Оцінка і нормалізація якості електроенергії в електричних мережах великого промислового центру

Вибір потужності ФКП в розподільних мережах з декількома джерелами ВГ може бути вирішений за допомогою методу послідовних наближень. Це пов'язано з тим, що перевантажувальна здатність ФКП визначається рівнем несинусоїдальності, що, у свою чергу, залежить від потужності фільтрів.

На першому етапі потужність ФКП приймається в припущенні, що через відповідні фільтри протікають тільки ті гармоніки, на які вони настроєні. Іншими словами, для кожної з гармонік, яка відповідає резонансній частоті фільтра, розглядається режим короткого замикання. На підставі цього розрахунку виробляється попередній вибір потужності ФКП. Далі розрахунок несинусоїдальності повторюється з урахуванням завантаження фільтра іншими гармоніками і коректується потужність ФКП. Розрахунок продовжується до того часу, доки потужність БК фільтра не досягне оптимального значення.

Запропонований алгоритм вибору потужності ФКП реалізований у програмному середовищі MathConnex c використанням програми Маthсаd 7. Блок-схема програми розрахунку ФКП наведена на рис. 7.

За місце установки ФКП взяли другу секцію шин 20 кВ підстанції “Кабун”, яка є загальним вузлом, що живить всі нелінійні навантаження ділянки.

Показано, що при установці фільтрів, настроєних на 5, 11-у гармоніки, коефіцієнт несинусоїдальності напруги в деяких вузлах перевищує нормовані значення. При установці фільтрів 5, 13-ї гармонік сумарна потужність БК складає 8, 13 Мвар, а при установці фільтрів 5, 7, 11-ї гармонік – 8, 05 Мвар, хоча в останньому випадку ефективність фільтрів вища (коефіцієнт несинусоїдальності напруги нижчий).

На підставі аналізу різних експлуатаційних і аварійних режимів СЕП міста Дамаск, з урахуванням її перспективного розвитку, були розраховані й обрані три резонансних фільтри першого порядку, настроєні на частоти 5, 7, 11-ої гармонік (сумарна потужність 8 Мвар), які дозволяють забезпечити значення несинусоїдальності напруги в межах (0, 5 – 2, 3) %.

Аналіз АЧХ активних опорів показав, що відключення окремих електроспоживачів не приводить до істотних змін цих характеристик.

У додатках наведені результати виміру ПЯЕ в електричних мережах міста Дамаска, і їхньої статистичної обробки, приклад визначення закону розподілу відхилень напруги, схеми електропостачання підстанції “Кабун” 230/20 кВ, АЧХ власних і взаємних опорів на шинах підстанції, результати розрахунку гармонійних складових на досліджуваній підстанції, визначена економічна ефективність підключення ФКП на підстанції, що склала 35 тис. доларів США на рік, а також акт впровадження отриманих результатів.

 

У дисертації поставлене і вирішене наукове завдання дослідження ПЯЕ в електричних мережах міста Дамаск Сірії.

Виконані дослідження дозволили зробити такі висновки:

1. У роботі поставлені і вирішені завдання аналізу і розрахунку ПЯЕ, розробки засобів і методів нормалізації ЯЕ в електричних мережах Сірії. За допомогою ЕОМ (програма Statistica) отримані чисельні дані з мінімальних тривалостей вимірів ПЯЕ, характеристики окремих ПЯЕ, параметри кореляційних і спектральних функцій, які можна використовувати як типові для мереж такого роду.

2. На підставі експериментальних досліджень установлено, що досліджувані криві розподілу напруг для мереж міського типу з промисловими навантаженнями апроксимуються кривими нормального закону розподілу; експонентно – косинусна АКФ для таких мереж є найбільш характерною.

3. Рівень несинусоїдальності і відхилень напруги в СЕП міста Дамаск не відповідає вимогам ДСТ 13109-97. Режими напруги в міських мережах міста Дамаск відрізняються досить високою стабільністю (D< (1, 1), тому відхилення напруги не мають істотного впливу на рівень ВГ у цих мережах.

4. Розроблено програму розрахунку несинусоїдальності напруги з використанням математичного процесора Маthсаd, що дозволяє визначати значення напруг ВГ і коефіцієнти несинусоїдальності у вузлах схеми з урахуванням АЧХ активних опорів елементів СЕП і фаз джерел струмів ВГ.

5. Отримані АЧХ вхідних і взаємних опорів вузлів підстанції “Кабун”. АЧХ такого виду є характерними для мереж зі спокійним навантаженням; відключення окремих електроспоживачів не призводить до істотної зміни виду цих характеристик.

6. Проведено розрахунок економічних збитків від низького рівня ЯЕ в СЕП міста Дамаск. Річний збиток від несинусоїдальності напруги в існуючій СЕП складає 8, 4 тис. доларів, при перспективному розвитку СЕП – 15 тис. доларів.

7. На основі порівняльного аналізу використання простих і складних ФКП доведено, що сумарна потужність БК складних фільтрів є більшою від сумарної потужності БК простих фільтрів; це свідчить про доцільність застосування простих фільтрів для компенсації ВГ. Отримано вираз, що дозволяє визначати співвідношення потужності БК окремих простих фільтрів у залежності від заданих резонансних частот і частоти полюса фільтра.

8. Розроблено методику розрахунку і програмне забезпечення в середовищі Маthсоnnех для вибору ФКП в складних розподільних мережах при наявності декількох джерел ВГ. Централізована компенсація вищих гармонік дозволяє оптимізувати потужність фільтрів з урахуванням їхньої перевантажувальної здатності.

9. На підставі аналізу резонансних, експлуатаційних і аварійних режимів СЕП міста Дамаск з урахуванням її перспективного розвитку були розраховані та обрані ФКП на частотах 5, 7, 11-ої гармонік сумарною потужністю 8 Мвар, що дозволяють забезпечити значення несинусоїдальності напруги в межах (0, 5 (2, 3) %.

10. Розрахунок економічного ефекту від впровадження засобів зниження рівня несинусоїдальності (35 тис. доларів за рік) підтвердив доцільність застосування ФКП в СЕП міста Дамаск.