volume-1_section-1

50

Кроме выполнения функции компенсации реактивной мощности, компенсирующие установки способствуют улучшению показателей качества электрической энергии (ПКЭ), улучшают режим напряжения в тяговой сети, снижают несимметрию токов и напряжений. Гармоники тока, создаваемые нелинейными нагрузками, могут привести к серьёзным проблемам для систем электропитания. Гармонические составляющие представляют собой токи с частотами, кратными основной частоте источника питания. Высшие гармоники тока, накладываемые на основную гармонику, приводят к искажению формы тока. В свою очередь искажения тока влияют на форму напряжения в системе электропитания, вызывая недопустимые воздействия на нагрузки системы [3].

Показатели качества электрической энергии на вводах подстанций, а также шинах тяговой сети Ружинской ЭЧ, неоднократно измерялись лабораториями Дальэнерго, Дальневосточной ж. д., ДВГУПС. Они значительно отличаются от норм, обусловленных ГОСТ 13109 – 97 [4]. Для их повышения в тяговую сеть рекомендуется включать компенсирующие и фильтркомпенсирующие (ФКУ) устройства. Они не только уменьшают несинусоидальность напряжения и содержание высших гармоник тока, но и снижают несимметрию напряжений по фазам.

Производился анализ работы тяговой подстанции Ружино до и после установки ФКУ. Как показывают графики на рис. 1, расход электроэнергии и мощности составляет значительную величину. Поэтому возникает необходимость введения КУ и ФКУ.

51

Рис. 1. Распределение активной и реактивной мощностей по тяговым трансформаторам

Врезультате многократных измерений были получены графики

ирассчитаны показатели качества электроэнергии, показывающие большое отклонение напряжения и значительные токи. Установившееся отклонение напряжения по прямой последовательности (его максимальное и минимальное значения) на шинах 220 кВ тяговой подстанции Ружино превышает не только нормально допустимое, но и предельно допустимое значение по ГОСТ 13109-97. Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения на шинах 220 кВ и 27,5 кВ значительно превышает нормы для всех режимов. Высокие значения коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения связаны, с наличием в кривой напряжения гармонических составляющих напряжения, доля которых велика. Гармонические составляющие присутствуют не только в тяговой сети, но и вызывают искажения в токах и напряжениях в ЛЭП. Доля высших гармоник остаётся значительной. Наибольшее значение имеет 7-я гармоника. Ступень ФКУ, которая рассчитана на фильтрацию 7-й гармоники, не выполняет полностью свою функцию.

Вэксплуатации до сих пор ведётся работа по наладке КУ и ФКУ. В настоящее время на тяговой подстанции «Ружино» эти установки включены в разные плечи контактной сети, однако ожидаемого положительного результата не получено. С 2004 по 2008 год ведётся работа по настройке оптимальных параметров ФКУ и КУ, но пока цель не достигнута. В связи с этим целесообразно исследовать влияние различных компенсирующих устройств, их мощностей и схем включения на основные показатели качества с помощью компьютерного моделирования.

Для данной цели выбрана система OrCAD. Данная программа позволяет фиксировать значения измеряемых величин (напряжения, тока, мощности) не выезжая на линию. В реальной ситуации замеры

52

проводятся через определённые промежутки времени, и поэтому нельзя уловить некоторые мгновенные изменения в линии. С помощью системы OrCAD даётся такая возможность – испытания реальной конструкции при действии различных дестабилизирующих факторов и учёта разброса параметров.

Разработана модель тяговой сети (рис. 2, 3), которая представляет собой источник (напряжение энергосистемы, откуда питается вся тяговая сеть), и сопротивления системы (высоковольтной ЛЭП); затем представлена Т-образная схема замещения трансформатора тяговой подстанции, состоящая из потоков рассеивания первичной и вторичной обмоток трансформатора и основного магнитного потока. Следующий элемент модели – участок контактной сети Ружино – Дальнереченск, равный 57 км, который представляет собой последовательное соединение нескольких Т – образных схем замещения, каждая из них состоит из активных и индуктивных элементов, параметры которых соответствуют реальным данным двухкилометрового участка тяговой сети [5].

53

Рис. 2. Модель тяговой сети и электровоза в системе OrCAD

54

Рис. 3. Модель участка тяговой сети и ФКУ в системе OrCAD

В качестве нагрузки тяговой сети принята модель электровоза с реальными параметрами, разработанная на кафедре «Электротехника, электроника и электромеханика». В процессе моделирования возможно производить имитацию движения электровоза от подстанции вдоль заданного участка тяговой сети, подключая выводы от электровоза в различные точки тяговой сети.

Графики показывают, как искажаются кривые напряжений и токов (напряжение и ток тягового двигателя электровоза, контактной сети) в режиме тяги (рис. 4, 5).

55

Благодаря широким функциональным возможностям программы OrCAD при разработке модели ФКУ, как правило, преследуется несколько целей, например, стабилизация отклонения напряжения, минимизация коэффициента несимметрии по обратной последовательности напряжения, минимизация несимметрии нагрузочных токов и перерасхода активной мощности, максимальная компенсация реактивной мощности.

Модель фильтркомпенсирующей установки представлена в виде двухзвенного устройства, включенного в фазу Б. Целесообразно в системе электроснабжения применять именно два звена ФКУ. Это способствует увеличению надёжности системы в целом, а также су-

56

щественному повышению эффективности подавления высших гармоник тока. Каждое звено ФКУ ЕС006-00-000-ООЭ4 состоит из блока выключателей ввода (А2), реакторного (L1-L3) и конденсаторного оборудования (С1-С18), резисторов (R1) и модуля аппаратуры управления (А1), аппаратуры измерения (трансформаторы тока и напряжения в составе тяговой подстанции и самого УФК) (рис. 6) [6].

Рис. 6. Схема ФКУ

57

Каждая ступень, состоящая из нескольких конденсаторов и одного реактора, настроена на определённые гармоники. Устройство включено во вторичную обмотку трансформатора ТП. Необходимо выполнить расчёты по выбору оптимальных параметров ФКУ и провести исследования с помощью моделирования для оценки влияния ЭПС на искажение показателей качества электрической энергии, чтобы определить на какие частоты мы должны настраивать УФК.

УФК обеспечивает фильтрацию третьей гармоники аналогично компенсирующим устройствам, а фильтрация более высокочастотных составляющих обеспечивается за счет выбора параметров фильтра. Изменяя параметры фильтрокомпенсирующего устройства, а также варианты его подключения, возможно определять и оценивать показатели качества.

При модернизации уже используемых ФКУ и выборе оптимальных параметров появляется возможность улучшения фильтрующих характеристик и расширения спектра фильтруемых гармоник. В результате при незначительном отклонении спектра генерируемых в сеть гармоник при переходных процессах возможно лишь незначительное ухудшение показателей ФКУ.

Таким образом, в дальнейшем с помощью данной модели появляется возможность решения многих проблем, определяющих качество электрической энергии.

ЛИТЕРАТУРА:

1.Василянский А.М., Мамошин Р.Р. Совершенствование системы тягового электроснабжения железных дорог, электрифицированных на переменном токе 27,5 кВ, 50 Гц // Железные дороги мира.- 2002.- № 8.

2.Боровиков В.А. и др. Электрические сети и системы / В.А. Боровиков, В.К. Косарев, Г.А. Ходот.– М.: Энергия, 1968.– 431 с.

3.Аррилага Дж. и др. Гармоники в электрических системах / Дж. Аррилага, Д. Бредли, П. Боджер.- М: Энергоатомиздат, 1990.– 320 с.

4.ГОСТ 13109-97 Электрическая энергия. Совместимость технических средств. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения.– М: Издательство стандартов, 1998. – 32 с.

5.Савоськин А.Н., Кулинич Ю.М. Математическое моделирование электромагнитных процессов в динамической системе «контактная сеть – электровоз» // Электричество.- 2002.- № 2.

58

6.Ли В.Н., Дынькин Б.Е. Отчёт о научно-исследовательской работе // Расчёт надёжности и эффективности системы тягового электроснабжения на участке Бикин.– Сибирцево.- 2002.- 98 с.

Научный руководитель: М.И. Клочков, доцент, Электроснабжение транспорта, ДВГУПС.

ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЯ«ЭНЕРГОМАШ(ЮК) ЛТД» Г. ЕКАТЕРИНБУРГ

А.С. Курков Томский политехнический университет

ЭЛТИ, ЭСПП, группа 9331

"Энергомаш" – крупнейшая группа предприятий энергетического машиностроения России, которая объединяет активы крупнейших машиностроительных заводов и занимает ведущие позиции на внутреннем рынке по производству энерготехнологических котлов и трубопроводной арматуры, трубопроводов для тепловых и атомных электростанций, газовых турбин, турбо- и гидрогенераторов, оборудования для нефтегазохимического комплекса, крупных водяных и химических насосов, трансформаторов, высоковольтного оборудования, металлоконструкций промышленного, мостового и бытового строительства. Данное предприятие также является серийным производителем малых газотурбинных теплоэлектроцентралей (ГТ ТЭЦ).

Группа "Энергомаш" имеет различную производственную структуру, в ее состав входят предприятия и заводы, работающие в своих сегментах рынка: "Энергомаш (ЮК) Лимитед" - инжиниринговая компания с филиалами в гг.. Белгороде, Волгодонске, Екатеринбурге, Санкт-Петербурге, Чехове Московской области, Барнауле. Одним из основных предприятий является компания "Энергомаш (ЮК) Лимитед" г. Екатеринбург специализирующиеся на выпуске электротехнического оборудования, трансформаторов, высоковольтного оборудование, шунтирующих реакторов и другого электрического оборудования.

Долгое время данный завод был известен под названием «Уралэлектротяжмаш», но в 1998 году была проведена государственная регистрация ОАО "Энергомашкорпорация" с целью объединения производственных мощностей и укрепления рыночных позиций ряда машиностроительных предприятий. В 2000 году была начата реализация программы по техническому переоснащению предприятия. В этом же

59

году компания "Энергомаш (ЮК) Лимитед" зарегистрирована в Лондоне с целью выхода продукции Группы на мировой товарный рынок, а также привлечения инвестиций с мировых финансовых рынков.

На территории предприятия находилось 28 цехов до 2007 года, в конце которого было принято решение о модернизации и реконструкции рассматриваемого завода, в результате чего было снесено 10 цехов. На данный момент в работе находится 18 оставшихся.

Таким образом, задачей данного проекта является оптимальная разработка схемы внутризаводского электроснабжения при имеющимся числе электроприемников на данный момент и подробная разработка схемы электроснабжения изоляционного корпуса.

Из 18 цехов к третьей категории потребителей относятся одиннадцать остальных: это электропотребители 2 категории. Завод имеет суммарную активную нагрузку на стороне 0,4 (кВ) порядка 46690,8 (кВт) и на стороне 6 (кВ) 17677,7(кВт).

Предприятие «Энергомаш» в г. Екатеринбурге питается по воздушной линии АС-240 от Калиненской электростанции, находящейся от него в 22 километрах. Класс напряжения питающей линии – 110 (кВ). С учетом общей нагрузки предприятия произведен расчет, в результате которого на главной понизительной подстанции были выбраны 2 трансформатора типа ТРДН-40000/110. Предложенная схема ГПП отвечает всем требованиям надежности, безопасности и молниезащиты.

С помощью проведенных расчетов к установке в распределительной сети 6 (кВ) были намечены 42 трансформатора типа ТМ-1600 или 30 трансформаторов типа ТМ-2500. При технико-экономическом сравнении выше предложенных вариантов выяснили, что с точки зрения экономики и надежности целесообразен первый вариант. Мощность, приходящаяся на один трансформатор, равна 1112 кВт. Также была выяснена доля нагрузки, приходящаяся на каждый цех. Так, например, для гидрокорпуса она составила 6,89. Исходя из проведенных расчетов, была выполнена оптимальная схема электроснабжения рассматриваемого предприятия [приложение 1]. В качестве примера была спроектирована схема электроснабжения изоляционного корпуса, который запитывается по двум линиям: 1) ГПП-ТП12-РП5 и 2) ГПП-

ТП13-РП6.

Таким образом, была спроектирована оптимальная экономически целесообразная электрическая сеть, отвечающая требованиям надежности и безопасности.