Реферат за темою випускної роботи

Зміст

• Вступ
• 1. Актуальність теми
• 2. Мета і задачі
• 3. Деформація синусоїди
• 4. Модель заміщення конденсаторної установки
• 5. Нормування несинусоїдальності напруги
• 6. Зниження несинусоїдальності напруги
• Висновки
• Перелік посилань

Вступ

Електромагнітна сумісність (ЕМС) – здатність електроприймача (приймача) нормально функціонувати в навколишнього електромагнітному середовищі і не вносити в цю середу перешкод, неприпустимих для інших приймачів Що стосується завданням електропостачання під електромагнітної середовищем розуміється мережу електропостачання, до якої підключена група приймачів.

Проблема ЕМС в певному сенсі аналогічна проблемі охорони навколишнього середовища: зростання потужностей електроприймачів і інтенсифікація режимів їх роботи призводять до спотворення параметрів електричної енергії, що, в свою чергу, негативно позначається на режимах роботи інших електроприймачів мережі. забезпечення ЕМС пов'язано зі значними витратами, які зумовлюють високі вимоги, що пред'являються до точності і обґрунтованості методів оцінки ЕМС в мережах електропостачання.

Забезпечення електромагнітної сумісності є одним з основних вимог до систем електропостачання. Завищення оцінок ЕМС призводить до необґрунтованого збільшення капіталовкладень, а заниження – до збитку від додаткових втрат електроенергії, зниження терміну служби електроустаткування, погіршення якості продукції. У зв'язку з цим високі вимоги пред'являються до обгрунтованості і точності методів оцінювання ЕМС як на стадії проектування, так і в експлуатації систем електропостачання.

У даній роботі ЕМС буде розглядатися тільки з позиції несинусоїдальності напруги. Несинусоїдальні режими несприятливо позначаються на роботі силового електрообладнання, систем релейного захисту, автоматики, телемеханіки і зв'язку. Виникаючі в результаті впливу вищих гармонік економічні збитки обумовлені, головним чином, погіршенням енергетичних показників, зниженням надійності функціонування електричних мереж і скороченням терміну служби електроустаткування. А тому кількість нелінійних навантажень безперервно росте, то проблема впливу несинусоїдальності на електроустаткування з кожним роком стає все більш гостро.

1. Актуальність теми

Конденсаторні установки (КУ) – одні з найбільш чутливих до несинусоїдальності електроапарати, тому вивчення впливу на них вищих гармонік є дуже актуальною проблемою.

2. Мета і задачі

Метою даної роботи є здійснення аналізу можливих варіантів дослідження впливу несінусодальності напруги на конденсаторні установки; розгляд проблем електромагнітної сумісності, а також виконання аналізу поточних методів дослідження впливу несинусоїдальності напруги (вищих гармонік) н а конденсаторні батареї.

3. Деформація синусоїди

Електромагнітні перешкоди, що поширюються по елементах електричної мережі, називаються кондуктивно. Так як в роботі розглядаються тільки несинусоидальность напруги, то термін перешкода будемо відносити до спотворень синусоїди.

Несинусоїдальність напруги є найбільш поширеною кондуктивной перешкодою ЕМС. У більшості публікацій оцінювання цих перешкод проводиться для приватних випадків періодичних спотворень кривої напруги. Однак в діючих мережах перешкоди представляють собою випадкові процеси, що вимагає розробки загальних методів аналізу.

Необхідна розробка універсальність підходу, коли відсутня обмежень по типу перешкоди (на вхід моделі можуть бути подані випадкові, періодичні або постійні процеси

4. Модель заміщення конденсаторної установки

Розглянемо найпростішу конденсаторної встанови. Найпростішою моделлю КУ є ідеальна ємність C . Її зазвичай застосовують в тих випадках, коли спотворення синусоїди відбуваються в порівняно невеликому частотному діапазоні.

Наприклад: в [ 4 ] число врахованих гармонік дорівнює 40, що відповідає максимальній частоті 2000 Гц. У цьому діапазоні така проста модель цілком допустима.

В проектуванні використовуються розрахункові графіки перешкод з прямокутними провалами в синусоїді. В цьому випадку ідеальна ємність не може бути використана, так як похідна вертикального стрибка дорівнює нескінченності. У зв'язку з цим використовуються динамічні моделі конденсаторів.

Оскільки отримати точний математичний опис такої системи досить складно, то часто користуються спрощеними динамічними моделями, заснованими на еквівалентній схемі конденсатора, відповідної фізичної сутності протікають в ньому процесів. Відповідно до [ 5 ] схема заміщення конденсатора має вигляд, представлений на рис. 1.

Тут: r – активний опір струмоведучих частин; L – еквівалентна індуктивність конденсатора, приблизно рівна сумі індуктивностей висновків, сполучних шинок і власної індуктивності секції; R, C – відповідно активне і ємнісний опори діелектрика.

5. Нормування несинусоїдальності напруги

Н Несинусоїдальність напруги – нормований показник по ГОСТ 32144–2013 (норми якості електричної енергії в системах електропостачання загального призначення).

Характеризується такими показниками:

– коефіцієнт гармонійних складових напруги K_U(n);

– умарний коефіцієнт гармонійних складових напруги K_U;

Згідно ГОСТ 32144–2013 гармонійні складові напруги обумовлені, як правило, нелінійними навантаженнями користувачів електричних мереж, що підключаються до електричних мереж різної напруги. Гармонійні струми, що протікають в електричних мережах, створюють падіння напруг на повних опорах електричних мереж. Гармонійні струми, повні опори електричних мереж і, отже, напруги гармонійних складових в точках передачі електричної енергії змінюються в часі. Наприклад, такими нелінійними навантаженнями можуть є:

1. Вентильні перетворювачі;
2. Силове електрообладнання з тиристорним управлінням;
3. Дугові і індукційні електропечі;
4. Люмінесцентні лампи;
5. Апарати дугової і контактної зварки;
6. Перетворювачі частоти;
7. Побутова техніка (комп'ютери, телевізори та ін.).

У батареях конденсаторів гармоніки струму також призводять до додатковим втрат енергії. Внаслідок цього відбувається додаткове опалення конденсатора, який може привести до виходу останнього з ладу. Також можливе пошкодження конденсатора при виникненні гармонійних резонансів в мережі.

Деформація форми кривої напруги активізує виникнення і перебіг іонізаційних процесів в ізоляції ЕУ, при цьому розвиваються місцеві дефекти в ізоляції, що призводить до збільшення діелектричних втрат і скорочення терміну служби.

При наявності вищих гармонік (ВГ) в кривій напруги процес старіння діелектрика конденсаторів протікає також більш інтенсивно, ніж в разі, коли конденсатори працюють при синусоидальном напруги. Це пояснюється тим, що фізико–хімічні процеси в діелектриках, що зумовлюють їх старіння, значно прискорюються при високих частотах електричного поля. Аналогічно впливає додатковий нагрів, викликаний протіканням ВГ струму.

Батареї конденсаторів можуть довго працювати при перевантаженні їх струмами ВГ не більше ніж на 30%; допустиме підвищення напруги становить 10%. Однак в цих умовах термін їх служби скорочується. У СЕС промислових підприємств, як правило, БК можуть виявитися в режимі, близькому до резонансу струмів на частоті будь–якої з ВГ; внаслідок перевантажень вони виходять з ладу.

У багатьох країнах Західної Європи використовуються конденсатори, що випускаються фірмою Мерлен–Жерен ( Merlin–Gerin) . В якості діелектрика застосовується поліпропілен. Режим роботи цих конденсаторів при напрузі 1,1×U_ном і струмі 1,3×I_ном як при наявності несинусоїдальності напруги. Тому спеціальні фільтрові конденсатори не виробляються. досвід експлуатації БК протягом гарантованого часу надійної роботи (ресурсу) підтвердив їх високі експлуатаційні якості; тому докладні дослідження старіння діелектрика конденсаторів, використовуваних в схемах фільтрокомпенсуючі пристрої, виконуються не завжди.

6. Зниження несинусоїдальності напруги

Зниження несинусоїдальності напруги забезпечується або раіональним побудовою СЕС підприємства, при якій параметри, що характеризують несинусоидальность напруги, будуть в допустимих пределеах, або застосуванням спеціальних схем комутації нелінійних навантажень, а також коригувальних пристроїв. Методи зниження несинусоїдальності напруги можна розділити на три групи:

а) схемні рішення: виділення нелінійних навантажень на окрему систему шин, розосередження навантажень по різних вузлів СЕС з підключенням паралельно їм електродвигунів, групування перетворювачів за схемою множення фаз, підключення навантаження до системи з більшою потужністю;

б) використання фільтрових пристроїв, включення паралельно навантаженні вузькосмугових резонансних фільтрів, включення фільтрокомпенсуючі пристроїв (ФКУ) застосування фільтросімметрірующіх пристроїв (ФСУ), застосування швидкодіючих статичних джерел реактивної потужності (ДРП), що містять ФКУ;

в) застосування спеціального обладнання, що характеризується зниженим рівнем генерації вищих гармонік використання ненасищаемой трансформаторів, застосування багатофазних перетворювачів з поліпшеними енергетичними показниками.

На практиці, як правило, поєднують різні методи.

Розвиток елементної бази силової електроніки і нових методів високочастотної модуляції призвело до створення в 70–х роках нового класу пристроїв, що поліпшують якість електроенергії – активних фільтрів (АФ). Відразу ж виникла класифікація активних фільтрів на послідовні і паралельні, а також на джерела струму і напруги, що призвело до отримання чотирьох базових схем.

Кожна з чотирьох структур (рис 2. 6) визначає схему фільтра на робочій частоті: ключів в перетворювачі і вид самих ключів (двонаправлений або односпрямований ключ). Як накопичувач енергії в перетворювачі, який слугує джерелом струму (рис 2.а, г), використовується індуктивність, а в перетворювачі, який слугує джерелом напруги (рис 2. б, в), використовується ємність.

Такий фільтр, який, крім фільтрації гармоніки, буде генерувати реактивну потужність, і компенсувати втрати потужності в мережі і напруги, носить назву фільтрокомпенсуючі (ФКУ).

Якщо пристрій, крім фільтрації вищих гармонік, виконує функції симетрування напруги, то такий пристрій називається фільтросімметрірующім (ФСУ). Конструктивно ФСУ є несиметричний фільтр, включений на лінійну напругу мережі. Вибір лінійних напруг, на які підключаються фільтруючі ланцюга ФСУ, а також співвідношення потужностей конденсаторів, включених в фази фільтра, визначаються умовами симетрування напруги.

З вищесказаного випливає, що пристрої типу ФКУ і ФСУ впливають одночасно на кілька показників якості електричної енергії (несинусоидальность, несиметрія, відхилення напруги). Такі пристрої для підвищення якості електричної енергії отримали назву багатофункціональних оптимізують пристроїв (БОП).

Доцільність в розробці таких пристроїв виникла в зв'язку з тим, що резкопеременной навантаження типу дугових сталеплавильних печей викликають одночасне спотворення напруги по ряду показників. застосування БОП дозволяє комплексно вирішувати проблему забезпечення якості електроенергії, тобто одночасно за кількома показниками.

До категорії таких пристроїв відносяться швидкодіючі статичні джерела реактивної потужності (ДРП).

За принципом регулювання реактивної потужності ДРП можна розділити на дві групи: швидкодіючі статичні джерела реактивної потужності прямої компенсації, швидкодіючі статичні джерела реактивної потужності непрямої компенсації. Структури ІРМ представлені відповідно на рисунку 3, а, б. Такі пристрої, володіючи високою швидкодією, дозволяють знижувати коливання напруги. Пофазні регулювання і наявність фільтрів забезпечують симетрування і зниження рівнів вищих гармонік.

На рис. 3, а представлена схема прямої компенсації, де керованим джерелом реактивної потужності є коммутируемая за допомогою тиристорів конденсаторна батарея. Батарея має кілька секцій і дозволяє дискретно змінювати генерується реактивну потужність. На рис. 3, б потужність ІРМ змінюється за допомогою регулювання реактора. При такому способі управління реактор споживає надлишок реактивної потужності, що генерується фільтрами. Тому спосіб носить назву непрямої компенсації.