Помощь студентам в учебе
Разработка мероприятий по снижению влияния нелинейной нагрузки потребителей в системе электроснабжения завода ПАО «Уральская кузница»
|
Введение 4
1. Краткая характеристика системы электроснабжения предприятия
ПАО «УРАЛКУЗ» 6
1.1 Основные требования согласно соблюдению норм показателей
качества электрической энергии 7
1.2 Актуальность 8
1.3 Цель работы 9
1.4 Задачи 10
1.5 Технические требования согласно обеспечению качества
электрической энергии 10
1.6 Значение уровня качества электрической энергии 12
1.7 Влияние качества электрической энергии на работу
электроприемников 14
1.8. Мероприятия и способы определения и компенсации нелинейных нагрузок.Определение основных источников нелинейных нагрузок на предприятии ПАО «Уралкуз» 17
1.9 Способы компенсации высокочастотных гармонических составляющих тока и напряжения 21
2. Описание элементов системы математическим анализом 34
2.1 Математический анализ воздействия выпрямителя в составе
частотного привода на систему электроснабжения 34
2.2 Влияние инвертора в составе частотного привода переменного
тока на систему электроснабжения 45
2.3 Влияние частотного преобразователя в составе асинхронного
электродвигателя переменного тока на систему электроснабжения 53
2.4 Разработка системы активного фильтра параллельного подключения с общим звеном постоянного тока Разработка и описание силовой структуры «активного фильтра гармоник параллельного включения с общим звеном постоянного тока» 58
2.5 Анализ работы с помощью преобразования в ряд Фурье
системы частотный привод - активный фильтр 70
3. Экспериментальное исследование работы системы активного фильтра с применением компьютерного моделирования в среде MATLAB и mMaxima 73
3.1 Разработка компьютерной модели и составление сравнительного спектрального анализа в программе Matlab с расширением Simulink 73
3.2. Математически графический анализ системы частотного
привода в программе xMaxima 76
3.3 Ожидаемый экономический эффект с внедрением активного фильтра с общим звеном постоянного тока в систему частотного привода 82
Заключение 84
Список используемых источников 87
Приложение А Приложение Б Приложение В
1. Краткая характеристика системы электроснабжения предприятия
ПАО «УРАЛКУЗ» 6
1.1 Основные требования согласно соблюдению норм показателей
качества электрической энергии 7
1.2 Актуальность 8
1.3 Цель работы 9
1.4 Задачи 10
1.5 Технические требования согласно обеспечению качества
электрической энергии 10
1.6 Значение уровня качества электрической энергии 12
1.7 Влияние качества электрической энергии на работу
электроприемников 14
1.8. Мероприятия и способы определения и компенсации нелинейных нагрузок.Определение основных источников нелинейных нагрузок на предприятии ПАО «Уралкуз» 17
1.9 Способы компенсации высокочастотных гармонических составляющих тока и напряжения 21
2. Описание элементов системы математическим анализом 34
2.1 Математический анализ воздействия выпрямителя в составе
частотного привода на систему электроснабжения 34
2.2 Влияние инвертора в составе частотного привода переменного
тока на систему электроснабжения 45
2.3 Влияние частотного преобразователя в составе асинхронного
электродвигателя переменного тока на систему электроснабжения 53
2.4 Разработка системы активного фильтра параллельного подключения с общим звеном постоянного тока Разработка и описание силовой структуры «активного фильтра гармоник параллельного включения с общим звеном постоянного тока» 58
2.5 Анализ работы с помощью преобразования в ряд Фурье
системы частотный привод - активный фильтр 70
3. Экспериментальное исследование работы системы активного фильтра с применением компьютерного моделирования в среде MATLAB и mMaxima 73
3.1 Разработка компьютерной модели и составление сравнительного спектрального анализа в программе Matlab с расширением Simulink 73
3.2. Математически графический анализ системы частотного
привода в программе xMaxima 76
3.3 Ожидаемый экономический эффект с внедрением активного фильтра с общим звеном постоянного тока в систему частотного привода 82
Заключение 84
Список используемых источников 87
Приложение А Приложение Б Приложение В
В 2000-е годы произошли значительные изменения в электроэнергетике России, обусловленные переходом к рыночным отношениям и принятием Федерального закона «Об электроэнергетике» от 26.03. 2003 № 35-ФЗ и Федерального закона «Об особенностях функционирования электроэнергетики в переходный период от 26.03.2003 № 36-ФЗ. Изменилась нормативная база, ввелись в действие новые Российские стандарты и способы испытаний, гармонизированные с международными и европейскими стандартами, которые регламентируют объем современных требований к техническим средствам согласно обеспечению электромагнитной совместимости. Решения о совершенствовании регулирования в сфере электромагнитной совместимости обусловлены, прежде всего, широким распространением микроэлектроники, компьютерной техники и устройств силовой электроники в различных отраслях производственной деятельности, бытовой и хозяйственной сферах. никак не упуская из внимания тот факт, что необходимо устранять барьеры в международной торговле.
Около полувека единственным нормативным документом, устанавливающим в России как номенклатуру показатели качества электрической энергии и нормы качества электрической энергии, так и основополагающие требования к контролю, способам и средствам измерений показателей качества электрической энергии, являлся стандарт ГОСТ 13109 «Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения) (последовательно в редакциях 1967, 1987 и 1997 г.г.). Начиная с 2001 г. в РФ начали внедряться ГОСТы согласно электромагнитной совместимости серии 51317, которые аутентичны стандартам Международной электротехнической комиссии (МЭК) серии 61000.
Таким образом, в России впервые приняты специальные стандарты согласно способам измерения и требованиям к средствам измерения качества электрической энергии, которые в том числе описывали формы протоколов измерений. В итоге у нас появился пакет стандартов, который должен был стать базой для системы контроля качества электрической энергии.
В итоге всех приведенных к исполнению нормативных актов начали применять к в первую очередь к вновь вводимым в эксплуатацию объектам с обязательным пунктом в технических условиях подключения к сети электроснабжения, является пункт обязующий соблюдение требований ГОСТ 32 144 - 2013. В связи с вышеизложенным потребитель электрической энергии обязан выполнить мероприятия, направленные на приведение показателей уровня качества, электрической энергии к соответствующим нормам [29].
Около полувека единственным нормативным документом, устанавливающим в России как номенклатуру показатели качества электрической энергии и нормы качества электрической энергии, так и основополагающие требования к контролю, способам и средствам измерений показателей качества электрической энергии, являлся стандарт ГОСТ 13109 «Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения) (последовательно в редакциях 1967, 1987 и 1997 г.г.). Начиная с 2001 г. в РФ начали внедряться ГОСТы согласно электромагнитной совместимости серии 51317, которые аутентичны стандартам Международной электротехнической комиссии (МЭК) серии 61000.
Таким образом, в России впервые приняты специальные стандарты согласно способам измерения и требованиям к средствам измерения качества электрической энергии, которые в том числе описывали формы протоколов измерений. В итоге у нас появился пакет стандартов, который должен был стать базой для системы контроля качества электрической энергии.
В итоге всех приведенных к исполнению нормативных актов начали применять к в первую очередь к вновь вводимым в эксплуатацию объектам с обязательным пунктом в технических условиях подключения к сети электроснабжения, является пункт обязующий соблюдение требований ГОСТ 32 144 - 2013. В связи с вышеизложенным потребитель электрической энергии обязан выполнить мероприятия, направленные на приведение показателей уровня качества, электрической энергии к соответствующим нормам [29].
В итоге проделанных изучений была решена задача, заключающаяся в сравнительном исследовании и разработке способов компенсации нелинейных нагрузок с целью обеспечения требований ТУ ОЭЗ предъявленных при согласовании договора о строительстве завода УРАЛКУЗ. согласно полученным материалам диссертации можно сформулировать следующие выводы:
1. Произведены замеры показателей качества электроэнергии предприятия, установлены источники нелинейных нагрузок. Главными источниками нелинейных нагрузок, никак не имеющих при проектировании производителем средств с целью их компенсации, являются частотные привода в составе асинхронных двигателей в системе вентиляции.
2. Выполнены мероприятия согласно выделению системы вентиляции в отдельную группу.
3. Разработана силовая структура системы параллельного активного фильтра с общим звеном постоянного тока на базе ШИМ с частотно- временным способом с применением блока быстрого преобразования Фурье и баланса мощности. Эта система блока активного фильтра обладает высокой точностью и быстродействием, имеет высокую устойчивость работы при несинусоидальном напряжении сети электроснабжения.
4. Разработана компьютерная модель и произведено исследование полученных характеристик системы «активный фильтр с общим звеном постоянного тока - частотный привод - асинхронный двигатель». В итоге компьютерного моделирования можно сделать вывод, что параллельный активный фильтр с общим звеном постоянного тока, обладает способностью компенсировать нелинейные искажения первичного тока и реактивную мощность системы «частотный привод-асинхронный двигатель» и подтверждают расчетные характеристики разработанного активного фильтра с общим звеном постоянного тока.
5. Проведены исследования энергетических характеристик системы «активный фильтр с общим звеном постоянного тока -частотный привод- асинхронный двигатель». Данные исследования подтверждают высокую эффективность параллельного активного фильтра с общим звеном постоянного тока во время компенсации нелинейных искажений первичного тока и реактивной мощности потребляемых блоком «частотный привод-асинхронный двигатель». Применение активного фильтра с общим звеном постоянного тока позволяет снизить сумму коэффициента гармонических составляющих первичного тока блока «частотный привод-асинхронный двигатель» больше чем на величину (с К( = 64,19 % до показателя KL = 2,34 %) и увеличивает показатель коэффициента мощности блока системы «частотный привод- асинхронный двигатель» c cos9 = 0,4 -0,75 до приближения показателей к cos9~1. При всем при этом коэффициент полезного действия блока системы «активный фильтр с общим звеном постоянного тока -частотный привод- асинхронный двигатель» всего лишь незначительно уменьшается на 1-2% согласно сравнению с коэффициентом полезного действия блока системы в отсутствии активного фильтра. Прогнозируемый экономический эффект от применения активного фильтра с общим звеном постоянного тока в системе частотного привода, составит никак не менее 2000 рублей на 1 кВт мощности частотного привода в год.
1. Произведены замеры показателей качества электроэнергии предприятия, установлены источники нелинейных нагрузок. Главными источниками нелинейных нагрузок, никак не имеющих при проектировании производителем средств с целью их компенсации, являются частотные привода в составе асинхронных двигателей в системе вентиляции.
2. Выполнены мероприятия согласно выделению системы вентиляции в отдельную группу.
3. Разработана силовая структура системы параллельного активного фильтра с общим звеном постоянного тока на базе ШИМ с частотно- временным способом с применением блока быстрого преобразования Фурье и баланса мощности. Эта система блока активного фильтра обладает высокой точностью и быстродействием, имеет высокую устойчивость работы при несинусоидальном напряжении сети электроснабжения.
4. Разработана компьютерная модель и произведено исследование полученных характеристик системы «активный фильтр с общим звеном постоянного тока - частотный привод - асинхронный двигатель». В итоге компьютерного моделирования можно сделать вывод, что параллельный активный фильтр с общим звеном постоянного тока, обладает способностью компенсировать нелинейные искажения первичного тока и реактивную мощность системы «частотный привод-асинхронный двигатель» и подтверждают расчетные характеристики разработанного активного фильтра с общим звеном постоянного тока.
5. Проведены исследования энергетических характеристик системы «активный фильтр с общим звеном постоянного тока -частотный привод- асинхронный двигатель». Данные исследования подтверждают высокую эффективность параллельного активного фильтра с общим звеном постоянного тока во время компенсации нелинейных искажений первичного тока и реактивной мощности потребляемых блоком «частотный привод-асинхронный двигатель». Применение активного фильтра с общим звеном постоянного тока позволяет снизить сумму коэффициента гармонических составляющих первичного тока блока «частотный привод-асинхронный двигатель» больше чем на величину (с К( = 64,19 % до показателя KL = 2,34 %) и увеличивает показатель коэффициента мощности блока системы «частотный привод- асинхронный двигатель» c cos9 = 0,4 -0,75 до приближения показателей к cos9~1. При всем при этом коэффициент полезного действия блока системы «активный фильтр с общим звеном постоянного тока -частотный привод- асинхронный двигатель» всего лишь незначительно уменьшается на 1-2% согласно сравнению с коэффициентом полезного действия блока системы в отсутствии активного фильтра. Прогнозируемый экономический эффект от применения активного фильтра с общим звеном постоянного тока в системе частотного привода, составит никак не менее 2000 рублей на 1 кВт мощности частотного привода в год.