CC BY
31
2. Сапожников А.В. Конструирование трансформаторов. М.: Госэнергоиздат, 1959. 360 с.
Карницкий Валерий Юльевич, канд. техн. наук, доцент, eieslsajsu. tula.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Филатова Анастасия Сергеевна, магистр, nasti-151@,mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
ENERGY-SAVING ELECTRICAL ENERGY BY HERMETIC TRANSFORMERS
V.Y. Karnitsky, A.S. Filatova
This article discusses the use of hermetic transformers in order to ensure energy saving of electrical energy. Advantages of oil transformers of the TMG brand are given, and also their comparison with transformers of the TM brand is shown.
Key words: oil transformer, transformer with hermetic sheath, power supply, energy
saving.
Karnitsky Valery Yulyevich, candidate of technical sciences, docent, eies/s a /sii. tula. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Filatova Anastasia Sergeevna, magister, nasti-151@,mail.ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.313
КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ УСТРОЙСТВ ДЛЯ ФИЛЬТРАЦИИ ВЫСШИХ ГАРМОНИК
С.В. Ершов, Р.М.Черкасов
Проанализированы устройства, которые предназначены для улучшения качества поставляемой электрической энергии, а также их группы: индивидуальные и групповые. Исследованы основные характеристики устройств, которые относятся к обеим группам.
Ключевые слова: качество электроэнергии, высшие гармоники, конструктивные особенности, пассивный фильтр, устройства компенсации.
Конденсаторные батареи (КБ) в энергетических системах имеют наибольшее распространение в распределительных сетях потребителей с характерным напряжением 6.. .10 кВ и ниже. К одним из значительных достоинств конденсаторных батарей можно отнести низкие удельные потери активной мощности. Кроме того, существенными достоинствами являются достаточно малый диапазон мощностей, относительно невысокие затраты на монтаж и установку. В тоже время распространению конденсаторных батарей мешает их отрицательное влияние на устойчивость работы энергетических систем. Коммутация конденсаторов, являющихся основой устройства, может вызвать протекание переходных процессов. Данный фактор может привести к повреждению конденсатора. Также к существенному недостатку конденсаторов можно отнести отрицательный регулирующий эффект по напряжению и значительную чувствительность к наличию высших гармоник.
Синхронные компенсаторы (СК), применяемые в некоторых мощных электрических сетях также являются потребителями электрической энергии. На основе их использования можно плавно и в больших пределах регулировать величину реактивной мощности в конкретном узле. Этот факт является достаточно важным при суточном изменении реактивной нагрузки. К положительным сторонам синхронных компенсаторов можно отнести возможность увеличения собственной мощности при значительном снижении напряжения в сети. Особенно в условиях автоматического регулирования тока возбуждения. Простые синхронные компенсаторы не подходят для использования в качестве компенсации резко переменных нагрузок. Это объясняется их большой механической постоянной времени.
Пассивные фильтры. Наиболее распространенными техническими средствами фильтрации высших гармоник в системах электроснабжения являются пассивные фильтры. В конструкцию данных фильтров входят конденсаторы и реакторы. Эффективность пассивных фильтров, как правило, ограничивается следующими основными факторами. Во-первых, они характеризуются определенными частотными характеристиками. Однако, при этом реальный спектр высших гармоник или напряжения в системе электроснабжения имеет стохастический и изменяющихся во времени характер. Кроме этого, в процессе работы всегда могут возникнуть технологические изменения параметров, возникающих из-за старения элементов. В данной ситуации частотные характеристики систем электроснабжения будут иметь детерминированный характер. Таким образом практически полностью исключается возможность корректной настройки пассивных фильтров. При этом достаточно высокая точность настройки, высокие показатели добротности пассивных фильтров в подавляющем большинстве случаев оказывает отрицательное влияние на протекание динамических переходных процессов в системах электроснабжения. Что может привести, например, к перенапряжению сети.
Из-за описанной выше ситуации возникают противоречивые требования. С одной стороны, необходимо добиваться обеспечения высокой добротности резонансных контуров фильтров. Но в тоже время, существует потребность в быстром затухании свободных составляющих переходных процессов в системе электроснабжения. Поиск удовлетворительных решений данной проблемы ни к чему не привел. В тоже время из-за достаточной простотой конструкции и незначительной стоимости пассивные фильтры все чаще находят широкое применение.
Активные и гибридные фильтры. В современных системах электроснабжения для выполнения функции фильтрации токов высших гармоник все чаще находят применение активные фильтры. Данная разновидность фильтров была разработана в 70 годах. Основу их конструкции составляют преобразователи переменного и постоянного тока. В их состав входит индуктивный или емкостный накопители энергии на стороне постоянного тока. Этот накопитель может быть подключен параллельно или последовательно потребителю, который имеет нелинейные характеристики. Чтобы исключить влияние реактивной мощности на всех гармониках, в том числе и на основной, преобразователь переводится в режим генератора антигармоник. Такой режим исключает их попадание в систему электроснабжения. На основе использования подобного решения осуществляется защита электрической сети от отрицательного влияния мощности гармоник, характеризующихся высокими значениями. Указанные действия приводят к повышению коэффициента мощности основной гармоники. Одним из существенных ограничений на пути использования активных фильтрах является условие, состоящее в том, что установленная мощность должна быть обязательно равный или находится в пределах параметров мощности нелинейной нагрузки. Это приводит к повышению стоимости активных фильтров.
Можно предложить более экономичным вариант снижения влияния высших гармоник. Сущность его заключается в одновременном применении пассивных фильтров в сочетании с активными. Эффект будет более значим, в случае применения ак-
тивных фильтров с малой мощностью. Подобные фильтры получили название гибридных. Гибридные фильтры являются универсальным техническим решением. Гибридные фильтры имеют свойства традиционных пассивных и активных фильтров, обладающих сравнительно малой мощностью.
-Л+Лп -Л+Лн -Л+Лп -Л+Лн
Рис. 1. Основные разновидности активных фильтров: а - параллельный источник тока; б - параллельный источник напряжения; в - последовательный источник напряжения; г - последовательный источник тока
Активным элементом в гибридных фильтрах служит преобразователь переменного или постоянного тока, работающим с накопителем энергии. По картине протекающих в нем электромагнитных процессов он идентичен активному фильтру. В тоже время, опираясь на теорию пассивных фильтров его более правильно рассматривать как двухполюсник, имеющим управляемый выход с полным сопротивлением.
В большинстве случаев данное решение позволяет использовать общий подход при рассмотрении гибридных фильтров. Существенным преимуществомиспользования гибридного фильтра является возможность исключения в системе антирезонансных явлений. Причина этого нежелательного явления проявляется из-за наличия индуктивной мощности генератора и линии системы электроснабжения. Это ведет к явлению полюса в АЧХ импеданса системы на частотах, близких к частоте фильтруемой гармоники (рис. 2). В результате отклонения частоты гармоник может привести к интенсивному росту амплитуды нежелательных высших гармоник. Еще к одному существенному преимуществу гибридного фильтра можно отнести возможность контроля качества переходных процессов в динамических режимах работы системы электроснабжения. Данный эффект достигается путем значительного влияния активного элемента на гашения нежелательных колебаний при сохранении нон-диссипативного характера фильтра в целом.
Список литературы
1. Жежеленко И.В. Высшие гармоники в системах электроснабжения пром-предприятий-М.: Энергоатомиздат, 2014. 272 с.
2. Железко Ю.С. Компенсация реактивной мощности и повышение показателей качества электроэнергии. М.: Энергоатомиздат, 2012. 224 с.
3. Электрические и электронные аппараты: учебник для ВУЗов / под ред. Розанова Ю.К. М.: Информэлектро, 2011. 421 с.
4. Шидловский А.К, Федин B.C. Частотно-регулируемые источники реактивной мощности. Киев: Наук. Думка, 2012. 304 с.
Ершов Сергей Викторович, канд. техн. наук, доцент, erschov. serrg@mail. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Черкасов Роман Михайлович, магистр, Kafelene@rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
DESIGN FEATURES OF DEVICES FOR FILTERING HARMONICS S.V. Ershov, R.M. Cherkasov
Analyzed devices that are designed to improve the quality of the supplied electrical energy, as well as their groups: individual and group. The main characteristics of devices that belong to both groups are investigated.
Key words: power Quality higher harmonics, structural features, passive filter, compensation devices.
Ershov Sergey Victorovich, candidate of technical science, docent, erschov. serrg@,mail. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Cherkasov Roman Michailovich, magister, Kafelene@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.3
К АНАЛИЗУ БЕЗОТКАЗНОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИСТЕМ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
А.Н. Шпиганович, А. А. Шпиганович, Е.П. Зацепин
Проанализированы воздействия разнообразных факторов как внешних, так и внутренних на злектрооборудование систем электроснабжения в процессе эксплуатации: повышение влажности, агрессивность сред, пыли, неблагоприятные атмосферные явления, механические и электрические нагрузки и т.д. Проанализированы изменения основных свойств материалов электроустановок.
Ключевые слова: электроснабжение, надежность, отказ, наработка, безотказность, уровни, электрооборудование.
Распределение электрической энергии по приемникам промышленного предприятия осуществляется засчет систем электроснабжения. Выход из строя даже одного элемента системы приводит к прекращению подачи электрической энергии к отдельному или группе приемников. Это естественно нарушит технологический процесс
59
