Разработка и внедрение лаборатории по курсу «Электромагнитная обстановка и электромагнитная совместимость на подстанциях». Проектирование, монтаж, наладка и методическое обеспечение лабораторной работы «Оценка и измерение основных параметров качества электрической энергии в сетях до 1000В с изолированным режимом нейтрали»
Введение 8
1 Общие технические и проектные решения по разработке и внедрению
лаборатории по курсу «Электромагнитная обстановка и электромагнитная совместимость на подстанциях» 9
1.1 Актуальность разработки лаборатории по курсу «Электромагнитная
обстановка и электромагнитная совместимость на подстанциях» 9
1.2 Описание лаборатории по курсу «Электромагнитная обстановка и
электромагнитная совместимость на подстанциях» 13
1.3 Схема электроснабжения и приборный парк лаборатории 26
1.4 Выводы по разделу 29
2 Анализ и требования к основным параметрам качества электроэнергии в сетях
до 1000В 30
2.1 Термины и определения, показатели и нормы качества электроэнергии . 30
2.1.1 Термины и определения 30
2.1.2 Показатели и нормы качества электрической энергии 34
2.1.2.1 Продолжительные изменения характеристик напряжения 34
2.1.2.2 Случайные события 40
2.2.1 Система электропитания переменным током 42
2.2.2 Характеристики электроприемников 45
3 Компьютерное моделирование трехфазной сети и разработка стенда для оценки и измерения качества электрической энергии в сетях до 1000В 47
3.1 Результаты моделирования линейной, равномерной, симметричной
нагрузки с изолированным режимом нейтрали сети 51
3.2 Результаты моделирования линейной, равномерной, симметричной
нагрузки с глухозаземленным режимом нейтрали сети 61
3.3 Результаты моделирования линейной, неравномерной, симметричной
нагрузки с изолированным режимом нейтрали сети 67
3.4 Результаты моделирования линейной, неравномерной, симметричной
нагрузки с глухозаземленным режимом нейтрали сети 71
3.5 Результаты моделирования импульсной, равномерной, симметричной
нагрузки с изолированным режимом нейтрали сети 77
3.6 Результаты моделирования импульсной, равномерной, симметричной
нагрузки с глухозаземленным режимом нейтрали сети 84
3.7 Результаты моделирования двигательной нагрузки с изолированным
режимом нейтрали сети 91
3.8 Результаты моделирования двигательной нагрузки с глухозаземленным
режимом нейтрали сети 97
3.9 Результаты моделирования нагрузки преобразователь - двигатель с
изолированным режимом нейтрали сети 100
3.10 Результаты моделирования нагрузки преобразователь - двигатель с
глухозаземленным режимом нейтрали сети 102
3.11 Результаты моделирования импульсно-линейной, равномерной,
симметричной нагрузки с изолированным режимом нейтрали сети 106
3.12 Результаты моделирования импульсно-линейной, равномерной,
симметричной нагрузки с глухозаземленным режимом нейтрали сети 118
3.13 Результаты моделирования перенапряжений при коммутации
конденсаторных установок подключенных к трансформаторам 124
3.14 Выводы по разделу 3 127
4 Разработка конструкции стенда, монтаж, наладка и апробация работы
стенда 129
4.1 Разработка дизайна и конструкции стенда 129
4.2 Выбор рабочего напряжения и автоматических выключателей 132
4.3 Разработка принципиальной электрической и монтажной схем стенда . 133
4.4 Выбор необходимых измерительных приборов и оборудования 136
4.4.1 Мультиметр 136
4.4.2 Осциллограф 137
4.1.3 Анализатор и регистратор качества электрической энергии 139
4.5 Апробация работы стенда 141
4.5.1 Алгоритм выполнения лабораторной работы «Оценка и измерение
качества электрической энергии в сетях до 1000В с глухозаземленным режимом нейтрали» 141
4.5.2 Алгоритм выполнения лабораторной работы «Оценка и измерение
качества электрической энергии в сетях до 1000В с изолированным режимом нейтрали» 156
4.6 Выводы по разделу 4 156
5 Разработка методического обеспечения по выполнению лабораторной работы
«Оценка и измерение качества электрической энергии в сетях до 1000В с изолированным режимом нейтрали» 157
5.1 Методические указания к лабораторной работе: «Оценка и измерение
качества электрической энергии в сетях до 1000В с изолированным режимом нейтрали» 157
5.1.1 Введение 160
5.1.2 Техника безопасности при работах в лаборатории 160
5.1.3 Общие указания по оформлению отчетов 161
5.1.4 Общие положения 161
5.1.5 Термины и определения 167
5.1.6 Показатели и нормы качества электрической энергии 170
5.1.6.1 Продолжительные изменения характеристик напряжения 171
5.1.6.2 Случайные события 178
5.1.7 Лабораторная работа №1 180
5.2 Возможные варианты выполнения лабораторной работы 188
6 Безопасность жизнедеятельности 191
6.1 Анализ вредных и опасных производственных факторов 191
6.2 Технические и организационные мероприятия по охране труда выключателей 192
6.3 Освобождение пострадавшего от электрического тока (токопроводящего
провода) выключателей 194
6.4 Мероприятия по производственной санитарии 194
6.5 Мероприятия по пожарной и взрывной безопасности 195
7 Разработка сетевого графика 196
Заключение 199
Список сокращений 200
Список использованных источников 201
Широкое использование микропроцессорной техники и устройств на подстанциях (ПС) напряжением 110кВ и выше требует решение вопроса электромагнитной совместимости с оборудованием ПС и режимами ее работы. К режимам работы относятся: нормальный режим эксплуатации и аварийные режимы. К аварийным режимам работы относятся: режимы короткого замыкания (КЗ) и эксплуатация ПС в период грозовой активности. Известно, что импульсные магнитные поля, возникающие в режиме короткого замыкания или при разряде молнии в молниеприемник на ПС, негативно влияют на работоспособность микропроцессорных устройств (МПУ). Негативное влияние на работоспособность МПУ оказывают электромагнитные помехи, распространяющиеся в воздушном пространстве по контрольным и силовым кабелям.
Одним из основных источников электромагнитных помех являются нелинейные электроприемники, к которым относятся: современные системы освещения на базе светодиодных приборов, электродвигатели, работающие в режиме холостого хода или с небольшой нагрузкой, тиристорные преобразователи и сварочные агрегаты.
Электроприемники с линейной характеристикой практически не влияют на качество электроэнергии. К данным электроприемникам относятся: системы освещения на лампах накаливания и конденсаторные установки.
Приобретение студентами навыков и опыта в оценке качества электроэнергии в сетях до 1000В и его влияние на работоспособность МПУ является актуальной задачей. Вследствие этого целью настоящей дипломной работы является разработка стенда и методического обеспечения по оценке и измерению основных параметров качества электроэнергии в сетях до 1000В.
Для решения поставленной цели необходимо рассмотреть следующие задачи:
1) Анализ и требования к основным параметрам электроэнергии в сетях до 1000В.
2) Теоретическое изучение. Влияние качества электроэнергии на работоспособность МПУ. Разработка схемы стенда по оценке и измерению основных показателей качества электроэнергии в сетях до 1000В.
3) Разработка конструкции стенда, монтаж, наладка и апробация работы стенда.
4) Разработка методического обеспечения лабораторной работы «Оценка и измерение основных параметров качества электрической энергии»
5) Обеспечение безопасности жизнедеятельности при монтаже и наладке лабораторного стенда.
6) Разработка сетевого графика для своевременного завершения работ, связанных с монтажом и наладкой стенда.
Основные результаты работы изложены в следующих выводах:
1. Разработанная лаборатория, включающая в себя шесть стендов позволяет выполнить двенадцать лабораторных работ по курсу «Электромагнитная обстановка и электромагнитная совместимость на подстанциях»
2. Каждый стенд позволяет выполнять лабораторную работу в количестве вариантов от трёх до тридцати, в зависимости от функциональных возможностей каждого стенда. Варианты выполнения работ выдает преподаватель.
3. Компьютерное моделирование позволило разработать принципиальную схему стенда, на которой наглядно демонстрируются основные показатели качества электрической энергии в сетях до 1000В.
4. Электрическая схема стенда полностью соответствует виртуальной схеме, полученной при моделировании. И позволяет выполнять измерения отклонения и частоты, отклонение фазного и линейного напряжения, измерение дозы фликера, снимать осциллограммы тока нагрузки фазных и линейных напряжений и как следствие оценивать несинусоидальность тока и напряжения, а также гармонический состав тока и напряжения.
5. Апробация работы стенда позволила разработать алгоритмы выполнения лабораторных работ: «Оценка и измерение качества электрической энергии в сетях до 1000В с глухозаземленным режимом нейтрали», «Оценка и измерение качества электрической энергии в сетях до 1000В с изолированным режимом нейтрали»
6. Разработанное методическое обеспечение позволяет выполнить двадцать вариантов по каждой лабораторной работе.
7. В методическом обеспечении имеется таблица возможных вариантов выполнения лабораторных работ.
8. Разработанный стенд и методическое обеспечение полностью соответствует цели дипломной работы.
9. В лаборатории предусмотрены все условия для безопасного выполнения лабораторных работ с позиции безопасности жизнедеятельности человека.
10. Разработанный сетевой график позволил рассчитать время и силы для полноценного и качественного выполнения дипломной работы.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
