Магистерский диплом на тему Анализ влияния высших гармонических составляющих напряжения на учет электроэнергии в сетях 0,4 кВ

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ 5
1ВЛИЯНИЕ ВЫСШИХ ГАРМОНИК НА СИСТЕМУ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ 7
1.1 Причины появления высших гармоник 7
1.2 Нормирование высших гармонических составляющих напряжения 9
1.3 Влияние высших гармоник на трансформаторы и линии электропередачи 16
1.4 Влияние высших гармоник на работу электроприёмников 17
1.5 Проблемы учёта электроэнергии в сетях 0,4 кВ 20
2 ВЛИЯНИЕ ВЫСШИХ ГАРМОНИК В СЕТЯХ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЯ НА ПОТЕРИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ 26
2.1 Влияние высших гармоник на работу системы электроснабжения 26
2.2 Потери от влияния высших гармоник 29
3.АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ВЫСШИХ ГАРМОНИК НА УЧЁТ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В СЕТЯХ 0,4 КВ 50
3.1 Влияние высших гармоник на системы учёта электроэнергии 50
3.2 Влияние высших гармонических составляющих напряжения на показания счётчиков активной энергии 50
3.3 Влияние высших гармонических составляющих напряжения на показания счётчиков реактивной энергии 54
3.4 Исследование влияния высших гармонических составляющих напряжения и тока на приборы учета 55
3.5 Методика расчёта несинусоидальных режимов 57
4. МЕТОДЫ СНИЖЕНИЯ УРОВНЯ ВЫСШИХ ГАРМОНИК В СЕТЯХ 0,4 КВ 63
4.1 Измерение уровня высших гармоник 63
4.2 Совершенствование учета электроэнергии при несинусоидальном характере тока и напряжения 64
4.3 Снижение уровня высших гармоник фильтрами 81
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 85
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 87

Введение:

Актуальность темы. В настоящее время большое внимание уделяется вопросу повышения качества электроэнергии, что непосредственно связано со снижением уровня высших гармоник.
Обеспечение задачи повышения качества электроэнергии в распределительных электрических сетях предполагает выбор целесообразных математических методов и моделей реализации задач оптимизации, выбор оптимальных конфигураций и параметров распределительных электрических сетей, решение научно-технической проблемы исследования потоков технической информации, а также комплекса задач по оценке достоверности исходной информации, исследование ее влияния на расчет и оптимизация параметров режима, определение необходимой степени и путей уточнения исходных данных и выбора целесообразных расчетных моделей с разработкой программного обеспечення этих задач.
Математические модели оценки и оптимизации параметров конфигурации распределительных электрических сетей обычно являются достаточно громоздкими, поэтому практическое применение аналитических методов в значительной степени зависит от обоснованности предположений, принимаемых при расчетах, осуществляемых для систем электроснабжения, которые относятся к классу сложных систем.
Целью написания выпускной квалификационной работы является исследование влияния высших гармоник напряжения на учет электроэнергии в сетях 0,4 кВ.
При написании работы были поставлены следующие задачи:
1. Изучить влияние высших гармоник на систему электроснабжения промышленного предприятия;
2. Изучить влияние высших гармоник в сетях электроснабжения предприятия на потери электроэнергии;
3. Выполнить анализ влияния высших гармоник приборы учета электроэнергии;
4. Изучить методы понижения уровня высших гармоник в сетях 0,4 кВ.
Объект исследования — распределительные электрические сети систем электроснабжения.
Предмет исследования. Гармонические составляющие напряжений.
При написании работы были использованы методы анализа, сравнения, проектирования.
Научная новизна выпускной квалификационной работы заключается в том, что проведено практическое исследование потерь в системах электроснабжения от влияния высших гармоник, проведен расчет тепловых потерь в проводниках, а также исследовано влияние высших гармоник на потери энергии с экономической точки зрения.
Практическая значимость полученных результатов заключается в возможности использования результатов расчета в сетях электроснабжения 0,4кВ, а также внедрении методики расчета денежных потерь от влияния высших гармоник на предприятия, которые занимаются учетом электроэнергии.

Заключение:

Таким образом, высшие гармоники напряжения и тока оказывают влияние на элементы систем электроснабжения и линии связи.
Основными формами воздействия высших гармоник на системы электроснабжения являются:
• увеличение токов и напряжений высших гармоник вследствие параллельного и последовательного резонансов;
• снижение эффективности процессов генерации, передачи, использования электроэнергии;
• старение изоляции электрооборудования и сокращение вследствие этого срока его службы;
• ложная работа оборудования.
В работе проведено практическое исследование влияние высших гармоник.
В работе представлены полученные зависимости, показывающие отклонения напряжения для потребителей при влиянии высших гармоник. Напряжение в сетях 0,4 кВ в любой момент времени отличается от рассчитанного математического ожидания этой величины вследствие наличия различных погрешностей, которые необходимо учитывать при наличии высших гармонических составляющих.
В результате проведенного расчета в третьей главе работы было произведено сравнение энергии уходящей в атмосферу, а также энергии на гармониках, выше основной. По разности этих энергий установлено, что потери в денежном эквиваленте составляют рублей. В результате данного расчета установлено, что для систем электроснабжения и учета электроэнергии необходимо применять методы снижения влияния потерь.
В четвертом разделе рассмотрены вопросы снижения влияния высших гармоник. Установлено, что оптимальным вариантом является использование активных фильтров.
В результате написания работы были выполнены следующие задачи
1. Изучено влияние высших гармоник на систему электроснабжения промышленного предприятия в ходе обзора литературы по теме исследования;
2. Изучено влияние высших гармоник в сетях электроснабжения предприятия на потери электроэнергии;
3. Выполнен анализ влияния высших гармоник на приборы учета электроэнергии;
4. Изучены методы понижения уровня высших гармоник в сетях 0,4 кВ.

Фрагмент текста работы:

1 ВЛИЯНИЕ ВЫСШИХ ГАРМОНИК НА СИСТЕМУ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ

1.1 Причины появления высших гармоник

Система электроснабжения сети характеризуется совокупностью исходных параметров и параметров управления сети, влияющих на эффективность электроснабжении потребителей электроэнергии. Выходными параметрами режима распределительной сети (РРМ) является нагрузки в узлах сети, как правило, изменяющиеся во времени [1].
Как выходные параметры в одних задачах и параметры управления в других используется схема сети, параметры отдельных ее элементов, алгоритмы и рабочие характеристики устройств режимной автоматики, уставки релейной защиты и противоаварийной автоматики, коэффициенты трансформации распределительных трансформаторов (РТ), мощность и характеристики устройств компенсации реактивной мощности, места установки и параметры коммутирующих аппаратов и т.п.
Совокупность показателей экономичности, надежности электроснабжения и качества электроэнергии определяет эффективность электроснабжения потребителей. Повышение этой эффективности и является целью управления режимами сетей.
Для количественной характеристики свойств электроэнергии применительно к определенным условиям ее производства, передачи и потребления установлены следующие показатели:
— при питании от электрических сетей однофазного тока: отклонение частоты, отклонение напряжения, размах колебаний частоты, размах колебаний напряжения, коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения;
— при питании от электрических сетей трехфазного тока: отклонение частоты, отклонение напряжения, размах колебаний частоты, размах колебаний напряжения, коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения, коэффициент обратной последовательности напряжения;