Улучшение ПКЭ

1. Наименование продукции (услуги): Исследование и улучшение качества
электрической энергии в системах электроснабжения нелинейной и
несимметричной нагрузки
2. Конкурентные преимущества (технические параметры) продукции (услуги):
Симметрирование режимов
В электрических системах со значительной долей несимметричных нагрузок
происходит искажение симметрии трёхфазного напряжения. В результате качество
электрической энергии не соответствует требованиям ГОСТ 13109-97.
Коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности в узлах
электрической сети вдоль всей трассы Транссибирской магистрали превышает нормально
и предельно допустимые значения (до 8% в Читинской энергосистеме, до 6% на БАМе, до
4% в Иркутской энергосистеме). Значительные искажения симметрии напряжений
наблюдаются и при работе мощных однофазных нагрузок на промышленных
предприятиях: сталеплавильных печей, сварочных установок и пр.
На кафедре ЭССиС ИрГТУ совместно с КУИЦ ОАО «Иркутскэнерго» - ИрГТУ
разработана методика расчёта совместного симметрирования и компенсации реактивной
мощности. Требования к задаче совместного симметрирования и компенсации реактивной
мощности (РМ) следующие:
 при выборе параметров симметрокомпенсирующих устройств (СКУ) должна
быть обеспечена их минимальная установленная мощность;
 СКУ должны выполняться на реактивных элементах.
Разработанная методика и компьютерная программа позволяют определять
параметры многофункциональных СКУ, выполненных на реактивных элементах,
соединенных в треугольник. Данные устройства являются многофункциональными:
выполняют функции симметрирования режимов за счёт пофазного управления
1
реактивными параметрами (индуктивностью и ёмкостью СКУ), а также компенсации
реактивной мощности, решая проблемы и с уровнями напряжения.
Возможны два варианта выполнения СКУ. Первый вариант – СКУ,
представляющее собой тиристорный компенсатор. Он состоит из параллельно
включенных конденсаторной батареи КБ и тиристорно-реакторной группы ТРГ (рис. 6, а).
Другая схема СКУ основана на использовании реактора с подмагничиванием (рис. 6, б).
ТТ
LR
C
Система
управления
VS
C
ТН
LR
Система
управления
КБ
ТРГ
а)
б)
Рис. 6. Схема СКУ с использованием тиристорной системы управления реактором (а) и с использованием
реактора с подмагничиванием (б)
Сотрудниками кафедры ЭССиС ИрГТУ получено авторское свидетельство на
способ автоматического симметрирования напряжения и компенсации реактивной
мощности в узле трёхфазной сети
Для симметрирования режимов в системах электроснабжения несимметричной
нагрузки предлагается выполнить:
 исследование несимметричных режимов при помощи натурных и расчётных
экспериментов и измерения показателей качества электроэнергии;
 выбор параметров многофункциональных СКУ на реактивных элементах;
 разработку устройства автоматического управления СКУ и его опытного
образца;
 разработку шунтирующих реакторов с подмагничиванием с пофазным
управлением на напряжения 35-220 кВ;
 разработку статических тиристорных компенсаторов (СТК) с пофазным
управлением на напряжения 35-220 кВ.
Примечание. Имеется предварительное согласие фирм-изготовителей на
разработку указанных устройств.
Снижение несинусоидальности напряжений
В электрических системах со значительной долей нелинейных нагрузок
происходит искажение синусоидальности формы кривой напряжения. В результате
качество электрической энергии не соответствует требованиям ГОСТ 13109-97.
Например, в Иркутской энергосистеме работают мощные алюминиевые заводы с
12-пульсовыми схемами выпрямления, введённые в 50-х годах прошлого века (1, 2, 3, 4
серии Иркутского алюминиевого завода, весь Братский алюминиевый завод). Это
приводит к искажению формы кривой напряжения в электрической сети. На шинах 220500 кВ Братской ГЭС коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения
достигает 3-5%, а в сетях, примыкающих к Братской ГЭС, он превышает 20%.
Аналогичное влияние могут оказывать и менее мощные нелинейные нагрузки
технологических производств.
2
На кафедре ЭССиС ИрГТУ совместно с КУИЦ ОАО «Иркутскэнерго» - ИрГТУ
разработана методика и компьютерная программа для расчёта несинусоидальных
режимов. Программа позволяет выполнять расчёты коэффициентов искажения
синусоидальности кривой напряжения и коэффициентов гармонических составляющих
напряжения для электрических систем любой сложности в нормальных и ремонтных
режимах. На основе расчётов определяются места установки и параметры фильтров
высших гармоник (ВГ) и фильтрокомпенсирующих устройств (ФКУ) или предлагаются
иные мероприятия по снижению уровня ВГ в электрической сети.
В частности, с учётом специфики схемы Братской ГЭС, где обмотка низшего
напряжения (НН) автотрансформаторов практически не загружена, было предложено
создание фильтра специальной настройки (рис. 1). В качестве индуктивности фильтра
используется обмотка низшего напряжения автотрансформатора, в качестве ёмкости
используется источник реактивной мощности – батарея статических конденсаторов,
подключенная к шинам НН автотрансформаторов.
In
Xс
Sв
Uвн
Uвн
Xвн
Uсн
Xсн = 0
Uсн
Т
Sс
Zнагр
Xнн
Uнн
БСК
Uнн
Xбcк
а)
б)
Рис. 1. Схема фильтра специальной настройки:
а) – электрическая схема; б) – схема замещения
По измерениям, выполненным на Братской ГЭС и в прилегающей сети,
доминирующими высшими гармониками напряжения являются 11-я и 13-я. С учётом
реальной добротности фильтра имеется возможность создать путь низкого сопротивления
на землю для 11-ой и 13-ой гармоник (рис. 2).
3
Рис. 2. Зависимость входного сопротивления фильтра специальной настройки от частоты гармоники
Эффективность установки фильтров специальной настройки для снижения
несинусоидальности напряжения подтверждена результатами проведённого расчётного
эксперимента (табл. 1).
Табл. 1. Результаты расчёта коэффициентов искажения синусоидальности кривой напряжения после
установки фильтров специальной настройки на шины 10 кВ АТ-1, АТ-2 БГЭС
4
После установки фильтров коэффициент искажения синусоидальности кривой
напряжения во всех узлах электрической сети не превысит допустимых значений.
3. Стоимость продукции (услуги):
от 1 млн. руб.
4. Контактное лицо (ФИО): Висящев Александр Никандрович, к.т.н., профессор
кафедры электрических станций, сетей и систем
тел.: 8 (3952) 40-59-12
е-mail: visan@istu.edu
5. Дополнительная информация (Приложения), в качестве приложения на сайте
можно сделать гиперссылку на документ, фото, сертификацию, лицензий и др.
Имеющийся опыт работы
ИрГТУ и КУИЦ ОАО «Иркутскэнерго» - ИрГТУ выполнили более 20
хоздоговорных работ по исследованию и улучшению показателей качества
электроэнергии на энергообъектах и промышленных предприятиях следующих
энергосистем:
 Иркутской (в т. ч. на Иркутском и Братском алюминиевом заводах, ОАО
«Ангарский завод полимеров», выполняются работы на Тайшетском
алюминиевом заводе, ООО «Усолье-Сибирский Силикон»);
 Бурятской;
 Читинской;
 Хабаровской.
Имеющееся
оборудование
для
измерения
показателей
качества
электроэнергии:
 измеритель показателей качества электроэнергии Ресурс-UF2M (2 шт.);
 регистратор качества электрической энергии ПАРМА РК 6.05М.
Имеющееся программное обеспечение для расчёта показателей качества
электроэнергии и определения мероприятий по его улучшению:
 программно-вычислительный комплекс «Качество», разработанный на кафедре
ЭССиС ИрГТУ.
5