Совершенствование методов расчета многофункциональных фильтрокомпенсирующих устройств для сетей 10 – 0,4 кВ

Егоров, Денис Эдуардович

ОГЛАВЛЕНИЕ ………………………………………………………………………………………….. 2
ВВЕДЕНИЕ ……………………………………………………………………………………………….. 4
ГЛАВА 1 Проблемы обеспечения качества электроэнергии в
системах электроснабжения ……………………………………………………………………….. 9
1.1 Влияние качества электроэнергии на системы электроснабжения …………. 9
1.2 Несинусоидальные режимы электрических сетей………………………………… 11
1.3 Коэффициенты, характеризующие несинусоидальные функции ………….. 14
1.4 Качество электроэнергии в системах электроснабжения
нефтеперерабатывающих предприятий …………………………………………………….. 18
1.5 Качество электроэнергии в сетях тягового электроснабжения
железнодорожного транспорта …………………………………………………………………. 20
1.6 Качество электроэнергии в сетях коммерческих и офисных потребителей
………………………………………………………………………………………………………………… 24
1.7 Общая характеристика фильтрокомпенсирующих устройств ………………. 29
ГЛАВА 2. Синтез пассивных фильтрокомпенсирующих устройств…………… 33
2.1 Классификация пассивных фильтров гармоник …………………………………… 33
2.2 Передаточные функции системы «ФКУ – внешняя сеть» …………………….. 34
2.3 Основные конфигурации пассивных фильтров гармоник …………………….. 36
2.4 Свойства и реализация входных функций пассивных двухполюсников .. 41
2.5 Процедура проектирования пассивных фильтров гармоник…………………. 48
2.6 Синтез широкополосных фильтров гармоник ……………………………………… 52
2.7 Оптимизация характеристик пассивных фильтрокомпенсирующих
устройств …………………………………………………………………………………………………. 62
2.7.1 Оптимизация характеристик пассивного фильтра …………………………….. 65
2.7.2 Пример оптимизации характеристик пассивного
фильтрокомпенсирующего устройства……………………………………………………… 68
ГЛАВА 3. Оптимальный синтез гибридных фильтрокомпенсирующих
устройств …………………………………………………………………………………………………. 74
3.1. Общая характеристика гибридных фильтрокомпенсирующих устройств
………………………………………………………………………………………………………………… 74
3.2. Анализ компенсационных характеристик гибридных фильтров ………….. 75
3.3 Оптимизация характеристик гибридных фильтрокомпенсирующих
устройств …………………………………………………………………………………………………. 85
ГЛАВА 4. Проектирование фильтрокомпенсирующих устройств для систем
электроснабжения ……………………………………………………………………………………. 95
4.1 Программное обеспечение для автоматизированного проектирования
пассивных фильтрокомпенсирующих устройств ………………………………………. 95
4.2 Расчет пассивных фильтров гармоник для систем наружного освещения
………………………………………………………………………………………………………………. 100
4.3 Коррекция коэффициента мощности в электрических сетях
нефтедобывающих предприятий …………………………………………………………….. 109
4.4 Проектирование фильтрокомпенсирующих устройств для систем
электроснабжения нефтеперерабатывающих предприятий ……………………… 113
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ……………………………………………………………………………………… 121
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ……………………………………………………… 123

Ухудшение качества электрической энергии, вызванное увеличением уровня высших гармоник, становится серьезной проблемой для распредели- тельных сетей. Источником этой проблемы являются электроустановки с не- линейной вольтамперной характеристикой, к числу которых относятся мно- гие современные энергосберегающие устройства. Федеральный закон от 23.11.2009 N 261-ФЗ (ред. от 18.07.2011) “Об энергосбережении и о повыше- нии энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные за- конодательные акты Российской Федерации” стимулирует потребителей к применению энергосберегающих устройств и технологий, поэтому в бли- жайшем будущем можно прогнозировать обострение проблемы качества электроэнергии.
Основной причиной ухудшения качества электроэнергии традиционно являлись нелинейные и резкопеременные нагрузки крупных металлургиче- ских предприятий, системы тягового электроснабжения железной дороги. Однако широкое внедрение статических силовых преобразователей, частот- но-регулируемых электроприводов, энергосберегающих систем освещения привело к значительному изменению характера электрических нагрузок мно- гих потребителей. В последние годы наблюдается значительное ухудшение качества электроэнергии в сетях электроснабжения большинства промыш- ленных предприятий, а также в непромышленном секторе (коммерческие и офисные потребители, медицинские учреждения, жилой сектор). Особен- ность искажающих нагрузок коммерческих, офисных и бытовых потребите- лей заключается в том, что они, как правило, однофазные, имеют небольшую мощность и распределены по сети.
Искажения формы кривых токов и напряжений приводят к увеличению потерь, ускоренному старению изоляции и вызванному этим сокращению срока службы электрооборудования. Увеличиваются капитальные вложения и эксплуатационные расходы, связанные с преждевременной заменой обору-
4
дования и необходимостью проводить организационные и технические меро- приятия по улучшению качества электроэнергии.
Таким образом, проблема поддержания необходимого качества элек- троэнергии приобрела важное значение для всех систем электроснабжения, включая сети промышленных предприятий, городские распределительные сети, а также автономные системы электроснабжения. Для ограничения от- рицательных последствий, вызванных ухудшением качества электроэнергии, требуется проведение мероприятий, направленных на поддержание качества электроэнергии и надежности электроснабжения.
Технические мероприятия по повышению качества электроэнергии включают схемные решения (выделение нелинейных нагрузок на отдельную систему шин, использование многофазных систем выпрямления и т. п.), а также установку компенсирующих устройств, обеспечивающих регулирова- ние одного или нескольких показателей качества электроэнергии.
Универсальным средством регулирования параметров, определяющих качество электрической энергии, являются силовые фильтры гармоник. По- мимо ослабления высших гармоник токов и напряжений они выполняют функции компенсации реактивной мощности, регулирования напряжения в точке подключения. Поэтому более точное название – фильтрокомпенсиру- ющие устройства (ФКУ).
Цель работы – разработка методов оптимального проектирования многофункциональных фильтрокомпенсирующих устройств, предназначенных для улучшения качества электрической энергии в сетях 10 – 0,4 кВ.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие
задачи исследования:
1. Исследовать качество электроэнергии в сетях электроснабжения различных групп промышленных, коммерческих и офисных потребителей, выявить особенности основных видов искажающих нагрузок.
5

2. Разработать методы оптимального проектирования многофункциональных фильтрокомпенсирующих устройств, позволяющие обобщить известные структуры, а также получить новые конфигурации ФКУ, обладающие требуемыми характеристиками.
3. Разработать интерактивное программное обеспечение для автоматизированного проектирования фильтрокомпенсирующих устройств.
4. С помощью предложенных методов выполнить расчет ФКУ для потребителей с большой долей нелинейной нагрузки.
Объект исследования.
Многофункциональные фильтрокомпенсирующие устройства для си- стем электроснабжения.
Предмет исследования.
Методы расчета многофункциональных фильтрокомпенсирующих устройств для улучшения качества электрической энергии в системах электроснабжения
Методы исследований. Для решения поставленных задач использованы основные положения теоретической электротехники, аппарат современных методов анализа и синтеза электрических цепей, элементы матричной алгебры, методы оптимизации. Теоретические решения сочетались с экспериментальными исследованиями на основе имитационного моделирования, а также проверкой результатов с помощью современного программного обеспечения (пакеты MatLab, Mathcad, PSpice).
Научная новизна и основные положения, выносимые на защиту:
1. Разработан метод оптимального проектирования пассивных филь- трокомпенсирующих устройств, основанный на минимизации многокритери- альной целевой функции в пространстве параметров операторного входного сопротивления ФКУ.
6

2. Предложен метод оптимизации характеристик гибридных фильтро- компенсирующих устройств в смешанном пространстве параметров активно- го и пассивного фильтров.
3. Предложен новый метод расчета широкополосных фильтров гармо- ник, основанный на представлении фильтра в виде резистивно нагруженного LC-четырехполюсника.
Практическая ценность работы. Проведенные исследования позво- ляют синтезировать многофункциональные ФКУ, использование которых повысит качество электроэнергии в распределительных сетях с высокой до- лей нелинейных нагрузок, что способствует более эффективной и длительной работе оборудования, снижению потерь, энергосбережению.
Достоверность полученных научных положений подтверждается их сравнением с результатами, полученными при моделировании с помощью апробированного программного обеспечения, практическим внедрением ре- зультатов работы, а также результатами, полученными другими авторами.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертацион- ной работы докладывались и обсуждались на:
– XVIII Международной научно-практической конференции студентов и молодых учёных «Современные техника и технологии», Томск, 2012 г.
– VIII Всероссийской научно-технической конференции студентов, ас- пирантов и молодых ученых, Красноярск, 2012 г.
– IХ Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспи- рантов и молодых ученых с международным участием, посвященной 385- летию со дня основания г. Красноярска – Красноярск, 2013 г.
– I Международном молодежном форуме «Интеллектуальные энергоси- стемы» – Томск, 2013 г.
– XV Международной конференции «Электромеханика, электротехно- логии, электротехнические материалы и компоненты» – Алушта, 2014.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ, из них 6 статей в журналах, рекомендованных ВАК. Зарегистрирована про-
7

грамма для ЭВМ (свидетельство No 2012616061 от 03.07.12 г.). В каждой ра- боте, опубликованной в соавторстве, личный вклад автора составляет не ме- нее 50%.
Структура диссертации. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, изложенных на 133 страницах машинописного текста, списка использованных источников из 88 наименований и приложений.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Помогаем с подготовкой сопроводительных документов

    Совместно разработаем индивидуальный план и выберем тему работы Подробнее
    Помощь в подготовке к кандидатскому экзамену и допуске к нему Подробнее
    Поможем в написании научных статей для публикации в журналах ВАК Подробнее
    Структурируем работу и напишем автореферат Подробнее

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Анна Н. Государственный университет управления 2021, Экономика и ...
    0 (13 отзывов)
    Закончила ГУУ с отличием "Бухгалтерский учет, анализ и аудит". Выполнить разные работы: от рефератов до диссертаций. Также пишу доклады, делаю презентации, повышаю уни... Читать все
    Закончила ГУУ с отличием "Бухгалтерский учет, анализ и аудит". Выполнить разные работы: от рефератов до диссертаций. Также пишу доклады, делаю презентации, повышаю уникальности с нуля. Все работы оформляю в соответствии с ГОСТ.
    #Кандидатские #Магистерские
    0 Выполненных работ
    Дарья С. Томский государственный университет 2010, Юридический, в...
    4.8 (13 отзывов)
    Практикую гражданское, семейное право. Преподаю указанные дисциплины в ВУЗе. Выполняла работы на заказ в течение двух лет. Обучалась в аспирантуре, подготовила диссерт... Читать все
    Практикую гражданское, семейное право. Преподаю указанные дисциплины в ВУЗе. Выполняла работы на заказ в течение двух лет. Обучалась в аспирантуре, подготовила диссертационное исследование, которое сейчас находится на рассмотрении в совете.
    #Кандидатские #Магистерские
    18 Выполненных работ
    Екатерина Б. кандидат наук, доцент
    5 (174 отзыва)
    После окончания института работала экономистом в системе государственных финансов. С 1988 года на преподавательской работе. Защитила кандидатскую диссертацию. Преподав... Читать все
    После окончания института работала экономистом в системе государственных финансов. С 1988 года на преподавательской работе. Защитила кандидатскую диссертацию. Преподавала учебные дисциплины: Бюджетная система Украины, Статистика.
    #Кандидатские #Магистерские
    300 Выполненных работ
    Екатерина Д.
    4.8 (37 отзывов)
    Более 5 лет помогаю в написании работ от простых учебных заданий и магистерских диссертаций до реальных бизнес-планов и проектов для открытия своего дела. Имею два об... Читать все
    Более 5 лет помогаю в написании работ от простых учебных заданий и магистерских диссертаций до реальных бизнес-планов и проектов для открытия своего дела. Имею два образования: экономист-менеджер и маркетолог. Буду рада помочь и Вам.
    #Кандидатские #Магистерские
    55 Выполненных работ
    Лидия К.
    4.5 (330 отзывов)
    Образование высшее (2009 год) педагог-психолог (УрГПУ). В 2013 году получено образование магистр психологии. Опыт преподавательской деятельности в области психологии ... Читать все
    Образование высшее (2009 год) педагог-психолог (УрГПУ). В 2013 году получено образование магистр психологии. Опыт преподавательской деятельности в области психологии и педагогики. Написание диссертаций, ВКР, курсовых и иных видов работ.
    #Кандидатские #Магистерские
    592 Выполненных работы
    Александра С.
    5 (91 отзыв)
    Красный диплом референта-аналитика информационных ресурсов, 8 лет преподавания. Опыт написания работ вплоть до докторских диссертаций. Отдельно специализируюсь на повы... Читать все
    Красный диплом референта-аналитика информационных ресурсов, 8 лет преподавания. Опыт написания работ вплоть до докторских диссертаций. Отдельно специализируюсь на повышении уникальности текста и оформлении библиографических ссылок по ГОСТу.
    #Кандидатские #Магистерские
    132 Выполненных работы
    Андрей С. Тверской государственный университет 2011, математический...
    4.7 (82 отзыва)
    Учился на мат.факе ТвГУ. Любовь к математике там привили на столько, что я, похоже, никогда не перестану этим заниматься! Сейчас работаю в IT и пытаюсь найти время на... Читать все
    Учился на мат.факе ТвГУ. Любовь к математике там привили на столько, что я, похоже, никогда не перестану этим заниматься! Сейчас работаю в IT и пытаюсь найти время на продолжение диссертационной работы... Всегда готов помочь! ;)
    #Кандидатские #Магистерские
    164 Выполненных работы
    Евгений А. доктор, профессор
    5 (154 отзыва)
    Более 40 лет занимаюсь преподавательской деятельностью. Специалист в области философии, логики и социальной работы. Кандидатская диссертация - по логике, докторская - ... Читать все
    Более 40 лет занимаюсь преподавательской деятельностью. Специалист в области философии, логики и социальной работы. Кандидатская диссертация - по логике, докторская - по социальной работе.
    #Кандидатские #Магистерские
    260 Выполненных работ
    Глеб С. преподаватель, кандидат наук, доцент
    5 (158 отзывов)
    Стаж педагогической деятельности в вузах Москвы 15 лет, автор свыше 140 публикаций (РИНЦ, ВАК). Большой опыт в подготовке дипломных проектов и диссертаций по научной с... Читать все
    Стаж педагогической деятельности в вузах Москвы 15 лет, автор свыше 140 публикаций (РИНЦ, ВАК). Большой опыт в подготовке дипломных проектов и диссертаций по научной специальности 12.00.14 административное право, административный процесс.
    #Кандидатские #Магистерские
    216 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

    Оценка и обеспечение эффективности воздушных электрических сетей напряжением 20 кВ
    📅 2022год
    🏢 ФГБУН Институт систем энергетики им. Л.А. Мелентьева Сибирского отделения Российской академии наук