Оценка уровня нелинейных искажений электроустановок на основе моделирования длительности импульса их входного тока

background image

background image

54

КАЧЕСТВО 

ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Оценка уровня нелинейных 
искажений электроустановок 
на основе моделирования 
длительности импульса 
их входного тока

УДК

 621.311.1:621.316

В

 

работе

 

осуществлено

 

моделирование

 

длительности

 

входного

 

тока

 

электроустановок

 

промышленной

 

частоты

 

и

 

разложение

 

его

 

в

 

ряд

 

Фурье

 

в

 

программе

 PSCAD 

с

 

последу

-

ющим

 

вычислением

 

коэффициента

 

нелинейных

 

искажений

Построена

 

зависимость

 

коэффициентов

 

нелинейных

 

искажений

 

и

 

коэффициента

 

мощности

 

от

 

длительности

 

импульса

 

входного

 

тока

 

в

 

пределах

 

от

 0,04 

до

 10 

мс

Показано

что

 

при

 

уменьшении

 

дли

-

тельности

 

входного

 

тока

 

менее

 5 

мс

 

начинается

 

экспоненциальное

 

увеличение

 

эмиссии

 

высших

 

гармоник

 

в

 

электросеть

.

К

 

оэффициент

 

нелинейных

 

искажений

 

является

 

од

-

 

ним

 

из

 

важных

 

показате

-

 

лей

применяемых

 

для

 

ха

-

рактеристики

 

качества

 

электриче

-

ства

 [1–3]. 

Принято

 

считать

что

 

уве

-

личение

 

уровня

 

эмиссии

 

высших

 

гармоник

 

в

 

электросети

 

вызвано

 

все

 

большим

 

применением

 

устройств

 

силовой

 

электроники

Последнее

 

ведет

 

к

 

увеличению

 

погрешности

 

измерительных

 

приборов

  (

анали

-

заторов

 

качества

 

электроэнергии

электросчетчиков

 

и

 

др

.), 

снижению

 

ресурса

 

и

 

надежности

 

работы

 

элек

-

трооборудования

фильтрокомпен

-

сирующих

 

устройств

 

и

 

телекомму

-

никационных

 

систем

В

 

литературе

 

нередко

 

повы

-

шенный

 

уровень

 

коэффициента

 

нелинейных

 

искажений

 

по

 

току

 

во

 

входной

 

цепи

 

преобразователей

 

напряжения

 

объясняют

 

также

 

ак

-

тивным

 

внедрением

 

импульсных

 

источников

 

питания

Следует

 

от

-

метить

что

 

в

 

последних

 

инверто

-

ры

 

напряжения

как

 

правило

ра

-

ботают

 

на

 

частоте

 40–50 

кГц

в

 

то

 

время

 

как

 

эмиссия

 

высших

 

гармо

-

ник

 (

ВГ

в

 

электросеть

 

происходит

 

на

 

частотах

кратных

 50 

Гц

В

 

дей

-

ствительности

 

значительным

 

ис

-

точником

 

эмиссии

 

ВГ

 

в

 

преобра

-

зователях

 

напряжения

 

являются

 

только

 

входные

 

выпрямительные

 

цепи

 

электронных

 

устройств

 

не

-

зависимо

 

от

 

того

к

 

каким

 

типам

 

их

 

относят

 — 

к

 

импульсным

 

или

 

линейным

 [4, 5]. 

Приписывать

 

вы

-

сокую

 

эмиссию

 

ВГ

 

нелинейным

 

свойствам

 

применяемого

 

элек

-

трооборудования

 

также

 

неправо

-

мерно

 

по

 

той

 

причине

что

 

при

 

длительности

 

полупериодов

 

тока

равной

 

длительности

 

полуперио

-

дов

 

питающего

 

напряжения

зна

-

чение

 

коэффициента

 

нелинейных

 

искажений

 

электрооборудова

-

ния

  (

силовых

 

трансформаторов

электродвигателей

 

и

 

др

.) 

сравни

-

тельно

 

небольшое

 

и

 

не

 

выходит

 

за

 

пределы

 50% [4], 

что

 

соответ

-

ствует

 

по

 

ГОСТ

 32144-2013 

нор

-

мативному

 

значению

 

коэффици

-

ента

 

мощности

 (

равному

 0,90) 

при

 

работе

 

на

 

активную

 

нелинейную

 

нагрузку

Значение

 

коэффициен

-

та

 

мощности

 

начинает

 

выходить

 

за

 

указанный

 

предел

 

только

 

тогда

когда

 

длительность

 

входного

 

тока

 

в

 

преобразователях

 

напряжения

 

принимает

 

импульсный

 

характер

а

 

точнее

когда

 

длительность

 

им

-

пульса

 

тока

 

во

 

входной

 

цепи

 

элек

-

троустановки

 

становится

 

меньше

 

длительности

 

полупериода

 

сину

-

соидального

 

напряжения

 

пита

-

ния

Это

 

явление

 

начинает

 

про

-

являться

 

только

 

при

 

применении

 

на

 

выходе

 

выпрямителя

 

сглажи

-

вающего

 

конденсатора

 

и

 

по

 

мере

 

увеличения

 

его

 

емкости

 [5]. 

В

 

выпускаемых

 

анализато

-

рах

 

качества

 

электроэнергии

 

все

 

Тукшаитов

 

Р

.

Х

., 

профессор

 

кафедры

 

«

Электрооборудование

 

и

 

электрохозяйство

 

предприятий

организаций

 

и

 

учреждений

» 

ФГБОУ

 

ВО

 «

КГЭУ

»

Семенова

 

О

.

Д

., 

аспирант

 

кафедры

 

«

Электрооборудование

 

и

 

электрохозяйство

 

предприятий

организаций

 

и

 

учреждений

» 

ФГБОУ

 

ВО

 «

КГЭУ

»

Новокрещенов

 

В

.

В

.,

аспирант

 

кафедры

 

«

Электрооборудование

 

и

 

электрохозяйство

 

предприятий

организаций

 

и

 

учреждений

» 

ФГБОУ

 

ВО

 «

КГЭУ

»

Ключевые

 

слова

входной

 

ток

моделирование

длительность

 

импульса

ряд

 

Фурье

коэффициент

 

нелинейных

 

искажений

коэффициент

 

мощности


background image

55

больше

 

наблюдается

 

тенденция

 

в

 

повышении

 

верх

-

него

 

предела

 

измерения

 

коэффициента

 

нелинейных

 

искажений

 

по

 

току

  (

K

i

и

 

даже

 

по

 

напряжению

  (

K

u

). 

Если

 

в

 

первых

 

анализаторах

 

качества

 

электроэнер

-

гии

 (

АКЭ

верхний

 

предел

 

их

 

измерения

 

выбирался

 

равным

 50%, 

то

 

затем

 

он

 

был

 

увеличен

 

до

 100%, 

а

 

в

 

отдельных

 

и

 

до

 200%. 

Во

 

многих

 

последних

 

мо

-

делях

 

АКЭ

 (

например

типа

 Fluke 1738) 

верхние

 

пре

-

делы

 

измерения

 

K

i

 

и

 

K

u

 

выбраны

 

практически

 

завы

-

шенными

 

и

 

равными

 1000%. 

В

 

своей

 

измерительной

 

практике

 

при

 

изучении

 

ха

-

рактеристик

 

разного

 

электрооборудования

 

наиболь

-

шие

 

значения

 

K

i

 

были

 

получены

 (

в

 

частности

у

 

све

-

тодиодных

 

ламп

равными

 200–230% [6, 7]. 

Более

 

высокие

 

его

 

значения

 

в

 

технической

 

литературе

 

до

 

сих

 

пор

 

не

 

встречали

Что

 

касается

 

коэффициента

 

K

u

 

в

 

низковольтных

 

электросетях

то

 

он

 

характеризу

-

ет

 

качество

 

энергии

 

только

 

в

 

местах

 

присоединения

 

соответствующего

 

токоприемника

и

 

его

 

значение

 

находится

 

на

 

уровне

 1,5–2,5%. 

В

 

отдельных

 

цепях

 

оборудования

 

нефтедобывающей

 

промышленности

 

он

 

достигает

 5–10% [8, 9] 

и

 

только

 

в

 

единичных

 

пу

-

бликациях

 

приводится

 

равным

 20% [10] 

и

 

даже

 50% 

при

 

моделировании

 

работы

 

преобразователей

 

судо

-

вых

 

электродвигателей

 [11]. 

Применение

 

разработ

-

чиками

 

АКЭ

 

с

 

верхним

 

пределом

 

для

 

измерения

 

K

и

особенно

 

K

u

равным

 1000%, 

скорее

 

является

 

их

 

маркетинговым

 

приемом

.

В

 [5] c 

целью

 

пояснения

 

места

 

формирования

 

ВГ

 

и

 

устранения

 

имеющегося

 

разночтения

 

была

 

изу

-

чена

 

зависимость

 

коэффициента

 

мощности

 

от

 

зна

-

чения

 

емкости

 

конденсатора

устанавливаемого

 

на

 

выходе

 

преобразователей

 

напряжения

Показано

что

 

коэффициент

 

мощности

 

значительно

 

снижается

 

по

 

мере

 

повышения

 

емкости

 

конденсатора

 

и

соот

-

ветственно

уменьшении

 

длительности

 

импульса

 

входного

 

тока

 

устройства

Однако

 

количественное

 

описание

 

в

 

данной

 

работе

 

связи

 

между

 

коэффици

-

ентами

 

мощности

 (

), 

коэффициентами

 

нелинейных

 

искажений

 

и

 

длительностью

 

импульса

 

входного

 

тока

 

электроустановок

 

отсутствует

.

В

 

связи

 

с

 

этим

 

представляет

 

научный

 

и

 

практи

-

ческий

 

интерес

 

исследование

 

характера

 

зависимо

-

сти

 

значений

 

коэффициентов

 

K

и

 

 

от

 

длительности

 

импульса

 

входного

 

тока

 

преобразователей

 

напряже

-

ния

 

промышленной

 

частоты

имеющей

 

место

 

в

 

раз

-

ных

 

электроустановках

и

 

ее

 

графического

 

отоб

-

ражения

.

Рис

. 1. 

Модель

 

вычислительной

 

установки

построенная

 

в

 

среде

 PSCAD

 3 (72) 2022


background image

56

КАЧЕСТВО 

ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

МЕТОДИКА

 

ИССЛЕДОВАНИЙ

Вычисления

 

коэффициента

 

K

i

 

для

 

соответствующих

 

длительностей

 

импульса

 

входного

 

тока

 

проводились

 

в

 

программе

 PSCAD, 

аналогичной

 MATLAB, 

но

 

пред

-

назначенной

 

для

 

решения

 

энергетических

 

задач

Входной

 

сигнал

 

симметричной

 

формы

 

был

 

сформи

-

рован

 

с

 

помощью

 

двух

 

генераторов

 

импульсов

 

пря

-

моугольного

 

сигнала

  (

рисунок

 1), 

один

 

из

 

которых

 

(Generator 1) 

выдавал

 

положительный

 

полупериод

а

 

другой

 (Generator 2) — 

отрицательный

 

сигнал

пу

-

тем

 

умножения

 

на

 

минус

 1 

и

 

последующего

 

их

 

сумми

-

рования

 (

рисунки

 2–5) 

посредством

 

блока

 Summing/

Differencing Junctions.

Форма

 

сигналов

 

регистрировалась

 

с

 

помощью

 

осциллографа

 Pulse. 

Длительность

 

импульса

 

тока

 

уменьшалась

 

ступенчато

 

от

 10 

мс

 

до

 0,04 

мс

Не

-

обходимость

 

определения

 

спектра

 

тока

 

такой

 

малой

 

длительности

 

вызвана

 

использованием

 

в

 

анализато

-

рах

 

большого

 

верхнего

 

предела

 

K

i

равного

 1000%, 

а

 

это

в

 

свою

 

очередь

потребовало

 

необходимости

 

разложения

 

силы

 

тока

 

в

 

ряд

 

Фурье

 

посредством

 

бло

-

ка

 On-Line Frequency Scanner 

с

 

точностью

 

до

 255-

й

 

гармоники

 

включительно

Осциллограф

 Mag 

реги

-

стрировал

 

значения

 

гармоник

 

с

 1-

й

 

по

 255-

ю

 

вклю

-

чительно

В

 

блоке

 On-Line Frequency Scanner 

борьба

 

с

 

явлением

 

Гиббса

 

осуществлялась

 

путем

 

сглажи

-

вания

 

входного

 

сигнала

 

и

 

использования

 

метода

 

ли

-

нейной

 

интерполяции

.

Вычисление

 

коэффициента

 

нелинейных

 

иска

-

жений

 

осуществлялось

 

с

 

помощью

 

блока

 Harmonic 

Distortion Calculator. 

Результаты

 

выводились

 

на

 

экран

 

осциллографом

 Total. 

Для

 

устранения

 

влияния

 

реактивности

 

нагрузки

 

на

 

результаты

 

вычисления

 

Generator 1 

и

 Generator 2 

были

 

нагружены

 

только

 

на

 

активную

 

линейную

 

нагрузку

Время

 

дискретизации

 

в

 

модели

 

выбрано

 

равным

 1 

мкс

.

Предлагаемое

 

решение

 

задачи

 

для

 

наглядности

 

осуществлялось

 

применительно

 

непосредственно

 

к

 

промышленной

 

частоте

 

питания

 

электрооборудова

-

ния

равной

 50 

Гц

В

 

общем

в

 

наиболее

 

наглядном

 

и

 

первоначальном

 

виде

 

коэффициент

 

мощности

 

мож

-

но

 

представить

 

достаточно

 

простым

 

выражением

:

 

 = 

 · 

cos

 

, (1)

где

 

 — 

коэффициент

 

мощности

 

искажения

, cos

 

 — 

сдвиг

 

фазы

 

первой

 

гармоники

 

тока

 

относительно

 

на

-

пряжения

 

питания

Данная

 

формула

 

относительно

 

других

 

широко

 

приводимых

 

выражений

 

наглядно

 

по

-

ясняет

 

механизм

 

влияния

 

cos

 

 

и

 

 — 

на

 

коэффициент

 

мощности

Следует

 

отметить

что

 

она

 

все

 

еще

 

отсут

-

ствует

 

в

 52 

просмотренных

 

учебных

 

пособиях

 

по

 

ТОЭ

изданных

 

за

 

последние

 60 

лет

 [5]. 

Что

 

касается

 

учеб

-

ника

 

Бессонова

 

Л

.

А

., 

претерпевшего

 12 

изданий

 

и

 

ис

-

пользуемого

 

в

 

ряде

 

вузов

 

в

 

качестве

 

базового

 

пособия

то

 

в

 

нем

к

 

сожалению

вообще

 

отсутствует

 

подраздел

посвященный

 

изложению

 

коэффициента

 

мощности

Коэффициент

 

с

 

одной

 

стороны

пока

 

непосред

-

ственно

 

не

 

измеряется

 

современными

 

АКЭ

а

 

с

 

дру

-

гой

 

стороны

он

 

для

 

практики

 

малопригоден

так

 

как

 

изменяется

как

 

правило

в

 

небольших

 

пределах

 

от

 

0,9 

до

 1,0. 

В

 

то

 

же

 

время

 

K

i

с

 

одной

 

стороны

, — 

кон

-

тролируемый

 

современными

 

АКЭ

 

параметр

а

 

с

 

дру

-

гой

 

стороны

кратность

 

его

 

изменения

 

достигает

 

нескольких

 

порядков

Поэтому

 

формулу

 (1) 

целесоо

-

бразно

 

преобразовать

 

и

 

представить

 

ее

 

через

 

K

i

.

Для

 

этого

 

воспользуемся

 

выражением

 

K

i

 [12], 

представленным

 

в

 

виде

:

 

K

i

 = 

– 1

λ

cos

2

100% 

. (2)

Для

 

упрощения

 

преобразования

 

K

i

 

для

 

получения

 

 

примем

что

 

нагрузка

подсоединяемая

 

к

 

ЭС

явля

-

ется

 

активной

 

линейной

то

 

есть

 

cos 

 

равен

 1,0. 

При

 

учете

 

этого

 

фактора

 

и

 

преобразовании

 (2) 

относитель

-

но

 

получим

 

выражение

приведенное

 

также

 

в

 [13]: 

 



K

2

i

+ 1

1

. (3)

В

 

процессе

 

моделирования

 

импульса

 

разной

 

дли

-

тельности

 

в

 PSCAD 

коэффициент

 

K

i

 

вычислялся

 

по

 

общеизвестной

 

формуле

 [1]:

 

K

i

 = 

100% 

I

1

2

2

...

I

2

3

I

2

4

I

2

n

I

+

+ + +

. (4)

Результаты

 

вычисления

 

выполненные

 

на

 

осно

-

ве

 

формулы

 (3), 

заносились

 

в

 

таблицу

 1. 

Табл

. 1. 

Значения

 

K

i

 

и

 



при

 

разных

 

длительностях

 

импульсного

 

входного

 

тока

 

электроустановок

Относи

-

тельная

 

длитель

-

ность

 

импульса

 

тока

, %

Абсо

-

лютное

 

значение

 

длительно

-

сти

 

импуль

-

са

мс

Коэффи

-

циент

 

нелиней

-

ных

 

искажений

 

(THD), %

Коэффи

-

циент

 

мощности

(

)

100

10

1,0

0,9999

100

10

2,0

0,9998

100

10

3,0

0,9990

100

10

5,0

0,9986

100

10

10

0,9952

100

10

15

0,989

100

10

20

0,980

100

10

28

0,961

100

10

48

0,905

90

9,0

37

0,940

80

8,0

30

0,960

74

7,4

28

0,961

70

7,0

29

0,960

60

6,0

36

0,943

50

5,0

48

0,905

40

4,0

65

0,841

30

3,0

89

0,750

20

2,0

125

0,629

10

1,0

200

0,511

5,0

0,50

298

0,332

3,5

0,35

360

0,271

2,0

0,20

479

0,225

1,0

0,10

673

0,193

0,8

0,08

747

0,131

0,4

0,04

991

0,100


background image

57

Рис

. 6. 

Зависимость

 

значения

 

коэффициента

 

нелиней

-

ных

 

искажений

 

от

 

длительности

 

импульса

 

входного

 

тока

 

преобразователей

1000

800

600

400

200

0

0 20 40 60 80 

100

Относительная

 

длительность

 

импульса

 

тока

, %

THD, %

РЕЗУЛЬТАТЫ

 

ИССЛЕДОВАНИЙ

 

Для

 

наглядности

 

на

 

рисунках

 2–5 

выборочно

 

представлена

 

форма

 

импульсного

 

входного

 

тока

 

в

 

выпря

-

мительном

 

устройстве

 

электронных

 

преобразователей

 

напряжения

 

раз

-

ного

 

назначения

Обычно

 

увели

-

чение

 

длительности

 

входного

 

тока

 

выпрямителей

 

напряжения

 

проис

-

ходит

 

по

 

мере

 

уменьшения

 

значе

-

ния

 

емкости

 

его

 

сглаживающего

 

конденсатора

 [5].

На

 

практике

 

добиться

 

дли

-

тельности

 

импульса

 

входного

 

тока

 

менее

 0,1–0,2 

мс

 

достаточ

-

но

 

сложно

так

 

как

 

время

 

заря

-

да

 

конденсатора

 

определяет

-

ся

 

преимущественно

 

емкостью

 

конденсатора

и

 

во

 

многих

 

слу

-

чаях

 

оно

 

будет

 

соизмеримо

 

уже

 

с

 

длительностью

 

импульса

 

тока

 

или

 

даже

 

превышать

 

его

В

 

силу

 

этого

 

действительное

 

значение

 

K

i

 

будет

 

несколько

 

меньше

 

рас

-

четного

а

 

значение

 

наоборот

несколько

 

больше

Это

 

склоняет

 

к

 

мысли

что

 

значение

 

K

i

равное

 

1000%, 

на

 

практике

 

не

 

достижи

-

мо

Соотношение

 

длительностей

 

заряда

 

и

 

разряда

 

будет

 

несколь

-

ко

 

изменяться

 

в

 

зависимости

 

от

 

величины

 

отношения

 

реактивной

 

нагрузки

 

к

 

активной

  (

Х

/R), 

что

 

дополнительно

 

скажется

 

на

 

не

-

котором

 

уменьшении

 

значений

 

результатов

 

измерения

Результаты

 

вычисления

 

K

i

 

и

 



для

 

длительности

 

импульса

 

тока

 

от

 100% 

длительности

 

полуперио

-

да

 

до

 0,04% 

представлены

 

в

 

таблице

 1.

Как

 

следует

 

из

 

таблицы

 1, 

при

 

уменьшении

 

дли

-

тельности

 

импульса

 

входного

 

тока

 

со

 100% 

полупе

-

риода

 

до

 0,4% 

или

 

до

 0,04 

мс

 

происходит

 

увеличение

 

значения

 

K

i

 

с

 47% 

до

 991%. 

Коэффициент

 

K

i

 

при

 

пря

-

моугольной

 

форме

 

тока

 

и

 

длительности

 74% 

полупе

-

риода

оказывается

имеет

 

то

 

же

 

значение

что

 

и

 

при

 

небольшом

 

уровне

 

искажения

 

синусоидальности

 

тока

 (

относительная

 

длительность

 — 100%) 

за

 

счет

 

совпадения

 

их

 

спектров

В

 

верхней

 

части

 

таблицы

 1 

приведены

 

данные

 

для

 

случаев

когда

 

происходит

 

постепенное

 

повышение

 

искажения

 

синусоидально

-

сти

 

формы

 

входного

 

тока

.

Для

 

наглядного

 

представления

 

характера

 

зави

-

симости

 

K

i

 

электрических

 

установок

 

от

 

длительно

-

сти

 

импульса

 

полупериода

 

на

 

рисунке

 6 

графически

 

представлена

 

зависимость

 

между

 

ними

.

Из

 

данного

 

рисунка

 

следует

что

 

по

 

мере

 

умень

-

шения

 

длительности

 

входного

 

тока

начиная

 

с

 50%, 

значение

 

K

i

 

экспоненциально

 

возрастает

Таким

 

образом

источником

 

повышенного

 

уровня

 

ВГ

 

в

 

электросети

 

являются

 

входные

 

цепи

 

преобра

-

зователя

 

напряжения

когда

 

длительность

 

импульса

 

Рис

. 2. 

Форма

 

входного

 

тока

 

при

 100% 

длительности

 

импульса

 

полупериода

 

и

 

K

i

равном

 48%

Рис

. 3. 

Форма

 

входного

 

тока

 

при

 40% 

длительности

 

импульса

 

полупериода

 

и

 

K

i

равном

 65%

Рис

. 4. 

Форма

 

входного

 

тока

 

при

 10% 

длительности

 

импульса

 

полупериода

 

и

 

K

i

равном

 196%

Рис

. 5. 

Форма

 

входного

 

тока

 

при

 2% 

длительности

 

импульса

 

полупериода

 

тока

 

и

 

K

i

равном

 479%

входного

 

тока

 

становится

 

меньше

 

длительности

 

его

 

полупериода

Коэффициент

 

нелинейных

 

искажений

 

напряжения

 

электросети

как

 

правило

меньше

 

ко

-

эффициента

 

нелинейных

 

искажений

 

входного

 

тока

 

электроустановок

.

 3 (72) 2022


background image

58

КАЧЕСТВО 

ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

REFERENCES

1.  State Standard GOST 32144-2013. 

Power quality limits in public power 

supply systems. URL: https://docs.

cntd.ru/document/1200104301.

2.  Kartashev I.I., Tul'skiy V.N., Shamo-

nov R.G. and others. Energy quality 

control. Study guide edited by Sharov 

Yu.V., edition 3, revised. Moscow, 

MPEI Publ., 2019. 347 p. (In Russian)

3.  Ershov M.S., Chernev M.Yu., Pfafen-

rot E.V. General principles of current 

and voltage unsinusoidality rating in 

the power supply system of re

fi

 neries 

/ Sbornik trudov Mezhdunarodnoy 

nauchno-prakticheskoy konferent-

sii "Upravleniye kachestvom elek-

tricheskoy energii" [Proc. of Interna-

tional scienti

fi

 c-practical  conference 

"Energy Quality Control"]. Moscow, 

Center of print services "Raduga", 

2020, pp. 40–49. (In Russian)

4. Khruslov L.L., Rostovikov M.V., 

Shishov V.A., Kireev V.A. Higher 

harmonics in LV networks with power 

electronic components. Experience 

of continuous monitoring / Sbornik 

trudov Mezhdunarodnoy nauchno-

prakticheskoy konferentsii "Uprav-

leniye kachestvom elektricheskoy 

energii" [Proc. of International sci-

enti

fi

 c-practical conference "Energy 

Quality Control"]. Moscow, Center 

of print services "Raduga", 2018, 

pp. 181–186. (In Russian)

5.  Tukshaitov R.Kh. About the power 

factor and 

cos

 

 of a recti

fi

 er in differ-

ent active-capacitive load conditions 

and the level of higher harmonic 

emission into the electrical network // 

Prakticheskaya silovaya elektronika 

[Applicative power electronics], 2019, 

no. 3(75), pp. 53–55. (In Russian)

6.  Tukshaitov R.Kh., Abdullazyanov E.Yu., 

Nigmatullin R.M., Aykhayti Isykha-kefu. 

About the power factor of LED lamps 

(with regard to requirements of the 

state standard GOST R 55705-2013 // 

Svetotekhnika [Light engineering], 

2018, no. 1, pp. 49–51. (In Russian)

7.  Tukshaitov R.Kh., Shiriev R.R. De-

termination of the level of input 

current non-linear distortions of dif-

ferent load types based on the mea-

surement of the power factor and 

its co-factor 

cos

 

 // Prakticheskaya 

silovaya elektronika [Applicative 

power electronics], 2018, no. 4(72), 

pp. 30–36. (In Russian)

8.  Zyryanov V.M., Mitrofanov N.A., So-

kolovskiy Yu.B. Investigation of the 

voltage harmonic composition of 

a frequency converter // Vestnik Iva-

novskogo gosudarstvennogo ener-

geticheskogo universiteta [Bulletin 

of Ivanovo State Power University], 

2015, no. 1, pp. 24–29. (In Russian)

9.  Vakhnina V.V., Dayneko A.V. Study 

of sine curve distortion of a power 

transformer voltage in conditions of 

magnetic core steel saturation and 

of power transformer operation for 

a three-phase bridge recti

fi

 er / Materialy 

VI Natsional'noy nauchno-praktiches-

koy konferentsii "Priborostroyeniye 

i avtomatizirovanniy elektroprivod 

v toplivno-energeticheskom komplekse 

i zhilishchno-kommunal'nom khozy-
aystve" [Proc. of the VIth National 
scienti

fi

 

c-practical conference "In-

strumentation and automated electric 
drive in the fuel & energy complex 
and the housing & utilities sector]. 
Two volumes. Kazan, Kazan State 
Power Engineering University, 2020, 
pp. 412–416. (In Russian)

10. Shandrygin D.A., Dovgun V.P., Shish-

kin Z.A. Compensation of voltage dis-
tortions in power supply systems with 
traction load / Sbornik trudov Mezh-
dunarodnoy nauchno-prakticheskoy 
konferentsii "Upravleniye kachest-
vom elektricheskoy energii" [Proc. 
of International scienti

fi

 c-practical 

conference "Energy Quality Control"]. 
Moscow, Center of print services "Ra-
duga", 2020, pp. 20–28. (In Russian)

11. Sviridov S.G. Analysis of a variable-

frequency drive in the ship pro-
pulsion system // Prakticheskaya 
silovaya elektronika [Applicative 
power electronics], 2021, no. 3(83), 
pp. 45–48. (In Russian)

12. Aykhayti Isykha-kefu. The method of 

complex quality control of LED light-
ing devices based on their character-
istics analysis. Abstract of Ph.D. the-
sis in Engineering Science. Kazan, 
KSPEU, 2018. 16 p. (In Russian)

13. Karev A. About the power factor 

of LED 

fi

 xtures // Sovremennaya 

svetotekhnika [Contemporary light-
ing engineering], 2020, no. 2(64), 
pp. 16–17. (In Russian)

ЛИТЕРАТУРА

1. 

ГОСТ

 32144-2013. 

Нормы

 

каче

-

ства

 

электрической

 

энергии

 

в

 

си

-

стемах

 

электроснабжения

 

общего

 

назначения

. URL: https://docs.cntd.

ru/document/1200104301.

2. 

Карташев

 

И

.

И

., 

Тульский

 B.

Н

., 

Ша

-

монов

 

Р

.

Г

и

 

др

Управление

 

каче

-

ством

 

электроэнергии

Уч

пос

под

 

ред

Ю

.

В

Шарова

, 3-

е

 

изд

., 

пере

-

раб

и

 

доп

М

.: 

Издательский

 

дом

 

МЭИ

, 2019. 347 

с

.

3. 

Ершов

 

М

.

С

., 

Чернев

 

М

.

Ю

., 

Пфа

-

фенрот

 

Е

.

В

Общие

 

принципы

 

нор

-

мирования

 

несинусоидальности

 

тока

 

и

 

напряжения

 

в

 

системе

 

элек

-

троснабжения

 

нефтеперерабаты

-

вающих

 

предприятий

 / 

Сб

трудов

 

Международной

 

научно

-

практиче

-

ской

 

конференции

  «

Управление

 

качеством

 

электрической

 

энер

-

гии

». 

М

.: 

Центр

 

полиграфических

 

услуг

 «

Радуга

», 2020. 

С

. 40–49. 

4. 

Хруслов

 

Л

.

Л

., 

Ростовиков

 

М

.

В

., 

Шишов

 

В

.

А

., 

Киреев

 

В

.

А

Высшие

 

гармоники

 

в

 

сетях

 

низкого

 

на

-

пряжения

 

с

 

элементами

 

силовой

 

электроники

Опыт

 

непрерывного

 

мониторинга

 / 

Сб

трудов

 

Между

-

народной

 

научно

-

практической

 

конференции

  «

Управление

 

каче

-

ством

 

электрической

 

энергии

». 

М

.: 

Центр

 

полиграфических

 

услуг

 

«

Радуга

», 2018. 

С

. 181–186.

5. 

Тукшаитов

 

Р

.

Х

О

 

коэффициенте

 

мощности

 

и

 

cos

 

 

выпрямительно

-

го

 

устройства

 

при

 

разных

 

актив

-

но

-

емкостных

 

нагрузках

 

и

 

уровне

 

эмиссии

 

в

 

электросеть

 

высших

 

гармоник

 // 

Практическая

 

сило

-

вая

 

электроника

, 2019, 

 3(75). 

С

. 53–55.

6. 

Тукшаитов

 

Р

.

Х

., 

Абдуллазянов

 

Э

.

Ю

., 

Нигматуллин

 

Р

.

М

., 

Айхайти

 

Исыха

-

кэфу

О

 

коэффициенте

 

мощности

 

светодиодных

 

ламп

 (

в

 

связи

 

с

 

требо

-

ваниями

 

ГОСТ

 

Р

 55705-2013 // 

Све

-

тотехника

, 2018, 

 1. 

С

. 49–51.

7. 

Тукшаитов

 

Р

.

Х

., 

Шириев

 

Р

.

Р

Опре

-

деление

 

уровня

 

нелинейных

 

ис

-

кажений

 

входного

 

тока

 

разных

 

ти

-

пов

 

нагрузок

 

на

 

основе

 

измерения

 

коэффициента

 

мощности

 

и

 

его

 

сомножителя

 

cos

 

 // 

Практиче

-

ская

 

силовая

 

электроника

, 2018, 

 4(72). 

С

. 30–36. 

8. 

Зырянов

 

В

.

М

., 

Митрофанов

 

Н

.

А

., 

Соколовский

 

Ю

.

Б

Исследование

 

гармонического

 

состава

 

напря

-

жения

 

преобразователя

 

частоты

 

// 

Вестник

 

Ивановского

 

государ

-

ственного

 

энергетического

 

универ

-

ситета

, 2015, 

 1. 

С

. 24–29.

9. 

Вахнина

 

В

.

В

., 

Дайнеко

 

А

.

В

Анализ

 

искажения

 

синусоидальной

 

формы

 

кривой

 

напряжения

 

силового

 

транс

-

форматора

 

при

 

насыщении

 

стали

 

магнитопровода

 

и

 

при

 

работе

 

сило

-

вого

 

трансформатора

 

на

 

трехфазный

 

мостовой

 

выпрямитель

 / 

Материалы

 

VI 

Национальной

 

научно

-

практиче

-

ской

 

конференции

  «

Приборострое

-

ние

 

и

 

автоматизированный

 

электро

-

привод

 

в

 

топливно

-

энергетическом

 

комплексе

 

и

 

жилищно

-

коммунальном

 

хозяйстве

». 

В

 2-

х

 

томах

Казань

Ка

-

зан

гос

энерг

ун

-

т

, 2020. 

С

. 412–416.

10. 

Шандрыгин

 

Д

.

А

., 

Довгун

 

В

.

П

., 

Шиш

-

кин

 

З

.

А

Компенсация

 

искажений

 

напряжения

 

в

 

системах

 

электро

-

снабжения

 

с

 

тяговой

 

нагрузкой

 / 

Сб

трудов

 

Международной

 

научно

-

практической

 

конференции

 «

Управ

-

ление

 

качеством

 

электрической

 

энергии

». 

М

.: 

Центр

 

полиграфиче

-

ских

 

услуг

 «

Радуга

», 2020. 

С

. 20–28.

11. 

Свиридов

 

С

.

Г

Анализ

 

частотного

 

электропривода

 

системы

 

элек

-

тродвижения

 

судна

 // 

Практиче

-

ская

 

силовая

 

электроника

, 2021, 

 3(83). 

С

. 45–48.

12. 

Айхайти

 

Исыха

-

кэфу

Метод

 

ком

-

плексного

 

контроля

 

качества

 

све

-

тодиодных

 

осветительных

 

прибо

-

ров

 

на

 

основе

 

исследования

 

их

 

характеристик

Автореферат

 

дисс

на

 

соис

уч

степ

канд

технич

наук

Казань

КГЭУ

, 2018. 16 

с

.

13. 

Карев

 

А

О

 

коэффициенте

 

мощно

-

сти

 

светодиодных

 

светильников

 // 

Современная

 

светотехника

, 2020, 

 2(64). 

С

. 16–17.


Оригинал статьи: Оценка уровня нелинейных искажений электроустановок на основе моделирования длительности импульса их входного тока

Ключевые слова: входной ток, моделирование, длительность импульса, ряд Фурье, коэффициент нелинейных искажений, коэффициент мощности

Читать онлайн

В работе осуществлено моделирование длительности входного тока электроустановок промышленной частоты и разложение его в ряд Фурье в программе PSCAD с последующим вычислением коэффициента нелинейных искажений. Построена зависимость коэффициентов нелинейных искажений и коэффициента мощности от длительности импульса входного тока в пределах от 0,04 до 10 мс. Показано, что при уменьшении длительности входного тока менее 5 мс начинается экспоненциальное увеличение эмиссии высших гармоник в электросеть.

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 5(86), сентябрь-октябрь 2024

«Энергомера»: полный комплекс технических средств для организации интеллектуального учета, цифровой подстанции и цифрового РЭС от отечественного производителя

Учет электроэнергии / Тарифообразование / Качество электроэнергии
АО «Электротехнические заводы «ЭНЕРГОМЕРА»
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 5(86), сентябрь-октябрь 2024

Разработка системы расчета и оценки эффективности реализации мероприятий по снижению потерь и обеспечению качества электроэнергии на основе данных интеллектуального учета и мониторинга режимов работы электрических сетей 0,4–10 кВ

Учет электроэнергии / Тарифообразование / Качество электроэнергии
ПАО «Россети Центр» АО «Россети Научно-технический центр»
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 5(86), сентябрь-октябрь 2024

Расчетное исследование несимметричных и несинусоидальных режимов на подстанциях тягового транзита 110 кВ Тайшет — Тулун

Учет электроэнергии / Тарифообразование / Качество электроэнергии
Висящев А.Н. Тигунцев С.Г. Федосов Д.С. Зубова Е.В. Терских Ю.Н. Висящев А.А.
Спецвыпуск «Россети» № 3(34), сентябрь 2024

Исследование возможности регулирования напряжения в узлах нагрузки при помощи искусственно созданных уравнительных токов в параллельно работающих трансформаторах

Учет электроэнергии / Тарифообразование / Качество электроэнергии
Филиал ПАО «Россети Северо-Запад» в Республике Коми
Спецвыпуск «Россети» № 3(34), сентябрь 2024

Опыт метрологического обеспечения и эксплуатации АИИС КУЭ на объектах МЭС Урала

Цифровая трансформация / Цифровые сети / Цифровая подстанция Учет электроэнергии / Тарифообразование / Качество электроэнергии
Филиал ПАО «Россети» — МЭС Урала
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»