авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:     | 1 ||

Повышение качества электрической энергии в распределительных сетях до

-- [ Страница 2 ] --

Поскольку это предложение выдвинуто сотрудниками кафедры «Безопасность жизнедеятельности» и именно с этих позиций, т.е. - электробезопасности, видится перспектива такой структурной коррекции сети, то с позиции качества электроэнергии дать оценку такому предложению без серьёзных экспериментальных исследований очень сложно. Отметим, что в работе указанных авторов даны сведения о 60% электропоражений, от общего числа смертельных электротравм, именно в сети 0,4 кВ.

Предлагается способ структурной коррекции режимов низковольтной распреде лительной сети путём разделения её на два участка, повышенного и пониженного номинальных напряжений (рисунок 25). Основным недостатком существующей системы электроснабжения городов и сельских населённых пунктов на базе низковольтной распределительной сети 0,4 кВ является наличие единого проводника нейтрали распределительной сети для электроприёмников всех потребителей, что приводит, при длине линий порядка километра, к значительному, недопускаемому стандартом уровню 2% и- более, отклонения потенциала нейтрали уже при расстояних 100-200 метров от ТП 10/0,4 кВ. Это объясняется, прежде всего, тем, что выходное сопротивление силовых - 35 трансформаторов со схемой соединения обмоток «звезда-звезда с нейтралью» для тока нулевой последовательности практически на порядок выше сопротивлений прямой и обратной последовательностей. Поэтому, уже при токе нулевой последовательности равному 10% номинального, потенциал нейтрали в данной точке сети может составлять 5% номинального фазного напряжения. Данную энергопотенциальную проблему распределительной сети нужно решать не тактически – а стратегически, - с учётом масштабного будущего развития электроэнергетики. Необходимо и достаточно разделить распределительную сеть на две части, введя участок повышенного напряжения трёхпроводной сети с уровнем номинального напряжения1,14 кВ (или - 0,66 кВ) и Рисунок 24 - Известные способы структурной коррекции режимов сети до 1000 В - 36 – участок четырёхпроводной сети пониженного напряжения уровнем номинального напряжения 0,23 кВ, от которого непосредственно питать коммунально-бытовых и подсобных производственных потребителей, в том числе и их трёхфазные электроприёмники, и в первую очередь – электродвигатели, поскольку утверждённая Постановлением Правительства РФ № 263 от 6.03.96 Федеральная Целевая Программа “Топливо и энергия” в разделе “Электрификация и газификация села” особо подчёркивала необходимость резкого повышения надёжности электроснабжения сельских потребителей, развития и строительства новых распределительных сетей, введение трёхфазных вводов в сельские подворья, улучшения качества электроэнергии и её учёта.

Рисунок 25 – Предлагаемая структура низковольтной распределительной сети с двумя участками повышенного (1,14 кВ) и пониженного (0,23 кВ) напряжений Преимущества при использовании на практике предлагаемой двухступенчатой структуры распределительной сети:

- резко повысится степень безопасности в эксплуатации сети, поскольку безопасный порог (48В для переменного тока) в данной сети будет превышаться всего на 85 В;

- потребители окажутся «развязанными» трансформаторами 1,14/0.23 кВ и взаимное влияние через сеть значительно уменьшится;

- у потребителей сохранится возможность использования любых типовых электроприёмников с номинальным напряжением 220 В (а нейтральный проводник будет выполнять защитные функции, как третий вывод разъёма) и любых серийных трёхфазных электроприёмников, и при этом практически устранится ток нулевой последовательности;

- высоковольтные трансформаторы питающей трёхпроводной сети 10 кВ (или 6, или кВ) будут иметь схему обмоток только вида «звезда-звезда», поскольку их вторичная обмотка будет подключена к участку повышенного напряжения 1,14 кВ распределительной сети, которая также является трёхпроводной (это главное);

- участок распределительной сети 1.14 кВ удобен не только для непосредственного подключения мощных электроприёмников, например – двигателей насосных станций, водоподъёма, очистных сооружений, но и для организации телемеханической системы;

- особо эффективно в сети 1,14 кВ применение СИП. Поскольку могут использоваться СИП применяемые в настоящее время для сети с номинальным напряжением 0,4 кВ, так как их изоляция выбирается по механическому критерию, а не электрическому. К тому - 37 же эти СИП имеют только три проводника, а не четыре, как в сети 0.4кВ, что позволит получить дополнительную экономию цветного металла;

- силовые конденсаторы для групповой компенсации реактивной мощности нагрузок имеют наилучшие удельные технико-экономические показатели именно при использовании на номинальном напряжении 1 кВ.

Проведено и количественное сравнение предлагаемой и существующей структур распределительной сети по критерию металлоёмкости. Для этого исследованны на математической модели обе распределительные сети, которые обеспечивают электроснабжение одинаковых 120 пригородных коттеджей с земельным участком по соток каждый, и разбитых по площади на 4 больших квартала, каждый длиною по 600 м и шириной по 100 м. Критерием выбора поперечного сечения проводников линий обеих сетей установим допустимую относительную величину падения напряжения на концах линий не более 5%, при условии, что на выходе ТП допустимо поддерживать превышение номинального напряжения на относительную величину 5%.

Показателей сети 0,4 кВ: объём алюминия - 2,05 м3 (или 1,22 м3 меди);

потери активной мощности - 37,5 кВт (потери в проводах - 27,6 кВт, в трансформаторах – 9,9 кВт).







Коэффициент потерь - 7,6% при потребляемой расчётной активной мощности 494 кВт.

Показателей сети 1,14/0,23 кВ: объём алюминия - 0,85 м3 (или 0,52 м3 меди);

потери активной мощности - 58,6 кВт, потери в трансформаторах 1,14/0,23 кВ - 27 кВт;

в линиях сети 1,14 кВ - 20,42 кВт;

в проводах линий сети 127 В - 7,6 кВт. Коэффициент потерь 11,9% при потребляемой расчётной активной мощности - 494 кВт.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ В результате выполненной работы сформулирован и обоснован обобщённый подход к анализу и синтезу способов и устройств повышения эффективности режимов низковольтной распределительной сети, определения и нормализации её показателей качества электроэнергии, в основе которого лежит метод преобразования координат ортогональных и симметричных составляющих векторов токов и напряжений трёхфазной сети. Основные научные и практические результаты диссертационной работы заключаются в следующем:

1 Методом преобразования координат установлена прямая функциональная взаимосвязь между геометрической и аналитической формами представления и преобразования симметричных и ортогональных составляющих векторов токов и напряжений, что позволило значительно упростить применение в практических задачах электроэнергетики правил и алгоритмов основного расчётного метода теории качества электроэнергии - метода симметричных составляющих.

2. Предложен простой и практичный способ определения и прямого измерения величины напряжения прямой последовательности трёхфазной сети по величине среднего значения выходного напряжения трёхфазного «моста Ларионова». Определена его методическая погрешность как четвёртая часть квадрата коэффициента несимметрии напряжения сети по обратной последовательности. Достоинством предлагаемого способа является возможность построения электротехнического, без электронных блоков, устройства прямого измерения относительного отклонения величины напряжения прямой последовательности, что позволяет его использовать в приборах класса S для мониторинга основных показателей качества электроэнергии сети до 1000 В.

- 38 3. Разработана методика синтеза с заданной методической погрешностью простого электротехнического устройства прямого измерения напряжения нулевой последовательности, что позволяет его использовать в приборах класса S для мониторинга основных показателей качества электроэнергии сети до 1000 В.

4. Получены новые более точные формулы определения по стандартному алгоритму величин напряжений нулевой и обратной последовательностей распределительных трёхфазных сетей.

5. Разработаны алгоритмы и соответствующие им электротехнические устройства прямого измерения текущих и регистрации средних значений ортогональных составляющих векторов токов нулевой и обратной последовательности на базе ваттметров и варметров или соответствующих счётчиков электроэнергии, что позволяет статистически точно, с учётом результатов, получаемых с помощью разработанного счётчика ампер-квадрат-часов, выбирать мощность нерегулируемых компенсаторов тока нейтрали и тока обратной последовательности.

6. Разработана методика параметрической коррекции режима сети на основе суперпозиции «схем Штейнмеца», что позволяет без сложных векторных построений и аналитических расчётов определять параметры и установленную мощность конденсаторного и реакторного оборудования устройств уравновешивания и симметрирования при заданных постоянных параметрах нагрузки или при заданных показателях векторов токов нулевой и обратной последовательностей нагрузки.

7. Разработан алгоритм и способ параметрической коррекции режима сети по критерию минимизации и тока нулевой последовательности, и реактивного тока прямой последовательности при заданных показателях векторов токов прямой и нулевой последовательности нагрузки.

8. Предложено дополнить известный критерий качества работы в сети силового конденсатора «не превышения допустимой амплитуды пускового тока» критерием «не превышения допустимой скорости изменения пускового тока».

9. Разработана методика синтеза демпфированного силового сетевого фильтра 3-й гармоники тока нулевой последовательности по критериям заданных величин подавления, добротности и мощности, необходимой для компенсации реактивного тока прямой последовательности 10.Предложен способ структурной коррекции режима низковольтной распределительной сети общего назначения путём разделения её на два участка повышенного и пониженного номинальных напряжений (относительно применяемого номинального напряжения 0,4 кВ), что позволяет использовать достоинства трансформаторов со схемами обмоток «звезда-звезда» на высоковольтной стороне, а - со схемами обмоток «треугольник-звезда» - на низковольтной стороне;

и - поддерживать высокое качество электроэнергии в распределительной сети, питающей более мощные нагрузки от трёхпроводного участка повышенного напряжения, а менее мощные – от четырёхпроводного участка пониженного напряжения с большей электробезопасностью, в пределах самого распространённого в пригородных и сельских поселениях расстояния от трансформаторной подстанции – 1,0 км. Качественное и количественное сравнение предлагаемой (10/1,14/0,23кВ) и существующей (10/0,4кВ) низковольтных распределительных сетей проведено пригородного поселения на на математической модели системы электроснабжения коттеджей. Расчётный КПД предлагаемой системы на 4% ниже, чем у существующей сис темы, но это вызвано применением 120 низковольтных трансформаторов 1,0/0,23 кВ, чис ло которых в реальности может быть снижено, что и нивелирует эту 4% погрешность.

Результаты диссертации достаточно отражены в следующих публикациях:

- в изданиях, рекомендованных ВАК:

1 Савиных, В.В. Сравнение методов расчёта однофазных КЗ в электроустановках до 1 кВ / А.В. Богдан, В.В.Савиных, А.Н. Соболь // Механизация и электрификация сельского хозяйства. – 2004.- № 11. - С.30,31.

- 39 2 Савиных, В.В. Геометрические и аналитические соотношения между ортогональными и симметричными составляющими тройки векторов трёхфазной системы координат/ В.В.Савиных, В.В.Тропин // Известия вузов. Электромеханика. – 2010. - № 6. - С.74-79.

3 Савиных, В.В. Условия токовой коммутации при подключении силового конденсатора к электрической сети / В.В.Савиных, В.В.Тропин // Известия вузов. Электромеханика. – 2011. - № 1. - С.67-70.

4 Савиных, В.В. Система управления компенсатора реактивной мощности в сети 0,4 кВ с нейтралью/ В.В. Савиных // Известия вузов. Электромеханика. – 2012.- № 2. - С.46-47.

5 Савиных, В.В. Определение модуля вектора нулевой последовательности трёхфазной системы в наиболее реальном диапазоне изменения / В.В.Савиных, В.В.Тропин // Известия вузов. Электромеханика. – 2011.- № 2. - С.62-63.

6 Савиных, В.В. Расширение границ использования приближённой формулы при определении модуля вектора прямой последовательности в трёхфазной трёхпроводной системе упрощённым методом / В.В.Савиных, В.В.Тропин // Известия вузов.

Электромеханика. – 2011. - № 5. - С.81-83.

7 Савиных, В.В.Автономный стенд для оценки необходимости компенсации реактивной мощности в сети 0,4 кВ с нейтралью / Савиных В.В., Тропин В.В. // Известия вузов.

Электромеханика. – 2012.- № 2. - С.45-46.

8 Савиных, В.В. Определение модуля вектора обратной последовательности в трёхфазной системе без методической погрешности / В.В.Савиных, В.В.Тропин // Известия вузов. Электромеханика. – 2012. - № 1. - С.84-85.

9 Савиных, В.В. Простой и точный метод определения величины модуля вектора напряжения прямой последовательности/ В.В.Савиных, А.В. Савенко, В.В.Тропин // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2012. - № 1. - С.241-243.

10 Савиных, В.В. Особенности выбора коммутаторов для силовых конденсаторов / В.В.Савиных, В.В.Тропин // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2012.- № 1.- С.243 245.

11 Савиных, В.В. Методическая погрешность определения величины модуля вектора напряжения прямой последовательности посредством измерения среднего значения выпрямленного напряжения сети / В.В. Савиных, А.В. Савенко, В.В. Тропин // Известия вузов. Электромеханика. – 2012. - № 4. - С.58-63.

12 Савиных В.В. Синтез алгоритма управления компенсатора тока нулевой последовательности / В.В. Савиных, В.В. Тропин // Известия вузов. Электромеханика. 2012. - № 3. - С.60-63.

13 Савиных, В.В. Определение статистических характеристик тока нулевой последовательности нагрузки в сети с нейтралью / В.В. Савиных, В.В. Тропин // Известия вузов. Электромеханика. – 2012. - № 5. - С. 61-63.

14 Савиных, В.В. Устройство измерения напряжения нулевой последовательности / В.В. Савиных // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2012. - № 3. - С. 133-135.

15 Савиных, В.В. Сравнительный анализ энергетических и частотных характеристик демпфированных сетевых силовых фильтров / В.В. Савиных // Известия ЮФУ.

Технические науки. – 2012. - № 6. - С. 41-46.

- 40 16 Савиных, В.В. Особенности развития нетрадиционных источников энергии в Краснодарском крае / В.В.Тропин, А.В. Савенко, В.В.Савиных // Научный журнал Труды КубГАУ. Краснодар. - 2011. - Выпуск №6(33).- С.182…184.

17 Савиных, В.В. Определение статистических характеристик тока обратной последовательности / В.В. Савиных, В.В. Тропин // Известия вузов – Электромеханика. – 2013. - №2. – С.64-68.

- в специальных выпусках научных журналов, рекомендованных ВАК для публикации результатов диссертационных исследований:

18 Савиных, В.В. Особенности электроаудита на базе стандартизованного прибора ЭРИС-КЭ.01/ В.В. Тропин, А.В.Савенко, Савиных В.В. // Кибернетика электрических систем: материалы 24-й сессии семинара «Диагностика электрооборудования». ЮРГТУ.

Новочеркасск. 2002. Известия вузов. Электромеханика. – 2003. - Спецвыпуск. - С.79-80.

19 Савиных, В.В. Основные закономерности дополнительных потерь электрической энергии в системе электроснабжения с бытовыми потребителями / В.В. Тропин, А.В.Савенко, Савиных В.В. // Кибернетика электрических систем: материалы 26-й сессии семинара «Диагностика электрооборудования». ЮРГТУ – Новочеркасск. 2004. - Ред.

журн. «Известия вузов – Электромеханика». – 2004. - Приложение к журналу. - С.5- 20 Савиных, В.В. Особенности применения системы координат симметричных составляющих в задачах определения потерь электроэнергии/ В.В. Тропин, Савиных В.В.

// Кибернетика электрических систем: материалы 27-й сессии семинара «Электроснабжение» – Новочеркасск. 27-29.09.2005. - ЮРГТУ – Новочеркасск. - 2006. С.19-20.

21 Савиных, В.В. Дисперсный метод расчёта потерь в сельских электрических сетях 0, кВ/ В.В. Савиных // Изв. вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. - 2006. Приложение № 15. - С.135,136.

22 Савиных, В.В. Новый подход к проектированию системы электроснабжения пригородного района городских электрических сетей / В.В.Тропин, В.В.Савиных// Известия вузов. Электромеханика. - 2008. - Cпецвыпуск.- С.122-123.

23 Савиных, В.В. Комплексное использование конденсаторной батареи при индивидуальной компенсации реактивной мощности асинхронных двигателей / В.В.Тропин, В.В.Савиных// Известия вузов. Электромеханика. - 2009.- Cпецвыпуск. С.11-12.

24 Савиных, В.В. Устройство плавного пуска асинхронного двигателя с его подсушкой в технологической паузе / В.В.Савиных, В.В.Тропин // Известия вузов. Электромеханика. – 2010. - Cпецвыпуск. - С. 25 Савиных, В.В. Методика определения симметричных составляющих по измеренным действующим значениям линейных напряжений и токов / В.В.Савиных, В.В.Тропин // Известия вузов. Электромеханика. –2010. –Cпецвыпуск. - С.139.

- изобретения и патенты:

26. А. с. 1757058 А1 СССР, МКИ4 Н02 М 7/155. Сетевой выпрямитель / В.В. Савиных, Н.А. Сингаевский, Н.А. Суртаев (СССР). - № 4821264/07;

заявлено 14.03.90;

опубл.

23.08.92, Бюл. № 31. – 5с.

- 41 27. Патент РФ на полезную модель 92998, МПК H02К 15/12. Устройство для предотвращения увлажнения обмоток трёхфазного асинхронного электродвигателя в технологической паузе / Савиных В.В., Тропин В.В. – № 2009145411/22;

заявлено 07.12.2009;

опубл. 10.04.2010, Бюл. №10. – 2с.

28. Патент РФ на полезную модель 93594, МПК H02J 3/18. Трёхфазное фильтрокомпенсирующее устройство / Савиных В.В., Тропин В.В. – № 2010100201/22;

заявлено 11.01.2010;

опубл. 27.04.2010, Бюл. №12. – 2с.

29. Патент РФ на полезную модель 115922, МПК G01R 19/00. Устройство измерения напряжения прямой последовательности / Тропин В.В., Савенко А.В., Савиных В.В. – № 2012101034 заявлено 12.01.2012. Опубл. 10.05. 2012. Бюл. №13. – 2с.

30. Патент РФ на полезную модель №119121, МКИ4 G01R 19/00. Устройство определения величины относительного отклонения напряжения прямой последовательности (варианты) / Савиных В.В., Тропин В.В. - № 2012103685/28;

заявл.

2.02.2012;

опубл. 10.08.2012. Бюл. № 22. – 2с.

31. Патент РФ на полезную модель №119121, МКИ4 G01R 19/00. Устройство измерения напряжения нулевой последовательности / В.В. Савиных, И.И. Надтока, В.И. Надтока, Тропин В.В. - № 2012103685/28;

заявл. 12.03.2012;

опубл. 20.09.2012. Бюл. № 26. – 2с.

32. Решение о выдаче патента РФ, МПК H02J 3/18. Демпфированный сетевой фильтр/ И.И. Надтока, В.И. Надтока, В.В. Савиных, Тропин В.В. - № 2012137313/07;

от 31.08.12.

-в прочих изданиях:

33 Савиных, В.В. Методика разделения потерь электрической энергии между потребителями / А.В.Богдан, В.В. Савиных // Электромеханические преобразователи энергии: материалы 3-й межвуз. науч. конф. «ЭМПЭ – 04» Т.1. КВАИ, КубГАУ, КубГТУ.

– Краснодар, 2004. - С.218,219.

34 Савиных, В.В. Расчёт потерь мощности в распределительной сети /А.В. Богдан, В.В.Савиных // Электроэнергетические системы и комплексы: материалы Международной науч. – практ. конф. КубГТУ. – Краснодар, 2006. - С.115-118.

35 Савиных, В.В. Использование графиков нагрузки трансформатора распределительной сети 10/0,4кВ для расчёта потерь электроэнергии / А.В. Богдан, В.В.Савиных // Электроэнергетические системы и комплексы: материалы Международной науч. – практ. конф. КубГТУ. – Краснодар, 2006.- С.119-121.

36 Савиных, В.В. Способ повышения качества электроэнергии в линии распределительной сети 0,4 кВ / А.В.Богдан, В.В. Папуков, В.В. Савиных // Энергосберегающие технологии, оборудование и источники питания для АПК: сб. науч.

трудов КубГАУ, вып. № 421(151). – Краснодар, 2006. - С. 261-263.

37 Савиных, В.В. Анализ основных и дополнительных потерь энергии в сети 0,4 кВ / В.В.Савиных // Энергосберегающие технологии, оборудование и источники питания для АПК: сб. науч. трудов КубГАУ, вып. №421 (151).– Краснодар, 2006. – C. 264-267.

38 Савиных, В.В. Определение возможности замены недогруженных силовых трансформаторов в сети 10 кВ / В.В.Савиных // Энергосберегающие технологии, оборудование и источники питания для АПК: сб. науч. трудов КубГАУ, вып.№421 (151).

Краснодар, 2006.- C. 267-271.

39 Савиных, В.В. Изменение расчётных потерь в силовом трансформаторе при изменении его коэффициента трансформации / А.В. Богдан, В.В. Папуков, В.В.Савиных // - 42 Электроэнергетические системы и комплексы: материалы Международной науч. – практ.

конф. КубГТУ. – Краснодар, 2007. - С.133-137.

40 Савиных, В.В. Потери электроэнергии в линии при использовании вольтодобавочного трансформатора / А.В. Богдан, Д.В. Коробкин, В.В.Савиных // Электроэнергетические системы и комплексы: материалы Международной науч. – практ.

конф. КубГТУ. – Краснодар, 2007. - С.137-143.

41 Савиных, В.В. Простой инструментальный контроль основных показателей качества напряжения сети / В.В.Савиных, В.В.Тропин. В сб. научных статей.

Электроэнергетические комплексы и системы. КубГТУ- 2012. – Краснодар: Изд. КубГТУ, 2012. - С.216-220.

Личный вклад автора. Основные научные результаты, включённые в диссертацию, опубликованные в работах [4,14,15,21,37,38], написаны лично автором. В работах написанных в соавторстве, автору принадлежат: постановка задачи и разработка физических и математических моделей [2,3,5 - 8, 11, 13, 17- 20, 23, 27-30, ], расчётная часть [1, 12, 16, 24, 26, 31 - 33, 35, 36,39,40], методический подход, обобщения и выводы [9,10, 22,25, 41].



Pages:     | 1 ||
 

Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.