Фильтрокомпенсирующие устройства для обеспечения электромагнитной совместимости в электротехнических комплексах с вентильной нагрузкой тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.03, кандидат технических наук Грин, Александр Васильевич
Оглавление диссертации кандидат технических наук Грин, Александр Васильевич
ГЛАВА 1. ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ СОЗДАНИЯ
ФИЛЬТРОКОМПЕНСИРУЮЩЕГО УСТРОЙСТВА СО СТАБИЛЬНЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ.
1.1. Характеристика системы электроснабжения предприятий горной промышленности в условиях широкого внедрения тиристорного электропривода.
1.2. Влияние высших гармоник на работу электрооборудования.
1.3. Минимизация высших гармоник в сетях горных предприятий
1.4. Научно-технические задачи разработки ФКУ со стабильными характеристиками.
1.5. Цель и задачи исследований.
ГЛАВА 2. ВАРИАЦИЯ АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ СИЛОВОГО ФИЛЬТРА ПРИ ОТКЛОНЕНИИ ЕГО ПАРАМЕТРОВ И МЕТОД ЕЕ ОЦЕНКИ.
2.1. Параметры компонентов силового фильтра и диапазоны их изменения.
2.2. Степень значимости факторов.
2.3. Амплитудно-частотные характеристики ФКУ при отклонении его параметров.
2.4. Оценка эффективности работы ФКУ в условиях отклонения его параметров.
2.5. Выводы к главе 2.
ГЛАВА 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ НЕСИНУСОИДАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ В УЗЛЕ НАГРУЗКИ С ИСТОЧНИКОМ ВЫСШИХ ГАРМОНЖ и ФКУ.
3.1. Параметры и обобщенная схема замещения системы электроснабжения предприятия горной промышленности.
3.2. Структура и параметры расчетной схемы электроснабжения горного предприятия.
3.3. Алгоритм моделирования режимов работы СЭС с ФКУ.
3.4. Выводы к главе 3.
ГЛАВА 4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИЛОВЫХ ФИЛЬТРОВ ВЫСШИХ
4.1. Компенсация реактивной мощности в сетях предприятий с вентильной нагрузкой.
4.2. Расчет параметров элементов силовых фильтров.
4.3. Алгоритм проектирования.
4.4. Проектирование силовых фильтров на примере АО «Кандалакшский алюминиевый завод».
4.5. Выводы к главе 4.
ГЛАВА 5. ЭФФЕКТИВНОСТЬ РАБОТЫ ФКУ В АВАРИЙНЫХ
РЕЖИМАХ ПРИ ИЗМЕНЕНИИ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ И КОМПОНЕНТОВ СИЛОВОГО ФИЛЬРА.
5.1. Эффективность работы ФКУ при изменении параметров системы.
5.2. Аварийные режимы работы и защита фильтрокомпенсирую-щего устройства.
5.3. Микропроцессорная система защиты, контроля и диагностики состояния элементов силового фильтра.
5.4. Выводы к главе 5.
Рекомендованный список диссертаций по специальности «Электротехнические комплексы и системы», 05.09.03 шифр ВАК
Управление качеством электрической энергии в электротехнических комплексах предприятий горной промышленности с применением виртуальных измерительных систем 2000 год, кандидат технических наук Лозовский, Сергей Евгеньевич Анализ и исследование нового класса силовых фильтров для трехфазных промышленных сетей 380 В 2000 год, кандидат технических наук Стрикос, Димитриос Лукас Система автоматизированного управления электроснабжением нефтеперерабатывающего предприятия 2001 год, кандидат технических наук Хачатурян, Валерий Аркадьевич Методы и средства обеспечения качества электрической энергии в распределительных сетях 0,4 - 6 кВ нефтеперерабатывающих предприятий 2010 год, кандидат технических наук Скакунов, Дмитрий Александрович Научное обоснование методов повышения эффективности электротехнических комплексов и систем 2004 год, доктор технических наук Белей, Валерий ФеодосиевичВведение диссертации (часть автореферата) на тему «Фильтрокомпенсирующие устройства для обеспечения электромагнитной совместимости в электротехнических комплексах с вентильной нагрузкой»
Характерной особенностью систем электроснабжения современных горных предприятий является большой удельный вес нелинейных нагрузок. В рамках внедрения новых технологий на горных предприятиях все большее применение находят тиристорные преобразователи частоты. Внедрение мощных полупроводниковых агрегатов питания серий электролизеров на предприятиях цветной металлургии привело к увеличению доли нелинейной нагрузки в общем объеме электроприемников и составляет для крупных предприятий 1000 - 2500 МВт. Работа такой нагрузки сопровождается генерацией в сеть высших гармоник тока и напряжения. Искажение формы кривой напряжения приводит к увеличению потерь электроэнергии, старению изоляции электрооборудования, ухудшению работы средств связи, автоматики, телемеханик и защиты. Наиболее слабым звеном в системе электроснабжения (СЭС) предприятия при наличии в сети высших гармоник являются конденсаторы, поскольку их сопротивление обратно пропорционально частоте тока высшей гармоники. Все более широкое применение микропроцессорной техники для управления технологическим процессом, в том числе и на предприятиях горной промышленности, предъявляет более жесткие требования к качеству напряжения.
Снижение уровня высших гармоник в сети предприятия может быть достигнуто за счет:
• увеличения числа фаз вентильных преобразователей;
• рационального построения схемы электроснабжения;
• применением фильтрокомпенсирующих устройств (ФКУ).
Наиболее перспективным является применение силовых фильтров в составе ФКУ. При подключении к сети силовых фильтров частично или полностью решается задача компенсации реактивной мощности, так как конденсаторы фильтра являются источниками реактивной мощности на основной частоте.
Выполнение силовым фильтром своих функций определяется точностью его настройки. Существующие методики проектирования фильтрокомпенси-рующих устройств базируются на точной настройке фильтров на частоты соответствующих высших гармоник. Однако, в силу дискретности значений емкости силовых конденсаторов и индуктивности выпускаемых промышленностью реакторов, добиться точной настройки фильтра на частоту заданной высшей гармоники представляется трудной задачей. Кроме того, в процессе работы ФКУ имеет место постепенный выход из строя единичных секций конденсаторной батареи фильтра. Такая деградация конденсаторной батареи может привести к отклонению частоты настройки силового фильтра от заданной. Расстройка фильтра приводит к увеличению коэффициента несинусоидальности на шинах подстанции и перегрузке его токами высших гармоник.
Актуальность исследований, связанных с работой фильтрокомпенси-рующего устройства подчеркивается в работах ведущих ученых в данной области, в том числе в публикациях И.В. Жежеленко, Дж. Арриллаги, Д. Бред-ли, В.Г. Курбацкого, JI.A. Кучумова, В.Я. Майера, Г.А. Николаева, В.А. Пономарева, А.А. Яценко и др. Большая доля выполненных исследований связана с резонансными режимами СЭС при подключении ФКУ к шинам преобразовательной подстанции и рассмотрению вопросов, связанных с работой силовых фильтров как источников реактивной мощности. Вопрос эффективности работы силовых фильтров в условиях отклонения параметров входящих в их состав элементов недостаточно изучен. В частности не дана оценка перегрузки силового фильтра в условиях деградации его конденсаторной батареи; не проведен анализ влияния изменений параметров элементов силовых фильтров и изменений параметров питающей сети на эффективность работы ФКУ.
Работа выполнена на кафедре электротехники и электроснабжения горных предприятий Санкт-Петербургского государственного горного института.
Решение задач, поставленных в работе, требует выполнения большого комплекса работ: разработка математической модели узла СЭС предприятия с вентильной нагрузкой, ФКУ и конденсаторной установкой для исследования влияния отклонения параметров силовых фильтров и изменения параметров сети на эффективность работы ФКУ и загрузки силовых фильтров токами высших гармоник; создание программы расчета режимов работы силовых фильтров и определения коэффициентов их эффективности и загрузки токами высших гармоник; разработка алгоритма проектирования силовых фильтров с учетом неизбежных отклонений в параметрах элементов, входящих в состав фильтров.
Представленная работа выполнена на 154 страницах машинописного текста, состоит из введения, пяти глав и четырех приложений. Работа содержит 30 рисунков и 17 таблиц; список литературы включает 127 наименований. Общий объем работы 177 страниц.