ДОСЛІДЖЕННЯ ПРИЧИН ПОЯВИ ВИЩИХ ГАРМОНІК ТА СТРУКТУРИ КОЕФІЦІЄНТІВ НЕСИНУСОЇДАЛЬНОСТІ СТРУМУ І НАПРУГИ МЕРЕЖІ ЖИВЛЕННЯ ПІДПРИЄМСТВА З ПРОКАТНИМ ВИРОБНИЦТВОМ
DOI:
https://doi.org/10.31319/2519-2884.35.2019.47Ключові слова:
розподільна мережа 10 кВ, вищі гармоніки, коефіцієнти несинусоїдальності струму і напруги, метод кореляції, ряд Фур’єАнотація
У якості об’єкта дослідження взятий вузол електроживлення сортопрокатних цехів металургійного комбінату з підстанцією глибокого вводу 150/10 кВ, яка живить три цехові підстанції.
Вимірювання і обробка інформації виконувалась в основному мікропроцес-сорним комплексом ANAYST2Q (фірми LANDIS&GYR), комплекс дозволив реєструвати вищі гармоніки напруги і струму до 25-ї гармоніки включно, гармоніки від 2 до 40 вимірювались аналізатором гармонік 43250. Вимірювання проводились протягом кількох діб з різними навантаженнями.
Вимірювання гармонік у нормальних режимах показало наступне: друга та третя гармоніки слабо проявляються у спектрі, тобто середні значення на рівні 0,2-0,5%; канонічні гармоніки 5-7 на рівні 0,8-1,2%; гармоніки 11-13 на рівні 1,0-1,2% відповідно; при цьому коефіцієнт несинусоїдальності напруги (Kнс) знаходився у межах 4,5-8,7%.
Так, були зафіксовані значення: n=22 – 0,9%; n=25 – 1,3%; n=29 – 4,6%; n=36 – 1,8%; n=39 – 1,8%. Як бачимо, тут присутні в основному парні і непарні неканонічні гармоніки. Появу у спектрі парних і непарних гармонік високого порядку можна пояснити в основному несиметрією імпульсів вмикання тиристорів. Осцилографування імпульсів керування тиристорами перетворювачів, проведене на десяти клітях чорнової та чистової прокатки, показало, що допустима норма у 3 ел.град. перевищувалась у 8 випадках і знаходилась у межах e=5,2-9,5 ел.град.
Значні дослідження у цьому напрямі зроблені проф. І.В. Жежеленко. У даних публікаціях дається рекомендація, щоб при розрахунках показників якості електроенергії ураховувались тільки гармоніки до 13-го порядку. Однак, наші дослідження свідчать, що у цьому разі розрахунки коефіцієнтів несинусоїдальності будуть мати похибку у 30-40%. Тому ми пропонуємо аналогічні розрахунки виконувати з урахуванням гармонік до 40-ї включно.
Друге питання, яке вирішується у статті, це визначення структури коефіцієнтів несинусоїдальності струму і напруги. Під структурою коефіцієнтів ми розуміємо склад і рівень гармонік, які формують вказані коефіцієнти. У якості методу дослідження застосовано статистичний метод кореляцій. Між коефіцієнтами несинусоїдальності та ступінь зв’язку низька (фаза А – R0=0,250; фаза В – R0=0,227; фаза С – R0=0,137) не зважаючи на те, що оброблялись масиви, отримані за синхронним осцилографуванням.
З метою аналізу внутрішньої структури коефіцієнтів несинусоїдільності було проведено розклад випадкових функцій у ряд Фур’є. Метод дозволив визначити склад і рівень гармонік випадкових процесів з наступним відкиданням статистично незначних коефіцієнтів (тобто гармонік) за критерієм Стьюдента.
Аналіз розрахунків показав, що коефіцієнти несинусоїдальності струмів сформовані непарними гармоніками низького порядку n£7; коефіцієнти несинусоїдальності напруги мають змішану структуру, при чому основний вклад зроблений гармоніками високого порядку n=21¸40, як парними, так і непарними.
Посилання
Жежеленко И.В. Высшие гармоники в системах электроснабжения промышленных предприятий. К.: Техніка, 1974. 184с.
Хмельницький Є.Д., Клюєв О.В. Визначення ефективності фільтрів вищих гармонік у мережах 10 кВ металургійного комбінату. Збірник наукових праць ДДТУ. Кам’янське, 2017. Вып. 1 (30). С.104-111.
Садовой А.В., Хмельницкий Е.Д., Клюев О.В., Волошин Ю.А. Высшие гармоники в распределительной сети 10 кВ металлургического комбината и вопросы оптимиза-ции работы силовых резонансных фильтров. Вісник КДПУ ім. Остроградського. Кременчук: КДПУ, 2008. Вип. 2 (49) Ч.1.
Хмельницький Е. Д., Клюєв О.В. Исследование нестационарных случайных процессов в электроснабжении. Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету: наукові праці КДПУ. Кременчук: КДПУ, 2005. Вип.3(32). С.144-147.
Вентцель Е.С. Теория вероятности. М.: Наука, 1969. 576с.
