Результаты оценки токов и напряжения высших гармоник на основе моделирования системы электроснабжения предприятия

background image

background image

48

48

к

а

ч

е

с

т

в

о

 

э

л

е

к

т

р

о

э

н

е

р

г

и

и

качество электроэнергии

Результаты оценки токов 
и напряжения высших 
гармоник на основе 
моделирования системы 
электроснабжения 
предприятия

УДК

 621.316.14

Назиров

 

Х

.

Б

., 

к

.

т

.

н

., 

заведующий

 

кафедрой

 

«

Электроэнергетика

» 

филиала

 

НИУ

 «

МЭИ

» 

в

 

г

Душанбе

 (

Республика

 

Таджикистан

)

Абдулкеримов

 

С

.

А

., 

к

.

т

.

н

., 

директор

 

филиала

 

НИУ

 «

МЭИ

» 

в

 

г

Душанбе

 

(

Республика

 

Таджикистан

)

В

 

статье

 

рассматривается

 

моделирование

 

элементов

 

системы

 

электроснабжения

 

алюминиевого

 

завода

который

 

функциони

-

рует

 

на

 

территории

 

Республики

 

Таджикистан

Приводятся

 

ин

-

формация

 

о

 

современном

 

состоянии

 

завода

 

и

 

характеристика

 

схемы

 

электроснабжения

Для

 

оценки

 

установившихся

 

значе

-

ний

 

токов

 

и

 

напряжений

 

первой

 

и

 

высших

 (

до

 50-

й

гармоник

 

выполнено

 

моделирование

 

в

 

программном

 

комплексе

 

ETAP 16.0, 

который

 

широко

 

используется

 

для

 

изучения

 

электро

-

технических

 

процессов

 

в

 

электроэнергетических

 

системах

Приведены

 

результаты

 

расчета

 

токов

 

и

 

напряжений

 

высших

 

гармоник

 

по

 

всем

 

узлам

 

рассматриваемой

 

схемы

 

в

 

виде

 

сум

-

марных

 

коэффициентов

 

искажения

 

синусоидальности

 

и

 

коэф

-

фициентов

 

n

-

й

 

гармонической

 

составляющей

 

кривых

 

напряже

-

ния

 

и

 

тока

 

по

 

узлам

 

схемы

 

электроснабжения

 

завода

.

Ключевые

 

слова

алюминиевый

 

завод

моделирование

высшие

 

гармоники

оценка

 

качества

 

электроэнергии

Т

 

аджикский

 

алюминиевый

 

завод

  (

ТАЗ

яв

-

ляется

 

крупным

 

промышленным

 

пред

-

приятием

 

в

 

Центральной

 

Азии

 

и

 

соответ

-

ственно

 

самым

 

большим

 

потребителем

 

электроэнергии

 

в

 

республике

На

 

долю

 

ТАЗ

 

при

-

ходится

 

около

 43% 

потребления

 

от

 

общего

 

объ

-

ема

 

производства

 

электроэнергии

 

в

 

стране

 [1, 2]. 

Установленная

 

мощность

 

предприятия

 

составляет

 

1700 

МВт

 

и

 

средняя

 

нагрузка

 

предприятия

 

соглас

-

но

 [3, 4]: 

активная

 

нагрузка

 680±5 

МВт

реактивная

 

нагрузка

 185 ±2 

Мвар

коэффициент

 

мощности

 

0,962 ±0,002. 

Работа

 

алюминиевого

 

завода

 

оказывает

 

нега

-

тивное

 

воздействие

 

на

 

электромагнитную

 

совме

-

стимость

ухудшает

 

электромагнитную

 

обстанов

-

ку

 

в

 

электроэнергетической

 

системе

 

Республики

 

Таджикистан

Отрицательное

 

воздействие

 

завода

 

вызвано

 

генерацией

 

и

 

распространением

 

высших

 

гармоник

  (

ВГ

тока

которые

 

связаны

 

с

 

работой

 

электролизных

 

ванн

Известно

что

 

электролизер

 

работает

 

на

 

постоянном

 

токе

 

и

 

питается

 

от

 

выпря

-

мительных

 

преобразователей

искажающих

 

сину

-

соидальную

 

форму

 

кривого

 

напряжения

 

системы

 


background image

49

49

в

 

целом

Распространяясь

 

по

 

сети

ВГ

 

тока

 

создают

 

помехи

 

и

 

дополнительные

 

потери

нагревают

 

изоля

-

цию

 

элементов

 

системы

 

электроснабжения

снижа

-

ют

 

срок

 

ее

 

службы

 [5, 6]. 

Негативное

 

воздействие

 

завода

 

в

 

советское

 

время

 

нормировали

 

за

 

счет

 

параллельной

 

работы

 

электроэнергетической

 

системы

 (

ЭЭС

РТ

 

как

 

части

 

объединенной

 

системы

 

Центральной

 

Азии

 

в

 

составе

 

центрального

 

диспетчерского

 

управления

 (

ЦДУ

Со

-

ветского

 

Союза

Однако

 

после

 

обретения

 

независи

-

мости

 

Электроэнергетическая

 

система

 

Республики

 

Таджикистан

 (

ЭЭС

 

РТ

функционирует

 

изолированно

 

в

 

автономном

 

режиме

Данная

 

работа

 

посвящена

 

уточнению

 

уровня

 

ге

-

нерации

 

ВГ

 

токов

 

алюминиевого

 

завода

 

во

 

внутрен

-

ней

 

схеме

 

электроснабжения

 

и

 

в

 

ЭЭС

 

РТ

Рассмотрим

 

особенности

 

вопроса

 

моделиро

-

вания

 

и

 

исследования

 

объекта

Нужно

 

отметить

что

 

по

 

данной

 

проблематике

 

проводили

 

многочис

-

ленные

 

частные

 

исследования

 

Жежеленко

 

И

.

В

., 

Карташев

 

И

.

И

., 

Тульский

 

В

.

Н

., 

Назиров

 

Х

.

Б

., 

Джу

-

раев

 

Ш

Дж

., 

Амирханов

 

А

.

С

., 

Додхудоев

 

М

.

Д

и

 

др

. [3, 4, 7–9]. 

Например

в

 

работах

 [2, 6] 

произ

-

ведена

 

оценка

 

качества

 

электроэнергии

 

на

 

шинах

 

500–220 

кВ

 

электроэнергетической

 

системы

 

Тад

-

жикистана

к

 

которым

 

подключен

 

алюминиевый

 

за

-

вод

 

и

 

показаны

 

уровни

 

токов

 

ВГ

 

в

 

энергосистеме

В

 

работах

  [3,  4,  8,  9] 

приведены

 

результаты

 

оцен

-

ки

 

величин

 

коэффициентов

характеризующих

 

не

-

синусоидальность

 

кривой

 

напряжения

 

на

 

зажимах

 

10 

кВ

 

схемы

 

электроснабжения

 

завода

на

 

осно

-

ве

 

результатов

 

инструментальных

 

исследова

-

ний

 

произведено

 

моделирование

исследование

 

объекта

 

и

 

установлены

 

уровни

 

токов

 

ВГ

 

по

 

всей

 

схеме

 

завода

Однако

 

в

 

вышеперечисленных

 

ра

-

ботах

 

результаты

 

получены

 

с

 

учетом

 

больших

 

до

-

пущений

Например

не

 

учтена

 

нелинейность

 

маг

-

нитопровода

 

силовых

 

трансформаторов

модель

 

источника

 

токов

 

ВГ

 

принята

 

идеальной

 

и

 

др

., 

что

 

искажает

 

реальную

 

картину

 

электромагнитной

 

обстановки

.

Для

 

моделирования

 

системы

 

электроснабжения

 

завода

 

в

 

настоящей

 

работе

 

использован

 

программ

-

ный

 

комплекс

 ETAP-16. 

Моделирование

 

осуществля

-

ется

 

на

 

основе

 

схемы

 

электроснабжения

 

предприя

-

тия

Принципиальная

 

однолинейная

 

электрическая

 

схема

 

ТАЗ

 

громоздка

 

и

 

из

-

за

 

ограниченности

 

объе

-

ма

 

статьи

 

не

 

приводится

К

 

тому

 

же

 

данная

 

электри

-

ческая

 

схема

 

подробно

 

приведена

 

и

 

рассмотрена

 

в

 

работах

 [3, 8–10]. 

Электроснабжение

 

предприятия

 

осуществляется

 

с

 

помощью

 

восьми

 

воздушных

 

ли

-

ний

 

электропередачи

 (

ВЛЭП

) 220 

кВ

 (

оперативные

 

наименования

 

ТАЗ

-1,2,3,4,5,6), 

которые

 

являются

 

рабочими

и

 

двух

 

резервных

 

ТАЗ

-40,60. 

Электро

-

снабжение

 

питающих

 

ВЛЭП

 220 

кВ

 

предприятия

 

осуществляется

 

от

 

подстанции

  «

Регар

-500». 

Про

-

тяженность

 

ЛЭП

 

составляет

 5,2÷5,5 

км

На

 

заводе

 

установлено

 6 

главных

 

понижающих

 

подстанций

 

(

ГПП

с

 

однофазными

 

трансформаторами

 

типа

 

ОД

-66667/220/10 

с

 

расщепленной

 

обмоткой

Схемы

 

ответвления

 

с

 

каждой

 

ГПП

 

до

 

цеховых

 

трансфор

-

маторных

 

пунктов

 

подобны

поэтому

 

моделируем

 

два

 

параллельно

 

работающих

 

трансформатора

 

ГПП

В

 

схеме

 

электроснабжения

 

устанавливают

-

ся

 

следующие

 

уровни

 

системы

 

электроснабже

-

ния

первый

 

уровень

 — 

шина

 

подстанции

 

энер

-

госистемы

 220 

кВ

второй

 

уровень

 — 

шина

 

ОРУ

 

220 

кВ

 

ГПП

 

завода

третий

 

уровень

 — 

шина

 

глав

-

ного

 

распределительного

 

устройства

 10 

кВ

где

 

в

 

основном

 

подключены

 

преобразовательные

 

трансформаторы

 

электролизного

 

цеха

четвер

-

тый

 

уровень

 — 

шина

 

вводно

-

распределительного

 

устройства

где

 

подключены

 

вводные

 

кабельные

 

линии

 

вспомогательных

 

цехов

кроме

 

газоочист

-

ки

и

 

пятый

 

уровень

 — 

шина

 6 

кВ

 

распределитель

-

ного

 

пункта

 

электродвигателей

 

и

 

шина

 6 

кВ

 

цеха

 

газоочистки

Далее

 

моделируем

 

основные

 

элементы

 

системы

 

электроснабжения

 

алюминиевого

 

завода

Источни

-

ком

 

токов

 

ВГ

 

на

 

заводе

 

являются

 

выпрямительные

 

установки

 

БВБК

-4 6300/850 

с

 6-

пульсной

 

схемой

 

со

-

единения

Групповое

 

соединение

 

выпрямительных

 

установок

 

к

 

вторичной

 

обмотке

 

трансформатора

 

образуют

 12-

пульсную

 

схему

 

соединения

Источник

 

тока

 

можно

 

моделировать

 

следующим

 

образом

идеальный

 

источник

 

тока

 

ВГ

 (

рисунок

 1

а

); 

источник

 

тока

 

с

 

учетом

 

внутреннего

 

сопротивления

 

для

 

не

-

электронных

 

источников

 

ВГ

 (

рисунок

 1

б

); 

в

источ

-

ник

 

тока

 

с

 

учетом

 

внутреннего

 

сопротивления

 

для

 

всех

 

видов

 

источника

 

тока

  (

рисунок

  1

в

). 

В

 

данной

 

работе

согласно

 

теореме

 

Нортона

 

и

 

Тевенена

ис

-

точник

 

тока

 

моделируется

 

как

 

эквивалент

 

для

 

всех

 

видов

Нужно

 

отметить

что

 

при

 

использовании

 

ре

-

ального

 

источника

 

тока

 

значения

 

токов

 

будут

 

от

-

носительно

 

меньше

чем

 

в

 

реальных

 

источниках

 

токов

 

ВГ

В

 

качестве

 

искажающей

 

нагрузки

 

как

 

источника

 

ВГ

 

тока

 

выбираются

 

преобразовательная

 

установ

-

ка

 

и

 

сердечник

 

силовых

 

трансформаторов

Спектр

углы

 

и

 

амплитуда

 

генерируемого

 

тока

 

устанавлива

-

Рис

. 1. 

Источник

 

токов

 

высших

 

гармоник

а

идеальный

б

с

 

внутренним

 

сопротивлением

 

для

 

неэлектронных

 

ис

-

точников

в

с

 

внутренним

 

сопротивлением

 

для

 

электронных

 

и

 

не

 

электронных

 

источников

I

ист

(

п

)

U

Z

эк

.c

ист

Z

ист

в

)

U

I

ист

(

п

)

J

ист

(

п

)

Z

эк

.

сист

J

ист

(

п

)

J

ист

(

п

)

I

ист

(

п

)

U

Z

эк

.c

ист

Z

ист

а

)

б

)

 3 (72) 2022


background image

50

ются

 

по

 

результатам

 

ранее

 

произведенного

 

измере

-

ния

 

или

 

выбираются

 

из

 

библиотеки

 

программы

В

 

качестве

 

источника

 

тока

 

выбирается

 

источник

 

со

 

спектром

 

гармоник

 

для

 6-

пульсной

 

схемы

 

преоб

-

разователей

 

из

 

библиотеки

 

программного

 

комплекса

 

ETAP. 

Как

 

видно

 

из

 

рисунков

 2

а

 

и

 2

г

спектр

 

генери

-

КАЧЕСТВО 

ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Рис

. 3. 

Фрагмент

 

исследуемой

 

схемы

 

электроснабжения

 

ТАЗ

руемых

 

ВГ

 

тока

 

для

 

выпрямителей

 

определяется

 

[5, 6]:

 

n

 = 



k

 ± 1, 

(1)

где

 

m

 — 

число

 

фаз

 

выпрямления

k

 — 

последова

-

тельный

 

ряд

 

натуральных

 

чисел

 (0, 1, 2, …).

Рис

. 2. 

Форма

 

кривой

 

напряжения

а

) 6-

пульсного

 

преобразователя

в

сердечника

 

трансформатора

соответствую

-

щие

 

спектры

 

гармоник

 (

б

г

)

40

30

20

10

0

90,0

67,5

45,0

22,5

0

22,5

–45,0

–67,5

–90,0

0 2 4  6 8 10

0  0,25 0,50 0,75 1,00

% Magnitude

% Magnitude

Harmonic Order

Cycle

в

)

г

)

150,0

112,5

75,0

37,5

0

37,5

–75,0

–112,5

20

15

10

5

0

0 0,25 

0,50 

0,75 

1,00

0  10 20 30  40 50

% Magnitude

% Magnitude

Cycle

Harmonic Order

а

)

б

)


background image

51

В

 

соответствии

 

с

 

формулой

 (1) 

генерируемый

 

спектр

 

тока

 

ВГ

 

содержит

 

нечетные

 

гармоники

 5, 7, 

11, 13 

и

 

др

Силовые

 

трансформаторы

 

моделируются

 

с

 

уче

-

том

 

генерации

 

токов

 

ВГ

 

за

 

счет

 

магнитопрово

-

да

которые

 

являются

 

элементами

 

с

 

нелинейной

 

вольтамперной

 

характеристикой

  (

ВАХ

). 

Причиной

 

нелинейности

 

ВАХ

 

является

 

насыщение

 

сердеч

-

ника

 

трансформатора

 [5, 6, 10]. 

Спектр

 

генерируе

-

мых

 

токов

 

ВГ

 

трансформатора

 

приводится

 

на

 

ри

-

сунке

 2

г

В

 

программном

 

комплексе

 

можно

 

выбрать

 

чис

-

ленную

 

методику

 

расчета

 

итерации

В

 

данном

 

случае

 

для

 

итерации

 

использовали

 

метод

 

Ньютона

-

Рафсо

-

на

 

с

 

максимальным

 

количеством

 

итераций

 99 

и

 

точ

-

ностью

 0,0001. 

Результаты

 

расчета

 

в

 

интерфейсе

 

программы

 ETAP 

приводится

 

на

 

рисунке

 3. 

Соглас

-

но

 

результатам

 

расчета

уровень

 

коэффициентов

характеризующих

 

несинусоидальность

 

напряжений

 

в

 

узлах

не

 

соответствует

 

требованиям

 

нормативных

 

документов

 [11, 12].

Согласно

 

паспортным

 

данным

выпрямитель

-

ные

 

установки

которые

 

установлены

 

в

 

ТАЗ

явля

-

ются

 6-

пульсными

Однако

 

по

 

схеме

 

соединения

 

преобразовательного

 

трансформатора

 

типа

 

ТДНП

-

40000/0,875, 

который

 

состоит

 

из

 

одной

 

первичной

 

(

Y

/

и

 

четырех

 

вторичных

 

расщепленных

 

обмоток

 

(

/

Y

/

Y

/

), 

они

 

имитируют

 

режим

 

работы

 12-

пульсного

 

выпрямителя

 [2, 3, 5, 7]. 

В

 

зависимости

 

от

 

потребно

-

сти

 

в

 

алюминии

 

и

 

технологической

 

особенности

 

схе

-

мы

 

завода

 

не

 

всегда

 

удается

 

соблюдать

 

равномерное

 

распределение

 

выпрямителей

 

по

 

вторичным

 

обмот

-

кам

 

трансформатора

что

 

приводит

 

к

 

появлению

 5-

й

 

и

 7-

й

 

гармоник

Гармоники

 

с

 

номерами

 5, 7, 13, 17, 29 

и

 31 

компенсируются

 

за

 

счет

 

схемного

 

решения

 

при

 

проектировании

 

и

 

монтаже

 

системы

 

электроснабже

-

ния

 

завода

.

Несмотря

 

на

 

схемные

 

решения

уровень

 

генери

-

руемых

 

ВГ

 

тока

 

в

 

сетях

 

предприятия

 

остается

 

весь

-

ма

 

высоким

Форма

 

кривых

 

напряжения

 

в

 

узлах

 

от

-

клоняется

 

от

 

синусоидального

Большое

 

искажение

 

синусоиды

 

напряжения

 

наблюдается

 

в

 

местах

 

гене

-

рации

 

токов

 

ВГ

 (

рисунок

 4).

Нужно

 

отметить

что

 

большая

 

доля

 

ВГ

 

тока

 

рас

-

пространяются

 

внутри

 

системы

 

электроснабжения

 

завода

 

и

 

негативно

 

влияет

 

на

 

режим

 

работы

 

элемен

-

тов

 

и

 

электроприемников

 

предприятия

  (

рисунок

 5). 

Незначительная

 

часть

 

генерируемых

 

помех

 

в

 

виде

 

ВГ

 

тока

 

распространяется

 

по

 

внешней

 

системе

 

элек

-

троснабжения

 

завода

 

и

 

далее

 

по

 

электроэнергетиче

-

ской

 

системе

 

РТ

Причина

 

незначительной

 

эмиссии

 

ВГ

 

тока

 

в

 

электроэнергетической

 

системе

 

РТ

 

заклю

-

чается

 

в

 

относительно

 

большой

 

мощности

 

системы

 

по

 

отношению

 

к

 

мощности

 

завода

Для

 

оценки

 

коэффициентов

характеризующих

 

несинусоидальность

 

напряжения

необходимо

 

срав

-

нивать

 

результаты

 

моделирования

 

с

 

требовани

-

ем

 

нормативных

 

документов

 [11, 12]. 

Как

 

правило

в

 

межгосударственном

 

стандарте

 [11] 

коэффициен

-

ты

 

нормируются

 

только

 

по

 

напряжению

Результа

-

ты

 

сравнения

 

коэффициентов

 

искажения

 

синусои

-

дальной

 

формы

 

кривых

 

напряжения

 

K

_

U

  (

согласно

 

ГОСТ

-32144-2013) 

приведены

 

на

 

рисунке

 6. 

Также

 

результаты

 

сравнений

 

показали

что

 

коэф

-

фициент

 

искажения

 

синусоидальной

 

формы

 

кривой

 

напряжения

 

не

 

соответствует

 

требованиям

 IEEE 

Std 519-1992 [11] 

в

 

рассматриваемых

 

узлах

  (

рису

-

нок

 7). 

Для

 

оценки

 

уровня

 

токов

 

ВГ

 

сравнивались

 

Рис

. 4. 

Форма

 

кривой

 

напряжения

 

в

 

узлах

: 1 — 

ОРУ

 

220 

кВ

 

и

 

подстанции

 

энергосистемы

; 2 — 

ГРУ

 

и

 

ВРУ

 

10 

кВ

; 3 — 

РП

 6 

кВ

Рис

. 5. 

Форма

 

кривой

 

напряжения

 

в

 

узлах

: 1, 2 — 

узлы

 

вы

-

прямительные

 0,875 

кВ

; 3 — 

узел

 

группы

 

выпрямителей

 

0,875 

кВ

1 2

3

1

2

3

Рис

. 6. 

Сравнение

 

коэффициента

 

искажения

 

синусои

-

дальной

 

формы

 

кривой

 

напряжения

 

согласно

 

ГОСТ

-32144-2013

ПС

-

ЭС

ГПП

-1

ВИПР

ГПП

-2

РП

-2

РП

-1

ВРУ

-2

ВРУ

-1

ГРУ

-2

ГРУ

-1

45
40
35
30
25
20
15
10

5
0

КГС

U

НД

, %

ПД

, %

 3 (72) 2022


background image

52

КАЧЕСТВО 

ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Рис

. 9. 

График

 

распространения

 

токов

 

ВГ

 

во

 

внутренней

 

схеме

 

электро

-

снабжения

 

завода

Рис

. 8. 

Спектр

 

и

 

уровень

 

коэффициентов

 

n

-

й

 

гармонической

 

составляющей

 

по

 

узлам

 

системы

 

электроснабжения

 

ТАЗ

коэффициенты

 

искажения

 

формы

 

кривой

 

тока

 

в

 

со

-

ответствии

 

с

 

требованиями

 

зарубежного

 

стандарта

 

[12]. 

Судя

 

по

 

сравнительному

 

годографу

 

рисунка

 7, 

токи

 

ВГ

 

генерируются

 

в

 

узлах

где

 

подключены

 

вы

-

прямительные

 

установки

 

ГРУ

Большая

 

доля

 

гармо

-

ник

 

распространяется

 

по

 

системе

 

электроснабжения

и

 

лишь

 

незначительная

 

часть

 

этих

 

токов

 

проникает

 

в

 

энергосистему

Во

 

всех

 

узлах

кроме

 

ГПП

 

и

 

ПЭС

суммарный

 

коэффициент

 

искажения

 

синусоиды

 

по

 

току

 

не

 

соответствует

 

требованиям

 

стандарта

 [12]. 

Незначительная

 

часть

 

токов

 

распространяется

 

в

 

сто

-

рону

 

РП

где

 

подключены

 

асинхронные

 

высоковольт

-

ные

 

электродвигатели

 

марки

 

ДАЗО

-4 (

рисунок

 8).

Выпрямители

 

завода

являясь

 6-

пульсными

ра

-

ботают

 

как

 12-

пульсная

 

схема

 

выпрямления

так

 

как

 

преобладание

 

имеют

 

гармоники

 

тока

 

и

 

напряжения

 

с

 

номерами

 11, 13, 23, 25, 35, 37, 47, 49 (

рисунок

 9). 

Как

 

видно

 

из

 

графика

 

рисунка

 9, 

токи

 

ВГ

 

в

 

основ

-

ном

 

распространяются

 

во

 

внутренней

 

схеме

 

электро

-

снабжения

 

завода

Со

 

стороны

 

электроэнергетиче

-

ской

 

системы

 

РТ

 

за

 

счет

 

ее

 

сопротивления

 

величина

 

токов

 

ВГ

 

снижается

Несмотря

 

на

 

снижение

 

токов

 

ВГ

коэффициенты

 

искажения

 

си

-

нусоидальной

 

формы

 

кривой

 

на

-

пряжения

 

остаются

 

высокими

 

по

 

отношению

 

к

 

требованиям

 

норма

-

тивного

 

документа

 [11].

ВЫВОД

Результаты

 

моделирования

 

систе

-

мы

 

электроснабжения

 

Таджикско

-

го

 

алюминиевого

 

завода

 

показа

-

ли

что

 

качество

 

электроэнергии

 

по

 

коэффициентам

 

искажения

 

си

-

нусоидальной

 

формы

 

кривой

 

на

-

пряжения

 

и

 

тока

 

не

 

соответствует

 

требованиям

 

ГОСТ

 

и

 

других

 

нор

-

мативных

 

документов

Коэффици

-

енты

 

n

-

й

 

гармонической

 

составля

-

ющей

 

напряжения

 

порядка

 11, 13, 

23, 25, 35, 37, 47, 49 

тоже

 

не

 

со

-

ответствуют

 

требованиям

 

норма

-

тивных

 

документов

 

во

 

всех

 

узлах

 

рассматриваемой

 

сети

Помехи

связанные

 

с

 

несинусоидально

-

стью

 

напряжения

в

 

основном

распространяются

 

внутри

 

систе

-

мы

 

электроснабжения

 

завода

Генерируемые

 

токи

 

ВГ

проника

-

ющие

 

в

 

энергосистему

несмотря

 

на

 

относительно

 

низкий

 

уровень

 

по

 

сравнению

 

с

 

токами

 

ВГ

 

во

 

вну

-

тренней

 

схеме

 

предприятия

иска

-

жают

 

форму

 

кривой

 

напряжения

 

по

 

всей

 

электроэнергетической

 

системе

 

Республики

 

Таджики

-

стан

Необходимо

 

разрабатывать

 

мероприятия

 

по

 

снижению

 

нега

-

тивного

 

влияния

 

токов

 

ВГ

 

рассма

-

триваемого

 

завода

 

во

 

внутренней

 

и

 

внешней

 

схемах

 

электроснабже

-

ния

18,00

16,00

14,00

12,00

10,00

8,00

6,00

4,00

2,00

0,00

5
7

11

13
17
19
23
25
29
31
35
37
41
43
47
49

ПС

-

ЭС ГПП

-1

ГПП

-2

РП

-1

РП

-2

ГРУ

-1

ГРУ

-2

ВРУ

-1

ВРУ

-2

ВИПР

18,00
16,00
14,00
12,00
10,00

8,00
6,00
4,00
2,00
0,00

5  7  11 13 17 19  23 25 29  31 35 37 41 43 47 49

ВИПР

ГРУ

-2

ГПП

-1

ГПП

-2

РП

-1

РП

-2

РП

-1

ПС

-

ЭС

ПС

-

ЭС

Рис

. 7. 

Сравнение

 

коэффициента

 

искажения

 

синусои

-

дальной

 

формы

 

кривой

 

тока

 

согласно

 IEEE Std 519-1992

ПС

-

ЭС

ГПП

-1

ВИПР

ГПП

-2

РП

-2

РП

-1

ВРУ

-2

ВРУ

-1

ГРУ

-2

ГРУ

-1

16
14
12
10

8
6
4
2
0

8

8

8

8

8

8

8

5

5

5

4,43

4,66

14,175

2,62

3,96

7,55

7,78

7,85

10,64755

11,91951

ПД

, %

КГС

U


background image

53

ЛИТЕРАТУРА

1. 

Шаров

 

Ю

.

В

., 

Тульский

 

В

.

Н

и

 

др

Современное

 

состояние

 

электри

-

ческих

 

сетей

 

Республики

 

Таджи

-

кистан

 

по

 

качеству

 

электрической

 

энергии

 // 

Вестник

 

Таджикского

 

технического

 

университета

, 2011, 

 4(16). 

С

.40–50. 

2. 

Тульский

 

В

.

Н

., 

Назиров

 

Х

.

Б

., 

Джураев

 

Ш

.

Дж

., 

Иноятов

 

Б

.

Дж

Современное

 

состояние

 

и

 

пер

-

спективы

 

обеспечения

 

качества

 

электроэнергии

 

в

 

электрических

 

сетях

 

открытой

 

акционерной

 

хол

-

динговой

 

компании

  «

Барки

 

То

-

чик

» // 

Вестник

 

МЭИ

, 2018, 

 1. 

С

. 34–40. 

3. 

Амирханов

 

А

.

С

., 

Камолов

 

М

.

М

и

 

др

Оценка

 

результатов

 

модели

-

рования

 

распределения

 

высших

 

гармоник

 

тока

 

в

 

системе

 

электро

-

снабжения

 

алюминиевого

 

заво

-

да

 // 

Политехнический

 

вестник

Серия

Инженерные

 

исследова

-

ния

, 2019, 

 2(46). 

С

. 14–20.

4. 

Джураев

 

Ш

.

Дж

Анализ

 

качества

 

электроэнергии

 

в

 

электрических

 

сетях

 

ГУП

  «

ТАЛКО

» / 

Тезисы

 

до

-

кладов

 

Двадцать

 

второй

 

Между

-

народной

 

научно

-

технической

 

конференции

 

студентов

 

и

 

аспи

-

рантов

 «

Радиоэлектроника

элек

-

тротехника

 

и

 

энергетика

», 

в

 3 

то

-

мах

М

.: 

Издательский

 

дом

 

МЭИ

2016. 

С

. 285. 

5. 

Карташев

 

И

.

И

., 

Тульский

 

В

.

Н

., 

Шамонов

 

Р

.

Г

и

 

др

Управление

 

качеством

 

электроэнергии

Уч

пособие

 

для

 

вузов

Под

 

редак

-

цией

 

Ю

.

В

Шарова

. 2-

е

 

изд

., 

пере

-

раб

и

 

доп

М

.: 

Издательский

 

дом

 

МЭИ

, 2008. 354 

с

.

6. 

Жежеленко

 

И

.

В

Показатели

 

ка

-

чества

 

электроэнергии

 

на

 

про

-

мышленных

 

предприятиях

М

.: 

Энергия

, 1977. 127 

с

.

7. Dzhuraev S.D., Rahimov R.A., 

at al. Compensation of higher 
harmonics of current in the 
electric power systems containing 
loads with nonlinear volt-ampere 
characteristics. Proceedings of the 
2020 IEEE Conference of Russian 
Young Researchers in Electrical and 
Electronic Engineering, EIConRus 
2020, pp. 1208-1213.

8. 

Додхудоев

 

М

.

Д

., 

Назиров

 

Х

.

Б

., 

Вохидов

 

М

.

М

и

 

др

Сопостави

-

мость

 

уровней

 

высших

 

гармо

-

ник

полученных

 

на

 

математи

-

ческой

 

модели

 

с

 

результатами

 

инструментального

 

контроля

 

в

 

электрической

 

системе

 

Ре

-

спублики

 

Таджикистан

 // 

Вест

-

ник

 

Таджикского

 

технического

 

университета

, 2015, 

 4(32). 

С

. 88–92.

9. 

Додхудоев

 

М

.

Д

., 

Назиров

 

Х

.

Б

., 

Вохидов

 

М

.

М

и

 

др

Моделиро

-

вания

 

электрической

 

системы

 

для

 

исследования

 

токов

 

высших

 

гармоник

 // 

Вестник

 

Таджикско

-

го

 

технического

 

университета

2015, 

 4(32). 

С

. 71–73.

10. 

Смирнов

 

С

.

С

Метод

 

определе

-

ния

 

фактического

 

вклада

 

сети

 

и

 

потребителя

 

в

 

коэффициен

-

ты

 

высших

 

гармоник

 

напряже

-

ния

 // 

Электричество

, 2005, 

 10. 

С

. 54–61.

11. 

ГОСТ

-32144-2013. 

Нормы

 

каче

-

ства

 

электрической

 

энергии

 

в

 

си

-

стемах

 

электроснабжения

 

обще

-

го

 

назначения

. URL: https://docs.

cntd.ru/document/1200104301.

12. IEEE Std 519-1992. Recommended 

Practices and Requirements for 
Harmonic Control in Electrical 
Power Systems. URL: http://www.
coe.ufrj.br/~richard/Acionamentos/
IEEE519.pdf. 

REFERENCES
1.  Sharov  Yu.V.,  Tulsky  V.N.,  Karta-

shev I.I., Nazirov H.B., Tashev J.S. 
The current state of electric net-
works of the Republic of Tajikistan 
on the quality of electric energy. Bul-
letin of the Tajik Technical Univer-
sity, 2011, no. 4(16), pp. 40-50.

2. Tulsky V.N., Nazirov H.B., Jura-

ev Sh.J., Inoyatov B.D. The current 
state and prospects of ensuring the 
quality of electricity in electric net-
works of the open joint-stock hold-
ing company "Barki Tojik". Bulletin 
of the Moscow Power Engineering 
Institute. Bulletin of the MPEI, 2018, 
no. 1, pp. 34-40.

3. Amirkhanov A.S., Kamolov M.M., 

Nazirov H.B., Ismoilov S.T., Jura-
ev Sh.J. Evaluation of the results of 
modeling  the  distribution  of  higher 
harmonics of current in the power 
supply system of an aluminum plant. 
Polytechnic Bulletin. Series: Engi-
neering Research, 2019, no. 2(46), 
pp. 14-20.

4.  Juraev Sh.J. Analysis of the quality 

of electricity in the electric networks 
of SUE "TALKO". Abstracts of the 
Twenty-second International Scien-

ti

fi

 c and Technical Conference of 

Students and Postgraduates "Radio 
electronics, electrical engineering 
and power engineering": in 3 vol. 
Moscow: Publishing House of MEI, 
2016, p. 285.

5.  Kartashev I.I., Tulsky V.N., Shamo-

nov R.G., et al. Electric power quality 
management: a textbook for univer-
sities. Moscow: Publishing House of 
MEI, 2008, 354 p.

6.  Zhezhelenko I.V. Indicators of the 

quality of electricity at industrial en-
terprises. Moscow: Energy, 1977. 
127 p.

7.  Dzhuraev S.D., Rahimov R.A., at al. 

Compensation of higher harmonics 
of current in the electric power sys-
tems containing loads with nonlinear 
volt-ampere characteristics. Pro-
ceedings of the 2020 IEEE Confer-
ence of Russian Young Researchers 
in Electrical and Electronic Engi-
neering, EIConRus 2020, pp. 1208-
1213.

8.  Dodhudoev M.D., Nazirov H.B., Vo-

hidov M.M., Majidov A.Sh., Yunu-
sov P.A. Comparability of the levels 
of higher harmonics obtained on 

a mathematical model with the re-
sults of instrumental control in the 
electrical system of the Republic of 
Tajikistan. Bulletin of the Tajik Tech-
nical University, 2015, no. 4(32), 
pp. 88-92.

9. Dodhudoev M.D., Nazirov H.B., 

Vohidov M.M., Karimov D.H., Ma-
jidov  A.S.  Modeling  of  an  electrical 
system for the study of currents of 
higher  harmonics.  Bulletin  of  the 
Tajik Technical University, 2015, no. 
4(32), pp. 71-73.

10. Smirnov S.S. Method for determin-

ing the actual contribution of the net-
work and the consumer to the coef-

fi

 cients of higher voltage harmonics. 

Electricity, 2005, no. 10, pp. 54-61.

11. GOST-32144-2013. Standards for 

the quality of electrical energy in 
general-purpose power supply sys-
tems. URL: https://docs.cntd.ru/doc-
ument/1200104301.

12. IEEE Std 519-1992 Recommend-

ed Practices and Requirements 
for Harmonic Control in Electrical 
Power Systems. URL: http://www.
coe.ufrj.br/~richard/Acionamentos/
IEEE519.pdf.

 3 (72) 2022


Оригинал статьи: Результаты оценки токов и напряжения высших гармоник на основе моделирования системы электроснабжения предприятия

Ключевые слова: алюминиевый завод, моделирование, высшие гармоники, оценка качества электроэнергии

Читать онлайн

В статье рассматривается моделирование элементов системы электроснабжения алюминиевого завода, который функционирует на территории Республики Таджикистан. Приводятся информация о современном состоянии завода и характеристика схемы электроснабжения. Для оценки установившихся значений токов и напряжений первой и высших (до 50-й) гармоник выполнено моделирование в программном комплексе ETAP 16.0, который широко используется для изучения электротехнических процессов в электроэнергетических системах. Приведены результаты расчета токов и напряжений высших гармоник по всем узлам рассматриваемой схемы в виде суммарных коэффициентов искажения синусоидальности и коэффициентов n-й гармонической составляющей кривых напряжения и тока по узлам схемы электроснабжения завода.

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 1(82), январь-февраль 2024

Исследование влияния объектов микрогенерации на уровень напряжения в электрических сетях низкого напряжения

Возобновляемая энергетика / Накопители Учет электроэнергии / Тарифообразование / Качество электроэнергии
Харитонов М.С. Кугучева Д.К.
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 6(81), ноябрь-декабрь 2023

Критерий потерь мощности от несимметричных токов в трехфазных трансформаторах и четырехпроводных линиях

Учет электроэнергии / Тарифообразование / Качество электроэнергии
Косоухов Ф.Д. Епифанов А.П. Васильев Н.В. Криштопа Н.Ю. Горбунов А.О. Борошнин А.Л.
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 6(81), ноябрь-декабрь 2023

Методика определения мест установки средств компенсации перемежающейся несимметрии напряжений в электрической сети с тяговой нагрузкой

Учет электроэнергии / Тарифообразование / Качество электроэнергии
Тульский В.Н. Силаев М.А. Шиш К.В. Бордадын П.А. Шиш М.Р. Семешко Д.А.
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 6(81), ноябрь-декабрь 2023

О влиянии провалов и прерываний напряжения на режимы функционирования промышленных систем электроснабжения

Учет электроэнергии / Тарифообразование / Качество электроэнергии Диагностика и мониторинг
Севостьянов А.А.
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»