Разработка методики оценки влияния основного оборудования электрических сетей 220 кВ и выше на искажение формы кривой напряжения тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.14.02, кандидат наук Олексюк, Борис Викторович

• Олексюк, Борис Викторович
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Олексюк, Борис Викторович

Содержание

Введение

Глава 1. Основное оборудование электрических сетей 220-750 кВ как источник высших гармоник тока

1.1 Потребители и электроприемники

1.2 Воздушные линии электропередачи

1.3 Силовое трансформаторное оборудование

1.4 Обзор методов исследования влияния оборудования электрических сетей на качество электроэнергии на высших гармониках

1.5 Выводы по главе

Глава 2. Разработка модели силового трансформатора как источника высших гармоник тока

2.1. Трансформаторное оборудование электрических сетей 220-750 кВ

2.2. Конструкция трехфазного автотрансформатора 220/110 кВ мощностью

125 МВА

2.3. Модель автотрансформатора

2.4. Сравнительная оценка результатов расчета на ИМ и измерения ВГ тока автотрансформатора в режиме XX

2.5. Влияние напряжения на генерируемые автотрансформатором высшие гармоники тока

2.6. Влияние эквивалентного сопротивления передающей системы на генерируемые автотрансформатором высшие гармоники тока

2.7. Влияние нагрузки автотрансформатора на генерируемые высшие гармоники тока

2.8. Влияние искажения кривой приложенного напряжения на генерируемые автотрансформатором высшие гармоники тока

2.9. Исследование распространения высших гармоник через автотрансформатор

2.10. Алгоритм определения параметров схемы замещения силового трансформаторного оборудования на высших гармониках

Глава 3. Влияние воздушных линий электропередачи 220-750 кВ на качество

, электроэнергии

'

3.1. Спектр воздействий короны на проводах воздушных линий на качество электроэнергии

3.2. Экспериментальное определение влияния короны на проводах линий электропередачи на качество электроэнергии

3.2.1. Методика проведения эксперимента

3.2.2. Результаты эксперимента

3.2.3. Анализ результатов эксперимента

3.3. Модель BJI высокого напряжения для оценки влияния коронного разряда на искажение синусоидальности кривой напряжения

3.4. Оценка наибольшего искажения синусоидальности формы кривой напряжения в узлах электрической сети, создаваемого короной

3.5. Выводы по главе

Глава 4. Методика оценки влияния основного оборудования электрических сетей 220-750 кВ на искажение формы кривой напряжения

1. Область применения методики

2. Основные допущения

3. Исходные данные

4. Требования к применяемым расчетным комплексам

5. Формирование расчетной модели электрической сети

Синхронные генераторы

Воздушные линии электропередачи 220-750 кВ

Линии электропередачи 150 кВ и ниже

Силовое трансформаторное оборудование 220 кВ и выше

Силовое трансформаторное оборудование 150 кВ и ниже

Средства компенсации реактивной мощности

Узлы нагрузки

6. Алгоритм расчета

7. Формы представления результатов оценки

8. Анализ полученных результатов

Пример применения методики

Выводы по работе

Заключение

Список литературы

Приложение А. Сопоставление результатов имитационного моделирования магнитосвязанных электрических цепей и численного решения системы дифференциальных уравнений

Приложение Б. Результаты эксперимента по оценке влияния короны на BJI 500 кВ на качество электроэнергии

Приложение В. Результаты моделирования воздушных линий электропередачи 220 кВ и 330 кВ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка методики оценки влияния основного оборудования электрических сетей 220 кВ и выше на искажение формы кривой напряжения»

Введение

Актуальность темы исследования. Качество электроэнергии (КЭ) оказывает существенное влияние на работу электроприемников. Снижение КЭ негативно сказывается на параметрах работы электрооборудования, приводит к сокращению его срока службы, снижению эффективности и надежности [1]. Существенное снижение КЭ, сопровождаемое выходом показателей качества электроэнергии (ПКЭ) за установленные стандартами [2-5] значения, может приводить к массовому браку производимой продукции, повреждению оборудования, сбоям в работе систем передачи информации, а в ряде случаев — к нарушению технологических процессов или их полной остановке.

В развитие методов исследования, теории и практических подходов к обеспечению КЭ в разное время внесли значительный вклад отечественные ученые: Жежеленко И. В., Железко Ю. С., Иванова Е. В., Карташев И. И., Кузнецов В. Г., Коверникова JI. И., Розанов Ю. К., Сальников В. Г., Шидловский А. К., Зыкин Ф. А., Майер В. Я., Иванов В. С., Кузнецов В. Г., Курбатский В. Г., Кучумов Л. А., Смирнов С. С., Соколов В. С. и др. Множество исследований по вопросам КЭ выполнено в ведущих научно-исследовательских институтах: ВНИИЭ, Институт Электродинамики АН Украины, ИСЭМ СО РАН, МЭИ.

Вопросы, связанные с обеспечением КЭ, актуальны не только в России, но и за рубежом. Этим вопросам посвятили свои работы такие зарубежные ученые как Арриллага Дж., Брэдли Д., Дрехслер Р., Масум М., Фукс Э. и др. Многие аспекты КЭ на постоянной основе исследуются международными научными организациями: CIGRE (Международный совет по большим электрическим системам), IEEE (Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике, подкомитет качества электроэнергии); обсуждаются на международных конференциях, таких как CIRED (Международная конференция по системам распределения электроэнергии).

Исследования, проводимые в области оценки влияния оборудования

энергосистемы на КЭ, начатые еще в 60-70 гг. прошлого века, нацелены, как

! ,! . 1 , 1 5

правило, на оценку воздействия электроустановок потребителей с нелинейной вольт-амперной характеристикой на КЭ в электрических сетях [6-13]. Основные исследования отечественных ученых в области влияния непосредственно электросетевого оборудования на КЭ проводились в 60-70х годах XX века [14-16]. С тех пор изменились нормы проектирования оборудования, введены в действие новые стандарты в области проектирования и эксплуатации сетей, существенное развитие получили новые методы математического моделирования в электроэнергетике. В последние десятилетия стали применяться устройства FACTS (англ. Flexible Alternating Current Transmission Systems - гибкие системы электропередачи переменного тока) [17-21]. К ним относятся статические тиристорные компенсаторы (СТК), параллельные статические компенсаторы (СТАТКОМ). В электрических сетях России с 2000-х годов активно внедряются управляемые подмагничиванием шунтирующие реакторы (УШР) [22], принцип управления потребляемой мощностью в которых основан на использовании нелинейности кривой намагничивания электротехнической стали. Запланирован ввод в эксплуатацию нескольких управляемых шунтирующих реакторов трансформаторного типа (УШРТ) [23]. Вследствие применяемых принципов управления мощностью, эти устройства, а также комплексы на их основе - так называемые источники реактивной мощности (ИРМ) различной конфигурации -могут являться источниками ВГ в электрической сети, и, следовательно, при эксплуатации негативно влиять на КЭ.

Объект исследования. Магистральные электрические сети 220-750 кВ.

Действующие нормативные документы [2, 4] распространяются на электрические сети напряжением до 220 (330) кВ. Тем не менее, электромагнитные помехи, определяющие КЭ, распространяются и по сетям напряжением выше 220 кВ. Это обусловлено несколькими причинами:

• на проводах воздушных линий электропередачи (BJI) напряжением 220 кВ и выше возникает коронный разряд, приводящий к появлению в токе BJI

высших гармоник (ВГ). Растекание этих токов по электрической сети приводит к искажению формы кривой напряжения в ее узлах;

• в магистральных сетях в процессе эксплуатации допустимо кратковременное повышение напряжения [24], сопровождаемое ростом магнитной индукции в магнитопроводах силового трансформаторного оборудования и их насыщению, что приводит к искажению синусоидальной формы кривой тока в обмотках трансформаторов;

• трансформаторное оборудование преобразует высшие гармоники напряжения, возникающее в сетях высших классов напряжения, в сети среднего и низкого напряжения, к которым непосредственно подключаются электроустановки потребителей, что оказывает влияние на работу электроприемников в распределительных сетях.

Предмет исследования. Влияние силового трансформаторного оборудования и воздушных линий электропередачи на КЭ на высших гармониках.

Цель исследования. Разработка методики оценки влияния основного оборудования магистральных электрических сетей 220-750 кВ на искажение формы кривой напряжения.

Задачи исследования, решенные для достижения поставленной цели:

• Разработка математической модели силового автотрансформатора как источника высших гармоник тока;

• Проведение натурного эксперимента на действующем силовом трансформаторе с целью верификации разработанной модели;

• Разработка математической модели воздушной линии электропередачи как источника высших гармоник тока;

• Проведение натурного эксперимента на действующей воздушной линии электропередачи с целью верификации разработанной модели и оценки влияния коронного разряда на искажение формы кривой напряжения;

• Разработка методики оценки влияния силового трансформаторного оборудования и воздушных линий электропередачи 220-750 кВ на искажение формы кривой напряжения в узлах электрической сети;

• Апробация разработанной методики на примере тестовой схемы электрической сети.

Методы исследования. Для решения вышеперечисленных задач были использованы: гармонический анализ, теория рядов, основные положения общей теории электротехники, принцип суперпозиции в теории электрических цепей, математические численные методы решения систем дифференциальных уравнений, теория линий с распределенными параметрами, принцип дуальности электрических и магнитных цепей.

Расчеты с использованием моделей, разработанных в соответствии с предложенными методами, проводились в программных пакетах МаЙаЬ ВшшИпк (США), КаБ1;г\Ут (Российская Федерация).

Достоверность полученных результатов подтверждается применением апробированных методов расчета установившихся режимов электрических сетей, использованием общепринятых допущений при моделировании основного оборудования электрических сетей, а также результатами экспериментов и измерений, выполненных в действующих электрических сетях 220-500 кВ, проведенных с участием автора.

Научная новизна результатов диссертационной работы.

1. Разработана математическая модель однофазных и трехфазных трансформаторов и автотрансформаторов, позволяющая рассчитывать гармонический состав потребляемого тока как в режиме холостого хода, так и при произвольной нагрузке, с учетом реальной конструкции электромагнитной части машины, а также учитывать эквивалентное индуктивное сопротивление системы и несинусоидальность приложенного к обмоткам напряжения.

2. Разработан алгоритм определения параметров схемы замещения силового трансформатора как при наличии, так и в отсутствие данных о конструкции его электромагнитной части.

3. Предложена математическая модель воздушной линии электропередачи переменного тока 220-750 кВ при коронном разряде на ее проводах, отличающаяся от известных тем, что позволяет учитывать угол между векторами напряжения по концам ВЛ.

4. Проведена оценка влияния основного оборудования электрических сетей на КЭ по п-ой гармонической составляющей и показаны ожидаемые уровни искажений формы кривой напряжения, вызванные работой оборудования электрической сети (без учета искажающих электроприемников).

Основные положения, выносимые на защиту:

• Математическая модель силового трансформаторного оборудования как источника высших гармоник тока;

• Методика проведения и результаты натурного эксперимента по измерению спектра тока холостого хода на действующем автотрансформаторе;

• Методика проведения и результаты натурного эксперимента по измерению спектра тока воздушной линии электропередачи 500 кВ в режиме одностороннего включения;

• Методика оценки влияния основного оборудования электрических сетей 220 кВ и выше на искажение формы кривой напряжения.

Практическая значимость результатов работы. Разработанные математические модели основного силового оборудования электрической сети, а также разработанная методика могут быть использованы для оценки вклада силового трансформаторного оборудования и высоковольтных ВЛ в уровень высших гармоник напряжения в узлах сети на основе разработанных алгоритмов и методик экспериментальных исследований. Возможность оценки влияния

электросетевого оборудования на форму кривой напряжения в узлах сети позволит электросетевым компаниям на этапе заключения договора электроснабжения или передачи электроэнергии оценить ожидаемый уровень помех, создаваемых собственным оборудованием компании без учета влияния искажающей нагрузки, и отражать этот уровень в договорах. Это позволит предупредить штрафные санкции со стороны потребителей в случае выхода ПКЭ за установленные стандартами нормы, и, тем самым, снизить риски сетевых компаний.

Предложенные математические модели силового трансформаторного оборудования и BJI 220-750 кВ могут быть использованы как в существующих программных комплексах, так и во вновь разрабатываемом специализированном программном обеспечении.

Реализация результатов работы. Разработанные модели электросетевого оборудования реализованы в программном комплексе Matlab Simulink. При этом приведенное описание моделей позволяет реализовать их в других программных комплексах для расчетной и экспериментальной оценки вклада силовых трансформаторов и высоковольтных BJT в уровень высших гармоник тока и напряжения в узлах нагрузки на основе разработанных алгоритмов и методик экспериментальных исследований. Предложенная методика оценки влияния сетевого оборудования на искажение формы кривой напряжения может применяться к электрическим сетям переменного тока 220-750 кВ.

Апробация результатов работы. Основные положения диссертационной работы и отдельные ее части публиковались в научных периодических изданиях, докладывались и обсуждались на международных конференциях:

1. Международная молодежная научно-техническая конференция «Управление, информация и оптимизация в электроэнергетических системах». НГТУ. Новосибирск, 2011;

2. The 8th International Conference "Electric Power Quality and Supply Reliability". Tallinn University of Technology. Tartu (Estonia), 2012;

3. XIX Международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика». НИУ «МЭИ». Москва, 2013.

4. Исследование влияния короны в электропередачах на качество электроэнергии по п-й гармонической составляющей тока и напряжения / Шаров Ю. В., Насыров Р. Р., Олексюк Б. В., Симуткин М. Г., Тульский В. Н., Шамонов Р. Г. // Электричество, 2013. — № 6. — С. 8-13. ISSN 00135380.

5. Исследование влияния режимов работы автотрансформаторов на качество электроэнергии / Шаров Ю. В., Насыров Р. Р., Олексюк Б. В., Симуткин М. Г., Тульский В. Н., Шамонов Р. Г. // Электричество, 2014. — № 6. — С. 10-19. ISSN 0013-5380.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Материал работы изложен на 149 страницах, включает 39 рисунков, 35 таблиц и 3 приложения. Список использованной литературы содержит 82 наименования.

Глава 1. Основное оборудование электрических сетей 220-750 кВ как

источник высших гармоник тока.

1.1 Потребители и электроприемники.

Влияние различных электроприемников на КЭ по п-ой гармонической составляющей напряжения хорошо изучено и подробно описано в отечественных [1, 5-12] и зарубежных [13, 17-21] работах. Исследованы вопросы, связанные с влиянием устройств FACTS на КЭ [20-21] — разработаны математические модели большинства используемых видов управляемых устройств, позволяющие оценить их влияние на КЭ на частотах ВГ во всех режимах работы. Начиная с 2002 года получают все большее распространение управляемые подмагничиванием шунтирующие ректоры (УШР) и комплексы на их основе (так называемые ИРМ — источники реактивной мощности). В литературе [22] сведения о влиянии этих устройств на КЭ по п-ой гармонической составляющей практически не представлены, в связи с чем возникла необходимость проведения натурного эксперимента на действующем УШР. Результаты измерений и оценка влияния УШР на искажение формы кривой напряжения в электрической сети представлены в [25]. В результате проведенных измерений показано, что в точке присоединения УШР к электрической сети основной вклад в высшие гармонические составляющие напряжения вносит непосредственно управляемый реактор.

Обзор источников как отечественной, так и зарубежной литературы в области качества электроэнергии и высших гармоник в системах электроснабжения и электрических сетях показывает, что большинство зарубежных статей отражает влияние работы тех или иных устройств на качество электроэнергии в основном с положительной стороны. При этом работа оборудования на базе силовых полупроводников, аспекты которой широко освещены в зарубежных публикациях, может вносить существенные помехи на частотах ВГ в работу электрических сетей, что в том числе подтверждается результатами проведенных измерений на ряде подстанций 220 кВ, оснащенных

' 1- ' 12 <

СТК (статическими тиристорными компенсаторами) [25]. Для современных электрических сетей высокого напряжения характерно все более широкое использование новых мощных управляемых устройств компенсации реактивной мощности (за рубежом в основном применяются СТК, реже - СТАТКОМ (параллельные статические компенсаторы); в электрических сетях Российской Федерации - УШР и электротехнические комплексы на их основе). Однако описание влияния этих устройств на синусоидальность формы кривой напряжения в точке их присоединения к сети на основе измерений в реальных условиях эксплуатации в литературе представлено ограниченно.

В существенно меньшей степени изучен вопрос влияния основного оборудования электрических сетей — линий электропередачи (ЛЭП) и силового трансформаторного оборудования — на КЭ по высшим гармоникам.

1.2 Воздушные линии электропередачи.

Известно [26-27], что воздушные ЛЭП высокого и сверхвысокого напряжения могут являться источниками высших гармоник тока при возникновении коронного разряда на их проводах. Еще в первой половине XX века при исследовании коронного разряда на проводах ЛЭП переменного тока было показано, что форма кривой тока линии искажена - см. рис. 1.1.

Рис. 1.1. Осциллограммы токов в одной из фаз линии электропередачи длиной 850 м в режиме одностороннего включения при напряжении 150 кВ, а также в обмотке и нейтрали питающего линию трансформатора: 1 - ток обмотки низшего напряжения трансформатора; 2 - ток фазы воздушной линии; 3 - ток в нейтрали обмотки высшего напряжения трансформатора.

Возникающие при коронировании на проводах BJI высокого и сверхвысокого напряжения токи ВГ могут представлять опасность для работы электрооборудования. Например, в [28] показано, что наличие третьей гармоники в спектре тока коронирующей BJI может привести к перегрузке устройств заземления нейтрали силовых трансформаторов в электрической сети. В работе приведены соотношения для расчета гармоник тока коронирующей ЛЭП, а также представлено сравнение расчетного значения тока третьей гармоники (как наибольшей в спектре тока) ВЛ с экспериментальными данными. Для количественной оценки тока третьей гармоники, вызванного коронным разрядом на проводах, для ВЛ 330-750 кВ представлена номограмма зависимости действующего значения этого тока от относительного перенапряжения для различных погодных условий. В [28] рекомендуется приближенно оценивать действующее значение тока третьей гармоники ВЛ, используя значение потерь мощности на корону по формуле:

О-')

где /(3) - действующее значение тока третьей гармоники; ц - отношение действующего значения токов третьей и первой гармоники, которое автор [28] предлагает приближенно принять равным 0,25; - потери активной мощности на корону, приходящиеся на одну фазу ЛЭП; Щ- действующее значение фазного напряжения. Однако в данной работе не исследован вопрос возможного влияния коронного разряда на проводах ЛЭП на КЭ.

В работах [29-32] подробно освещены физические процессы, сопровождающие коронный разряд как при постоянном, так и при переменном напряжении. В [14] автор приводит кривые зависимости действующего значения токов высших гармоник в спектре тока коронного разряда от относительного перенапряжения (отношения амплитудного значения фазного напряжения к начальному напряжению короны для заданной конструкции фазы ВЛ). Большое количество отечественных и зарубежных источников [33-38] посвящено исследованию влияния различных факторов на потери активной мощности и энергии на корону, а также расчету этих потерь.

Каких-либо заключений о возможности влияния коронного разряда на проводах ЛЭП высокого и сверхвысокого напряжения на КЭ в электрической сети в указанных работах не сделано.

1.3 Силовое трансформаторное оборудование.

Трансформаторное оборудование также является источником токов ВГ, значение которых определяется как конструкцией оборудования, так и условиями его эксплуатации. Степень искажения синусоидальной формы кривой тока холостого хода (XX) трансформаторов и автотрансформаторов, и, соответственно, состав токов ВГ в его спектре, определяется рядом конструкционных факторов, таких как характеристика намагничивания электротехнической стали в магнитной системе трансформатора, конструкция магнитной системы, конструкция и

взаимное расположение обмоток, схема их соединения; среди внешних факторов основным является действующее значение приложенного к обмоткам трансформатора напряжения [13, 16-18, 39—40]. Механизм появления высших гармоник в токе трансформатора известен и описан в ряде источников [17, 40-43]. Кривая зависимости намагничивающего тока от величины магнитной индукции (кривая первоначального намагничивания, изображенная на рис. 1.2) имеет точку перегиба, вблизи которой наступает насыщение стали в элементах магнитной системы трансформатора. Увеличение магнитной индукции сверх значения индукции насыщения вызывает резкое увеличение тока намагничивания, что при конструировании трансформаторов является основной причиной ограничения максимального значения индукции 1,4-1,45 Тл для горячекатаной стали и 1,61,7 Тл для холоднокатаной стали в зависимости от ее марки. Кроме того, увеличение магнитной индукции в элементах магнитной системы трансформатора приводит к сильному искажению формы кривой тока намагничивания, которая становится несинусоидальной - см. рис. 1.2.

Рис. 1.2. Построение кривой тока намагничивания трансформатора по заданной кривой

намагничивания стали магнитопровода.

В результате создаются условия для появления магнитных потоков высших гармоник, из которых потоки гармоник, кратных трем, в трансформаторах со стержневой [41] конструкцией магнитопровода как совпадающие по фазе во всех трех стержнях замыкаются в стальных деталях конструкции трансформатора (ярмовые балки, бак и др.), вызывая в них дополнительные потери энергии.

В [16] предлагается определять значение токов ВГ в зависимости от намагничивания стали сердечника как долю от каталожного значения тока холостого хода трансформатора по кривой, приведенной на рис. 1.3.

Рис. 1.3. Кривые, характеризующие отношения действующих значений токов третьей и пятой гармоник к току первой гармоники, в зависимости от магнитной индукции в

магнитной системе трансформатора.

Также отмечена возможность возрастания тока третьей гармоники до 50% тока на основной частоте при повышении напряжения на вводах трансформатора сверх номинального значения в процессе эксплуатации.

При этом предлагаемые в отечественных источниках методы оценки генерируемых трансформаторным оборудованием токов ВГ весьма трудоемки ввиду необходимости составления полной системы уравнений, описывающих электромагнитные процессы, либо при меньшей трудоемкости не позволяют учесть ряд влияющих на спектр тока трансформатора факторов. Предлагаемый в зарубежных источниках метод, основанный на принципе дуальности

электрических и магнитных цепей, позволяет избежать необходимости составления полной системы уравнений электрических и магнитных цепей трансформатора, однако требует значительных вычислительных ресурсов для реализации моделей трансформаторов. Таким образом, необходимо разработать модель силового (авто-)трансформатора, которая позволит учесть все влияющие на спектр его тока факторы, и при этом позволит проводить расчеты для электрических сетей с большим количеством трансформаторов.

1.4 Обзор методов исследования влияния оборудования электрических сетей на качество электроэнергии на высших гармониках.

В [44] представлена разработанная методика прогнозирования резонансных явлений в системах электроснабжения (СЭС) и ЭЭС. Автором проведено сравнение двух способов исследования резонансных явлений: с помощью матрицы узловых сопротивлений и матрицы узловых проводимостей. В работе представлена математическая модель для однофазных и трехфазных силовых трансформаторов, позволяющая рассчитывать гармонический состав тока намагничивания не только в режиме холостого хода трансформатора, но и с учетом влияния фактической нагрузки (как активной, так и реактивной). Также автором разработана методика расчета распространения высших гармоник вдоль ЛЭП. Показано, что при наличии в ЭЭС высших гармоник нулевой последовательности при исследовании резонансных явлений в ЛЭП и при выборе сопротивления заземлителей опор необходимо учитывать влияния грозозащитного троса. Помимо этого, в работе представлена методика прогнозирования резонансных явлений в ЭЭС.

Предложенные автором модели трансформаторов позволяют учесть нагрузку и схему соединения обмоток, однако при этом не учитываются конструкция магнитопровода, свойства используемой электротехнической стали, а также зависимость коэффициента трансформации от частоты и расположения источника ВГ относительно трансформатора. Помимо этого, использование

предложенной модели трансформаторов затруднительно в случае сложной конструкции обмоток (например, трехфазный автотрансформатор с третичной обмоткой).

В [45] предложен метод анализа режимов высших гармоник в электрических сетях 220 кВ и выше, в основу которого положен метод узловых потенциалов. Автор приводит математические модели основных элементов электрической сети, большое внимание уделяет подходам к представлению узлов нагрузки различных классов напряжения в расчетных моделях. Также в работе представлены способы снижения размерности моделируемой сети (декомпозиция сети). При этом основным источником токов высших гармоник в работе является искажающая нагрузка, содержащая нелинейные электроприемники. В предлагаемых автором моделях элементов электрических сетей 220 кВ и выше не учитываются высшие гармоники тока, генерируемые силовыми трансформаторами и высоковольтными ЛЭП.

В [46] представлена разработанная методика моделирования исследуемого района электрической сети. Основными этапами представленной методики являются: выбор размеров и границ расчетной схемы, выбор представительных узлов для измерения напряжения высших гармоник, моделирование нагрузок узлов, составление списка расчетных режимов, проведение измерений режимов в узлах сети, обеспечение соответствия параметров режимов высших гармоник модели с результатами измерений, согласование режимов на основной частоте и на частотах высших гармоник. В работе задание расчетной схемы, значительно превышающей размеры исследуемой сети, позволяет уменьшить погрешность, обусловленную моделированием границ сети. Эквивалентирование частей расчетной схемы повышает наглядность и обозримость исследований без потери точности расчетов и значительном их ускорении. Модели нагрузок узлов сетей энергосистем должны учитывать входящие в их состав трансформаторы и распределительные сети, которые приводят к многократному увеличению поглощения искажающей мощности нагрузки. Для подтверждения правильности

моделирования режимов высших гармоник в исследуемом районе используется сопоставление расчетных и измеренных величин напряжения высших гармоник. Многообразие режимов высших гармоник учитывается через список расчетных режимов. Для расчета режима основной гармоники расчетной схемы используется специализированный программный комплекс.

В данной работе, аналогично рассмотренной ранее, источниками токов ВГ являются нелинейные электроприемники в составе узлов нагрузки электрической сети, а генерируемые силовым трансформаторным оборудованием и воздушными линиями электропередачи токи ВГ не учитываются.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Олексюк, Борис Викторович, 2014 год

Список литературы

1. Карташев И. И., Тульский В. Н., Шамонов Р. Г., Шаров Ю. В., Воробьев

А. Ю. Управление качеством электроэнергии. Под ред. Ю. В. Шарова. 2-е изд., переработанное и дополненное. — Москва: Издательский дом МЭИ,

2008. — ISBN-13: 978-5-383-00280-3.

2. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения [Текст]: ГОСТ 13109-97. — Введ. 1999.01.01. — Минск: ИПК Издательство стандартов, 1998. — 35 с.

3. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения [Текст]: ГОСТ Р 54149-2010. — Введ. 2013.01.01. —Москва: Стандартинформ, 2012. — 20 с.

4. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения [Текст]: ГОСТ 32144-2013. — Введ. 2014.07.01. — Москва: Стандартинформ, 2013. — 36 с.

5. Жежеленко И. В., Саенко Ю. JI. Показатели качества электроэнергии и их контроль на промышленных предприятиях: монография. 3-е изд., перераб. и доп. — Москва: Энергоатомиздат, 2000. — 252 е., ил.

6. Жежеленко И. В. Высшие гармоники в системах электроснабжения промпредприятий. 2-е изд., перераб. и доп. — Москва: Энергоатомиздат, 1984.

— 160 е., ил.

7. Избранные вопросы несинусоидальных режимов в электрических сетях предприятий / под ред. И. В. Жежеленко. — Москва: Энергоатомиздат, 2007.

— 296 с.

8. Железко Ю. С. Потери электроэнергии. Реактивная мощность. Качество электроэнергии: Руководство для практических расчетов. — Москва: ЭНАС,

2009. — 456 е., ил. — ISBN-13: 978-5-93196-958-9

118

9. Железко Ю. С. Компенсация реактивной мощности и повышение качества электроэнергии. — Москва: Энергоатомиздат, 1985. — 224 е., ил.

10. Григорьев О. А., Петухов В. С., Соколов В. А., Красилов И. А. Высшие гармоники в сетях электроснабжения 0,4 кВ // Новости электротехники, 2002.

— N6(18). —С. 54-57.

11. Шидловский А. К., Жаркин А. Ф. Высшие гармоники в низковольтных сетях: монография. — Киев: Наукова думка, 2005. — 210 с.

12. Агунов А. В. Управление качеством электроэнергии при несинусоидальных режимах. — Санкт-Петербург: СПбГМТУ, 2009. — 134 с. — ISBN-13: 978-588303-439-7

13. Гармоники в электрических системах: Пер с англ. / Дж. Арриллага, Д. Брэдли, П. Боджер. — Москва: Энергоатомиздат, 1990. — 320 е.: ил. — ISBN: 5-283-02458-Х.

14. Левитов В. И. Корона переменного тока. — Москва: «Энергия», 1969. — 272 е., ил.

15. Левитов В. И. Корона переменного тока. — Москва: «Энергия», 1975. — 280 е., ил.

16. Либкинд М. С. Высшие гармоники, генерируемые трансформаторами. — Москва: Издательство Академии наук СССР, 1962. — 100 е., ил.

17. Ewald F. Fuchs, Mohammad A. S. Masoum. Power Quality in Power Systems and Electrical Machines. — Burlington: Elsevier Academic Press, 2008. — 638 p.

— ISBN-13: 978-0-12-369536-9.

18. Handbook of Power Quality. Edited by Angelo B. Baggini. — Chichester: John Wiley & Sons Ltd., 2008. — 618 p. — ISBN-13: 978-0-470-06561-7.

19. J. Arrillaga, N. R. Watson. Power System Harmonics. Second edition. — Chichester: John Wiley & Sons Ltd., 2003. — 398 p. — ISBN: 0-470-85129-5.

20. N. G. Hingorani, L. Gyugyi. Understanding FACTS: Concepts and Technology of Flexible AC Transmission Systems. 1 ed. — Wiley, 1999. — 452 p. — ISBN-13: 978-0780334557

21. Y.-H. Song, A. T. Johns. Flexible AC Transmission Systems. — The Institution of Engineering and Technology, 2000. — 596 p. — ISBN-13: 978-0852967713

22. Управляемые подмагничиванием электрические реакторы. Сб. статей. Под ред. А. М. Брянцева. — 2-е издание, дополненное. — Москва: Знак, 2010.

23. Александров Г. Н., Лунин В. П. Управляемые реакторы. Учебное пособие. — Санкт-Петербург: НОУ ЦПКЭ, 2005. — 200 с.

24. Электрооборудование переменного тока на напряжение от 1 до 750 кВ. Требования к электрической прочности изоляции [Текст]: ГОСТ 1516.3-96. — Введ. 1999.01.01. — Минск: ИПК Издательство стандартов, 1998. — 54 с.

25. Карташев И. И., Насыров Р. Р., Олексюк Б. В., Симуткин М. Г., Тульский В. Н., Шамонов Р. Г. Исследование влияния источников высших гармоник на качество электроэнергии в электроэнергетических системах 220-500 кВ // Электричество, 2013. —N 1. — С. 13-18. —ISSN: 0013-5380.

26. Peek F. W. Voltage and current harmonics caused by corona // Journal of the American Institute of Electrical Engineer, 1921. — Vol. 40, N 6. — Pp. 455461. —ISSN: 0360-6449.

27. Murray F. Gardner. Corona investigation on an artificial line // Journal of the American Institute of Electrical Engineer, 1925. — Vol. 44, N 8. — Pp. 813820. — ISSN: 0360-6449.

28. Змазнов E. Ю., Крайчик Ю. С., Минин В. Т., Сохранский А. С. Корона на проводах высоковольтных линий как источник третьей гармоники тока в электрических сетях // Электрические станции, 1989. —N 12. — С. 60-63. — ISSN: 0201-4564.

29. Попков В. И. Коронный разряд и линии сверхвысокого напряжения. — Москва: «Наука», 1990. — 253 е., ил.

30. Техника высоких напряжений: учебник. Л. Ф. Дмоховская, В. П. Ларионов, Ю. С. Пинталь и др.; под общ. ред. Д. В. Разевига. — 2-е изд., перераб. и доп. — Москва: «Энергия», 1976. — 488 е., ил.

31. Техника высоких напряжений: учеб. пособие / Г. Н. Александров [и др.]; под ред. М. В. Костенко. — Москва: Высшая школа, 1973. — 528 е., ил.

32. Александров Г. Н. Коронный разряд на линиях электропередачи. — Москва: «Энергия», 1964. — 228 с.

33. Руководящие указания по учету потерь на корону и помех от короны при выборе проводов воздушных линий электропередачи переменного тока 330-750 кВ и постоянного тока 800-1500 кВ. — Москва: СЦНТИ ОРГРЭС, 1975. —82 с.

34. Железко Ю. С., Костюшко В. А., Крылов С. В., Никифоров Е. П., Савченко О. В., Тимашова Л. В., Соломоник Е. А. Потери электроэнергии в электрических сетях, зависящие от погодных условий // Электрические станции, 2004. — N 11. — С. 42-48.

35. Abdel-Salam М., Abdel-Aziz Е. Z. Improved calculation for corona loss on three-phase power transmission lines // Record of the Industry Applications Society Annual Meeting, 1994, 2-6 Oct. — Vol. 3. — Pp. 1601-1607.

36. Abdel-Salam M., Shamloul D. Corona power loss calculation for three-phase transmission lines // Record of the Industry Applications Society Annual Meeting, 1989, 1-5 Oct. — Vol. 2. — Pp. 2021-2027.

37. Yunpeng Liu; Shaohua You; Qi-fa Wan; Fangcheng Lu; Weijiang Chen; Yong Chen. UHV AC corona loss measurement and analysis under rain. // IEEE 9th International Conference on the Properties and Applications of Dielectric Materials, 2009, 19-23 July. —Pp. 130-133.

38. Fang-cheng Lu; Shao-Hua You; Yun-Peng Liu; Qi-Fa Wan; Zhi-Bin Zhao. AC

Conductors' Corona Loss Calculation and Analysis in Corona Cage // IEEE

Transactions on Power Delivery, April 2012. — Vol. 27. — N 2. — Pp. 877-885.

i i 1

39. Отчет НИР «Исследование влияния электротехнического оборудования ЕНЭС на снижение качества электроэнергии». — Москва: НИУ «МЭИ», 2011.

40. Карташев И. И., Нгуен Динь Дык. Влияние характеристик намагничивания трансформатора на спектр генерируемых им высших гармоник // Вестник МЭИ, 2007.—N 1. —С. 56-63. — ISSN 1993-6982.

41. Вольдек А. И. Электрические машины. — Ленинград: Энергия, 1978. — 832 с.

42. Электрические машины: учебник для вузов / И. П. Копылов. 4-е изд., испр. — Москва: Высшая школа, 2004. — 607 с.

43. Петров Г. Н. Электрические машины. В 3-х частях. Ч. 1. Введение. Трансформаторы. Учебник для вузов. — Москва: «Энергия», 1974. — 240 е., ил.

44. Нгуен Динь Дык. Разработка методики исследования распространения высших гармоник в электроэнергетических системах. Дисс. ... канд. Техн. Наук: 05.14.02 / Нгуен Динь Дык. — Москва, 2008. — 143 с.

45. Смирнов С. С. Высшие гармоники в сетях высокого напряжения. — Новосибирск: Наука, 2010. — 327 с. — ISBN-13: 978-5-02-023320-1.

46. Смирнов С. С. Методы исследования и нормализации режимов высших гармоник в сетях высокого напряжения. Дисс. ... доктора техн. наук: 05.14.02 / Смирнов С. С. — Иркутск, 2001. — 289 с.

47. Дымков А. М. Расчет и конструирование трансформаторов. Учебник для техникумов. — Москва: «Высшая школа», 1971. — 264 е., ил.

48. Electric power transformer engineering / editor James H. Harlow, 3rd ed. — Boca Raton: CRC Press, 2012. — ISBN-13: 978-1-4398-5629-1.

49. Электротехника. Изд. 2-е, испр. и доп. Под общ. ред. Федоровой И. А. — Минск: «Вышейшая школа», 1977. — 392 е., ил.

50. Прокат холоднокатаный тонколистовой из электротехнической анизотропной стали. Каталог продукции. [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://nlmk.com/docs/treeru/тpaнcфopмaтopный-

npoKaTBlBBB92CB3D94A67A4729E940E9E9010B991EE85C283B3E9.pdf, свободный. — Загл. с экрана.

51. Wang Zanji, Liu Xiucheng, Chen Xianghui, Wang Zhongdong. A novel method to determine leakage inductance for internal fault analysis in power transformer // Proceedings of International Conference on Power System Technology, 2000. — Vol. 2. —Pp. 795-800.

52. Xu Yan, Wang Zengping, Liu Qing. Research on the method of inductance calculation in power transformer simulation model // The 7th International Power Engineering Conference, 2005, Nov. 29 - Dec. 2. — Vol. 2. — Pp. 639-642.

53. Lambert M., Sirois F., Martinez-Duro M., Mahseredjian J. Analytical Calculation of Leakage Inductance for Low-Frequency Transformer Modeling // IEEE Transactions on Power Delivery, 2013, Jan. — Vol. 28. — N 1. — Pp. 507515.

54. Peng Li, Guoqiang Huang, Liqiang Xie, Xiaojing Hu. Research on calculating leakage inductance of power transformer and its application to winding deformation analysis // Proceedings of China International Conference on Electricity Distribution, 2008, 10-13 Dec. — Pp. 1-7.

55. Calculating the Short-Circuit Impedance of a Multiwinding Transformer from its Geometry / Niemela V. A. [et al.] // IEEE Power Electronics Specialists Conference (PESC), 1989. —Vol. 2. — Pp. 607-617.

56. Dauhajre A., Middlebrook R. D. Modeling and estimation of leakage phenomenon in magnetic circuits // IEEE Power Electronics Specialists Conference (PESC), 1986.—Pp. 213-226.

57. Тихомиров П. M. Расчёт трансформаторов. Издание пятое, переработанное и дополненное. — Москва: Энергоатомиздат, 1986. — 84 с.

58. Справочник по проектированию электроэнергетических систем /

В. В. Ершевич, А. Н. Зейлигер, Г. И. Илларионов и др. Под ред.

С. С. Рокотяна и И. М. Шапиро. — 3-е изд. перераб. и доп. — Москва: Энергоатомиздат, 1985. — 352 с.

59. Справочник по проектированию электрических сетей / под ред. Д. Л. Файбисовича. — 4-е изд., перераб. и доп. — Москва: ЭНАС, 2012. — 375 е., ил. — ISBN-13: 978-5-4248-0049-8.

60. Трансформаторы тока. Общие технические условия [Текст]: ГОСТ 77462001. — Введ. 2003.01.01. —Москва: Стандартинформ, 2003. —29 с.

61. Трансформаторы напряжения. Общие технические условия [Текст]: ГОСТ 1983-2001. — Введ. 2003.01.01. — Москва: Стандартинформ, 2003. — 31 с.

62. Измерители показателей качества электрической энергии «Pecypc-UF2». Руководство по эксплуатации. БГТК.411722.009 РЭ [Электронный ресурс].

— Режим доступа: http://www.entp.m/documentation/UF2/2/download, свободный. — Загл. с экрана.

63. Идельчик В. И. Электрические системы и сети: Учебник для вузов. - Москва: Энергоатомиздат, 1989. — 592 с, ил. — ISBN: 5-283-01012-0.

64. Электрические системы. Электрические сети: Учеб. для электроэнерг. спец. вузов / В. А. Веников, А. А. Глазунов, Л. А. Жуков и др.: Под. ред. В. А. Веникова, В. А. Строева. — 2-е изд., перераб и доп. — Москва: Высшая школа, 1998. —511 е., ил. —ISBN: 5-06-001031-7.

65. Демирчян К. С. Теоретические основы электротехники: В 3-х т. Учебник для вузов. Том 3. — 4-е изд. / К. С. Демирчян, Л. Р. Нейман, Н. В. Коровкин, В. Л. Чечурин. — Санкт-Петербург: Питер, 2003. — 364 е.: ил.

66. Демирчян К. С. Теоретические основы электротехники: В 3-х т. Учебник для вузов. Том 1. — 4-е изд. / К.С. Демирчян, Л.Р. Нейман, Н.В. Коровкин, В.Л. Чечурин. — Санкт-Петербург: Питер, 2003. — 440 е.: ил.

67. Бессонов Л. А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи.

— 9-е изд., перераб. и доп. — Москва: «Высшая школа», 1996. — 638 с.

68. Трансформаторы силовые общего назначения. Допустимые нагрузки

[Текст]: ГОСТ 14209-85. — Введ. 1985.07.01. — Минск: ИПК Издательство стандартов, 1985. — 38 с.

69. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей (ПТЭЭП). - Москва: ЗАО «Энергосервис», 2003. - 286 с.

70. Freitas М. A., Kurokawa S., Pissolato J. Corona effect in frequency dependent transmission line models // IEEE/PES Transmission and Distribution Conference and Exposition: Latin America, 2008, 13-15 Aug. — Pp. 1-7.

71. Веников В. А. Переходные электромеханические процессы в электрических системах: Учеб. для электроэнерг. спец. вузов. — 4-е изд., перераб и доп. — Москва: Высшая школа, 1985. — 536 е., ил.

72. Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору электрооборудования [Текст]: РД 153-34.0-20.527-98. — Москва: НЦ ЭНАС, 2011. — 144 е. —ISBN: 978-5-4248-0023-8.

73. Лучко А. Р., Попова Т. В. Имитационное моделирование электромагнитных процессов в магнитосвязанных электрических цепях // Електротехшка та електроенергетика, 2009. —N 1. — С. 16-23.

74. Лучко А. Р., Ебадиан М. Принципы математического моделирования динамических процессов в управляемых подмагничиванием шунтирующих реакторах в SimPowerSystems (Matlab) // Электричество, 2008. — N 3. — С. 70-75. —ISSN 0013-5380.

75. Е. С. Cherry. The Duality between Interlinked Electric and Magnetic Circuits and the Formation of Transformer Equivalent Circuit // Proc. Physical Society, 1949. — Part B, vol. 62. —Pp. 101-111.

76. Hybrid Transformer Model for Transient Simulation — Part I: Development and Parameters / Mork B. [et al.] // IEEE Transactions on Power Delivery. — 2007. — Vol. 22, N 1. — Pp. 248-255.

77. Hybrid Transformer Model for Transient Simulation: Part II - Laboratory Measurements and Benchmarking / Mork B. [et al.] // IEEE Power Engineering Society General Meeting, 2007. — Vol. 1, N 1. — Pp. 24-28.

78. Matlab. The Language of Technical Computing [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.mathworks.com/products/matlab/, свободный. — Загл. с экрана.

79. Дьяконов В. П. MATLAB 7.*/R2006/R2007: Самоучитель. — Москва: ДМК Пресс, 2008. — 768 е.: ил. — ISBN-13: 978-5-94074-424-5.

80. Черных И. В. Моделирование электротехнических устройств в MATLAB, SimPowerSystems и Simulink. — Москва: ДМК Пресс. — 288 е.: ил.

81. Бесекерский В. А., Попов Е. П. Теория систем автоматического регулирования. - 3-е изд., исправленное. — Москва: Наука, 1975. — 768 с.

82. Самарский А. А., Гулин А. В. Численные методы: Учеб. пособие для вузов. — Москва: Наука, 1989. — 432 с. — ISBN: 5-02-013996-3.