С коммунально-бытовой нагрузкой

БОРТНИК Д.В., МарГУ, г. Йошкар-Ола

Науч. рук. канд. техн. наук, доцент ОРЛОВ А.И.

Широкое распространение электронных устройств, несмотря на повышение производительности труда и качества жизни, является причиной проблем качества электроэнергии. Мощные единичные нелинейные нагрузки, такие как выпрямители, циклоконверторы, а также множество маломощных нелинейных потребителей, могут потреблять значительное количество гармоник тока различного спектра. В результате падений напряжения на полных сопротивлениях электрической сети гармонические составляющие тока вызывают искажения напряжения в точках общего присоединения нагрузки, в которых нормируется предельный уровень гармоник (ГОСТ 32144-2013), превышение которого вызывает ряд проблем, связанных с потерями в трансформаторах, ложными срабатываниями релейной защиты. Отсутствие общепринятого универсального подхода к решению проблемы качества электроэнергии, вызванной нелинейными нагрузками, определяет актуальность темы исследования [1].

В работе экспериментально показано, что большинство коммунально-бытовых электроприемников имеет нелинейные вольт-амперные характеристики и в совокупности отрицательно влияет на качество электрической энергии в точках общего присоединения потребителей.

Оценка влияния высших гармоник на качество электрической энергии получена по результатам компьютерного моделирования электрической сети одного из микрорайонов г. Йошкар-Олы с коммунально-бытовой нагрузкой.

Результаты моделирования показывают, что применение пассивных фильтров не в полной мере решает задачу улучшения качества электрической энергии по следующим причинам. Во-первых, пассивные фильтры, как правило, устанавливаются в трансформаторных подстанциях, а потребитель может находиться от них на значительном расстоянии.
Во-вторых, резонансные пассивные фильтры на 3, 5-й и других гармониках низкого порядка имеют достаточно узкую полосу пропускания в окрестностях этих гармоник. Кроме того, пассивные фильтры становятся неэффективными при кратковременном или перманентом изменении спектра высших гармоник, генерируемых нагрузкой.

Для решения этой задачи предложено применять параллельные активные фильтры гармоник, которые лишены указанных недостатков пассивных фильтров. Возможности активных фильтров включают подавление всех высших гармоник или отдельных гармоник, коррекцию коэффициента мощности, симметрирование нагрузки, регулирование напряжения, уменьшение фликера напряжения и/или их комбинаций.

По результатам компьютерного моделирования на примере электрической сети одного из микрорайонов г. Йошкар-Олы показано, что установка активных фильтров на вводах потребителей позволяет сократить суммарные коэффициенты гармонических искажений напряжения на шинах подстанций с 11,52–16,0 до 0,25–1,07, искажений тока с 13,66–24,98 до 0,16–0,31, что соответствует нормам ГОСТ Р 54149-2013 [2].

Таким образом, установка активных фильтров гармоник в электрических сетях с коммунально-бытовой нагрузкой в условиях увеличения разнообразия нелинейных потребителей и их мощностей является перспективным направлением развития городских распределительных сетей. В будущем установка устройств такого класса может стать повсеместной производственной необходимостью.

Литература

1. Орлов А.И. Параллельный активный фильтр гармоник как агент системы фильтрокомпенсации в низковольтных распределительных сетях / А.И. Орлов, Д.В. Бортник // Матер. 9-й Междунар. науч. шк. «Наука и инновации–2014». – Йошкар-Ола, 2014. – С. 126–134.

2. ГОСТ Р 54149–2013. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. – М.: Госстандарт России, 2013.

УДК 621.36

Проблемы электромагнитной совместимости

Электротехнических комплексов

ГазокондеНсатного промысла

ВАкилов Р.Т., Сафина Э.Р., УГНТУ, г. Уфа

Науч. рук. канд. техн. наук, доцент Рябишина Л.А.

Для эффективного функционирования производственных объектов магистрального транспорта газа необходима нормальная работа различных систем, в том числе системы электроснабжения. Внутренние и внешние электромагнитные воздействия должны учитываться при работе технических средств, так как электромагнитная совместимость технических средств позволяет нормально функционировать электротехническому оборудованию, т.е. быть помехоустойчивым оборудованием и одновременно не создавать недопустимых помех для питающей сети. Алгоритм решения проблемы электромагнитной совместимости можно представить в виде трех этапов: выявление источников искажений напряжения сети, анализ влияния потребителей на сеть, определение норм показателей качества энергии для исследуемого объекта. Обеспечение электромагнитной совместимости электрооборудования на объектах магистрального транспорта газа является актуальной задачей [1, 2].

Основное оборудование компрессорных станций – центробежные нагнетатели газоперекачивающих агрегатов. Они оснащаются электрическими и поршневыми двигателями, а также газовыми турбинами. Объектом исследования является электротехнический комплекс газоконденсатного месторождения, а электромагнитные процессы, влияющие на показатели качества электрической энергии в системах электроснабжения, – предметом исследования магистерской работы.

В настоящее время наблюдается тенденция возрастания доли электрооборудования, являющегося потребителем несинусоидального тока, что влечет снижение надежности и качества внешнего электроснабжения [1, 2].

Для решения проблемы электромагнитной совместимости был проведен анализ электрооборудования компрессорной станции газоконденсатного месторождения и системы электроснабжения объекта. В ходе анализа выявлены факторы, вызывающие отклонение показателей качества энергии от норм, и определен набор этих показателей, которые могут существенно отклониться от действующих норм.

Следующим этапом исследований являлось определение условий возникновения определенных режимов работы в системе электро-снабжения компрессорных станций газоконденсатных месторождений.

Для дальнейшего исследования возникла необходимость разработки математической модели, которая позволяет проанализировать взаимное влияние параметров электрооборудования и режимов его работы на показатели качества системы электроснабжения. С помощью модели проведены исследования для различных вариантов источников питания. Установлены соотношения между суммарным значением высших гармоник и параметрами источника электроснабжения, при которых обеспечивается качественное напряжение на шинах питания электрооборудования.

Литература

1. Агунов А.В. Улучшение электромагнитной совместимости в автономных электроэнергетических системах ограниченной мощности методом активной фильтрации напряжения / А.В. Агунов // Электротехника. – 2003. – № 6. – С. 52–56.

2. Артюхов И.И. Особенности эксплуатации конденсаторных компенсирующих установок в системах электроснабжения газотурбинных компрессорных станций / И.И. Артюхов, Н.В. Погодин // Проблемы электроэнергетики: межвуз. науч. сб. – Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2005. – С. 21–29.


УДК 621.31