определения и нормирования несинусоидальности кривой напряжения.

1.3. Задачи исследования.

2. АНАЛИЗ ОСОБЕННОСТЕЙ ДУГОВЫХ ПРОЦЕССОВ В ДУГОВЫХ ЭЛЕКТРОПЕЧАХ.

2.1. Параметры и показатели работы современных дуговых электропечей.

2.2. Особенности дуги переменного тока в ДСП.

2.3. Методы расчета дуги переменного тока.

2.4. Выводы по второй главе.

3. РАЗРАБОТКА ДИНАМИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПЕЧНОЙ ДУГИ В МАТЬАВ (81МиЬГЫК).

3.1. Выбор метода моделирования электрической дуги.

3.2. Временные динамические модели.

3.3. Сравнение результатов расчета высших гармоник тока и напряжения с использованием моделей ВАХ дуги.

3.4. Повышение достоверности расчетной модели.

3.5. Выводы по третьей главе.

4. ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ДУГОВОЙ ЭЛЕКТРОПЕЧИ НА НЕСИНУСОИДАЛЬНОСТЬ КРИВОЙ НАПРЯЖЕНИЯ В ТОЧКЕ ОБЩЕГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ.

4.1. Программная реализация расчетов влияния дуговой нагрузки на уровень высших гармоник. Выбор среды моделирования.

4.2. Математические модели элементов системы электроснабжения с дуговыми электропечами.

4.3. Экспериментальное исследование уровней высших гармоник напряжения в точке общего присоединения печи 6ДСП-40.

4.4. Расчет высших гармоник напряжения в точке общего присоединения печи 6ДСП-40.

4.4. Выводы по четвертой главе.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.

Актуальность работы. В настоящее время распространенным видом искажений в электрических сетях являются высшие гармоники [1,2]. Основными источниками искажения кривой тока и напряжения в системах электроснабжения являются вентильные преобразователи [3]. Однако в последнее время приходится считаться и с высшими гармониками (ВГ), генерируемыми дуговыми сталеплавильными печами (ДСП), так как растет производство стали в дуговых электропечах и их мощность.

Несинусоидальные режимы оказывают негативное воздействие на силовое электрооборудование, системы релейной защиты, автоматики и телекоммуникации [4]. Экономический ущерб, возникающий в результате воздействия высших гармоник, обусловлен ухудшением энергетических показателей и сокращением срока службы электрооборудования, общим снижением надежности функционирования электрических сетей. В отдельных случаях возможно ухудшение качества и снижение количества выпускаемой продукции. Гармонические искажения, вызванные нелинейной нагрузкой, приводят к появлению в системе электроснабжения токов большей амплитуды, чем ожидалось. Эти токи не могут быть адекватно измерены с помощью недорогих переносных контрольных приборов, широко используемых многими специалистами по установке и эксплуатации электрооборудования, что приводит к значительному занижению фактических уровней токов - иногда на 40% [5]. Стоимость аварийного отключения электрооборудования, как и любого другого незапланированного ограничения, может быть весьма значительной. Сниженный эксплуатационный срок оборудования, возможно, очень дорого обойдется владельцу.

По результатам анкетирования 150 крупных промышленных потребителей в различных регионах России, проведенного Комитетом по стандартизации в области электромагнитной совместимости (ЭМС), 30 % респондентов связывают с некачественной электроэнергией выход из строя электрооборудования (двигателей, конденсаторных установок, технологических линий и др.). Ухудшение качества выпускаемой продукции отмечали 25 % опрошенных, а снижение производительности механизмов - 28 %. Более 40 % из числа анкетированных связывали сбои средств автоматики, телемеханики, связи, компьютерной техники с ухудшением качества электроэнергии (КЭ) в питающей, сети [6, 7].

По имеющимся оценкам, проблемы качества электроэнергии обходятся промышленности и в целом деловому сообществу Европейского Союза (ЕС) на сумму около 10 млрд. евро в год, в то время как затраты на превентивные меры по повышению КЭ составляют менее 5 % от этой суммы [5].

Поэтому актуальным является обеспечение электромагнитной совместимости электрооборудования при снижении затрат на обеспечение качества электроэнергии. Важное значение приобретает вопрос разработки методов и математических моделей, позволяющих определять показатели качества электроэнергии, в частности, искажения синусоидальности кривой напряжения, создаваемые дуговыми электропечами на собственных шинах питания и в различных элементах системы электроснабжения. Таким образом, развитие математических моделей, адекватно отражающих влияние дуговых электропечей в различных режимах работы на электрическую сеть, позволит строить рациональные системы электроснабжения промышленных предприятий, имеющих в нагрузках большую долю ДСП.

Целью диссертационной работы является создание динамической модели электрической дуги и методики расчета уровня высших гармоник, генерируемых дуговыми электропечами, в Ма1;1аЬ (БтиНпк).

В соответствии с поставленной целью в работе решены следующие задачи: у

1. Проведен анализ методов определения и нормирования несинусоидальности кривой напряжения и средств экспериментальных исследований коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения и значений отдельных гармоник;

2. Проанализированы характеристики электрической дуги, оказывающие наибольшее влияние на ее динамическую вольт-амперную характеристику в дуговой электропечи;

3. Выбран метод моделирования и разработана динамическая модель печной дуги в Ма^аЬ (ЗшшНпк);

4. Разработана методика расчета в пакете расширения ЗппиНпк системы МАТЬАВ уровня высших гармоник тока и напряжения, генерируемых дуговыми электропечами;

5. Модернизированы стандартные библиотечные блоки 81тРо\¥ег8уз-1етз, что позволило автоматизировать процесс расчета параметров схем замещения элементов и сократить общее время моделирования;

6. Рассчитаны уровни высших гармонических составляющих напряжения в точке общего присоединения дуговой сталеплавильной печи емкостью 40 тонн Металлургического производства ОАО «АВТОВАЗ». Определение оценочных характеристик показало достаточную точность разработанной модели печной дуги и методики расчета.

Методы исследования. При решении поставленных в диссертации задач использовались методы анализа и математического моделирования систем электроснабжения дуговых электропечей. Математическая модель объекта системы электроснабжения дуговой электропечи была получена путем синтеза из отдельных элементов и реализована в пакете расширения 81тиНпк системы МАТЬАВ. Адекватность разработанной модели печной электрической дуги и методики расчета высших гармоник тока и напряжения проверена статистическими методами. При выполнении работы использовались труды российских и зарубежных ученых, а также материалы конференций и семинаров.

Обоснованность и достоверность научных положений, теоретических выводов, основных результатов и рекомендаций, приведенных в диссертационной работе, подтверждена их экспериментальной проверкой в реальных системах электроснабжения действующих предприятий.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Создана динамическая модель печной дуги в Ма1:1аЬ-(БипиПпк) для оценки уровня ВГ тока и напряжения, генерируемых ДСП;

2. Показано, что при проведении расчетов с целью проверки выполнения требований ГОСТ 13109-97 необходимо параметры динамической ВАХ дуги задавать отдельно для положительного и отрицательного полупериода для-получения достоверного уровня четных гармоник в расчетном спектре;

3. Доказано, что представление сопротивления дуги в период устойчивого горения в виде синусоидальной функции с характерной частотой колебаний, оказывает значительное влияние на уровень высших гармоник в модели системы электроснабжения (СЭС) с дуговой электропечью и позволяет повысить адекватность модели;

4. Разработана комплексная методика расчета уровней высших гармоник тока и напряжения в произвольных точках системы электроснабжения при различных режимах работы дуговых электропечей в программном продукте Ма11аЬ (ЗгаиНпк).

Практическая ценность работы заключается в разработанной методике расчета в Ма^аЬ (ЭтиНпк) уровня высших гармоник тока и напряжения, генерируемых дуговыми электропечами. Данная методика позволяет промышленным предприятиям проводить расчеты уровней высших гармоник от действующих дуговых электропечей, прогнозировать значения ВГ тока и напряжения в СЭС при схемных изменениях и подключении новых потребителей электроэнергии. Результаты моделирования могут быть использованы при разработке мероприятий по снижению уровней ВГ. В энергоснабжаю-щих организациях положения диссертации могут быть использованы для оценки уровней ВГ в точке общего присоединения, определения долевого вклада потребителей электроэнергии с ДСП в ухудшение КЭ по несинусоидальности напряжения и разработки технических условий на присоединение к электросетям новых потребителей.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на кафедре «Электроснабжение и электротехника» Тольят-тинского государственного университета, а также обсуждались на V Всероссийской научно-технической конференции «Современные промышленные технологии» (г. Нижний Новгород, 2006 г.), Международной научно-технической конференции, посвященной 50-летию ЛГТУ «Энергетика и Энергоэффективные технологии» (г. Липецк, 2006 г.), XIII Международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (г. Москва, 2007 г.), Всероссийской научно-технической конференции студентов, магистрантов, аспирантов «Энергоэффективность и энергобезопасность производственных процессов» (г. Тольятти, 2007 г.), VI Международной научно-технической конференции «Материалы и технологии XXI века» (г. Пенза, 2008 г.), Международной научно-технической конференции «Проблемы электротехники, электроэнергетики и электротехнологии» (г. Тольятти, 2009 г), Всероссийской научно-практической конференции «Повышение надежности и эффективности эксплуатации электрических станций и энергетических систем» (г. Москва, 2010 г.).

Отдельные результаты исследований использовались в отчетах о научно-исследовательской работе [8, 9, 10].

Реализация работы. Результаты работы внедрены для оценки показателей качества электрической энергии в точках общего присоединения и разработки технических условий на присоединение потребителей электроэнергии с резкопеременным характером нагрузки на Жигулевском производственном отделении филиала ОАО «МРСК Волги» - «Самарские распределительные сети»; для прогнозирования уровней высших гармоник от действующих ДСП при схемных изменениях и подключении новых потребителей электроэнергии на Энергетическом производстве ОАО «АВТОВАЗ».

Основные результаты работы используются в учебном процессе при чтении курсов лекций «Моделирование в электротехнике», «Электротехнологические установки» и «Управление качеством электроэнергии в системах электроснабжения».

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 12 печатных работ, из которых: 3 статьи в ведущих периодических изданиях из перечня ВАК РФ, 9 работ в сборниках трудов международных и всероссийских научных конференций.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 141 странице машинописного текста, содержит 48 рисунков и 6 таблиц, состоит из введения, четырех глав, результатов и выводов, библиографического списка и трех приложений. Библиографический список состоит из 131 наименования использованной литературы, 31 из которых на иностранном языке.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

В работе получены и защищаются следующие результаты:

1. Установлено, что использование существующих методов расчета электрической дуги затруднительно в связи с необходимостью использования постоянной времени дуги, которая остается неизвестной при постоянном изменении теплового состояния газового промежутка. Основным недостатком численных методов решения является невозможность получения» общих решений. В общем случае вид кривых тока и напряжения на дуге зависит от задаваемых внешних условий (геометрия канала, род газа и т.д.) и от схемы и параметров электрической цепи, содержащей дугу. Для расчета уровней высших гармоник тока и напряжения, генерируемых печной дугой переменного тока, целесообразно пользоваться вольт-амперными-характеристиками, полученными экспериментальным путем на действующих ДСП.

2. Разработана динамическая модель печной дуги в Matlab (Simulink), позволяющая моделировать все три периода горения и пик зажигания дуги, который является важной особенностью дуги переменного тока. При этом относительная погрешность результатов вычислений по сравнению с экспериментальными данными по отдельным гармоническим составляющим тока и напряжения не превышает 9,3%;

3. Показано, что при проведении расчетов с целью проверки выполнения требований ГОСТ 13109-97 необходимо вероятностные параметры динамической ВАХ дуги задавать отдельно для положительного и отрицательного полупериода для получения достоверного уровня четных гармоник в расчетном спектре;

4. Доказано, что представление сопротивления дуги в период устойчивого горения в виде синусоидальной функции с характерной частотой регулярных колебаний, оказывает значительное влияние на уровень высших гармоник в модели системы электроснабжения с дуговой электропечью и позволяет повысить адекватность модели;

5. Разработана комплексная методика расчета уровней высших гармоник тока и напряжения в произвольных точках системы электроснабжения при различных режимах работы дуговых электропечей в программном продукте Ма^аЬ (81тиНпк). Данная методика позволяет проводить расчеты уровней высших гармоник от действующих ДСП, прогнозировать значения высших гармоник тока и напряжения в системе электроснабжения при схемных изменениях и подключении новых потребителей электроэнергии. Результаты моделирования могут быть использованы при разработке мероприятий по снижению уровней высших гармоник и разработке технических условий на присоединение к электросетям новых потребителей;

6. Модернизированы стандартные блоки, имеющиеся в библиотеке 81тРо\уег8у51ет8, что позволило автоматизировать процесс расчета параметров схемы замещения элементов и сократить общее время создания модели объекта СЭС с дуговыми электропечами;

7. Выполнен расчет высших гармонических составляющих напряжения в точке общего присоединения дуговой сталеплавильной печи емкостью 40 тонн (6ДСП-40) Металлургического производства ОАО «АВТОВАЗ». Расчеты выполнены для периода проплавления колодцев, когда динамическая вольт-амперная характеристика дуги резко нелинейна и уровень высших гармонических составляющих максимален. При расчете оценочных характеристик качества модели средний абсолютный процент ошибки (МАРЕ) составил 8,9%, что говорит о достаточной точности разработанной модели и методики расчета.

1. Lundquist, J. On Harmonic Distortion in Power Systems // Department of Electric Power Engineering: Technical report no 371L. Göteborg, Sweden, 2001. - 139 p.

2. Gosbell, V. Harmonic distortion in the electric supply system / V. Gosbell, S. Perera, V. Smith // Integral Energy Power Quality Centre: Technical Note No. 3. -Australia, 2000. 10 p.

3. Жежеленко, И.В. Высшие гармоники в системах электроснабжения промпредприятий. 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 2004. -358 с.

4. Жежеленко, И.В. Качество электроэнергии на промышленных предприятиях / И.В. Жежеленко, Ю.Л. Саенко. 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 2005. - 261 с.

5. Чэпмэн, Д. Цена низкого качества электроэнергии // Энергосбережение. 2004. - № 1. - С. 67-69.

6. Никифорова, В.Н. Сертификация эффективный механизм государственной политики обеспечения качества электроэнергии / В. Н. Никифорова, В. В. Суднова // Вестник Госэнергонадзора. - 2000. - № 2. - С. 23-25.

7. A.Н. Черненко и др. Тольятти, 2008. - 298 с. - х/д № 032801/5638к.

8. B.А.Шаповалов, А.Н. Черненко и др. Тольятти, 2009. - 162 с. - х/д № 032901.

9. Воскобойников, В.Г. Общая металлургия / В.Г. Воскобойников, В.А. Кудрин, A.M. Якушев. 6-изд., перераб и доп. - М.: ИКЦ «Академкнига», 2005. - 768 с.

10. Дюдкин, Д.А. Современная технология производства стали / Д.А. Дюдкин, В.В. Кисиленко. М.: Теплотехник, 2007. - 528 с.

11. Naranjo, R.D. Advanced Melting Technologies: Energy Saving Concepts and Opportunities for the Metal Casting Industry. BCS Incorporated, 2005. - 46 c.

12. Рябов, A.B. Современные способы выплавки стали в дуговых печах/ A.B. Рябов, И.В. Чуманов, М.В. Шишимиров. М.: Теплотехник, 2007. - 192 с.

13. Шевцов, М.С. Развитие электротермической техники / М.С. Шевцов, A.C. Бородачев. М.: Энергоатомиздат, 1983. - 208 с.

14. Zagadnienia energetyczne wybranych urz^dzeñ elektrycznych systemów stalowniczych / pod redakcjq. A. Sawickiego 11 Seria Monografie nr 195. -Cz^stochowa, 2010. 272 p.

15. Минеев, P.B. Повышение эффективности электроснабжения электропечей / Р.В. Минеев, А.П. Михеев, Ю.Л. Рыжнев. М.: Энергоатомиздат, 1986. - 208 с.

16. Марков, H.A. Электрические цепи и режимы дуговых электропечных установок. М.: Энергия, 1975. - 204 с.

17. Электрические промышленные печи. Дуговые печи и установки специального нагрева / Под ред. А.Д. Свенчанского. -2-е изд., перераб. М.: Энергоиздат, 1981. - 296 с.

18. Кручинин, A.M. Автоматическое управление электротермическими установками / A.M. Кручинин, K.M. Махмудов, Ю.М. Миронов и др. Под ред. А.Д. Свенчанского. М.: Энергоатомиздат, 1990. - 416 с.

19. Taylor, Ch.R. Electric Furnace Steelmaking / Ch.R. Taylor, C.C. Custer.- Iron & Steel Society, 1985. 395 p.

20. Миронов, Ю.М. Теоретическая электротехника электрических электродных печей: Учеб. пособие. Чебоксары: Изд-во Чуваш, ун-та, 1997. -232 с.

21. Салтыкова, O.A. Электромагнитная совместимость дуговых сталеплавильных печей и электроприемников промышленных предприятий: автореф. дис. канд. техн. наук. Горький, 1987.

22. Короткие сети и электрические параметры дуговых электропечей. Справочник. Под ред. Я.Б. Данцисса, Г.М. Жилова. 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Металлургия, 1987. 320 с.

23. Вагин, Г.Я. Экономия энергии в промышленности. Учебное пособие / Г.Я. Вагин, А.Б. Лоскутов. Нижегород. гос. техн. ун-т., НИЦЭ.: Н. Новгород, 1998. - 220 с.

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

25. Вагин, Г.Я. Исследование режимов работы мощных статических компенсаторов на металлургических предприятиях с дуговыми печами / Г.Я. Вагин, А.Б. Лоскутов // Промышленная энергетика. 1991. - №12. - С. 39-42.

26. Борисов, Б.П. Электроснабжение электротехнологических установок / Б.П. Борисов, Г.Я. Вагин Киев: Наук. Думка, 1985. - 248 с.

27. Вагин, Г.Я. Концепция применения мощных дуговых сталеплавильных печей на промышленных предприятиях / Г.Я. Вагин,

28. A.Б. Лоскутов, H.H. Головкин // Промышленная энергетика. 1990. - №11. -С. 19-24.

29. Влияние дуговых электропечей на системы электроснабжения / Под ред. М.Я. Смелянского, Р.В. Минеева. М.: Энергия, 1975. - 184 с.

30. Жежеленко, И.В. Показатели качества электроэнергии и их контроль на промышленных предприятиях. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1986. - 186 с.

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

32. Иванов, B.C. Режимы потребления и качество электроэнергии систем электроснабжения промышленных предприятий / B.C. Иванов,

33. B.И. Соколов. М.: Энергоатомиздат, 1987. - 336 с.

34. Нормирование показателей качества электрической энергии и их оптимизация / Под ред. А. Богуцкого, А.З. Гамма, И.В. Жежеленко. -Гливице: Изд-во Силезского политехнического института, 1988. - 249 с.

35. Rudnick, Н. Delivering clean and pure power / H. Rudnick, J. Dixon, L. Moran // IEEE Power Energy Magazine. 2003. - №5. - P. 32-40.

36. Веников, В.А. Статические источники реактивной мощности в электрических сетях / В.А. Веников, Л.А. Жуков, И.И. Карташев, Ю.П. Рыжов. М.: Энергия, 1975. - 135 с.

37. Schnahnerelle, J. A new control strategy for reducing flicker of electric arc furnaces / J. Schnahnerelle, W. Horger // MPT Int. 1997. - №4. - P. 60 - 62.

38. Biswas, M. Voltage Level Improving by Using Static VAR Compensator (SVC) / M. Biswas, Kamol K. Das // Global Journal of researches in engineering: J General Engineering. 2011. - №11. - P. 12-18.

39. Жежеленко, И.В. Качество электроэнергии на промышленных предприятиях / И.В. Жежеленко, М.Л. Рабинович, В.М. Божко. Киев: Техника, 1981. - 160 с.

40. Жежеленко, И.В. Резонансные фильтры в электрических сетях // Электричество. 1974. - №7. - С. 32-37.

41. Михеев, А.П. Анализ несимметричных режимов дуговых сталеплавильных печей / А.П. Михеев, Н.М. Ворошилов, Ю.Л. Рыжнев и др. // Промышленная энергетика. 1976. - №4. - С. 8-10.

42. Михеев, А.П. Расчет несимметричных режимов напряжений мощных дуговых электропечей / А.П. Михеев, В.Л. Рабинович, Р.В. Минеев и др. // Электротехника. 1977. - №12. - С. 46-48.

43. Шидловский, А.К. Оптимизация несимметричных режимов систем электроснабжения / А.К. Шидловский, В.Г. Кузнецов, В.Г. Николаенко. -Киев: Наукова думка, 1987. 173 с.

44. Черепанов, В.В. Расчеты несинусоидальных и несимметричных режимов систем электроснабжения промышленных предприятий. Горький: изд. ГТУ, 1989. - 88 с.

45. Бронштейн, Б.В. Высшие гармоники токов и напряжений в рабочих режимах дуговых сталеплавильных печей / Б.В. Бронштейн, Р.В. Минеев // Электротехника. 1980. - №3. - С. 60-62.

46. Zdenek, Н. Higher harmonic currents and voltages in the power of a three phase electric arc furnace // Sb. Veb. pr. VSB Ostare R. Elektotechnic. -1992. - 1,№1.-C. 1-11.

47. Черненко, A.H. Содержание высших гармоник в низковольтных сетях // Материалы V Всероссийской научно-технической конференции «Современные промышленные технологии». Н. Новгород: НГТУ, 2006. - С. 24-25.

48. Кармашев, B.C. Электромагнитная совместимость технических средств: Справочник. М.: Науч.-техн. центр «Норт», 2001. - 402 с.

49. Метрология электрических измерений в электроэнергетике: Докл. науч.-техн. конф. 2002 г. / Под общ. ред. Я.Т. Загорского. М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2002. - 144 с.

50. Методика проведения инструментального обследования при энергоаудите / СРО НП «Три Э». СПб., 2010. - 61 с.

51. ГОСТ Р 53333-2008. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Контроль качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. Введ. 2008-12-25. - М.: Стандартинформ, 2009. - 31 с.

52. ГОСТ Р 51317.4.30-2008. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Методы измерений показателей качества электрической энергии. Введ. 2010-01-01. - М.: Стандартинформ, 2009. - 60 с.

53. Horia, A. Power Quality and Electrical Arc Furnaces / A. Horia, C. Costin, G. Sorin // Power Quality. 2011. - P. 77-100.

54. Корнилов, Г.П. Анализ режимов работы статического тиристорного компенсатора реактивной мощности дуговой сталеплавильной печи / Г.П. Корнилов и др. // Главный энергетик. 2011. - №3. - С. 30-34.

55. Ермилов, A.A. Электроснабжение промышленных предприятий / A.A. Ермилов, Б.А. Соколов. 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1986. - 144 с.

56. Кудрин, Б.И. Электроснабжение промышленных предприятий. -2-е изд., испр. - М.: Интермет Инжиниринг, 2007. - 672 с.

57. Справочник по проектированию электропривода, силовых и осветительных установок / Под ред. Я.М. Болыпама, В.И. Круповича, M.JI. Самовера. М.: Энергия, 1974. - 728 с.

58. Справочник по проектированию электроснабжения / Под ред. Ю.Г. Барыбина и др. М.: Энергоатомиздат, 1990. - 576 с.

59. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию / Под ред. A.A. Федорова. М.: Энергоатомиздат, 1986. 568 с.

60. Аррилага, Д. Гармоники в электрических системах / Д. Аррилага, Д. Брэдли, П. Боджер. М.: Энергоатомиздат, 1990. - 215 с.

61. Гераскин, О.Т. Применение вычислительной техники для расчета высших гармоник в электрических сетях / О.Т. Гераскин, В.В. Черепанов. -М.: ВИПКЭнерго, 1987. 53 с.

62. Елизаров, К.А. Сравнительные показатели дуговых сталеплавильных печей постоянного и переменного тока для литейных производств / К.А. Елизаров, М.М. Крутянский, С.М. Нехамин, А.И.Черняк // Электрометаллургия. 2011. - №1. - С. 9-15.

63. Шидловский, А.К. Введение в статистическую динамику систем электроснабжения / А.К. Шидловский, Э.Г. Куренный. Киев: Наукова думка, 1984. - 273 с.

64. Sousa, J. Harmonics and Flicker Analysis in Arc Furnace Power Systems / J. Sousa, M.T. Correia de Barros, M. Covas, A. Simoes // Proceedings of the International Conference on Power Systems Transients. Budapest, 1999. -P. 626-630.

65. Корн, Г. Справочник по математике для научных работников и инженеров / Г. Корн, Т. Корн. М.: Наука, 1984.- 832 с.

66. EN 50160. Voltage Characteristics in Public Distribution Systems. -Eurelectric, 2010. 44 p.

67. IEEE Std 519. Recommended Practices and Requirements for Harmonic Control in Elect Power Systems. IEEE, 1993. - 51 p.

68. AS. 2279.2. Disturbances in mains supply networks Limitation of harmonics caused by industrial equipment. - Standards Australia, 1991. - 12 p.

69. Геддей, Д.К. Контроль гармонических искажений в электрических сетях Австралии / Д.К. Геддей и др. // Влияние электроустановок высокого напряжения на окружающую среду. М.: Энергоатомиздат, 1988. - 102 с.

70. Вахнина, В.В. Расчет высших гармоник тока и напряжения при работе дуговой сталеплавильной печи / В.В. Вахнина, А.Н. Черненко // Известия вузов. Проблемы энергетики. 2006. - № 11-12. - С. 16-19.

71. Макарычев, П.К. Средства измерений показателей качества электроэнергии. Принципы и проблемы проектирования // Труды второй всероссийской школы-семинара молодых ученых и специалистов. М.: Изд-во МЭИ, 2004 - С. 47-52.

72. Качество электроэнергии в системах электроснабжения: лабораторный практикум / сост. А.Н. Черненко Тольятти: ТГУ, 2011. - 23 с.

73. Рекус, Г.Г. Электрооборудование производств: Справ, пособие. -М.: Высш. шк., 2007. 709 с.

74. Гудим, Ю.А. Производство стали в дуговых печах. Конструкции, технология, материалы: монография / Ю.А. Гудим, И.Ю. Зинуров, А.Д. Киселев. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2010. - 547 с.

75. Вагин, Г.Я. Системы электроснабжения: комплекс учебно-методических материалов / Г.Я. Вагин, E.H. Соснина. Нижний Новгород: НГТУ, 2006. - 91 с.

76. Вахнина, В.В. Обобщенные динамические характеристики электрической дуги при дуговой сварке и плавке металлов / В.В. Вахнина, А.Н. Черненко // Известия вузов. Электромеханика. 2009. - №5. - С. 53-56.

77. Воропаев, Е.Г. Электротехника. Тула: Изд-во ТГПИ, 1995. - 89 с.

78. Электрооборудование и автоматика электротермических установок: Справочник / Под. ред. А.Г. Альтгаузена, И.М. Бершицкого, М.Д. Бершицкого и др. М.: Энергия, 1978. - 304 с.

79. Электротехнологические промышленные установки / Под ред. А.Д. Свенчанского. М.: Энергоатомиздат, 1982. - 400 с.

80. Свенчанский, А.Д. Электроснабжение и автоматизация электротермических установок / А.Д. Свенчанский, 3.JI. Трейзон, JI.A. Мнухин. М.: Энергия, 1980. - 320 с.

81. Макаров, А.Н. Теория и практика теплообмена в электродуговых и факельных печах, топках, камерах сгорания: монография / А.Н. Макаров. Ч. 1. Основы теории теплообмена излучением в печах и топках. Тверь: ТГТУ, 2007.- 184 с.

82. Фарнасов, Г.А. Электрооборудование и элементы автоматизации электроплавильных установок / Г.А. Фарнасов, B.JI. Рабинович, A.B. Егоров. М.: Металлургия, 1976. - 336 с.

83. Шпиганович, A.A. Имитационная модель электрической цепи дуговой сталеплавильной печи / A.A. Шпиганович, Ю.А. Шурыгин //

84. Сборник трудов IX Международной научно-практической интернет-конференции «Энерго- и ресурсосбережение XXI век». Липецк: ЛГТУ, 2011. - С. 38-41.

85. Коротеев, A.C. Плазмотроны: конструкции, характеристики, расчет / A.C. Коротеев, В.М. Миронов, Ю.С. Свирчук. М.: Машиностроение, 1993. - 296 с.

86. Мауг, О. Uber die Theorie des Lightbogens und senier Löschung. -ETZ, 1943. №64. - P. 645-652.

87. Cassie, A.M. Arc Rupture and Circuit severity: A New Theory. -CIGRE, 1939. -№102

88. Кручинин, A.M. Расчет динамических систем с электрической дугой: Учеб. пособие по курсу «Автоматическое управление ЭТУ» / A.M. Кручинин, Моск. энерг. ин-т (МЭИ); Ред. В.П. Рубцов. М.: Изд-во МЭИ, 1988. - 68 с.

89. Заруди, М.Е. Методы расчета характеристик дуги в канале // ТВТ, 1968.-№1.-С. 35-43.

90. Крижанский, С.М. К теории вольтамперной характеристики столба нестационарного дугового разряда высокого давления // ЖТФ, 1965. т.35, вып. 10. - С. 1882-1888.

91. Ведерников, Г.А. Численный расчёт свойств электрической дуги в потоке газа / Г.А. Ведерников, Б.А. Урюков // Вопросы физики низкотемпературной плазмы. Минск, 1970. - С. 155-159.

92. Golkar, М.А. A Novel Method of Electrical Arc Furnace Modeling for Flicker Study / M.A. Golkar, M. Tavakoli Bina, S. Meschi // Renewable Energies and Power Quality. 2007. - №7. - P. 620-626.

93. Zheng, T. Effect of Different Arc Furnace Models on Voltage Distortion / T. Zheng, E. Makram, A. Girgis // Harmonics And Quality of Power. 1998. -№2. - P. 1079-1085.

94. Ting, W. A New Frequency Domain Method for the Harmonic Analysis of power system with Arc Furnace / W. Ting, S. Wennan, Z. Yao // 4th international conference on advances in power system control. 1997. - P. 552 -555.

95. Ozgun, O. Development of an Arc Furnace Model for Power Quality Studies / O. Ozgun, A. Abur // Power Engineering Society Summer Meeting. -1999.-№1.-P. 507 511.

96. Ozgun, O. Flicker Study Using a Novel Arc Furnace Model / O. Ozgun, A. Abur // IEEE transaction on power delivery. 2002. - №17. - P. 1158 - 1163.

97. Свенчанский, А.Д. Модель дуги при расчете динамических процессов в цепях ДСП / А.Д. Свенчанский, В.В. Цуканов // Математическое моделирование и расчет дуговых и плазменных сталеплавильных печей.- М.: ВНИИЭТО, 1983. С. 41-44.

98. Sharmeela, С. Voltage Flicker Analysis and Mitigation Case Study in ac Electric Arc Furnace Using PSCAD/EMTDC / C. Sharmeela, G. Uma, M.R. Mohan, K. Karthikeyan // International conference on power system technology. -2004. -№1.- P. 707-712.

99. Zheng, T. An Adaptive Arc Furnace Model / T. Zheng, E. Makram // IEEE Transaction on power delivery. 2000. - №15. - P. 931 - 939.

100. Montanari, G. The Effects of Series Inductors for Flicker Reduction in Electric Power System Supplying Arc Furnaces / G. Montanari, M. Loggini, L. Pitti, E. Tironi // Industry Applications Society Annual Meeting. 1993. - №2. - P. 1496- 1503.

101. Montanari, G. Flicker and distortion compensation in electrical plants supplying arc furnace / G. Montanari, M. Loggini, L. Pitti, E. Tironi // Industry Applications Society Annual Meeting. 1994. - №3. - P. 2249 - 2255.

102. Montanari, G. Arc furnace model for the study of flicker compensation in electrical networks / G. Montanari, M. Loggini, L. Pitti, E. Tironi // Power Delivery. 1994. - №9. - P. 2026 - 2036.

103. Kolluri, L.T. Voltage flicker prediction for two simultaneously operated ac arc furnaces / L.T. Kolluri, S. McGranaghan // Transmission and Distribution Conference. 1996. - P. 255 - 262.

104. Blazic, B. Analysis of flicker mitigation in utility distribution network / B. Blazic, I. Papic // EUROCON 2003. 2003. - №2. - P. 292 - 296.

105. Рубцов, В.П. Анализ гармонического состава кривой фазного тока для оценки распределения мощности в тигле рудно-термической печи / В.П. Рубцов, В.А. Елизаров // Электрометаллургия. 2011. - №3. - С. 11-19.

106. Электромагнитная совместимость электроприемников промышленных предприятий // А.К. Шидловский, Б.П. Борисов, Г.Я. Вагин и др. К.: Наукова думка, 1992. - 236 с.

107. Черненко, А.Н. Обобщенная модель печной и сварочной дуги // Вектор науки Тольяттинского государственного университета. -2011.- №3.

108. Черненко, А.Н. Модель нелинейной дуговой нагрузки в системе электроснабжения // Проблемы электроэнергетики: сборник научных трудов. Саратов: СГТУ, 2010. - С. 84-87.

109. Семененко, М.Г. Введение в математическое моделирование. М.: Солон-Р, 2002.- 112 с.

110. Дьяконов, В.П. Компьютерная математика. Теория и практика. -М.: Нолидж, 2001. 1296 с.

111. SimPowerSystems 5: Reference. The Math Works Inc., 2008.

112. SimPowerSystems For Use with Simulink. User's Guide The Math Works Inc., 2011 - 411 p.

113. Дьяконов, В.П. MATLAB и Simulink в электроэнергетике. Справочник / В.П. Дьяконов, A.A. Пеньков. М.: Горячая линия - Телеком, 2009. - 816 с.

114. Нейман, JI.P. Теоретические основы электротехники. Т.2. / JI.P. Нейман, К.С. Демирчян. М.: Энергия, 1981 - 416 с.

115. Зевеке, Г.В. Основы теории цепей / Г.В. Зевеке, П.А. Ионкин и др. -М.: Энергия, 1975.-752 с.

116. Черных, И.В. Моделирование электротехнических устройств в MATLAB, SimPowerSystems и Simulink. М.: ДМК Пресс, 2008. - 290 с.

117. Дьяконов, В.П. Simulink 5/6/7. М.: ДМК-Пресс, 2008. - 784 с.

118. Kasikci, I. Short Circuits in Power Systems: A Practical Guide to IEC 60909. Germany: Wiley-VCH Verlag-GmbH, 2002. - 260 p.

119. Костин, В.Н. Передача и распределение электроэнергии: Учебное пособие / В.Н. Костин, Е.В. Распопов, Е.А. Родченко. СПб.: СЗТУ, 2003. -147 с.

120. Лейтес, Л.В. Электромагнитные расчеты трансформаторов и реакторов. М.: Энергия, 1981. - 392с.

121. Электротехнический справочник в 4 т. Т.З. Производство, передача и распределение электрической энергии / Под общей ред. Профессоров МЭИ В.Г. Герасимова и др. М.: Изд-во МЭИ, 2004. - 964 с.

122. Блок, В.М. Электрические сети и системы: Учеб. пособие для студентов электроэнерг. спец. вузов. М.: Высш. шк., 1986. - 430 с.

123. Казиев, В.М. Введение в анализ, синтез и моделирование систем: Учебное пособие. М.: Интернет-Университет Информационных Технологий; БИНОМ. Лаборатория знаний, 2006. - 244 с.

124. Кацко, И.А. Практикум по анализу данных на компьютере / И.А. Кацко, Н.Б. Паклин. М.: Издательство КолосС, 2009. - 278 с.