РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ СОВМЕСТНОЙ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОПРИЕМНИКОВ С РЕЗКОПЕРЕМЕННОЙ НАГРУЗКОЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ

Черепанов В.В.¹, Калинина Е.А.²

¹ доктор технических наук, профессор; ² старший преподаватель, Вятский государственный университет

РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ СОВМЕСТНОЙ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОПРИЕМНИКОВ С РЕЗКОПЕРЕМЕННОЙ НАГРУЗКОЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ

Аннотация

Данная статья посвящена разработке математической модели совместной работы электроприемников с резкопеременной нагрузкой и производственных потребителей.

Ключевые слова: математическая модель, колебания напряжения, производственные потребители, качество электрической энергии.

Cherepanov V.V.¹, Kalinina E.A.²

¹ D.T.S., Professor; ² Sen. Teacher, Vyatka State of the University

DEVELOPMENT OF MATHEMATICAL MODEL COLLABORATION OF ELECTRORECEIVERS WITH REZKOPEREMENNA LOADING AND CONSUMERS

Abstract

This article is devoted to development of mathematical model of collaboration of electroreceivers with rezkoperemenny loading and production consumers.

Keywords: mathematical model, tension fluctuations, production consumers, quality of electric energy.

Источниками резкопеременных нагрузок в системах электроснабжения являются мощные электроприемники с резкопеременным графиком потребления мощности. Скачкообразное изменение нагрузки вызывают также включения мощных электродвигателей с большой кратностью пускового тока [1].

При работе потребителей с резкопеременной нагрузкой проявляется снижение качества электроэнергии в виде колебаний и отклонений напряжения, а при малой мощности источников питания – колебаний частоты.

При наличии резкопеременных нагрузок наиболее заметное снижение качества электроэнергии проявляется в виде колебаний напряжений. Колебания напряжения возникают в результате быстрого изменения потерь напряжения в элементах сети при резком изменении передаваемых по ним активной и реактивной мощностей. Возникая в какой-либо точке колебания напряжения распространяются по системе. При этом распространение колебаний напряжения к шинам низшего напряжения подстанций происходит практически без затухания, а к шинам высшего напряжения – с затуханием по амплитуде. Появление колебаний напряжения в системах электроснабжения отрицательно сказывается на работе чувствительных к ним электроприемников и, в первую очередь, на работу установок электрического освещения.

С целью разработки рекомендаций о допустимости совместного питания производственных потребителей и источников колебаний, были выполнены экспериментальные исследования режимов электропотребления резкопеременных нагрузок на шинах 0,4 кВ трансформаторных подстанции. Также была поставлена задача изучить влияние резкопеременной нагрузки характерных производств и отдельных электроприемников на параметры качества электроэнергии в различных точках электрической сети.

Исследование режимов электропотребления производилось с использованием переносного анализатора электропотребления AR.5 фирмы Circutor, а также прибором РЕСУРС UF2M.

В качестве примера ниже представлены результаты исследований, проводимых при работе оборудования с резкопеременным графиком нагрузки.

К рассмотрению принимается трансформаторная подстанция с трансформаторами ТМ 250 кВА. Измерения проводились в течение суток. Измерительные приборы устанавливались на шинах подстанции и на отходящем фидер. От этого фидера питается оборудование с резкопеременным графиком нагрузки, питание осуществляется кабелем ААВГ 4х16 протяженностью 30 метров. Помимо оборудования с резкопеременным характером нагрузки от данной подстанции питаются и другие производственные потребители (потребители со спокойным характером нагрузки). Кроме того, в перспективе по существующей схеме необходимо будет подключить электроприёмник с резкопеременным характером нагрузки – козловой кран марки ККС-10 мощностью 42 кВт. Кран подключается к фидеру. При этом необходимо обосновать возможность совместного питания дополнительно подключаемого оборудования с производственной нагрузкой, произведя расчёт колебаний напряжения.

На рисунке 1 приводится график изменения напряжения на вводе.

Рис. 1 – График изменения напряжения на вводе

Для обоснования возможности совместного питания оборудования с резкопеременным графиком нагрузки совместно с производственными потребителями был произведен расчет колебаний напряжений, создаваемых при работе резко-переменных нагрузок фидера.

Колебания напряжения характеризуется размахом амплитуды и частотой возникновения колебания. В качестве примера приводится гистограмма размахов изменения напряжения (рисунок 2), возникающих при работе оборудования с резкопеременным характером нагрузки (пример для фазы а).

При проведении измерений нормы ГОСТ 13.109-97 по размаху изменения напряжения выполняются.

Рису. 2 – Гистограмма размахов изменения напряжения на фидере, возникающих при работе лесопильного оборудования (для фазы А)

Для определения колебаний напряжения, возникающих при подключении нового оборудования (рассматривается кран ККС-10), а также для обоснования возможности совместного питания дополнительно подключаемого оборудования производственных потребителей созданы расчетная модель работы крана и расчетная модель совместной работы существующего оборудования с резкопеременной нагрузкой и крана [4]. Результаты расчета режимов электропотребления представлены на рисунке 3.

Как следует из проведенных расчетов нормы ГОСТ 13.109-97 по размаху изменения напряжения выполняются.

Таким образом, при помощи разработанных математических моделей были определены значения колебаний напряжения при подключении нового оборудования (кран ККС-10) и сделан вывод о возможности совместного питания резкопеременной нагрузки с производственными потребителями.

Рис. 3 – Гистограмма размахов изменения напряжения, возникающих при работе крана ККС-10 (для фазы А), фидер №7

В результате проведенных исследований можно сделать следующие выводы.

При помощи созданных расчетных моделей произведен расчет колебаний напряжения в точке общего присоединения, возникающих при работе потребителей с резкопеременной нагрузкой. В результате расчетов установлено, что нормы ГОСТ 13.109-97 по размаху изменения напряжения выполняются.