facebook
twitter
vk
instagram
linkedin
google+
tumblr
akademia
youtube
skype
mendeley
Wiki
Global international scientific
analytical project
GISAP
GISAP logotip
Перевод страницы
 

ПРОЕКТ ИЗМЕРЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ В СИСТЕМЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ЛЕБЕДИНСКОГО ГОРНО-ОБОГАТИТЕЛЬНОГО КОМБИНАТА

ПРОЕКТ ИЗМЕРЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ В СИСТЕМЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ЛЕБЕДИНСКОГО  ГОРНО-ОБОГАТИТЕЛЬНОГО КОМБИНАТА  ПРОЕКТ ИЗМЕРЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ В СИСТЕМЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ЛЕБЕДИНСКОГО  ГОРНО-ОБОГАТИТЕЛЬНОГО КОМБИНАТА
Ольга Зябкина

Анатолий Виноградов, профессор, кандидат технических наук, профессор

Белгородский Государственный Технологический университет им. В.Г Шухова, Россия

Участник первенства: Национальное первенство по научной аналитике - "Россия";

Открытое Европейско-Азиатское первенство по научной аналитике;

 

Доля электроприемников с нелинейной нагрузкой постепенно возрастает, что приводит к появлению нежелательных токов и напряжений несинусоидальной формы в линиях электропередачи распределительных сетей промышленных предприятий. По этой причине проблема качества электрической энергии в электрической системе актуальна на сегодняшний день.

Ключевые слова: показатели качества электрической энергии (ПКЭ), Лебединский горно-обогатительный комбинат, нелинейная нагрузка, «Энергомонитор-3.3 Т1», суммарный коэффициент гармонических составляющих напряжения, коэффициенты несимметрии напряжений по обратной и нулевой последовательности, коэффициент n-й гармонической составляющей напряжения, отрицательное и положительное отклонение напряжения.

Electroreceivers share with non-linear load is gradually increased, which leads to undesirable currents and voltages in the lines of non-sinusoidal power distribution networks of industrial enterprises. For this reason, the problem of power quality in the electrical system up-to-date.

Keywordspower quality, Lebedinsky Mining and Processing Plant, nonlinear load, "Energomonitor T1-3.3", total harmonic voltage components, the coefficients of voltage unbalance on negative and zero sequence, coefficient of n-th harmonic voltage, negative and positive diviation of voltage.

 

На сегодняшний день в системах электроснабжения России становиться все более актуальной проблема обеспечения качества электрической энергии. Это связано с быстро растущим числом нелинейных электроприемников, создающих в сетях  при своей работе токи несинусоидальной формы [1]. Доля и мощность таких электроприемников постоянно возрастает как в промышленном производстве, так и в коммунально-бытовом секторе.

Условие обеспечения требуемого качества электроэнергии (КЭ) заключается в достижении минимума приведенных капитальных затрат на достижения требуемого качества электроэнергии  при выполнении ограничений, при соблюдении ограничений с целью упрощения целевой функции. При таком подходе в наиболее полной мере учитывается экономическая сущность задачи оптимизации КЭ. Постановка задачи оптимизации возможна в двух основных вариантах:

·оптимизация выбора и установки технических средств и их параметров для обеспечения требуемых значений ПКЭ;

·оптимизация ПКЭ в процессе эксплуатации систем электроснабжения (СЭС) предприятий (решение этой задачи возможно, очевидно, при наличии регулируемых технических средств). Возможно сочетание обоих вариантов.

В настоящее время на предприятиях практически отсутствуют регулируемые технические средства для снижения несинусоидальности напряжений, поэтому решение задачи по второму сценарию для устранения несинусоидальных режимов в сети оказывается затруднительным. Необходимость обеспечения качества напряжения возникает при определении оптимальных законов регулирования симметрирующих устройств (СУ), устанавливаемых, например, в СЭС предприятий, связанных с тяговыми подстанциями железнодорожного транспорта, а также при выборе оптимального закона регулирования напряжения с использованием централизованных и местных средств регулирования. При этом возможно решение задачи оптимизации как по отдельным ПКЭ, так и в совокупности с применением комплексных средств улучшения КЭ и компенсации реактивной мощности (КРМ) [2].

В работе приведен анализ качества электроэнергии на Лебединском горно-обогатительном комбинате (ЛГОК) в Белгородской области,являющимся крупнейшим по добыче железной руды в России. Горнодобывающие предприятия относятся к 1-ой категории по условиям обеспечения надежности электроснабжения.

На всех  объектах ЛГОКа  присутствует большое количество электроприемников с нелинейной нагрузкой: электродуговые печи, электровозы, полупроводниковые преобразователи для регулирования частоты вращения асинхронных двигателей, импульсные источники питания, пускорегулирующая аппаратура для газоразрядных ламп освещения  и множество других устройств, оказывающих влияние на показатели качества электрической энергии (ПКЭ) в системе электроснабжения комбината.

Анализ показателей качества электрической энергии (ПКЭ) проводился на подстанциях комбината в течение 24 часов с интервалом времени 3 секунды в соответствие с требованиями ГОСТ Р 54149-2010 [3]. Замеры выполнялись прибором «Энергомонитор - 3.3Т1». Получены следующие результаты.

Номинальное напряжения на трансформаторных подстанциях ЛГОК: ГПП1, ГПП 3, ГПП 5, ГПП 8 – 6 кВ; ПС 123, ПС 137 – 10 кВ; ПС Лебеди, ПС Тяговая – 110 кВ.

Работа электроприёмников комбината оказывает значительное влияние на следующие ПКЭ:

- коэффициент искажения синусоидальности кривойнапряжения, KU;

- коэффициент n-й гармонической составляющей напряжения,KU(n);

- отрицательное и положительное отклонение напряжения, ?U(−), ?U(+);

- коэффициенты  несимметрии напряжений по обратной и нулевой последовательности, K2U, K0U.Гармонические составляющие напряжения обусловлены нелинейными нагрузками пользователей электрических сетей, различного напряжения. Гармонические токи, протекающие в электрических сетях, создают гармонические падения напряжений в полных сопротивлениях электрических сетей.   Наличие высших гармоник неблагоприятно сказывается на работе не только электрооборудования потребителей, но и электронных устройствах в энергосистемах.

Значение коэффициента искажения синусоидальности кривойнапряженияKU не должно превышать в течение 95% времени значения установленного ГОСТом 54149-2010 для напряжения электрической сети6-25 кВ составляет 5%, для 110-220 кВ составляет 2%. И в течение 100% времени значения  для напряжения электрической сети6-25 кВ составляет 8%, для 110-220 кВ составляет 3%.

Результаты измеренного KU на подстанциях приведены на рис. 1.

Рис.1 - Значения суммарных коэффициентов гармонических составляющих напряжения КU, %

Превышение суммарного коэффициента гармонических составляющих межфазных напряжений UАВ,UBCи UCA  более чем в полтора раза наблюдается на ГПП 5, на ПС 137 более чем в три раза. Превышение суммарного коэффициента гармонических составляющих КU(ВС)межфазного напряжения UBCзафиксировано на ПС Лебеди  и составляет КU(ВС)=25%, на ПС Тяговая - КU(ВС)=20%

  Наибольший интерес представляют гармоники нечетного порядка с номерами 3, 5, 7, так как у них наблюдаются наибольшие амплитуды в спектре напряжений. В ГОСТе 54149-2010 регламентируются нормы КЭв течение 95%, табл. 1.

Значение коэффициента n-ой гармонической составляющей, КU(n)                      Таблица 1

Порядок гармонической
составляющей n

Значение коэффициента n-ой гармонической составляющейКU(n), % для напряжения электрической сети

6-25 кВ

110-220 кВ

3

3

1,5

5

4

1,5

7

3

1

Предельно допустимое значение коэффициента n-ой гармонической составляющей для каждой гармоники в 1,5 раза больше нормально допустимого в течение 100% времени.

Сравнение коэффициентов гармонических составляющих КU(n) межфазных напряжений UАВ,UBCи UCAдля гармоник 3, 5 и 7 со значениями КU(n), установленными ГОСТом 54149-2010 представлено на рис.2-4.

Рис. 2 - Сравнение коэффициентов гармонических составляющих КU(n) межфазного напряжения UАВдля гармоник 3, 5 и 7 по ГОСТу 54149-2010

Рис. 3 - Распределение коэффициентов гармонических составляющих КU(n) межфазного напряжения UBCдля гармоник 3, 5 и 7 по ГОСТу 54149-2010

Рис. 4 - Распределение коэффициентов гармонических составляющих КU(n) межфазного напряжения UAСдля гармоник 3, 5 и 7 по ГОСТу 54149-2010

Наиболее выраженная третья гармоника межфазных напряжений, превышает норму более чем в 3раза на ПС 137, ПС 123 и в 2 раза ПС Тяговая; у пятой гармоники превышение составило более чем в 3 раза на ПС137, в два раз на ПС123 и ПС Тяговая; седьмая гармоника превышает норму в три раза на ПС 137, и более чем в 2 раза на ПС Тяговая, в остальных пунктах измерения КU(n) имеют допустимые значения.

Основные потребители, имеющие нелинейный характер -это тяговая подстанция железной дороги. Электрифицированная железная дорога переменного тока является специфическим потребителем электрической энергии. Помимо того, что электротяговая нагрузка является несимметричным нелинейным потребителем с переменной нагрузкой, имеет место существенное отличие от других потребителей, которое заключается в том, что железная дорога является протяженным приемником электрической энергии, и питание ее тяговых подстанций не может быть осуществлено от одного узла энергосистемы.

Оценка несимметрии напряжений выполнялось на основе расчетов коэффициента несимметрии напряжения по обратной и нулевой последовательности.

Для указанных показателей КЭ установлены нормы в ГОСТе 54149-2010.

Значения коэффициентов несимметрии напряжений по обратной последовательности K2U и несимметрии напряжений по нулевой последовательности K0U,между значениями, установленными ГОСТом 54149-2010 представлено на рис.5.Наибольшее значение коэффициента несимметрии напряжения по обратной последовательности K2U составляет 37 %, что в 9 раз превышает норму на ПС 137. K0U по нулевой последовательности на этой же подстанции имеет меньшие значения 25%, что превышает норму в 6 раз.

Рис. 5 - Коэффициенты несимметрии напряжений по обратной последовательности K2U и несимметрии напряжений по нулевой последовательности K0U

Несимметрия напряжений происходит под воздействием неравномерного распределения нагрузок по фазам. Источниками несимметрии напряжений являются: дуговые сталеплавильные печи, тяговые подстанции переменного тока, электросварочные машины, однофазные электротермические установки и другие однофазные, двухфазные и несимметричные трёхфазные потребители электроэнергии.

  Положительные и отрицательные отклонения напряжения в точке передачи электрической энергии не должны превышать 10 % номинального или согласованного значения напряжения в течение 100 % времени интервала в одну неделю, и 5 % номинального или согласованного значения напряжения в течение 95 % времени.

  Укажем отклонения напряжения ?U(−) и ?U(+), полученные за период измерений 24 часа, показывает рисунок 6.

Следует отметить, что отрицательное и положительное отклонения напряжения являются положительными величинами.

Рис. 6 - Положительные и отрицательные отклонения напряжения

Отклонение напряжения явно выражено на ГПП5 и ПС137 и ПС Тяговая. Наибольшее значение зафиксировано на ПС 137, которое составляет +11%.

Обобщая результаты анализа показателей качества электроэнергии для Лебединского ГОКа, получаем следующее:

1. превышение суммарного коэффициента гармонических составляющих межфазных напряжений UАВ,UBCи UCA  наблюдается на ГПП 5 более чем в полтора раза, на ПС 137 более чем в три раза. Превышение суммарного коэффициента гармонических составляющих КU(ВС)межфазного напряжения UBCзафиксировано на ПС Лебеди и составляет КU(ВС)=25%, на ПС Тяговая - КU(ВС)=20%;

2. наиболее выраженная третья гармоника межфазного напряжения, имеет превышение более чем в раза на ПС 137, ПС 123 и ПС Тяговая; у пятой гармоники превышение составило более чем в раза на ПС137, в два раз на ПС123 и ПС Тяговая; седьмая гармоника имеет превышение в три раза на ПС 137, на остальных пунктах измерения имеет допустимые значения;

3.  отрицательное и положительное отклонение напряжения в среднем составляет 6%, наибольшее значение 11%. Отклонения напряжения оказывают значительное влияние на работу асинхронных двигателей (АД), являющихся наиболее распространенными приемниками электроэнергии в промышленности

4. коэффициенты несимметрии напряжений по обратной и нулевой последовательности в следствии наличия на предприятии нелинейных потребителей в среднем составляет 15%, норма 4%. Наибольшее значение выявлено на ПС 137, где один из потребителей Тяговая ПС, и составляет 36%, что в 9 раз превышает норму, в результате неравномерного распределения нагрузок по фазам.

Снижение несинусоидальности напряжения обеспечивается либо рациональным построением системы электроснабжения (СЭС) предприятия, при кото­рой параметры, характеризующие несинусоидальность напря­жения, будут в допустимых пределах, либо применением специ­альных схем коммутации нелинейных нагрузок, а также коррек­тирующих устройств ( установки кор­ректирующих устройств для фильтрации высших гармоник (ВГ)).

Обеспечить допустимый уровень несинусоидальности в не­которых случаях возможно путем выделения нелинейных нагру­зок на отдельную секцию шин, рассредоточение нелинейных нагрузок по различ­ным узлам СЭС с подключением параллельно этим нагрузкам электродвигателей. Снижение уровней ВГ за счет улучшения формы кривой сетевого тока ВП может быть достигнуто путем компенсации ВГ магнитного потока трансформатора либо наложением токов нечетных гармоник, кратных трем, на токи обмоток трансформаторов. Фильтро-компенсирующие устройства являются аппарата- ми многоцелевого назначения и применяются для компенсации реактивной мощности и снижения уровней ВГ. Системы компенсации и фильтрации с использованием активных фильтров позволяют не только обеспечить минимизацию ВГ и интергармоник, но и регулирование напряжения у потребителя, гибридные фильтры (ГФ), в которых АФ включается последовательно либо параллельно резонансным фильтрам.

Несимметрию напряжений, обусловленную несимметричными ЭП, можно ограничить как с помощью схемных решений, так и путем применения специальных симметрирующих устройств. Симметрирование с помощью СУ сводится к компенсации эквивалентного тока обратной последовательности несимметричных нагрузок и, следовательно, обусловленного ими напряжения обратной последовательности [4].

 

Литература:

1. Боярская, Н.П. Влияние гармонического состава токов и напряжений на эффективность энергосбережения / Н.П. Боярская, В.П. Догун: Вестник Красноярского государственного аграрного университета , 2010.  - № 4.  - С. 130-134

2. Жежеленко И.В. Показатели качества электроэнергии и их контроль на промышленных предприятиях / И.В. Жежеленко, Ю.Л. Саенко. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 2000. - 222 с.

3. ГОСТ Р 54149-2010 Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения.

4. Виноградов, А.А. Анализ потребления реактивной мощности в электрических сетях 0,4-10 кВ /А.А. Виноградов, М.Н. Нестеров // Светотехника и электроэнергетика. – 2007. - №3-4.  – С.50-52

0
Ваша оценка: Нет Средняя: 7.4 (7 голосов)
Комментарии: 7

Лежнюк Петр Демьянович

Проф. Лежнюк П.Д. Проделана большая и полезная работа, осталось определится с мероприятиями по уменшению гармоник.

Выходец Александр Михайлович

тема достаочно новая и поэтому должна вызвать интьнрес и у теоретиков и у практических работников. Тем более что анализ показателей качества электрической энергии проводился на подстанциях предлприятия в течение 24 часов с интервалом времени 3 секунды в соответствие с требованиями ГОСТ Р 54149-2010 [3]. Этио несомненный успех Работа хорошщо оформленга, тут достаточно науки

Горбийчук Михаил Иванович

Проведен интерессный анализ несинусоидальности нагрузок в электрических сетях. В дальнейнем автору необходимо предусмотреть не только качественные, но и количественные меронриятия то снижению несинусоидальности в электических цепях. Автру успехов в его научной работе. Д-р техн. наук, проф. Горбийчук М. И.

рахимбеков сармантай мадиевич

Исследование показателей качества электроэнергии проводилось также и нами для условий ССГОК-а. Проблемы те же, что и затронутые автором. Имеет место наглядность полученных результатов и объективность сделанных выводов. С уважением и пожеланиями дальнейших успехов. д.т.н., проф. С.М. Рахимбеков

Трещалин Михаил Юрьевич

Проведена несомненно больная работа по исследованию показателей качества электроэнергии, потребляемой крупным предприятием. Выявлены существенные превышения напряжений и определяющих параметров. Однако, рекомендации по улучшению работы системы даны слишком обобщенно. Хотя, по идее работы, главное - какие конкретно технические устройства нужны для нормализации ситуации. Надеюсь на продолжение Ваших публикаций. С уважением д.т.н., проф. М.Ю. Трещалин

Мазалева Наталья Николаевна

Исследование, проведенное в данной статье показывает, что данная проблема остается актуальной в связи с тем, что несмотря на всевозможные методы снижения несинусоидальности напряжения, нет достаточно радикального метода для устранения искажений параметров. Статья написана на достаточном научном уровне. Наглядно показаны полученные результаты. Сделаны правильные выводы. Предложены методы снижения несинусоидальности. Желаю успехов в дальнейшей работе.

Nesterov Alexey

Тема данного доклада становится всё более актуальной в современное врямя в связи с появлением большого количества электроники, чувстательной к гармоникам. К тому-же высшие гармоники могут привести к выходу из строя устройств компенсации реактивной мощности, которые получают всё более широкое распространение в электроустановках потребителей в связи с выходом приказа Минпромэнерго №49 от 22.02.2007г.
Комментарии: 7

Лежнюк Петр Демьянович

Проф. Лежнюк П.Д. Проделана большая и полезная работа, осталось определится с мероприятиями по уменшению гармоник.

Выходец Александр Михайлович

тема достаочно новая и поэтому должна вызвать интьнрес и у теоретиков и у практических работников. Тем более что анализ показателей качества электрической энергии проводился на подстанциях предлприятия в течение 24 часов с интервалом времени 3 секунды в соответствие с требованиями ГОСТ Р 54149-2010 [3]. Этио несомненный успех Работа хорошщо оформленга, тут достаточно науки

Горбийчук Михаил Иванович

Проведен интерессный анализ несинусоидальности нагрузок в электрических сетях. В дальнейнем автору необходимо предусмотреть не только качественные, но и количественные меронриятия то снижению несинусоидальности в электических цепях. Автру успехов в его научной работе. Д-р техн. наук, проф. Горбийчук М. И.

рахимбеков сармантай мадиевич

Исследование показателей качества электроэнергии проводилось также и нами для условий ССГОК-а. Проблемы те же, что и затронутые автором. Имеет место наглядность полученных результатов и объективность сделанных выводов. С уважением и пожеланиями дальнейших успехов. д.т.н., проф. С.М. Рахимбеков

Трещалин Михаил Юрьевич

Проведена несомненно больная работа по исследованию показателей качества электроэнергии, потребляемой крупным предприятием. Выявлены существенные превышения напряжений и определяющих параметров. Однако, рекомендации по улучшению работы системы даны слишком обобщенно. Хотя, по идее работы, главное - какие конкретно технические устройства нужны для нормализации ситуации. Надеюсь на продолжение Ваших публикаций. С уважением д.т.н., проф. М.Ю. Трещалин

Мазалева Наталья Николаевна

Исследование, проведенное в данной статье показывает, что данная проблема остается актуальной в связи с тем, что несмотря на всевозможные методы снижения несинусоидальности напряжения, нет достаточно радикального метода для устранения искажений параметров. Статья написана на достаточном научном уровне. Наглядно показаны полученные результаты. Сделаны правильные выводы. Предложены методы снижения несинусоидальности. Желаю успехов в дальнейшей работе.

Nesterov Alexey

Тема данного доклада становится всё более актуальной в современное врямя в связи с появлением большого количества электроники, чувстательной к гармоникам. К тому-же высшие гармоники могут привести к выходу из строя устройств компенсации реактивной мощности, которые получают всё более широкое распространение в электроустановках потребителей в связи с выходом приказа Минпромэнерго №49 от 22.02.2007г.
Партнеры
 
 
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
Would you like to know all the news about GISAP project and be up to date of all news from GISAP? Register for free news right now and you will be receiving them on your e-mail right away as soon as they are published on GISAP portal.