Диссертация (1144079), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Эти индуцированные токи в роторе приводят к егобыстрому нагреву, что, в свою очередь, приводит к потере механической целостности ротора или разрушению изоляции электрических машин.В случае асинхронных двигателей 5% дисбаланс может привести к снижению мощности двигателя на 25%. Это уменьшение мощность асинхронногодвигателя сопровождается его нагревом. Так трехпроцентная несбалансированность, присутствующая в напряжении питания, может увеличить нагревротора примерно на 20%.
Поэтому надлежащая защита должна обеспечиваться против несбалансированных токов в асинхронных двигателях [11].Учитывая растущий спрос на электроэнергию, развитие энергосистем недолжно сопровождаться не только повышением качества предоставляемойэлектроэнергии, но и не слишком быстро растущей стоимость инвестиций.При этом важным компонентом является снижение затрат на техническое обслуживание систем повышения качества электроэнергии.Сложность структуры потребления и разнообразность типов нагрузок иих временных характеристик делает весьма сложным и дорогостоящим реали-7зацию общего метода ликвидации дисбаланса.
Оптимизация систем дисбаланса, осуществляемых с помощью общих методов, сталкивается трудностям.Обычно, создание систем, отвечающих общим условиям, требует сочетаниянескольких подходов и нескольких устройств. Это обстоятельство приводит кдополнительному увеличению затраты на реализацию системы и ее техническое обслуживание. В пределах допустимого качества электроэнергии инвестиционные затраты являются главной заботой для пользователя.Система компенсации дисбаланса должна обеспечивать быстрое и гибкое реагирование на его появление, так как постоянные изменения нагрузкинепрерывно меняют ситуацию. Для достижения этой целей требуется одновременное выполнение ряда условий – наличия точной измерительной системы,возможности точного описания величин напряжений и токов, использование«быстрых» алгоритмов и достаточно мощных микропроцессоров [3], [4].Учитывая, отмеченные выше факторы можно констатировать, что актуальность создания систем симметризации режимов работы трехфазных системдостаточно высока, высока также и сложность решения этой задачи «в общемвиде».
В настоящей работе предлагается подход к комплексному решению задачи симметризации. Его идея состоит в использовании для симметризациигруппы однофазных устройств с управляемой реактивностью. При этом управление реактансом устройств осуществляется в реальном времени на основе измерений токов и напряжений трехфазной системы. В работе предложены новые алгоритмы обработки результатов измерений и выработки управляющихвоздействий для устройств с управляемой реактивностью с целью симметризации текущего режима во всех нагрузках трехфазной системы.Применение результатов исследования позволит повысить качествоэлектроэнергии в трехфазных системах электроснабжения промышленных игражданских объектов, а также в распределительных сетях с несбалансированными нагрузками, что будет способствовать более длительной и надежной работе оборудования, снижению потерь, энергосбережению.8Цель и задачи работыСоздание новых методов оптимизации режимов работы трехфазных систем и методов симметризации трехфазных систем электроснабжения промышленных и гражданских объектов, основанных на диагностике текущегорежима работы и взаимосвязях между параметрами устройств с управляемымреактансом и параметрами режима работы трехфазной сети.Для достижения указанной цели были поставлены и решены следующиезадачи:- разработка на основе решения задач диагностики метода оценки в реальном масштабе времени токов и напряжений трехфазных систем и получение взаимосвязей для токов и напряжений трехфазных систем и реактансаустройств с управляемой реактивностью;- исследование точности оценок взаимосвязей токов и напряжений трехфазных систем от реактанса устройств с управляемой реактивностью;- разработка математической модели для оптимизации режима работытрехфазной системы по скалярным и векторным критериям качества и реализация её в системе Matlab;- решение задачи поиска наилучших мест для установки устройств суправляемой реактивностью для произвольных трехфазных систем с помощью методов векторной оптимизации;- выполнение расчетов и апробация методики применительно к симметризации режима работы трехфазной системы стекольного завода.Объект исследованияМетоды анализа и оптимизации несимметричных трехфазных электрических цепей, системы с управляемым реактансом, распределительные трехфазные сети 10/0.4 кВ.Метод исследованияПри выполнении работы были использованы методы теоретическойэлектротехники, теории многокритериальной оптимизации, недоминируемаясортировка и генетический алгоритм.
Теоретические исследования сочетались9с измерениями и компьютерным моделированием с помощью пакета прикладный программ Matlab.Научная новизна работы1. Предложен новый подход оптимизации трехфазных систем, заключающийся в симметризации режимов трехфазных систем, отличающийся возможностью расположения нескольких однофазных компенсирующих устройств(устройств с управляемой реактивностью) таким образом, что улучшается режим работы всех потребителей электроэнергии.2. Предложен и апробирован алгоритм поиска наилучшего расположенияустройств с управляемой реактивностью в трехфазной системе с целью улучшения симметричности режима ее работы3. Предложены новые высокоэффективные методы оценки переменной составляющей трехфазной мощности и(или) компонентов системы симметричных последовательностей, предназначенные для работы алгоритма измененияпараметров устройств с управляемой реактивностью в реальном масштабевремени.Практическая ценность работы1.
На основе предложенного подхода решена задача симметризациитрехфазной сети стекольного завода.2. Предложенный подход позволяет уменьшить количество компенсирующих устройств в каждом узле, тем самым снижая затраты на систему компенсации по сравнению с традиционными методами, а также снизить затратына техническое обслуживание.На защиту выносятся следующие положения:- разработка и исследование точности метода, работающего в режимереального времени, оценки токов и напряжений трехфазных систем и получение взаимосвязей этих величин с реактансом устройств с управляемой реактивностью;- разработка системе Matlab математической модели для оптимизации10трехфазной системы по скалярным и векторным критериям качества и ее апробация к симметризации режимов работы трехфазной сети стекольного завода;- постановка и решение задач оптимизации размещения устройств суправляемой реактивностью для произвольных трехфазных систем с помощью методов векторной оптимизации.Структура работыДиссертационная работа состоится из введения, четырех глав, общихвыводов, списка литературы из 87 наименований и 14 приложений, изложенана 137 страницах, включает 5 таблиц и 56 рисунков.111ОБЗОР ОСНОВНЫХ МЕТОДОВ СИММЕТРИЗАЦИИ РЕЖИМОВРАБОТЫ ТРЕХФАЗНЫХ СИСТЕМВ данной главе рассмотрены основные подходы и устройства, использу-емые для симметризации трехфазных систем.
Также будут рассмотрены величины, характеризующие несимметрию трехфазных систем.1.1Устройства симметризации режимов работы трехфазных си-стемВ симметричной трехфазной системе величины напряжений (токов) фазодинаковы, и угол сдвига между фазами составляет 120 градусов. Различиенагрузок фаз является причиной несимметрии, которая присутствует в каждыймомент времени. Методы снижения несимметрии или симметризации системыдисбалансов, основаны на распределении нагрузок фаз или на созданииустройств для компенсации несимметрии.Расчет параметров оборудования для симметризации основан на определении величин, характеризующих асимметрию, таких как сумма мгновенных значений мощностей фаз или амплитуд симметричных составляющихпрямой, обратной и нулевой последовательностей [12], [13], [14], . Методысимметризации, рассматриваемые в теоретическом плане, сводятся к использованию устройств с управляемым реактивным сопротивлением [1], подключающихся тем или иным образом к нагрузкам трехфазной системы.
Фактическое разнообразие исчерпывается системами, использующими индуктивныесвязи и системами, использующими для изменения реактанса элементы силовой электроники. Последние развиваются в настоящее время наиболее активнои именно на их использование ориентированы результаты настоящей работы.Устройства такого типа в русскоязычной литературе принято называть активно-адаптивными устройствами (ААУ), а в английской FACTS – устройствами (Flexible Alternating Current Transmission System) [15] [16] [17] [18] [19].12Эти устройства могут включаться и последовательно и(или) параллельно фазам нагрузки.Типы ААУ для последовательного включения весьма разнообразны.
Отметим из ник следующие. Static Synchronous Series Compensator (SSSC) - статический последовательно включенный компенсаторThyristor Controlled Series Capacitor (TCSC) - тиристорное управляющееустройство, подключается последовательно с линией; конденсатор соединенпараллельно с управляемой индуктивностью, управление осуществляется путем изменения угла открытия тиристора.Thyristor Controlled Series Reactor (TCSR) - тиристорное управляющееустройство, подключается последовательно; индуктивное сопротивление соединяется параллельно с другим управляемым тиристором индуктивным сопротивлением.Thyristor Switched Series Capacitor (TSSC) - устройство состоит из тиристорного устройства блокировки, включенного последовательно с конденсатором.Thyristor Switched Series Reactor (TSSR): устройство состоит из набораиндуктивных сопротивлений и управляющих тиристорных ключей.Типичные принципиальные схемы последовательных компенсирующихустройств иллюстрируется ниже представлены на рис.1.1:Применение ААУ в качестве компенсирующих устройств, включаемыхпараллельно (Рис 1.2.).Компенсатор синхронного статического типа (Static Synchronous Compensator или STATCOM).
Оборудование для компенсации реактивной мощности статического типа (Static VAR compensator или SVC). Большая часть оборудования SVC является:- Thyristor Controlled Reactor (TCR) - управляемый тиристором реактор,соединенный последовательно с двумя тиристорными ключами. Реакторуправляется тиристором, он соединен последовательно с двумя тиристорными13ключами, открывающимися в противоположных направлениях. Величина реактивного сопротивления может изменяться непрерывно.Рис. 1.1 Применение FACTS в качестве последовательного устройств.Рис. 1.2 Применение FACTS в качестве параллельные компенсацииустройств.- Thyristor Switched Reactor (TSR) - переключение реактора осуществляется с помощью тиристора.
Устройство имеет структуру, подобную TCR, нотиристор может находиться лишь в двух состояниях – полностью открытымили закрытым. Величина реактивного сопротивления принимает дискретныезначения.14- Thyristor Switched Capacitor (TSC) - переключение конденсатора с помощью тиристора. Величина емкости может принимать дискретные значения.- Mechanically Switched Capacitor (MSC) - конденсаторы переключаетсяс помощью выключателя. Оборудование используется только для компенсации реактивной мощности, и переключает лишь несколько раз в день, когда всистеме имеется дефицит реактивной мощности или для поддержания напряжения на линиях.1.2Анализ существующих методов симметризации режимов ра-боты трехфазных системПроблема компенсации реактивной мощности, которая не существует всистеме постоянного тока, появилась с конца девятнадцатого века.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
