Разработка алгоритма эквивалентирования системы электроснабжения электротехнического комплекса предприятия с нелинейной нагрузкой тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.03, кандидат наук Коровченко, Павел Владиславович

• Коровченко, Павел Владиславович
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Коровченко, Павел Владиславович

ОГЛАВЛЕНИЕ

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЙ ПРИ НАЛИЧИИ ВЫСШИХ ГАРМОНИК

1.1 Основные принципы построения системы электроснабжения

1.2 Характерные схемы электроснабжения

1.3 Электроснабжение медицинского учреждения

1.4 Выводы по главе 1

ГЛАВА 2 ЧАСТОТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ И ФОРМИРОВАНИЕ ОБОБЩЕННОЙ СХЕМЫ ЗАМЕЩЕНИЯ

2.1 Схемы замещения элементов при синусоидальном режиме

2.2 Схемы замещения элементов при наличии высших гармоник

2.2.1 Силовые трансформаторы

2.2.2 Формирование обобщенной схемы замещения промышленного предприятия

2.3 Выводы по главе 2

ГЛАВА 3 ЭКВИВАЛЕНТИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ ПРИ НАЛИЧИИ ВЫСШИХ ГАРМОНИК

3.1 Метод моментов

3.2 Метод эквивалентного сечения

3.3 Метод среднего значения параметров

3.4 Влияние высших гармоник на точность расчета режимов работы электрической сети при

её эквивалентировании

3.5 Выводы по главе 3

ГЛАВА 4 ФАЗОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ НАГРУЗКИ С ПОЛУПРОВОДНИКОВЫМИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ

4.1 Имитационное моделирование совместной работы шести-пульсных и двенадцати-

пульсных преобразователей

4.2 Алгоритм реализации моделирования в среде МАТЬАВ-ЗшшИпк

4.3 Выводы по главе 4

ГЛАВА 5 КОМПЛЕКСНЫЙ ПОДХОД К МОДЕЛИРОВАНИЮ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ С УЧЕТОМ НЕЛИНЕЙНОЙ НАГРУЗКИ

5.1 Эквивалентирование системы электроснабжения

5.2 Алгоритм расчета токов КБ

5.3 Внедрение результатов работы

5.4 Выводы по главе 5

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

ПРИЛОЖЕНИЕ В

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка алгоритма эквивалентирования системы электроснабжения электротехнического комплекса предприятия с нелинейной нагрузкой»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования

В условиях увеличения стоимости электроэнергии, роста объемов производства и необходимости энергосбережения все более актуальной становится проблема компенсации реактивной мощности. Реактивная мощность является причиной снижения качества электроэнергии, поскольку увеличивает потери активной мощности и напряжения.

До сих пор основным средством компенсации реактивной мощности являются конденсаторные батареи (КБ), режим работы которых в значительной степени зависят от гармонического состава питающего напряжения. Наличие высших гармоник (ВГ) может привести к выходу из строя КБ, а значит ухудшить эффективность функционирования электротехнического комплекса предприятия и электромагнитную совместимость работы электрооборудования.

Для обеспечения безаварийной работы КБ прежде всего необходимо произвести расчеты режимов работы сети, на результатах которых должен основываться выбор типа её параметров компенсаторов ВГ. Решению этой задачи посвящены работы ряда известных ученых, среди которых Абрамович Б.Н., АррилагаДж., Жежеленко И.В., КучумовЛ.А., Железко Ю.С., АгуновА.В., Шклярский Я.Э. и др. Задача расчета сложных электрических сетей при наличии ВГ является чрезвычайно трудоемкой и в существующей постановке решается с рядом существенных допущений, что приводит к достаточно большим погрешностям определения тока КБ. В частности, известны методы расчета сложных электрических систем без учета сопротивлений кабельных линий. Кроме этого, в подобного рода расчетах, зависимость параметров электрической нагрузки от частот ВГ принимается в упрощенном виде, а источником ВГ со стороны нагрузки не предполагают наличие различных типов вентильных преобразователей.

В этой связи очевидна необходимость дальнейшего усовершенствования алгоритма методов расчета электрических сетей при наличии ВГ с учетом более

точного их эквивалентирования с использованием реальных частотных характеристик элементов системы электроснабжения предприятий, что в свою очередь может существенно увеличить точность определения тока КБ и параметров устройств компенсации ВГ.

Цель работы

Повышение эффективности расчета сложных электрических сетей при наличии высших гармоник путем их эквивалентирования с учетом реальных частотных характеристик элементов системы электроснабжения предприятия.

Основные задачи исследования

1. Выявление и математическая формализация зависимостей параметров элементов системы электроснабжения от частоты значимых высших гармоник. \

2. Разработка структуры эквивалентной схемы электрической сети для расчета тока КБ.

3. Разработка рационального метода эквивалентирования электрической сети.

4. Разработка модели электрической сети предприятия с 6-и и 12-и пульсными преобразователями и анализ режима работы сети.

5. Разработка алгоритма вычисления тока КБ с повышенной точностью. Идея работы

Для повышения эффективности выбора параметров устройств, компенсирующих высшие гармоники, при расчете режимов работы сети следует использовать схему замещения, сформированную по методу «моментов» с применением выявленных частотных характеристик элементов электротехнического комплекса.

Методология и методы исследований

В работе использованы методы теории электрических цепей, теории электроснабжения электротехнических комплексов, математического и имитационного моделирования систем электроснабжения и электромеханических систем с использованием пакета МАТЬАВ.

Научная новизна

1. Выявлены зависимости параметров элементов электротехнического комплекса от частоты, определяющие формирование схемы замещения системы электроснабжения.

2. Обоснован алгоритм вычисления тока КБ, учитывающий применение метода эквивалентирования по среднему значению параметров линий передач и уточненных частотных характеристик элементов электротехнического комплекса промышленного предприятия.

Положения, выносимые на защиту

1. Эквивалентирование параметров расчетной схемы замещения электротехнического комплекса предприятий, имеющих радиальную схему электроснабжения при характерном для них диапазоне и составе нагрузки, следует осуществлять с учетом выявленных зависимостей параметров схемы замещения индивидуальных элементов комплекса от гармонического состава напряжения и тока, что позволит повысить эффективность использования методов расчета режимов работы электрооборудования.

2. Применение метода усреднения параметров электрической сети по сравнению с другими применяемыми методами эквивалентирования при расчете параметров работы сети, содержащей высшие гармоники при использовании установленной зависимости определяющего соотношения мощности шести- и двенадцатипульсных преобразователей с учетом сдвига фаз между напряжением и током на них с использованием полученных частотных характеристик элементов

электротехнического комплекса позволит повысит точность определения тока конденсаторной батареи не менее, чем на 20 % по сравнению с существующими методами расчета.

Достоверность выводов и рекомендаций, изложенных в диссертации, основывается на использовании апробированных аналитических методов исследований компьютерных моделей с использованием стандартных блоков и базируется на фундаментальных положениях теории электроснабжения.

Теоретическая и практическая значимость работы

■ Разработан алгоритм формирования схем замещения систем электроснабжения, учитывающий изменение параметров элементов системы, включая нагрузку, в зависимости от частоты.

■ Получены зависимости, отражающие изменение параметров элементов системы электроснабжения на различных гармониках.

■ Разработана имитационная модель системы электроснабжения предприятия, содержащая как линейную, так и нелинейную нагрузки.

Реализация выводов и рекомендаций работы

Рекомендации по расчету токов конденсаторных батарей используются при реконструкции системы электроснабжения клиники имени Э.Эйхвальда СЗГМУ им. И.И. Мечникова.

Личный вклад автора

Получены зависимости параметров элементов системы электроснабжения от высших гармоник, включая нелинейную нагрузку. Разработан алгоритм формирования схем замещения систем электроснабжения, учитывающий изменение параметров элементов системы электроснабжения, включая нагрузку, в зависимости от частоты. На основе разработанных схем эквивалентирования произведен расчет параметров режимов электроснабжения электротехнического

комплекса с усредненными параметрами, характерными для промышленных предприятий.

Апробация результатов работы

Основные положения и результаты работы докладывались и получили положительную оценку на международной научно-практической конференции в 2011г., Санкт-Петербург; на симпозиуме «OKOLOGISHE TECHNOLOGISHE UND RECHLIHE ASPECTE DER LEBERS VERSORGUNG» в 2012г.; на XIX Всероссийской технической конференции «Энергетика: эффективность, надежность, безопасность» в 2013г., Томский политехнический университет.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, в том числе 3 в научных изданиях, рекомендованных ВАК Российской Федерации.

В представленной работе, исходя из поставленной цели и задач, решаемых в сфере уже известных технических решений, предлагается комплексная разработка подхода к эквивалентированию систем электроснабжения. Основным результатом работы следует считать разработанный алгоритм формирования схем замещения, позволяющих производить расчет различных параметров режима работы систем электроснабжения, в первую очередь токов конденсаторных батарей, с точностью, превосходящей точность традиционных методов, учитывающий нелинейность нагрузки. Алгоритм был сформирован на основе анализа традиционных методов эквивалентирования и данных, полученных в результате экспериментов. Выявленные зависимости параметров элементов электротехнического комплекса предприятия в функции частоты высших гармоник позволили существенно повысить точность определения тока конденсаторной батареи в установленном диапазоне изменения параметров схемы электроснабжения.

ГЛАВА 1 НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЙ ПРИ НАЛИЧИИ ВЫСШИХ ГАРМОНИК

Согласно Постановлению Правительства Российской Федерации [71], при исполнении договора электроснабжения, заключенному между электроснабжающей организацией и потребителем электроэнергии, потребитель услуг обязан:

- поддерживать в надлежащем техническом состоянии принадлежащие ему устройства, обеспечивающие регулирование реактивной мощности, а также иные устройства, необходимые для поддержания требуемых параметров надежности и качества электрической энергии, и соблюдать требования, установленные для технологического присоединения и эксплуатации указанных средств, приборов и устройств;

- поддерживать на границе балансовой принадлежности значения показателей качества электрической энергии, обусловленные работой его энергопринимающих устройств, соответствующие техническим регламентам и иным обязательным требованиям, в том числе соблюдать установленные договором значения соотношения потребления активной и реактивной мощности, определяемые для отдельных энергопринимающих устройств (групп энергопринимающих устройств).

Согласно Приказу Министерства промышленности и энергетики РФ [72], устанавливаются требования к расчету значений соотношения потребления активной и реактивной мощности, определяемых при заключении договоров об оказании услуг по передаче электрической энергии (договоров энергоснабжения) в отношении потребителей электрической энергии, присоединенная мощность

энергопринимающих устройств которых более 150 кВт. Для уровня напряжения 0,4 кВ предельное значение tg ф составляет 0,35.

Отсюда следует, что на всех промышленных предприятиях и иных потребителях электроэнергии (муниципальных и городских предприятиях), питание которых осуществляется централизованно, должны быть установлены устройства компенсации реактивной мощности.

Выбор мощности компенсирующих устройств, особенно при наличии регулируемых конденсаторных установок [15, 48, 61, 81] практически решенный вопрос [32, 40, 41, 67].

Однако при наличии высших гармоник проблема компенсации реактивной мощности приобретает новый аспект, касающийся критерия компенсации [88].

При наличии только первой гармоники значения косинуса Фи (cos <р) и коэффициента мощности Кмощн совпадают и определяются из выражения:

Р

cos<? = *w (i-i)

где Р - потребляемая нагрузкой активная мощность, S — соответствующая активной, полная мощность.

При наличии же не только первой, но и ряда высших гармоник в напряжении сети и токе нагрузки значения cos ф и Кмощн - это разные понятия [55].

Таким образом, очевидно, что для повышения значения Кмощн необходима компенсация реактивной мощности, но с учетом высших гармоник. Высшие гармоники будут влиять как на выбор мощности компенсирующих устройств, так и на их безаварийную работу (особенно это касается конденсаторных батарей). Для определения влияния высших гармоник на режимы работы конденсаторных батарей (КБ), как на стадии проектирования, так и для действующего

предприятия, необходим расчет электрической сети [86, 89]. Расчет должен быть проведен, во-первых, с учетом всей нагрузки предприятия и, во-вторых, для режима работы электрической сети, при котором его влияние будет наихудшим в смысле безаварийной работы КБ.

Чрезвычайно большая разветвленность электрических сетей затрудняет их расчет и вынуждает в той или иной мере представлять элементы электротехнического комплекса в эквивалентном виде. Данная задача рассматривается многими авторами [57, 63, 73]. Эквивалентирование электрических сетей, включая нагрузку должно выполняться исходя из поставленной цели исследований, но во всех случаях необходимо учитывать тип распределительной сети и состав нагрузки [4, 60].

Данная глава посвящена анализу существующих систем электроснабжения, на которые планируется распространение результатов диссертационной работы. Общим для рассматриваемых и анализируемых систем является наличие нелинейной нагрузки в различных её видах.

На основе результатов анализа ставиться цель формирования обобщенной схемы замещения системы электроснабжения выбранных предприятий и диапазон изменения ее основных элементов.

1.1 Основные принципы построения системы электроснабжения

Согласно [74], основой формирования схем электроснабжения промышленных предприятий является мощность и категория надежности потребителей. По мощности предприятия подразделяются на:

- крупные, мощность более 75 МВт;

- средние, мощность от 5 до 75 МВт;

- мелкие, мощность до 5 МВт.

Предприятие относят к мелким (малым), если нагрузка составляет до 30005000 кВт при присоединенной мощности трансформаторов от 1000 до 8000 кВА. На мелких предприятиях приемущественно имеется разветвленная сеть низкого напряжения. Высоковольтная часть, как правило, вместе с трансформатором обслуживается электроснабжающей организацией. Питание трансформатора мощностью 1000 кВА при напряжении 10 кВ можно осуществлять, исходя из

о

длительного тока, кабелем сечением 10 мм . Однако к каждому из трансформаторов прокладывают один кабель, сечение которого зависит от механической прочности (в блоках - не менее 95 мм2) и токов короткого замыкания (на многих заводах - не менее 70 мм по термической стойкости). Другими словами, кабель к трансформаторам выбирают с учетом большого запаса по нагреву.

С появлением распределительной подстанции (РП) 6(10) кВ предприятие превращается в среднее. Мощность секции распределительной подстанции 10 кВ определяется в зависимости от высоковольтного выключателя, установленного на вводе и пропускающего обычно 1000 или 1600 А, и от подводимых кабелей,

число которых конструктивно принимают не более четырех, а сечение каждого —

2 2 не более 185 мм . При прокладке в земле кабелей 4x150 мм на ввод с

алюминиевыми жилами с бумажной пропитанной маслоканифольной изоляцией и

изоляцией нестекающими массами в свинцовой или алюминиевой оболочке при

допустимом длительном токе 275 А общая передаваемая мощность на секцию без

понижающих коэффициентов при cos ср = 0,9, загрузке секции 0,7 и напряжении

10 кВ составит около 12 МВт, при напряжении 6кВи1р = 300 А - около 9 МВт.

Нагрузка на подстанцию в целом на 10 кВ составит порядка 15 МВт (на 6 кВ - 10

МВт) [53].

При отсутствии возможности электроснабжения на генераторном напряжении наличие трех и более РП приводит к необходимости сооружения

одной или двух главных понизительных подстанций с совмещением некоторых РП с распределительным устройством ГПП. Такое предприятие считается крупным. В этом случае открытое распределительное устройство 110 кВ и трансформаторы 110/10 кВ могут обслуживаться энергосистемой или начинающим функционировать участком сетей и подстанций. На предприятии образуются разветвленные распределительные сети, формируются отдельные районы электроснабжения. Для крупных предприятий (с нагрузкой свыше 100 МВт) характерно обязательное сооружение районной подстанции, собственной или районной ТЭЦ. Распределительные сети характеризуются большими кабельными потоками: сооружением кабельных туннелей, каналов, эстакад, блоков; мощными шинопроводами 10(6) кВ. Прокладываются кабели 110 кВ и выше, воздушные линии 110 кВ становятся разветвленными. Районы электроснабжения ориентируются на технологические производства и в большой степени функционируют самостоятельно. По существу, каждый район превращается в среднее предприятие. Крупные предприятия единичны и в каждой отрасли известны.

Радиальную схему применяют для питания сосредоточенных нагрузок и мощных электродвигателей. Для потребителей первой и второй категорий предусматриваются двухцепные радиальные схемы, а для потребителей третьей категории - одноцепные схемы [20, 74]. Радиальные схемы надежнее и легче автоматизируются, чем магистральные. Применение радиальных схем получило наибольшее распространение [10], поэтому основой дальнейших исследований является именно такой тип схемы электроснабжения.

1.2 Характерные схемы электроснабжения

Ниже рассмотрены характерные схемы электроснабжения предприятий различных отраслей промышленности, основное электрооборудование, режимы их работы, свойственные рассматриваемым системам электроснабжения.

Схемы электроснабжения объектов нефтяной промышленности выбираются на основе типовых положений по электроснабжению (ПУЭ, НТП ЭПП-94 и др.) [68]. Однако они имеют некоторые специфические особенности, которые должны учитываться при распространении этих типовых положений на схемы электроснабжения объектов нефтяной промышленности.

Объекты нефтяной промышленности, имеющие в своем составе помещения и зоны, опасные по взрыву и пожару, распределены по значительной территории, а в некоторых случаях концентрируются на небольшой площади с общей мощностью до 50 МВт. Объекты имеют большое число синхронных электродвигателей и предъявляют высокие требования к надежности электроснабжения, в основном из-за влияния климатических факторов (влажность, атмосферные осадки, гололед, низкие и высокие предельные температуры, перепады температур и т. д.), характерных для различных районов [8, 74].

Наиболее мощные узлы нагрузок на предприятиях нефтяной промышленности создаются на головных компрессорных станциях (КС) и насосных перекачивающих станциях (НПС). На КС магистральных газопроводов с электрическим приводом центробежных нагнетателей установленная мощность приемников достигает 100 МВт и более. Головные НПС магистральных нефтепроводов имеют установленную мощность приемников до 40 - 60 МВт. Промежуточные НПС имеют меньшую нагрузку благодаря отсутствию

подпорной насосной станции, резервуарного парка и меньшего числа задвижек и ремонтных нагрузок.

Для питания таких мощных промышленных установок сооружают главные понизительные подстанции (Г1111) на напряжение 110 или 220 кВ, для КС и НПС меньшей мощности - ГПП на напряжение 35 кВ. Число трансформаторов ГПП соответствует числу питающих воздушных линий - обычно два трансформатора напряжением 35-220/6(10) кВ мощностью 16-25 MB А.

Питание потребителей нефтяной промышленности электрической энергией осуществляется от сетей энергосистем или от собственных местных электрических станций. На рисунке 1.2.1 представлен вариант схемы электроснабжения потребителей нефтяных промыслов [10]. Электроснабжение осуществляется как по радиальной, так и магистральной схемам.

При напряжении 6 кВ энергия подается к буровым установкам, компрессорным станциям, насосам перекачки нефти, водяным насосам системы поддержания пластового давления, трансформаторным подстанциям 6/0,4 кВ, питающим электрооборудование скважин насосной эксплуатации.

На подстанциях предприятий нефтяной промышленности применяются силовые понижающие трансформаторы 110/35; 110/6; 35/6; 35/0,4-0,69; 6-10/0,230,4-0,69 кВ. Мощность этих трансформаторов достигает десятков мегавольт-ампер, число типов и конструкций этих трансформаторов велико.

Наибольшее распространение при всех напряжениях и мощностях получили трехфазные масляные трансформаторы. Для мощностей до 1600 кВ А и первичных напряжений 6-10 кВ используются также сухие трансформаторы с воздушным охлаждением, предназначенные для внутренней установки.

Количество отходящих линий одной трансформаторной подстанции достигает десятков линий. Сечение питающих кабельных линий находится в широком диапазоне, наиболее распространены сечения от 70 до 150 мм2.

Современные нефтеперерабатывающие заводы (НПЗ) состоят из отдельных комплектных технологических установок, число которых соответствует годовой производительности завода.

Мощности механизмов на НПЗ 0,4-3,5 кВт для дозировочных насосов; 0,6285 кВт для винтовых насосов; 5,5-500 кВт для центробежных насосов; 160-2200 кВт для крекинг-насосов; 58-625 кВт для поршневых компрессоров и 500-12000 кВт для турбокомпрессоров. Кроме технологических, имеются установки общезаводского характера, из которых наиболее мощными являются блоки оборотной воды с насосными станциями мощностью несколько тысяч киловатт и товарно-сырьевая база с многочисленными насосными станциями. К числу электротехнологических потребителей относятся электрообессоливающие установки с электродегидраторами. На НПЗ применяется напряжение 380 В для двигателей мощностью до 200 кВт, 6 и 10 кВ для более мощных. Нагрузка высоковольтных двигателей составляет около 50% всей нагрузки НПЗ.

Электроснабжение нефтеперерабатывающего предприятия осуществляется по радиальной схеме (рисунок 1.2.2).

Режим работы в основном продолжительный с почти неизменным суточным графиком нагрузки. К потребителям первой категории НПЗ относятся: насосы подачи сырья в трубчатые печи (крекинг-насосы); насосы

110-220кВ

35кВ

35кВ

тп

тп

6кВ

6кВ

6нВ

6кВ

35кВ

6кВ

V V

6кВ

6кВ

6нВ

6 66

ТП

0,4кВ

ООО

0,23кВ

0,4кВ

Осе

66

О-О-

о- Кз

о

Осе

ЧЕЪО

О

6кВ

6 66

ТП

0,4кВ

66

ТП

6кВ

666

Рисунок 1.2.1 - Вариант схемы электроснабжения объектов нефтяных промыслов: ЦП - центр питания; ГПП - главная понижающая подстанция; РП - распределительный пункт; ТП - трансформаторная подстанция; БУ - буровая установка

смазки технологических аппаратов; компрессоры, вентиляторы и газодувки технологических установок; вентиляторы продувки электродвигателей во взрывоопасных помещениях; установки водоснабжения - водозабор и блоки оборотной воды. Технологические процессы и расположение оборудования на НПЗ являются постоянными. Основной тип кабелей, применяемых на НПЗ - медный кабель с сечением от 50 до 120 мм .

Современный нефтеперерабатывающий завод является крупным потребителем электрической энергии (20 - 50 МВт и выше).

Электроснабжение металлургических заводов, имеющих полный цикл производства - доменный цех, сталеплавильное производство в прокатные цехи, обычно осуществляют от ближайшей энергосистемы через подстанцию энергосистемы при напряжении 110 или 220 кВ и от местной заводской теплоэлектроцентрали при напряжении 10 кВ (рисунок 1.2.3) [65, 74]. Мощность силовых трансформаторов составляет от 15 до 80 МВА.

Местная заводская ТЭЦ имеет обычно связь с энергосистемой напряжением 110 кВ (или 220 кВ). Ударные нагрузки прокатных цехов должны восприниматься энергосистемой. Это необходимо учитывать при разработке проекта электроснабжения металлургического завода.

Питающая энергосистема должна быть мощной, чтобы обеспечить минимальный допустимый уровень колебаний напряжения в питающей сети 110 кВ (220 кВ).

Питание нелинейных резкопеременных несимметричных потребителей в нормальном режиме работы рекомендуется производить от отдельных секций шин 10(6) кВ. Указанные секции сборных шин рекомендуется подключать к разным ветвям расщепленной обмотки трансформатора, к разным ветвям сдвоенного реактора, к разным

Рисунок 1.2.2 - Схема электроснабжения нефтеперерабатывающего

предприятия

трансформаторам. Трансформаторные подстанции 10(6)/0,4 кВ, от которых получают питание осветительные приборы с лампами накаливания, чувствительные к изменениям показателей качества электроэнергии, следует подключать к секции шин 10(6) кВ, не питающей специфической нагрузки.

На рисунке 1.2.4 приведена схема питания дуговых сталеплавильных печей.

Рисунок 1.2.4 - Схема питания дуговых сталеплавильных печей

Наиболее мощные дуговые сталеплавильные печи получают питание радиальными линиями от третьей и четвертой секций шин трансформаторов ГШ! с расщепленной обмоткой. Печи небольшой мощности получают питание по двухступенчатой радиальной схеме, для чего предусматривается дополнительный распределительный пункт на 10 кВ. В комплект печи входит

сама печь и печной трансформатор. В непосредственной близости от печи устанавливается высоковольтная ячейка с печным выключателем. На предприятиях с мощными дуговыми сталеплавильными печами может выполняться локальная сеть на 35 кВ. Питание этой сети осуществляется от трехобмоточных трансформаторов, или автотрансформаторов с обмоткой среднего напряжения 35 кВ, или от специальных двухобмоточных трансформаторов. С шин 35 кВ по радиальным линиям электроэнергия поступает к печным трансформаторам. К одной секции сборных шин 35 кВ может быть подключено несколько ДСП мощностью 25 и 50 МВА. Печи с печными трансформаторами 80 МВА подключаются к отдельным секциям сборных шин 35 кВ [69]. Как правило, электроснабжение осуществляется по кабельным линиям с медными и алюминиевыми проводами с сечением до 150 мм2. 1

К химической промышленности относятся: азотная промышленность (производство аммиака и аммиачной селитры), производство соды, суперфосфата, серной кислоты, карбида кальция, хлора, металлического натрия, резиновых шин и технических изделий, синтетического каучука, синтетического спирта и др. Наиболее быстро развивающейся областью химической промышленности является производство синтетических материалов, затем пластмасс, искусственных волокон и т. д., а также атомная промышленность [66].

Основные производственные механизмы - мешалки, центрифуги, фильтр-прессы имеют мощность 1-55 кВт; насосы центробежные 6-1500 кВт; компрессоры поршневые 50-6300 кВт и турбокомпрессоры 700-12000 кВт.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Коровченко, Павел Владиславович, 2014 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Абрамович, Б.Н. Моделирование электромеханических комплексов с синхронными двигателями / Б.Н. Абрамович, Ю.Л. Жуковский. - СПб: Нестор, 2007 г. - 597 с.

2. Абрамович, Б.Н. Секционированная батарея конденсаторов для рудничных электрических сетей с ограничительными реакторами / Б.Н. Абрамович, В.Н. Асафов, Я.Э. Шклярский // Квартальник ГМА, Краков. - 1999. - № 9. - С.75-78.

3. Абрамович, Б.Н. Электропривод и электроснабжение горных предприятий: Учебное пособие / Б.Н. Абрамович, Д.А. Устинов. - СПб: СПГГИ, 2004. - 84 с.

4. Ананичева, С.С. Схемы замещения и установившиеся режимы электрических сетей: Учебное пособие / С.С. Ананичева, А.Л. Мызин. - 4-е изд. испр. и доп. - Екатеринбург: УГТУ, 2001. - 78 с.

5. Аполлонский, С.М., Коровченко, П.В. Подход к разработке энергосберегающих технологий должен быть комплексным // Материалы международной научно-практической конференции. - СПб, 12-14 апреля 2011 г.-С. 120-123.

6. Архипцев, Ю.Ф. Асинхронные электродвигатели / Ю.Ф. Архипцев. - М.: Энергоатомиздат, 1986 г. - 104 с.

7. Асафов Вагиф Назироглы Разработка секционированной конденсаторной установки для сети горного предприятия с вентильной нагрузкой: дис. на соискание ученой степ. Канд. техн. наук: 05.09.03-Спб.: изд-во СПбГТУ, 1994. - 145 с.

8. Бахир, Ю.В. Энергетический режим эксплуатации нефтяных месторождений / Ю.В. Бахир. - М.: Недра, 1978. - 140 с.

9. Бессонов, Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи: учебник для бакалавров / Л.А. Бессонов. - 11-е издание перераб. и доп. - М.: издательство Юрайт, 2013. - 701 с.

10. Блантер, С.Г. Электрооборудование нефтяной и газовой промышленности / С.Г. Блантер, И.И. Суд. - М.: Недра, 1980. - 478 с.

11. Бурман, А.П. Основы современной энергетики / А.П. Бурман, П.А. Виссарионов. - М.: Изд-во МЭИ, 2003. - 454 с.

12. Герман-Галкин, С.Г. Силовая электроника. Лабораторные работы на ПК / С.Г. Герман-Галкин. - СПб: Корона-Принт, 2002. - 304 с.

13. Герман-Галкин, С.Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в МАТЬАВ 6.0 / С.Г. Герман-Галкин. - СПб: Корона-Принт, 2001. - 320 с.

14. Гераскин, О.Т. Применение вычислительной техники для расчета высших гармоник в электрических сетях / О.Т. Гераскин, В.В. Черепанов. -М: ВИПКЭнерго, 1987. - 328 с.

15. Глушков, В.М. Компенсация реактивной мощности в электроустановках промышленных предприятий / В.М. Глушков, В.П. Грибин. - М.: Энергия, 1975. - 246 с.

16. Гонсалес, И. Моделирование электрической сети и расчет её режимов при наличии нелинейных искажений / И. Гонсалес // Записки Горного института. РИЦ СПГГУ. СПб. - 2011. - Том 194. - С 130-135.

17. ГОСТ 1282-79 Конденсаторы для повышения коэффициента мощности электроустановок переменного тока частоты 50 и 60 Гц. - М.: 1979,- 16 с.

18. ГОСТ 13109-97 Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. -М.: 1997, - 31 с.

19. ГОСТ 54149-2010 Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. - М.: 2010, - 16 с.

20. Грейсух, М.В. Расчеты по электроснабжению промышленных предприятий / М.В. Грейсух, С.С. Лазарев // М.: Энергия, 1977. - 312 с.

21. Добрусин, Л.А. Компьютерное моделирование влияния преобразователей на сеть / Л.А. Добрусин. - НТФ «Энергопрогресс», 2005. -120 с.

22. Добуш, B.C. Компенсация высших гармоник с учетом фазовых соотношений в электротехническом комплексе промышленных предприятий: дис. на соискание ученой степени кандидата технических наук: 05.09.03-Спб: изд-во университета «Горный», 2013. - 128 с.

23. Добуш, B.C. Влияние угла сдвига фаз на расчет параметров сети при гармонических искажениях / B.C. Добуш // Материалы докладов восемнадцатой всероссийской конференции «Энергетика: эффективность, надежность, безопасность». Томск, 2012.- С.44-47.

24. Добуш, B.C. Исследование зависимости мощности искажения от гармонического состава тока и напряжения / B.C. Добуш, Я.Э. Шклярский, A.A. Брагин // Сборник «Освоение минеральных ресурсов севера: проблемы и решения». Том 2, Воркутинский горный институт, 2010. - С. 399-404.

25. Добуш, B.C. Компенсация высших гармоник с учетом фазовых соотношений в электротехническом комплексе промышленных предприятий, дис. на соискание ученой степ. канд. техн. наук: 05.09.03. - СПб.: Изд-во СПбГТУ, 2013.

26. Дьяконов, А.Г. Среда для вычислений и визуализации MATLAB / А.Г. Дьяконов. - Москва, 2010. - 84 с.

27. Дьяконов, В.П. MATLAB 7.*/R2006/R2007. Самоучитель / А.Г. Дьяконов. - М.: ДМК Пресс, 2008. - 768 с.

28. Жежеленко, И.В. Анормальные гармоники, генерируемые вентильными установками электропроизводств - В кн.: Проблемы технической электродинамики, вып. 31. Киев, «Наукова думка», 1971. - С.6-12.

29. Жежеленко, И.В. Высшие гармоники в системах электроснабжения промпредприятий. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1986. -168 с.

30. Жежеленко, И.В. Высшие гармоники в системах электроснабжения промпредприятий. - 4-е изд., перераб. и доп. - М: Энергоатомиздат, 2000. -331 с.

31. Жежеленко, И.В. Показатели качества электроэнергии и их контроль на промышленных предприятиях. 3-е изд., перераб. и доп. / И.В. Жежеленко, Ю.Л. Саенко // М.: Энергоатомиздат, 2000. - 252 с.

32. Железко, Ю.С. Потери электроэнергии. Реактивная мощность. Качество электроэнергии: Руководство для практических расчетов. - М.: НЦ ЭНАС, 2009. - 538 с.

33. Железко, Ю.С. Расчет, анализ и нормирование потерь электроэнергии в электрических сетях / Ю.С. Железко, A.B. Артемьев, О.Д. Савченко // М.: Издательство НЦ ЭНАС, 2003. - 278 с.

34. Зевеке, Г.В. Основы теории цепей. - 4-е изд., перераб. — М.: Энергия, 1975. - 752 с.

35. Зевеке, Г.В. Основы теории цепей. - 4-е изд. пераб. Учебник для вузов. / Зевеке Г.В., Ионкин П.А., Нетушил A.B., Страхов C.B. -М.: Энергоатомиздат, 1975. - 752 с.

36. Золотых, Н.Ю. Использование пакета Matlab в научной и учебной работе. - Н.Новгород. - 2006. - 165 с.

37. Иванов, B.C. Режимы потребления и качество электроэнергии систем электроснабжения промышленных предприятий / Иванов B.C., Соколов В.И. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 234 с.

38. Иванов-Смоленский, A.B. Электрические машины. М.: Энергия, 1980. - 245 с.

39. Ильяшов, В.П. Конденсаторные установки промышленных предприятий. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1983. - 152 с.

40. Ильяшов, В.П. Автоматическое регулирование мощности конденсаторных установок / Ильяшов В.П., БолыпамЯ.М., Васильев A.A. -JI: Изд-во «Энергия», 1966. - 138 с.

41. Карпов, Ф.Ф. Компенсация реактивной мощности в распределительных сетях. - JL; «Энергия», 1975. - 120 с.

42. Карпов, Ф.Ф. Регулирование напряжения в электросетях промышленных предприятий. - М., «Энергия», 1970. - 223 с.

43. Кетков, Ю.Л. MATLAB 7: Программирование, численные методы / Кетков Ю.Л., Кетков А.Ю., Шульц М.М. - Издательство: БХВ-Петербург, 2005. - 742 с.

44. Князевский, Б.А. Электроснабжение промышленных предприятий. - М.: Высш. шк, 1986. - 400 с.

45. Коваленко, В.П. Эквивалентное преобразование сложных систем /

B.П. Коваленко // Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт. - 1964. - №2. -

C.23-26.

46. Конюхова, Е.А. Электроснабжение объектов. -М.: Академия, 2004. -320 с.

47. Константинов, Б.А. Компенсация реактивной мощности. / Константинов Б.А. Зайцев Г.З. - Л., «Энергия», 1976. - 104 с.

48. Курбацкий, В.Г. Распределение коэффициента несинусоидальности по отдельным нелинейным потребителям энергосистем / Курбацкий В.Г., Яременко В.Н. // Промышленная энергетика. - 1989. - №6. - С. 15-19.

49. Коровченко, П.В. Схема замещения асинхронного двигателя при наличии высших гармоник // Материалы международной научно-практической конференции «Институты и механизмы инновационного развития в экономике, проектном менеджменте, образовании, юриспруденции, экологии биологии, политологии, психологии, медицине, философии, филологии, социологии, химии, математике, технике, физике». -СПб, 27-28 декабря 2013 г. - С. 73-74.

50. Коровченко, П.В. Влияние типа полупроводникового преобразователя на определение тока конденсаторной батареи / Коровченко П.В., Добуш B.C. // Журнал «Альтернативная энергетика и экология», № 11, 2013 - С. 99-101.

51. Коровченко, П.В., СкамьинА.Н. Эквивалентирование нагрузки в зависимости от спектра высших гармоник / Коровченко П.В., Скамьин А.Н. // Журнал «Альтернативная энергетика и экология», № 1, 2014 - С. 61-63.

52. Коровченко, П.В. Электромагнитная совместимость работы частотно-регулируемого электропривода с установками компенсации реактивной мощности / Коровченко, П.В., Цинкович О.И. // Материалы трудов XIX Всероссийской научно-технической конференции «Энергетика: эффективность, надежность, безопасность» / Томский политехнический университет, 4-6 декабря 2013 г. - С. 89-92.

53. Кудрин, Б.И. Электроснабжение промышленных предприятий. -М: Интермет Инжиниринг, 2006. - 669 с.

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

55. Кучинский, Г.С. Силовые электрические конденсаторы / Г.С. Кучинский, Н.И. Назаров, Г.Т. Назарова, И.Ф. Переселенцев // М.: Энергия, 1975.-248 с.

56. Кучумов, Л.А. Потери мощности в электрических сетях и их взаимосвязь с качеством электроэнергии / Кучумов, Л.А., Спиридонова Л.В. - Л.: Изд-во ЛПИ, 1985. - 92 с.

57. Кучумов, Л.А. Потери мощности в электрических сетях и их взаимосвязь с качеством электроэнергии / Л.А. Кучумов, Л.В. Спиридонова // Л.: Изд-во ЛПИ, 1985. - 92 с.

58. Лурье, М.С. Применение программы МАТЪАВ при изучении курса электротехники. / Лурье, М.С., Лурье О.М. - Красноярск: СибГТУ, 2006. - 208 с.

59. Лыкин, А.В. Электрические системы и сети Учебное пособие. -Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2002. - 248 с.

60. Маркович, И.М. Режимы энергетических систем. - Изд. 4-е, перераб. и доп., М.: Энергия; 1969. - 352 с.

61. Минин, Г.П. Реактивная мощность / Г.П. Минин - М.: Книга по Требованию, 2012. - 68 с.

62. Михневич, Г.В. Об электромеханическом эквивалентировании в автоматически регулируемой энергосистеме, Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт. - 1964. - №2. - С.65-67.

63. Морозовский, В.Т. К вопросу об эквивалентировании генераторов автономных электрических систем при расчетах статической устойчивости, Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт. - 1964. - №2. - С.67-69.

64. Мукосеев, Ю.Л. Электроснабжение промышленных предприятий. -М: Энергия, 1973.-584 с.

65. Никифоров, Г.В. Энергоснабжение и управление энергопотреблением в металлургическом производстве / Г.В. Никифоров, В.К. Олейников, Б.И. Заславец // М.: Энергоатомиздат, 2003. - 479 с.

66. Новицкий, П.В. Оценка погрешностей и результатов измерений. / Новицкий, П.В., Зограф И.А. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 284 с.

67. Новодворец, Л.А. Испытание силовых конденсаторных - Л.: «Энергия», 1971. - 175 с.

68. НТП ЭПП-94 Нормы технологического проектирования проектирование электроснабжения промышленных предприятий. - М: Тяжпромэлектропроект имени Ф.Б.Якубовского, 1994.

69. Ополева, Г.Н. Схемы и подстанции электроснабжения. - М: Форум-Инфра-М, 2006. - 480 с.

70. Орурк, И.А. Эквивалентное замещение групп станций сложных энергосистем в колебательных режимах. Изв. АН СССР, Энергетика и транспорт. - 1964. - №2. - С. 15-17.

71. Постановление Правительства Российской Федерации от 27 декабря 2004 г. N 861 «Об утверждении Правил недискриминационного доступа к услугам по передаче электрической энергии и оказания этих услуг, Правил недискриминационного доступа к услугам пооперативно-диспетчерскому управлению в электроэнергетике и оказания этих услуг, Правил недискриминационного доступа к услугам администратора торговой системы оптового рынка и оказания этих услуг и Правил технологического присоединения энергопринимающих устройств (энергетических установок) юридических и физическихлиц к электрическим сетям», 2004.

72. Приказ Министерства промышленности и энергетики РФ от 22 февраля 2007 г. N 49 «О порядке расчета значений соотношения потребления активной и реактивной мощности для отдельных энергопринимающих устройств (групп энергопринимающих устройств) потребителей электрической энергии, применяемых для определения обязательств сторон в договорах об оказании услуг по передаче электрической энергии (договорах энергоснабжения)», 2007.

73. Сапунов, M.B. Вопросы качества электрической энергии. // Новости электротехники. - 2007. - № 2. - С.54-56.

74. Сибикин, Ю.Д. Электроснабжение промышленных предприятий и установок. / Сибикин, Ю.Д., Сибикин М.Ю., ЯшковВ.А. - М.: Высшая школа, 2001. - 167 с.

75. Скамьин, А.Н. Обоснование структуры и параметров системы компенсации реактивной мощности при наличии высших гармоник в напряжении и токе: дис. на соискание ученой степени канд. техн. наук: 05.09.03-Спб: изд-во СПГГИ, 2011. - 128 с.

76. Скамьин, А.Н. Способы уменьшения влияния высших гармоник на работу электрооборудования / Я.Э.Шклярский, А.Н.Скамьин // Записки Горного института. РИЦ СПГГИ (ТУ). СПб. - 2011. - Том 189. - С.121-124.

77. Скамьин, А.Н. Уменьшение влияния высших гармоник на работу электротехнического комплекса горного предприятия / Я.Э.Шклярский, Д.А.Ситников, А.Н.Скамьин // Записки Горного Института. РИЦ СПГГИ (ТУ). СПб. - 2008. - Т. 178. - С.162-165.

78. Трофимов, Г.Г. Качество электроэнергии и его влияние на работу промышленных предприятий. - Алма-Ата: Изд-во КазНИИНТИ, 1986. - 78 с.

79. Хачатурян, В.А. Управление электроснабжением нефтеперерабатывающих предприятий в условиях массового применения регулируемого электропривода. - Спб, 2002. - 64 с.

80. Хныков, A.B. Теория и расчет трансформаторов / A.B. Хныков. -М.: Изд-во Москва, 2004. - 125 с.

81. Черепанов, В.В. Методика анализа несинусоидальных режимов систем электроснабжения промышленных предприятий // Электротехника. -1989. - № 17.- С.7-12.

82. Черных, И.В. Моделирование электротехнических устройств в MATLAB, SimPowerSystems, Simulink. - СПб.: Изд-во ДМК Пресс, 2008. - 290 с.

83. Шклярский, Я.Э. Методы и средства повышения эффективности управления потоками реактивной мощности электротехнических комплексов горнодобывающих предприятий: дис. на соискание ученой степ. докт. техн. наук: 05.09.03-Спб: изд-во СПБГТУ, 2004. - 378 с.

84. Шклярский, Я.Э. Управление потоками реактивной мощности на горных предприятиях / Я.Э. Шклярский. - СПб.: Изд-во СПбГТУ, 2002. - 94 с.

85. Шклярский, Я.Э. Анализ влияния разности фаз на нелинейной нагрузке на расчет параметров работы электрической сети / Шклярский Я.Э., Коровченко П.В., ДобушВ.С. // Журнал «естественные и технические науки». - 2013. - № 6. - С. 275-280.

86. Anderson, Е. Modeling and analysis of electric power systems / EEH 2003 -p.150.

87. Apollonskiy, S.M. About the comprehensive approach to development of energy saving technology / Apollonskiy S.M., Korovchenko P.V. // Das Internationale Symposium «OKOLOGISHE TECHNOLOGISHE UND RECHLIHE ASPECTE DER LEBENSVERSORGUNG», 2012, pp. 19-20.

88. Aydogan, O. Post-outage reactive power flow calculations by Genetic Algorithms: constrained optimization approach / Aydogan O., Yun L., Singh C. // IEEE Transactions on Power Systems, vol.20, no. 3, august 2005. p-105-111.

89. Rios, S. Modeling of electrical systems in the presence of harmonics / Rios S., Naranjo A., Escobar A. // IEEE Transactions on Power Systems, vol.IX, №.22, 2003. p-987-993.

90. Szabados, B. Field measurement of power system impedance at harmonic frequences. - In: Intern. Electrical, Electronics Conf. and Expos., 1979. S.l.