Трехфазный компенсатор отклонений напряжения и реактивной мощности с однофазным звеном повышенной частоты для трансформаторных подстанций тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.03, кандидат технических наук Константинов, Андрей Михайлович
- Специальность ВАК РФ05.09.03
- Количество страниц 170
Оглавление диссертации кандидат технических наук Константинов, Андрей Михайлович
ВВЕДЕНИЕ.
1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ РЕГУЛИРУЮЩИХ
И КОМПЕНСИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ В СИСТЕМАХ ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ.
1.1. Анализ способов и средств регулирования напряжения на выходе цеховых трансформаторных подстанций.
1.2. Анализ способов и средств компенсации реактивной мощности на входе цеховых трансформаторных подстанций.
1.3. Требования к регулирующим и компенсирующим устройствам на трансформаторных подстанциях современных автоматизированных производств.
2. ПРИНЦИП ПОСТРОЕНИЯ СТАБИЛИЗАТОРА НАПРЯЖЕНИЯ С КОМПЕНСАЦИЕЙ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ СО ЗВЕНОМ ПОВЫШЕННОЙ ЧАСТОТЫ ДЛЯ ТРАНСФОРМАТОРНЫХ ПОДСТАНЦИЙ.
2.1. Разработка структурной схемы трансформаторной подстанции с трёхфазным регулятором величины и фазы добавочного напряжения с однофазным звеном повышенной частоты.
2.2. Разработка способов регулирования добавочного напряжения трансформаторной подстанции.
2.2.1. Способ широтно-импульсного регулирования добавочного напряжения.
2.2.2. Способ регулирования добавочного напряжения непосредственным преобразователем частоты по синусоидальному закону.
2.2.3. Способ регулирования добавочного напряжения реверсивным выпрямителем и непосредственным преобразователем частоты.
2.3. Аналитические выражения и характеристики при регулировании добавочного напряжения.
2.4. Стабилизация переменного напряжения.
2.5. Характеристики кривых выходного напряжения в процессе регулирования и стабилизации.
2.6. Компенсация реактивной мощности с одновременной стабилизацией переменного напряжения.
2.7. Генерация реактивной мощности с одновременной стабилизацией переменного напряжения.
2.8. Аналитические выражения при компенсации реактивной мощности.
2.9. Система управления преобразователями компенсатора отклонений напряжения и реактивной мощности.
3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ
ПРОЦЕССОВ КОМПЕНСАТОРА ОТКЛОНЕНИЙ НАПРЯЖЕНИЯ И
РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ СО ЗВЕНОМ ПОВЫШЕННОЙ
ЧАСТОТЫ В СОСТАВЕ ТРАНСФОРМАТОРНОЙ ПОДСТАНЦИИ.
3.1. Описание блоков, входящих в состав пакета прикладных программ
MATLAB Simulink.
3.2 Модели трёхфазного и однофазного трансформаторов в пакете
SimPowerSystems.
3.3. Моделирование систем управления тиристорными преобразователями, ведомыми сетью.
3.3.1. Модель системы управления трёхфазного реверсивного выпрямителя.
3.3.2. Модель системы управления однофазным инвертором напряжения.
3.3.3. Модель системы управления однофазно-трёхфазного непосредственного преобразователя частоты.
3.4. Моделирование силовых схем преобразователей.
3.4.1. Силовая схема реверсивного выпрямителя.
3.4.2. Силовая схема однофазного инвертора напряжения.
3.4.3. Силовая схема однофазно-трёхфазного непосредственного преобразователя частоты.
3.5. Исследование пусковых режимов подстанции с компенсатором отклонений напряжения и реактивной мощности.
3.6. Исследование квазиустановившихся режимов работы подстанции с компенсатором отклонений напряжения и реактивной мощности.
3.6.1. Построение диаграмм электромагнитных процессов работы компенсатора при стабилизации напряжения нагрузки (без сдвига основной гармоники напряжения).
3.6.2. Построение диаграмм электромагнитных процессов работы компенсатора при компенсации реактивной мощности со стабилизацией напряжения нагрузки.
3.7. Методика обработки результатов математического моделирования компенсатора отклонений напряжения и реактивной мощности.
3.8. Исследование динамических процессов трансформаторной подстанции с автоматической системой компенсации отклонений напряжения и реактивной мощности.
3.9. Инженерная методика расчёта трёхфазного компенсатора отклонений напряжения и реактивной мощности с однофазным звеном повышенной частоты.
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ АППРОБАЦИЯ КОМПЕНСАТОРА
ОТКЛОНЕНИЙ НАПРЯЖЕНИЯ И РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ
И ЕГО ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА.
4.1. Разработка функциональных схем преобразователей компенсатора отклонений напряжения и реактивной мощности.
4.2. Физическое моделирование работы компенсатора отклонений напряжения и реактивной мощности.
4.3. Технико-экономическая оценка от внедрения устройства компенсации отклонений напряжения и реактивной мощности.
Рекомендованный список диссертаций по специальности «Электротехнические комплексы и системы», 05.09.03 шифр ВАК
Трансформаторно-тиристорные компенсаторы отклонений напряжения и реактивной энергии систем электроснабжения: Теория, расчет, проектирование2003 год, доктор технических наук Климаш, Владимир Степанович
Компенсатор реактивной мощности со стабилизацией напряжения и улучшенным качеством токов для трансформаторных подстанций2008 год, кандидат технических наук Светлаков, Денис Петрович
Комплексное устройство компенсации реактивной мощности и мощности искажения в системах питания с выпрямительной нагрузкой2005 год, кандидат технических наук Слепченков, Михаил Николаевич
Методы и средства преобразования числа фаз для улучшения электромагнитной совместимости в электрических системах1997 год, доктор технических наук Ворфоломеев, Герман Николаевич
Разработка и исследование компенсатора реактивной мощности со стабилизацией напряжения цеховой трансформаторной подстанции2020 год, кандидат наук Климаш Степан Владимирович
Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Трехфазный компенсатор отклонений напряжения и реактивной мощности с однофазным звеном повышенной частоты для трансформаторных подстанций»
Одним из приоритетных направлений в области электроэнергетики является решение проблемы повышения качества электроэнергии и её экономии. На это нацелена Федеральная Комплексная программа «Энергосбережение России» и ряд отраслевых программ.
Качество электроэнергии в значительной степени связано с процессами ее передачи и распределения. Оно является уязвимым параметром для современных промышленных предприятий. В числе факторов, влияющих на качество электроэнергии при ее передаче и распределении, следует назвать отклонение напряжения, питающего потребителей. В общем случае низкое качество напряжения приводит к нарушениям нормального хода производственного процесса или к повреждению оборудования, трансформаторов, электродвигателей.
Решением вышеуказанных проблем занимались: В.А. Веников, P.P. Мамо-шин, Б.Н. Сергеенков, И.В. Жежеленко, Ю.С. Железко, Ю.С. Забродин, Ф.Ф. Карпов, И.И. Карташев, В.А. Лабунцов, B.C. Климаш, К.А. Липковский, Ю.К. Розанов, Г.Е. Поспелов и другие авторы.
Устранение отклонений напряжения достигается посредством применения специальных регулирующих и стабилизирующих устройств.
В настоящее время (2008 г.) трансформаторные подстанции напряжением 10/0,4 кВ и 6/0,4 кВ, мощностью до 1000 кВА, как правило, оснащены механическими устройствами регулирования типа РПН. Такие регуляторы обладают низким быстродействием, высоким коэффициентом искажения синусоидальности напряжения, имеют низкую эксплуатационную надёжность и эффективность.
Существующие трансформаторно-тиристорные системы стабилизации, содержащие вольтодобавочные трансформаторы, работают на сетевой частоте 50 Гц, что приводит к завышению габаритов таких стабилизаторов.
Создание стабилизированных источников переменного напряжения малой мощности с ВДТ, работающих в звене повышенной частоты, было положено в Томском институте автоматизированных систем управления и регулирования. В основу построения быстродействующих стабилизаторов был положен принцип модуляции и демодуляции переменного напряжения с широтно-импульсным регулированием добавочного напряжения.
Вопросами разработки подобного класса устройств занимались: В.П. Ми-ловзоров, Г.Я. Михальченко, А.Н. Милях, Р.П. Карташов, Б.К. Жарский, К.А. Липковский, Ю.К. Розанов, А.В. Кобзев, Г.С. Мыцык, С.С. Окунь, В.Е. Тон-каль, В.Д. Кулик, А. Г. Савин и др.
К недостаткам таких регуляторов следует отнести: высокий уровень коммутационных потерь, наличие большого количества полностью управляемых ключей с двухсторонней проводимостью, половина из которых включена в цепь нагрузки, что увеличивает коэффициент искажения тока сети.
Серийно выпускаемые отечественные стабилизаторы трёхфазного напряжения типа СТС-2М не только не обеспечивают компенсацию реактивной мощности, а напротив, потребляют дополнительную реактивную мощность, а стабилизаторы типа СТН обеспечивают только частичную нерегулируемую компенсацию реактивной мощности.
Современные трансформаторные подстанции не укомплектованы системами компенсации реактивной мощности с одновременной стабилизацией напряжения. Это приводит, в свою очередь, к потерям электроэнергии, снижению срока службы электрооборудования, задействованного в выработке, передачи и распределении электроэнергии. Кроме того, снижение потребляемой реактивной мощности представляет собой один из факторов, влияющих на эффективность использования электроэнергии.
Вопросам компенсации реактивной мощности посвящены труды В.А. Вени-кова, P.P. Мамошина, А.К. Шидловского, Г. Супруновича, P.M. Матуры, Г.Е. Поспелова, В.А. Лабунцова, А.А. Крюкова, В.В. Красника, В.И. Кочкина, Б.А.
Константинова, И.Н. Ковалёва, И.И. Карташева, Ф.Ф. Карпова, Г.С. Зиновьева, В.М. Глушкова и др.
К недостаткам компенсаторов реактивной мощности следует отнести:
1) большую установленную мощность реакторного оборудования;
2) сниженное быстродействие;
3) отсутствие возможности для точного и плавного регулирования реактивной мощности.
Применяемые в нашей стране и за рубежом компенсаторы реактивной мощности на основе конденсаторов и управляемых реакторов могут работать только в одном из двух режимов:
- в режиме поддержания напряжения с неуправляемой компенсацией реактивной мощности;
- в режиме поддержания заданной фазы тока сети без стабилизации напряжения.
Поэтому создание компенсатора реактивной мощности сети с одновременной стабилизацией напряжения нагрузки (два в одном) с улучшенными энергетическими и массогабаритными показателями, высоким быстродействием и высокой степенью готовности к производству является весьма актуальной.
Целью работы является улучшение энергетических и массогабаритных показателей трансформаторной подстанции путём усовершенствования трёхфазного компенсатора отклонений напряжения нагрузки и реактивной мощности сети.
Для достижения поставленной цели ставились и решались следующие задачи:
1. Выполнить анализ способов и средств стабилизации напряжения на выходе и компенсации реактивной мощности на входе трансформаторной подстанции.
2. Разработать способы совмещения функций стабилизатора и компенсатора в одном устройстве.
3. Разработать трёхфазный трансформаторно-тиристорный компенсатор отклонений напряжения нагрузки и реактивной мощности сети с однофазным звеном повышенной частоты для трансформаторных подстанции и его систему управления.
4. Произвести математическое моделирование в среде MATLAB трёхфазного компенсатора отклонений напряжения нагрузки и реактивной мощности сети с однофазным звеном повышенной частоты.
5. Разработать способ пуска трансформаторной подстанции с последующим переводом устройства на стационарный режим с двухконтурным подчинённым регулированием.
6. Разработать автоматическую систему регулирования компенсатора в пусковых и стационарных режимах.
7. Исследовать физические процессы трёхфазного компенсатора отклонений напряжения нагрузки и реактивной мощности сети с однофазным звеном повышенной частоты в составе трансформаторной подстанции в пусковых и стационарных режимах.
8. Выполнить технико-экономическую оценку от внедрения на трансформаторной подстанции компенсатора отклонений напряжения и реактивной мощности с однофазным звеном повышенной частоты.
Научная новизна работы;
- разработана математическая модель и алгоритмы управления усовершенствованного компенсатора отклонений напряжения нагрузки и реактивной мощности сети для трансформаторной подстанции;
- разработан способ автоматического регулирования напряжения нагрузки и реактивной мощности сети в пусковых и стационарных режимах;
- получены уточнённые аналитические выражения для определения действующих значений напряжения нагрузки и его первой гармоники при действии трёхфазного компенсатора отклонений напряжения и реактивной мощности при наличии нейтрального провода в звене повышенной частоты и без него.
Практическая ценность работы:
- разработана усовершенствованная схема трёхфазного компенсатора отклонений напряжения нагрузки и реактивной мощности сети для трансформаторной подстанции, путём включения в него однофазного звена повышенной частоты;
- разработана автоматическая система компенсации реактивной мощности на входе и стабилизации напряжения на выходе комплектной трансформаторной подстанции;
- разработан и внедрён в учебный процесс комплекс программ для исследования электромагнитных процессов в математической модели трёхфазного компенсатора отклонений напряжения нагрузки и реактивной мощности сети с однофазным звеном повышенной частоты для трансформаторной подстанции;
- предложена инженерная методика расчёта трёхфазного компенсатора отклонений напряжения нагрузки и реактивной мощности сети с однофазным звеном повышенной частоты для трансформаторной подстанции на основе разработанной математической модели.
На защиту выносятся следующие положения:
- новое техническое решение силовой части компенсатора отклонений напряжения и реактивной мощности с однофазным звеном повышенной частоты, улучшающее энергетические и массогабаритные показатели трансформаторной подстанции;
- математическая модель усовершенствованного компенсатора отклонений напряжения нагрузки и реактивной мощности сети для трансформаторной подстанции;
- комплекс программ для исследования электромагнитных процессов в математической модели трёхфазного компенсатора отклонений напряжения нагрузки и реактивной мощности сети с однофазным звеном повышенной частоты для трансформаторной подстанции;
- способ автоматического регулирования напряжения нагрузки и реактивной мощности сети в пусковых и стационарных режимах;
- методика определения действующих значений напряжения нагрузки и его первой гармоники при действии трёхфазного компенсатора отклонений напряжения и реактивной мощности при наличии нейтрального провода в звене повышенной частоты и без него.
Апробация работы.
Основные положения диссертационной работы и ее результаты докладывались и обсуждались:
- на региональной научно-технической конференции творческой молодежи «Научно-технические проблемы транспорта, промышленности и образования», Хабаровск, ДВГУПС, 18-19 апреля 2006 года;
- на 5-й Международной научной конференции творческой молодежи «Научно-техническое и экономическое сотрудничество стран АТР в XXI веке», Хабаровск, ДВГУПС, 17-19 апреля 2007 года;
- на заседаниях кафедры «Электротехника, электроника и электромеханика», Хабаровск, ДВГУПС, 2005-2007 годы;
- на научно-техническом семинаре кафедры «Электротехника, электроника и электромеханика», Хабаровск, ДВГУПС, 2007 год;
- на научно-техническом заседании инженерного центра ФГУП ВНИИФТИ «Дальстандарт», Хабаровск, 2007 год;
- на расширенном заседании кафедры «Электропривод и автоматика промышленных установок», Комсомольск-на-Амуре, КнАГТУ, 2008 год.
Публикации. Основные научные результаты диссертации отражены в 14 статьях, в том числе в 2 статьях, опубликованных в центральной печати и соответствующих требованиям ВАК, 4 свидетельствах об официальной регистрации программ для ЭВМ и 1 патенте на изобретение.
Объём и структура работы.
Диссертация состоит из введения, четырёх глав и заключения, изложенных на 169 страницах машинописного текста, содержит 94 рисунка, 10 таблиц, библиографический список из 125 наименований и приложения.
Похожие диссертационные работы по специальности «Электротехнические комплексы и системы», 05.09.03 шифр ВАК
Разработка и исследование компенсатора реактивной мощности со стабилизацией напряжения цеховой трансформаторной подстанции2020 год, кандидат наук Климаш Степан Владимирович
Трёхфазный компенсатор реактивной мощности с индуктивным накопителем энергии: разработка и исследование2011 год, кандидат технических наук Караваев, Артём Александрович
Системы регулирования и стабилизации переменного напряжения со звеном повышенной частоты2003 год, кандидат технических наук Зиссер, Ярослав Олегович
Симметрирующая агрегация компенсирующих устройств и трехфазно-двухфазных преобразователей тяговых подстанций2007 год, кандидат технических наук Сероносов, Владимир Владимирович
Разработка численно-аналитических моделей управляемых подмагничиванием шунтирующих реакторов для анализа электромагнитных процессов в нормальных и аварийных режимах электрических сетей2012 год, кандидат технических наук Карпов, Виктор Николаевич
Заключение диссертации по теме «Электротехнические комплексы и системы», Константинов, Андрей Михайлович
Выводы по 4 главе даны в виде рекомендаций для ОКР, подготовки производства и производства трёхфазного компенсатора отклонений напряжения нагрузки и реактивной мощности сети с однофазным звеном повышенной частоты для трансформаторных подстанций с высокой степенью готовности к серийному производству заключается в следующем:
1. В изменении серийно-выпускаемых преобразователях частоты, выполненных на базе мостового выпрямителя и инвертора - системах управления блока регулирования частоты на блок регулирования фазы;
2. Настройка интенсивности общей фазы Т компенсатора отклонений напряжения и реактивной мощности должна выполняться на холостом ходу, тем самым, исключая одностороннее подмагничивание высокочастотного трансформатора;
3. Настройка системы производится поэтапно: сначала настраивается система управления выпрямителя, осуществляется проверка импульсов на его выходе, затем производится подключение системы управления к его силовой части. Аналогично производится отладка системы управления инвертора и непосредственного преобразователя частоты. К модулю РВ подключается ИН и ОВТ. Непосредственно после этого подключается силовая схема НПЧ и проверяется наличие сигнала на выходных зажимах НПЧ. Далее производится включение в рассеку звезды силового трансформатора выхода НПЧ и выполняется проверка функционирования всей системы;
4. Датчики направления тока при переключении режимов функционирования компенсатора (выпрямительный или инверторный) устанавливаются в цепи выпрямленного тока (выход РВ) до сглаживающего фильтра;
5. При регулировании углов управления НПЧ минимальные значения улов для выпрямительного режима должны быть не менее 3 эл.град и для инвертор-ного режима работы не более 177 эл. град. Это необходимо для надёжной коммутации вентилей НПЧ;
6. Обеспечение заданных пределов стабилизации напряжения нагрузки выполняется при отклонениях тока нагрузки в пределах ± 25 % от номинального тока вторичной обмотки силового трансформатора.
4.3. Технико-экономическая оценка от внедрения устройства компенсации отклонений напряжения и реактивной мощности
Основными показателями, характеризующими экономическую эффективность от внедрения на трансформаторных подстанциях компенсатора отклонений напряжения и реактивной мощности, является срок окупаемости затрат по его разработке и внедрению [13, 108].
Расчёт годовой экономической эффективности выполнен в соответствии с выражением: где 3i — приведённые затраты на текущее обслуживание трансформаторной подстанции до внедрения компенсатора; — приведённые затраты на текущее обслуживание трансформаторной подстанции после внедрения компенсатора. Приведённые затраты 3i и З2 определяются по следующим формулам: где Сь С2 - эксплуатационные затраты до и после внедрения компенсатора на трансформаторной подстанции; Ki, К2 - капитальные вложения до и после внедрения компенсатора; Ен = 0,13 — нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений.
С учётом (4.2) и (4.3), а также (4.1) экономический эффект можно определить по следующему выражению:
Э = 3, +3
2 '
4.1)
31 = +ЕН -Kj;
4.2)
4.3)
32 - С2 + Ен • К2,
Э = АС-ЕН -АТС,
4.4) где А С - изменение эксплуатационных затрат от внедрения компенсатора;
А К - дополнительные капитальные вложения от внедрения компенсатора.
Экономической эффективности от внедрения компенсатора отклонений напряжения и реактивной мощности на трансформаторной подстанции можно добиться улучшением качества напряжения на низкой стороне силового трансформатора подстанции, что было положено в основу расчёта.
Кроме того, в расчёте было учтено, что, взамен устройства регулирования напряжения трансформаторов серии СТС, на подстанции устанавливается компенсатор, а используемый силовой трансформатор с обмоткой высокого напряжения, выполняется без отпаек.
Уменьшения эксплуатационных расходов можно достичь, во-первых, за счёт упрощения технологии изготовления силового трансформатора, во-вторых, путём повышения качества напряжения, которое рассчитывается по формуле
АС^А^-Ца, (4.5) где Ц1, Ц2 - цена трансформаторного и регулирующего оборудования до и после внедрения компенсатора; А1 — коэффициент эквивалентности единицы нового и базового изделий. Коэффициент эквивалентности единицы нового и базового изделий определяется по выражению
1 Рн Тн Бн Кмб Мн SH ' 1 • ; где Рб, Рн - установленные мощности базового и нового устройств; Тб, Т„ - точности стабилизации этих устройств; Бб, Б„ - их быстродействие;
Кмб, Кмн — коэффициент мощности, обеспечиваемый устройствами в процессе их эксплуатации;
Мб, Мн - материальность оборудования; S6, SH - установочная площадь соответствующих устройств. На основании анализа соответствующих цен базового и нового вариантов трансформаторной подстанции примем:
Ц, = 1 200 ООО руб; тогда Ua = Ц1 + Зуст + Зпн + Зм = 1 200 ООО + 750 000 + 250 000 +150 000 = 2 350 000 руб. где Зусх = 750 000 руб. - затраты на приобретение установки; Зпн = 250 000 руб. — затраты на пуско-наладочные работы; Зм = 150 000 руб. - затраты на монтаж установки.
Значения составляющих коэффициента эквивалентности единиц нового и базового изделий:
Р т к ТС М S = 1.0 -^- = 1.2 ^- = 3.0 —= 0.9 —= 0.93 — = 0.85 Рн тн Бн Кмб мн SH
Подставляя эти значения в (4.6), получим:
А = А.Ь-.Мб А= 7.1145. Р„ Тн Бн Кмб Мн SH
В результате, с учётом выражения (4.5):
ДСа =АгЦ1-Ц2 = 2.56122 ■ 1 200 000 ■ 2 350 000 = 723 464руб.
Экономическая эффективность достигается за счёт уменьшения потребления электроэнергии и повышения качества напряжения (в этой части не учитываются составляющие эффективности от регулирования напряжения, вызванные экономическими характеристиками энергоприёмников за счёт изменения их производительности, повышения качества производимой продукции и срока службы приёмников). Стабилизация напряжения выражается экономией электроэнергии у потребителей, а компенсация реактивной мощности снижает потери электроэнергии в сетях. Эта составляющая экономической эффективности определяется по формуле:
AW = 0.01 - £ AUjP; (Ки (1 + K2i )K3iK4itg9i , (4.7) где A Uj — снижение напряжения в i-м режиме по сравнению с первоначальным режимом (до изменения закона регулирования);
Pi — нагрузка в i-м режиме работы;
Кп, K2i, Кз;, K4i - результирующие коэффициенты энергии, коэффициент потерь и экономический эквивалент реактивности i-ro режима соответственно; tj— длительность i-ro режима.
Значения составляющих (4.7) приведены в табл. 4.1.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Выполненные теоретические и экспериментальные исследования позволяют сделать следующие выводы.
1. Разработана структура усовершенствованного трёхфазного компенсатора отклонений напряжения и реактивной мощности с однофазным звеном повышенной частоты для трансформаторных подстанций с улучшенными энергетическими и массогабаритными показателями.
2. Предложен способ совмещения функций стабилизатора напряжения нагрузки и компенсатора реактивной мощности сети в одном устройстве для трансформаторных подстанций.
3. Получены уточнённые аналитические выражения для определения действующих значений напряжения нагрузки и его первой гармоники при действии трёхфазного компенсатора отклонений напряжения и реактивной мощности при наличии нейтрального провода в звене повышенной частоты и без него.
4. Создана математическая модель трёхфазного компенсатора отклонений напряжения и реактивной мощности с однофазным звеном повышенной частоты для трансформаторных подстанций, посредством которой выявлены регулировочные и энергетические зависимости для процессов стабилизации и компенсации реактивной мощности. Проведён расчёт квазистационарных процессов, показавших высокую энергетическую эффективность широтно-импульсного способа управления добавочным напряжением подстанции. При стабилизации напряжения нагрузки коэффициент искажения синусоидальности не превысил 5.3 %, а при компенсации реактивной мощности сети со стабилизацией напряжения нагрузки составил не более 9.3 %.
5. Разработана автоматическая система регулирования компенсатора отклонений напряжения и реактивной мощности в пусковых и стационарных режимах. Автоматическая система на базе компенсатора отклонений напряжения и реактивной мощности с широтно-импульсным регулированием обеспечивает плавную и точную компенсацию реактивной мощности при одновременной стабилизации напряжения, независимо от жёсткости внешней характеристики сети, а также от значения и характера нагрузки. Точность стабилизации составила ± 1.2 %, точность регулирования фазы тока сети - не более ±1.5 эл.град, быстродействие - не более 0.021 с.
6. Проведены экспериментальные исследования трёхфазного компенсатора отклонений напряжения и реактивной мощности с однофазным звеном повышенной частоты на лабораторном макете, подтвердившие адекватность модели.
7. Рассчитана годовая экономическая эффективность от внедрения трёхфазного компенсатора отклонений напряжения и реактивной мощности на трансформаторной подстанции, которая составит 7,8 млн. руб. при этом срок окупаемости установки составит около пяти месяцев.
Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Константинов, Андрей Михайлович, 2008 год
1. Авитисян, Д. А. Автоматизация проектирования электротехнических систем и устройств / Д. А. Авитисян М.: Высшая школа, 2005. - 511 с.
2. А.с. 548928 СССР. Способ управления регулятором переменного напряжения с вольтодобавочным звеном высокой частоты / Кобзев А. В., Михаль-ченко Г. Я. (СССР) № 2121022/07; заявл. 04.04.75; опубл. 28.02.77, Бюл. № 8.-4 е.: ил.
3. А.с. 589681 СССР. Регулятор переменного напряжения со звеном высокой частоты / Кобзев А. В., Михальченко Г. Я. (СССР) № 2136692/07; заявл. 23.05.75; опубл. 25.01.78, Бюл. №3.-6 е.: ил.
4. А.с. 692033 СССР. Способ регулирования напряжения / Кобзев А. В., Михальченко Г. Я. (СССР) № 2366119/24-07; заявл. 01.06.76; опубл. 15.10.79, Бюл. №38.-9 е.: ил.
5. А.с. 935892 СССР. Стабилизатор переменного напряжения / Кобзев А. В., Лебедев Ю. М., Семенов В. Д. (СССР) № 3000898/24-07; заявл. 04.11.80; опубл. 15.06.82, Бюл. № 22. 4 е.: ил.
6. А.с. 935898 СССР. Стабилизатор переменного напряжения / Кобзев А. В., Михальченко Г. Я., Семенов В. Д. (СССР) № 2823736/24-07; заявл. 05.10.79; опубл. 15.06.82, Бюл. № 22. 8 е.: ил.
7. А.с. 1251257 СССР. Способ преобразования трёхфазного напряжения одной частоты в трёхфазное напряжение другой частоты / Рутманис Л. А. (СССР) № 3758781/24-07; заявл. 26.06.84; опубл. 15.08.86, Бюл. № 30. 8 е.: ил.
8. А.с. 1422332 СССР. Преобразователь напряжения со звеном повышенной частоты / Кобзев А. В., Земан С. К., Кошевец В. Ф. (СССР) № 4216789/2407; заявл. 30.03.87; опубл. 07.09.88, Бюл. №33.-3 е.: ил.
9. А.с. 318137 СССР. Трёхфазный регулятор переменного напряжения / Милях А. Н., Карташов Р. П., Жарский Б. К. (СССР) № 1446500/24-7; заявл. 15.06.70; опубл. 19.10.71, Бюл. № 31. 3 е.: ил.
10. Баркан, Я. Д. Автоматизация режимов по напряжению и реактивной мощности / Я. Д. Баркан. М.: Энергоатомиздат, 1989. — 160 с.
11. Бессонов, JI. В. Теоретические основы электротехники : электрические цепи / JI. В. Бессонов. 10-е изд. М.: Гардарики, 2001. - 638 с.
12. Веников, В. А. Регулирование напряжения в электроэнергетических системах / В. А. Веников, В. И. Идельчик, М. С. Лисеев. М.: Энергоатомиздат, 1985.-214 с.
13. Волков О. И. Экономика предприятия: Курс лекций / О. И. Волков, В. К. Скляренко. -М.: Инфра-М, 2002. 128 с.
14. Герасименко, А. А. Передача и распределение электрической энергии: учебное пособие / А. А. Герасименко, В. Т. Федин. Ростов/Д.: Феникс; Красноярск: Изд. проекты, 2006. — 720 с. (Серия «Высшее образование»).
15. Герасименко, А. А. Качество электрической энергии в электрических сетях / А. А. Герасименко, Т. И. Поликарпова. Красноярск: КГТУ, 2002. — 116 с.
16. Герман-Галкин, С. Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в MATLAB 6.0 : учебн. пособие / С. Г. Герман-Галкин. — СПб.: КОРОНА-принт, 2001. 320 е.: ил.
17. Герман-Галкин, С. Г. Силовая электроника : лабораторные работы на ПК / С. Г. Герман-Галкин. СПб.: Учитель и ученик, КОРОНА-принт, 2002. — 304 е.: ил.
18. Глушков, В. М. Компенсация реактивной мощности в электроустановках промышленных предприятий / В. М. Глушков, В. П. Грибин. М.: Энергия,-1975. - 103 е.: ил. (Б-ка электромонтёра, вып. 429).
19. Говоров, Ф. П. Магнитные потоки и индуктивности вольтодобавочноготрансформатора с тиристорным управлением / Ф. П. Говоров, В. П. Толкунов // Электричество. 1980.-№ 11. - С. 21-25.
20. Головкин, П. И. Энергосистема и потребители электрической энергии / П. И. Головкин. М.: Энергия, 1979. - 368 с.
21. Гончаров, Ю. П. Автономные инверторы / Ю. П. Гончаров. — Кишинёв: Штиница, 1974.-336 с.
22. Горбачёв, Г. Н. Промышленная электроника : учебник для вузов / Г. Н. Горбачёв, Е. Е. Чаплыгин, под ред. В.А. Лабунцова. М.: Энергоатомиздат, 1988.-320 е.: ил.
23. Джюджи, JI. Силовые полупроводниковые преобразователи частоты: теории, характеристики, применение / JI. Джюджи, Б. Пелли; пер. с англ. Е. А. Болдырёв. — М.: Энегоатомиздат, 1983. — 400 е.: ил.
24. Дорожко, JI. И. Реакторы с поперечным подмагничиванием / JI. И. Дорожко, М. С. Либкинд. -М.: Энергия, 1977. 177 с.
25. Дьяконов В. MATLAB. Анализ, идентификация и моделирование систем : Специальный справочник / В. Дьяконов, В. Круглов. — СПб.: Питер, 2002. — 448 е.: ил.
26. Дьяконов, П. П. MathCAD 2000 : Учебный курс / П. П. Дьяконов. СПб.: Питер, 2000. - 586 с.
27. Жежеленко, И. В. Высшие гармоники в системах электроснабжения пром-предприятий. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1994. - 272 е.: ил.
28. Жежеленко, И. В. Качество электроэнергии на промышленных предприятиях / И. В. Жежеленко, М. Л. Рабинович, В. М. Божко. — Кшв.: Техшка, 1981.- 160 е.: ил.
29. Жежеленко, И. В. Показатели качества электроэнергии и их контроль на промышленных предприятиях. 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Энергоатом-издат, 1986. - 168 е.: ил.
30. Железко, Ю. С. Компенсация реактивной мощности в сложных электрических системах / Ю. С. Железко. М.: Энергоатомиздат, 1981. - 200 с.
31. Железко, Ю. С. Компенсация реактивной мощности и повышение качества электроэнергии / Ю.С. Железко. М.: Энергоатомиздат, 1985. — 224 с.
32. Железко, Ю. С. Стратегия снижения потерь и повышения качества электроэнергии в электрических сетях / Ю. С. Железко // Электричество. 1992. -№5. С. 6-12.
33. Забродин, Ю. С. Промышленная электроника : учебное пособие для вузов / Ю. С. Забродин. М.: Высш. шк., 1982. - 496 е.: ил.
34. Заволока, О. Г. Анализ режимов работы сложных трёхфазных систем с выбором конденсаторов для компенсации реактивной мощности: метод, пособие по выполнению курс, проекта / О. Г. Заволока. Хабаровск: ДВГАПС, 1998.-35 с.
35. Загорский, А. Е. Управление переходными процессами в электрических машинах переменного тока / А. Е. Загорский, Ю. Г. Шакарян. — М.: Энергоатомиздат, 1986. 176 с.
36. Зиновьев, Г. С. Основы силовой электроники : учебное пособие / Г. С. Зиновьев. Изд. 2-е, испр. и доп. - Новосибирск: Изд - во НГТУ, 2003. — 664 с. - (Серия «Учебники НГТУ»).
37. Иванов, В. С. Режимы потребления и качество электроэнергии систем электроснабжения промышленных предприятий / В. С. Иванов, В. И. Соколов. — М.: Энергоатомиздат, 1987. — 336 с.
38. Иньков, Ю. М. Вентильные преобразователи частоты с непосредственной связью / Ю. М. Иньков. М.: Информэлектро, 1974. - 63 с.
39. Карлащук, В. И. Электронная лаборатория на ШМ PC в 2 томах / В. И. Карлащук. — Т.1. Моделирование элементов аналоговых схем. 6-е изд., пере-раб. и доп. - М.: СОЛОН-ПРЕСС, 2006. - 672 е.: ил. - (Серия «Системы проектирования»).
40. Карпов, Ф. Ф. Компенсация реактивной мощности в распределительных сетях / Ф. Ф. Карпов. -М.: Энергия, 1975. 184 е.: ил.
41. Карпов, Ф. Ф. Регулирование напряжения в электросетях промышленных предприятий / Ф. Ф. Карпов, Л. А. Солдаткина. М.: Энергия, 1970. - 223 с.
42. Карташев, И. И. Качество электроэнергии в системах электроснабжения. Способы его контроля и обеспечения / И. И. Карташев; под ред. М. А. Калугиной. М.: Изд-во МЭИ, 2000. - 120 е.: ил.
43. Карташев, И. И. Статические компенсаторы реактивной мощности в энергосистемах / И. И. Карташев, В. И. Чехов ; под ред. Ю. П. Рыжова. — М.: Изд-во МЭИ, 1990.-68 с.
44. Климаш, В. С. Трёхфазное вольтодобавочное устройство с однофазным звеном повышенной частоты / В. С. Климаш, С. В. Власьевский, А. М. Константинов // В1сник Дншропетровського нац. ун-ту зал1зн. трансп. iM. акад. В. Лазаряна. 2007. - Вип. 14. - С. 52-54.
45. Кобзев, А. В. Многозонная импульсная модуляция : теория и применение в системах преобразования параметров электрической энергии. — Новосибирск, «Наука», 1979. 304 с.
46. Ковалёв, И. Н. Выбор компенсирующих устройств при проектировании электрических сетей / И. Н. Ковалёв. М.: Энергоатомиздат, 1990. - 199 е.: ил.
47. Колесников, А. И. Энергосбережение в промышленных и коммунальных предприятиях: учебное пособие / А. И. Колесников, М. Н. Федоров, Ю. М. Варфоломеев; под общ. ред. М. Н. Федорова. М.: ИНФРА-М, 2005. - 124 с. - (Среднее профессиональное образование).
48. Томск, 20-22 октября 2005 г.). Томск, 2005. - С. 176 - 177.
49. Константинов, Б. А. Компенсация реактивной мощности / Б. А. Константинов, Г. 3. Зайцев. СПб.: Энергия, 1976. - 104 с.
50. Копылов, И. П. Электрические машины : учебник для вузов / И. П. Копылов. 4-е изд., испр. - М.: Высш. шк., 2004. - 607 с.
51. Копытов, Ю. В. Экономия электроэнергии в промышленности / Ю. В. Ко-пытов, Б. А. Уланов. М.: Энергия, 1978.-118с.
52. Костенко, М. П. Электрические машины в 2 ч. Ч. 1 Машины переменного тока: учеб. для студентов высш. техн. учеб. заведений / М. П. Костенко, JI. М. Пиотровский. - 3-е изд., перераб. Л.: Энергия, 1973. -648 с.
53. Кочкин, В. И. Применение статических компенсаторов реактивной мощно, сти в электрических сетях энергосистем и предприятий / В. И. Кочкин, О. П.
54. Нечаев. М.: НЦ ЭНАС, 2002. - 248 с.
55. Красник, В. В. Автоматические устройства по компенсации реактивной мощности в электросетях предприятий / В. В. Красник. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоиздат, 1983. - 135 е.: ил.
56. Крюков, А. А. Управляемая поперечная компенсация электропередачи переменного тока / А. А. Крюков, М. С. Либкинд, В. М. Сорокин. — М.: Энер-гоиздат, 1981.- 184 е.: ил.
57. Кучумов, В. А. Компенсация реактивной мощности на электроподвижном составе переменного тока / В. А. Кучумов, В. Б. Похель. — М.: Интекст, 2001.-88 с.
58. Лабунцов, В. А. Компенсаторы неактивной мощности на вентилях с естественной коммутацией / В. А. Лабунцов, Е. Е. Чаплыгин // Электричество. -1996.-№ 9.-С. 55-59.
59. Липковский, К. А. Трансформаторно-ключевые исполнительные структуры преобразователей переменного напряжения / К. А. Липковский. — Киев: Наукова думка, 1983. 216 с.
60. Лыкин, А. В. Электрические системы и сети : учебное пособие / А. В. Лы-кин. М.: Университетская книга, 2006. — 254 с.
61. Маевский, О. А. Энергетические показатели вентильных преобразователей / О. А. Маевский. М.: Энергия, 1978. - 320 с.
62. Мамошин, Р. Р. Электроснабжение электрифицированных железных дорог : учебник / Р. Р. Мамошин, А. Н. Зимакова. М.: Транспорт, 1980. - 296 с.
63. Миловзоров, В. П. Дискретные стабилизаторы и формирователи напряжения / В. П. Миловзоров, А. К. Мусолин. М.: Энергоатомиздат, 1986. — 248 с.
64. Михальченко, Г. Я. Модуляционные ключевые преобразователи электрической энергии / Г. Я. Михальченко, В. Д. Семенов // Электричество.-1992.-№ 10.-С. 42-50.
65. Мыцык, Г. С. Многоканальное построение преобразователей с промежуточным высокочастотным преобразованием / Г. С. Мыцык, В. В. Михеев, П. М. Фридман // Электричество.-1992.-№ 4.-С. 22-31.
66. Неклепаев, Б. Н. Электрическая часть электростанций : учебник для студентов вузов, обучающихся по специальности «Электрические машины» / Б. Н. Неклепаев. -М.: «Энергия», 1976. 552 е.: ил.
67. Окунь, С. С. Трансформаторы и трансформаторно-тиристорные регуляторы-стабилизаторы напряжения / С. С. Окунь, Б. Н. Сергеенков, В. М. Киселёв. -М.: Энергия, 1969. 184 е.: ил.
68. Переходные процессы в системах электроснабжения : учебник / В. Н. Вино-славский и др.; под ред. В. Н. Винославского. Кшв.: Выща шк., Головное изд-во, 1989.-422 е.: ил.
69. Петров, Г. Н. Электрические машины в 2 ч. / Г. Н. Петров. -41.- М.: Энергия, 1974.-240 с.
70. Полупроводниковые преобразователи модуляционного типа с промежуточным звеном повышенной частоты / В. Е. Тонкаль и др.. — Киев: Наук, думка, 1981.-252 с.
71. Поспелов, Г. Е. Компенсирующие и регулирующие устройства в электрических системах / Г. Е. Поспелов, Н. М. Сыч, В. Т. Федин. СПб.: Энергоатомиздат, 1983. - 112 е.: ил.
72. Потёмкин, В. Г. Система MATLAB: справочное пособие. М.: Диалог -МИФИ, 1997.-350 с.
73. Прохорский, А. А. Тяговые и трансформаторные подстанции: Учебник длятехникумов ж.-д. трансп. 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1983. -496 с.
74. Регулируемые тиристорные преобразователи с промежуточным высокочастотным звеном и их диагностика / В. Д. Кулик, и др.. Киев: ИЭД, 1987. — 56 с.
75. Розанов, Ю. К. Полупроводниковые преобразователи со звеном повышенной частоты /Ю. К. Розанов. -М.: Энергоатомиздат, 1987. 183 с.
76. Розанов, Ю. К. Основы силовой преобразовательной техники : учебник для техникумов / Ю. К. Розанов. — М.: Энергия, 1979. — 392 е.: ил.
77. Розанов, Ю. К. Современные методы улучшения качества электроэнергии (аналитический обзор) / Ю. К. Розанов, М. В. Рябчинский // Электротехни-ка.-1998.-№ З.-С. 10-17.
78. Розанов, Ю. К. Электронные устройства электромеханических систем / Ю. К. Розанов, Е. М. Соколова. М.: «Академия», 2004. - 272 с.
79. Руденко, В. С. Основы преобразовательной техники: учеб. для ВУЗов / В. С. Руденко, В. И. Сенько, И. М. Чиженко. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1980. - 424 е., ил.
80. Савин, А. Г. Трансформаторно-тиристорные регулируемые преобразователи напряжения переменного тока / А. Г. Савин // Электричество. 1980. - № 11. -С. 30-33.
81. Самойлов, М. В. Основы энергосбережения: учебное пособие / М. В. Самойлов, В. В. Паневчик, А. Н Ковалёв.-З-е изд., стереотип. Мн.: БГЭУ, 2004. - 198 с.
82. Сергеенков, Б. Н. Электрические машины: Трансформаторы: Учеб. пособие для электромех. спец. вузов / Б. Н. Сергеенков, В. М. Киселёв, Н. А. Акимова, Под ред. И. П. Копылова. — М.: Высш. шк., 1989. 352 е.: ил.
83. Сергеев, Б. С. Источники электропитания электронной аппаратуры железнодорожного транспорта / Б. С. Сергеев, А. Н. Чечулина. — М.: Транспорт, 1998.-280 с.
84. Серебряков, А. С. MATCAD и решение задач электротехники: Учеб. пособие для вузов ж.-д. транспорта / А. С. Серебряков, В. В. Шумейко. — М.: Маршрут, 2005. 240 с.
85. Силовая электроника и качество электроэнергии / Ю. К. Розанов и др. // Электротехника.-2002.-№ 1.-С. 16-23.
86. Ситник, Н. X. Силовая полупроводниковая техника / Н. X. Ситник. — М.: Энергия, 1968.-320 с.
87. Соловьев В. А. К вопросу возникновения отказов в работе устройств электроснабжения / В.А. Соловьев, А.А. Цевелев // Дальневосточный энергопотребитель. 2006. - № 11/12. - С. 46-48.
88. Солодухо, Я. Ю. Состояние и перспективы внедрения в электропривод статических компенсаторов реактивной мощности / Я. Ю. Солодухо. — М.: Информэлектро, 1982. — 66 с.
89. Справочник по проектированию электроэнергетических систем / В. В. Ершевич, А. Н. Зейлигер, Г. А. Илларионов и др.; под ред. С. С. Рокотяна и И. М. Шапиро. М.: Энергоатомиздат, 1985. - 380 с.
90. Справочник по электроснабжению железных дорог. Т. 1 / Под ред. К. Г. Марквардта. -М.: Транспорт, 1980. 256 с.
91. Стабилизаторы переменного напряжения с высокочастотным широтно-импульсным регулированием / А. В. Кобзев и др.. — М.: Энергоатомиздат,1986.- 152 с.
92. Статические компенсаторы для регулирования реактивной мощности / пер. с англ. В. И. Филатова; под ред. Р. М. Матура. — М.: Энергоатомиздат,1987. 160 е.: ил.
93. Супрунович, Г. Улучшение коэффициента мощности преобразовательных установок / Г. Супрунович; пер. с польского В. А. Лабунцова. — М.: Энергоатомиздат, 1985. — 136 е.: ил.
94. Такеути, Т. Теория и применение вентильных цепей для регулирования двигателей / Т. Такеути; пер. с англ. С. Д. Авакьянц. Л.: Энергия, 1973. — 249 с. -Библиогр.: с. 249.
95. Тертышник М. И. Экономика предприятия: учебно-методический комплекс / М. И. Тертышник. М.: Инфра-М, 2005. - 301 с. - (Высшее образование).
96. Тиристорные преобразователи частоты в электроприводе / А. Я. Берн-штейн и др.. М.: Энергия, 1980. - 328 с.
97. Тонкаль, В. Е. Баланс энергии в электрических цепях / В. Е. Тонкаль. — Кшв: Наукова думка, 1992. — 312 с.
98. Тонкаль, В. Е. Энергетические показатели систем с преобразователями / В. Е. Тонкаль, В. Я. Жуйков, С. П. Денисюк. — Киев: 1987. 54 с. (Препринт/АН УССР. Ин-т электродинамики; № 539).
99. Трещев, И. И. Электромеханические процессы в машинах переменного тока / И. И. Трещев. Л.: Энергия, Ленингр. отделение, 1980. — 344 с.
100. Федоров, А. А. Электроснабжение промышленных предприятий / А. А. Федоров, Э. М. Ристхейн. М.: Энергия, 1981. - 360 с.
101. Характеристики преобразовательных схем с регулирующими органами в звене высокой частоты / А. В. Кобзев и др. // В кн.: Современные задачи преобразовательной техники. — Кшв: Наукова думка, 1975. — С. 65-89.
102. Чаплыгин, Е. Е. Инвертор со звеном повышенной частоты и сетевой коммутацией / Е. Е. Чаплыгин, А. Н. Агудов // Электричество.-2001.-№ 5.-С. 4855.
103. Чванов, В. А. Динамика автономных инверторов с прямой коммутацией /
104. B. А. Чванов. -М.: Энергия, 1978. 168 е., ил.
105. Чиженко, И. М. Основы преобразовательной техники / И. М. Чиженко, В.
106. C. Руденко, В. И. Синько. М.: Высш. шк. 1974. - 430 с.
107. Шидловский, А. К. Частотно-регулируемые источники реактивной мощности / А. К. Шидловский, В. С. Федий. — Кшв.: Наук, думка, 1980. — 304 с.
108. Электрические системы : Электрические сети, учеб пос. для электроэнер-гет. вузов в 2 томах / В. А. Веников и др.; под ред. В. А. Веникова. — М.: Высш. шк. 1971. Т. 2: Электрические цепи. - 438 е.: ил.
109. Электрические системы и сети / Н. В. Буслова и др.; под ред. Г. И. Денисенко. Киев: Вища школа, 1986. 584 с.
110. Энергетическая электроника : справочное пособие / под ред. В. А. Лабун-цова; пер. с нем. М.: Энергоатомиздат, 1987. - 464 е.: ил.
111. Высокоточные стабилизаторы напряжения Odyssey 50 1000 кВА / Ресурс Internet - http:// www.energycenter.ru. 10.06.2007.
112. Трехфазные электронные быстродействующие стабилизаторы компенсационного типа / Ресурс Internet http:// www.380V.ru. 18.03.2007.
113. СОГЛАСОВАНО Декан ЭТФ (ffiy^Степанов А.Н. « 3 » 09 200г.» Р? 200 ^"г.
Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.