Способы и средства регулирования напряжения в распредительных и цеховых сетях промышленных предприятий тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.03, кандидат технических наук Прня Раденко

• Прня Раденко
• кандидат технических наук
• 2000

Оглавление диссертации кандидат технических наук Прня Раденко

ВВЕДЕНИЕ

АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ СПОСОБОВ И СРЕДСТВ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ.

Качество электрической энергии и задачи его обеспечения.

Факторы, влияющие на уровень напряжения в электрических сетях

Способы регулирования напряжения.

Эффективность работы компенсирующих устройств в цеховых сетях

Выводы по голове 1 V

ИСТОЧНИКИ РЕАКТИВНОЙ мощности в сэс ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ.

Использование синхронных компенсаторов и двигателей для регулирования напряжения

Преимущества и недостатки конденсаторных батарей при регулировании напряжения

Размещение компенсирующих устройств в системе электроснабжения промышленного предприятия

Эффективность регулирования напряжения конденсаторными батареями.

Выводы по голове

ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ КОМПЕНСИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ НА ОСНОВЕ КОНДЕНСАТОРНЫХ БАТАРЕЙ.

Основные типы компенсирующих устройств с конденсаторными батареями.

Коэффициент эффективности компенсирующих устройств

Разработка принципиальной схемы комбинированного компенсирующего источника

Создание макетного образца ККИ

Разработка системы управления макета ККИ.

Разработка датчика уровня напряжения.

Выводы по главе

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КОМБИНИРОВАННОЕО КОМПЕНСИРУЮЩЕГО ИСТОЧНИКА РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ

Обеспечение надежности коммутации конденсаторов

Экспериментальные исследования датчика уровня напряжения

Исследование работы силовой схемы макета источника

Исследование переходных процессов в источнике реактивной мощности

Выводы по главе

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Способы и средства регулирования напряжения в распредительных и цеховых сетях промышленных предприятий»

Главными задачами проектирования и эксплуатации современных систем электроснабжения (СЭС) промышленных предприятий является правильное определение электрических нагрузок, рациональные передача и распределение электрической энергии, обеспечение необходимой степени надежности электроснабжения, обеспечение необходимого качества электрической энергии на зажимах электроприемников, обеспечение электромагнитной совместимости приемников электроэнергии с питающей сетью, экономия электроэнергии и других материальных ресурсов /1,2,3/.

Выполнение этих задач осуществляется входящими в состав электрических сетей воздушными и кабельными линиями электропередачи, различными токопроводами, трансформаторными подстанциями, распределительными устройствами и коммутационными пунктами, электроустановками, генерирующими реактивную мощность, средствами регулирования напряжения и устройствами для поддержания качества электрической энергии.

Совершенствование существующей и внедрение новой передовой технологии связано с широким использованием мощных полупроводниковых преобразователей, электродуговых печей, сварочных установок и других устройств, которые при всей технологической эффективности оказывают отрицательное влияние на качество электроэнергии в электрических сетях /4/.

Уменьшить это влияние можно путем создания и промышленного освоения быстродействующих многофункциональных средств компенсации реактивной мощности, улучшающих качество электроэнергии сразу по нескольким параметрам и одновременно способствующих снижению потерь электроэнергии в элементах электрических сетей. 5

Ввод источников реактивной мощности приводит к снижению потерь в максимуме нагрузки примерно на 0,1 кВт на каждый 1 квар вводимой реактивной мощности 151.

Регулирование реактивной мощности компенсирующих устройств, устанавливаемых в электрических сетях, позволяет поддерживать напряжение в узлах электрической сети и на зажимах приемников электроэнергии в пределах, допускаемых стандартами на качество электрической энергии.

Необходимость ограничения допустимых пределов отклонений напряжения на приемниках электроэнергии, при которых обеспечивается эффективное их использование и удовлетворяются требования надежности работы (достаточный срок службы приемников), требует регулирования напряжения.

Таким образом, необходимость увеличения ввода в эксплуатацию компенсирующих устройств и средств регулирования режимом по напряжению и реактивной мощности обусловлена требованиями улучшения качества электроэнергии и оптимизации режимов электрических сетей (т.е. снижением потерь мощности и электроэнергии).

Поэтому разработка перспективных регулируемых устройств компенсации реактивной мощности с высоким быстродействием и улучшенными технико-экономическими характеристиками является актуальной задачей.

Целью диссертационной работы является разработка и создание комбинированного источника реактивной мощности для цеховых сетей промышленных предприятий

Для достижения поставленной цели в работе были решены следующие задачи: проведена классификация средств регулирования напряжения в электрических сетях; 6 проведены анализ и сравнительная оценка компенсирующих устройств различных типов для цеховых сетей; предложена схема комбинированного компенсирующего источника (ККИ) реактивной мощности; разработан алгоритм регулирования мощности реактора и переключения ступеней конденсаторной батареи; проведено физическое моделирование элементов предлагаемого ККИ; создан макетный образец предлагаемого ККИ; проведены экспериментальные исследования источника в установившемся режиме и при переходных процессах.

Методы исследования. Для решения поставленных в работе задач использовались методы, принятые в теории электрических цепей, электротехнике, полупроводниковой электронике, а также положения основ электроснабжения, применялось теоретическое и физическое моделирование.

Обоснованность и достоверность научных положений и выводов. Справедливость теоретических положений подтверждена результатами экспериментальных исследований на специально созданном макетном образце и совпадением теоретических и опытных данных. Научная новизна работы заключается в следующем: предложена классификация способов и средств регулирования напряжения в цеховых сетях трехфазного тока; предложен критерий сравнения источников реактивной мощности; разработана схема комбинированного компенсирующего источника (ККИ) реактивной мощности, работающего по специальному алгоритму; предложена система управления с позиционным регулированием, обеспечивающая получение астатических характеристик регулирования реактивной мощности; предложены критерии для определения быстродействия датчиков уровня напряжения и скорости переключения позиций комбинированного компенсирующего источника; 7 полученный предел регулирования напряжения в цеховой сети в пределах ±1%, позволяет минимизировать потери электрической энергии в распределительной сети предприятия от передачи реактивной мощности;

Основные практические результаты.

1. Предложен принцип многоступенчатого регулирования генерируемой ККИ реактивной мощности при минимальном числе конденсаторных батарей.

2. Выработаны рекомендации по конструктивному выполнению элементов ККИ, обеспечивающие меньшие массу и габариты, а также потери мощности в элементах устройства.

3. Создан макет ККИ мощностью 75 кВА на напряжение 380 В.

4. Разработаны принципиальная и функциональная схемы системы управления ККИ.

5. Получены экспериментальные данные, подтверждающие эффективность разработанного ККИ: пределы изменения напряжения сети при работе ККИ ±1%, практически плавное регулирование реактивной мощности (16-ти позиционное), высокое быстродействие при переключении - 40 квар/с, относительные потери в ККИ-7кВт/квар, массогабаритный показатель -12 кг/квар.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались автором и обсуждались на 18-ой научно-технической конференции "Актуальные проблемы электроэнергетики" (г. Нижний Новгород, 1998г.); на Всероссийской научно-технической конференции

Электропотребление, энергоснабжение, электрооборудование" (г. Оренбург, 1999г.); на научно-технических семинарах кафедры Электроснабжения промышленных предприятий МЭИ. 8

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ. Материалы диссертации использовались в 2-х отчетах по научно-исследовательским работам.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Список литературы насчитывает 69 наименований. Общий объем 145 страниц, из них 84 страниц машинного текста, 46 рисунков на 45 страницах, 8 таблиц на 7 страницах, список литературы на 7 страницах.

Заключение диссертации по теме «Электротехнические комплексы и системы», Прня Раденко

Выводы по главе 1

1. На основании проведенного анализа литературы предложена классификация способов и средств регулирования напряжения в электрических сетях.

2. Рассмотрены факторы, влияющие на уровень напряжения в электрической сети, и показано, что для распределительных и цеховых сетей основными являются режим работы нагрузки, конфигурация схемы СЭС, потери реактивной мощности.

3. Проведенные исследования показали, что в цеховых сетях наиболее целесообразно регулирование напряжения осуществлять за счет изменения потерь напряжения в элементах сети путем регулирования потоков реактивной мощности компенсирующими устройствами.

4. Построены регулировочные кривые реактивной мощности компенсирующего устройства для разных коэффициентов мощности нагрузки, на основании которых можно построить принцип управления КУ.

Ткл I 1