Русская версия English version

Разработка мероприятий по устранению резонансных явлений на частотах высших гармоник на линии электропередачи 35 кВ

С.Г. Тигунцев, К.В. Шафаревич

Вестник ИГЭУ, 2023 г. выпуск 5, сс. 40—50

Скачать PDF

Аннотация на русском языке: 

Состояние вопроса. Значительное отклонение кривой напряжения от синусоидальной в некоторых действующих линиях электропередачи энергосистемы Иркутской области является проблемой для обеспечения качества электроэнергии и надежности сети. Целью настоящего исследования является разработка организационно-технических мероприятий по устранению резонансных явлений на частотах высших гармоник в действующей электрической сети 35 кВ, подключенной к тяговой подстанции.

Материалы и методы. Объектом исследования являются несинусоидальные режимы работы линии электропередачи 35 кВ, подключенной к обмотке среднего напряжения трехобмоточного тягового трансформатора. Использованы технологические методы исследования расчетным путем по схеме замещения действующей линейной схемы электроэнергетической системы с тяговой подстанцией. Исследования проведены с использованием программного комплекса «Программа расчета несимметричных и несинусоидальных режимов электрических сетей» и пакета Microsoft Excel.

Результаты. Разработана модель электрической сети 110–35–10 кВ «Потребитель 1 – Потребитель 2 – Потребитель 3» с помощью программного комплекса «Программа расчета несимметричных и несинусоидальных режимов электрических сетей». Результаты расчетов обработаны с помощью пакета Microsoft Excel. Рассчитаны несинусоидальные электрические режимы схемы замещения электроэнергетической системы и линии электропередачи. Выполнены расчеты несинусоидальных режимов линии 35 кВ в целях демонстрации распределения напряжений высших гармоник вдоль линии. Установлено, что показатели качества электроэнергии по несинусоидальности напряжений в большинстве узлов линии электропередачи 35 кВ не соответствуют ГОСТ 32144-2013. Расчет и анализ несимметричных несинусоидальных режимов рассматриваемой сети показал наличие резонансного увеличения напряжений вдоль линии на частотах нечетных высших гармоник и устранение резонансных явлений при установке компенсационного реактора в начале линии 35 кВ. На основании полученных расчетов составлены графические отображения кривых напряжений гармонических составляющих от 3 до 39.

Выводы. На основании полученных данных предложены технические мероприятия (установка компенсационного реактора в начале линии) по устранению резонансных явлений для повышения качества электроэнергии в части несинусоидальности напряжений на шинах потребителей электроэнергии, подключенных к линии 35 кВ. Предлагаемые мероприятия позволят повысить качество электрической энергии на шинах потребителей до норм, установленных ГОСТ 32144-2013.

Список литературы на русском языке: 

1. Вагин Г.Я., Куликов А.Л.  Качество электрической энергии в системах электроснабжения. Анализ состояния методов нормирования и контроля // Электрические станции. – 2019. – № 6. – С. 54–59. https://doi.org/10.34831/EP.2019.1055.44184. 

2. Кудряшев Г.С., Третьяков А.Н. Нормализация уровня несинусоидальности напряжения в распределительных сетях // Электротехнологии и электрооборудование в АПК. – 2022. – № 1. – С. 9–13.

3. Коверникова Л.И., Серков А.В., Шамонов Р.Г.  Об управлении качеством электрической энергии в России в прошлом, настоящем и будущем // Энергетическая политика. – 2018. – № 1. – С. 75–85.

4. Висящев А.Н., Федосов Д.С., Федчишин В.В. Оценка влияния электроприемников на уровень гармонических составляющих напряжения в электрической сети // Управление качеством электрической энергии: сб. тр. Междунар. науч.-практ. конф., г. Москва, 26–28 ноября 2014 г. – М.: Центр полиграфических услуг «Радуга», 2014. – С. 209–2165.

5. Zhang Xiao-Ping, Yan Zuanhong. Energy quality: a definition // IEEE Open Access Journal of Power and Energy. – 2020. – Vol. 7. – P. 430–440. https://doi.org/10.1109/OAJPE.2020.3029767. 

6. Регулируемые фильтрокомпенсирующие устройства для систем тягового электроснабжения / В.П. Довгун, Д.Э. Егоров, И.Г. Важенина, А.Ф. Синяговский // Омский научный вестник. – 2018. – № 5. – С. 45–50. https://doi.org/10.25206/1813-8225-2018-161-45-50.

7. Serfontein D., Rens J., Botha G. Harmonic impedance assessment using prevailing phasors // 18th International Conference on Harmonics and Quality of Power. – 2018. https://doi.org/10.1109/ICHQP.2018.8378872. 

8. Кудряшев Г.С., Третьяков А.Н. Эффективность снижения уровня несинусоидальности напряжения на сельскохозяйственных предприятиях Иркутской области // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. – 2021. – № 6. – С. 121–128.

9. Способ уменьшения амплитуд высших гармоник в выходном напряжении частотного преобразователя / А.В. Стариков, С.Л. Лисин, О.С. Беляева, В.А. Кирдяшев // Вестник Самарского государственного технического университета. Сер. Технические науки. – 2021. – Т. 29, № 1. – С. 120–132. https://doi.org/10.14498/tech.2021.1.9. 

10. Федосов Д.С. Методы уменьшения погрешностей экспериментального определения параметров схем замещения потребителей на высших гармониках // Вестник Иркутского государственного технического университета. – 2013. – № 10. – С. 254–261.

11. Федосов Д.С. Разработка метода оценки влияния потребителей на несинусоидальность и несимметрию напряжений в электрической сети: автореф. дис. ... канд. техн. наук. – Новосибирск, 2014. – 21 с.

12. Гармонические составляющие и насыщение электротехнической стали / Г.П. Муссонов, Д.С. Федосов, И.Н. Просекин, П.А. Никонова // Интеллектуальная электротехника. – 2020. – № 4. – С. 61–68.

13. Assessing time-varying harmonic interactions in a wind park / V. Ravindran, N. Nakhodchi, S. Rönnberg, M.H.J. Bollen // IEEE Access. – 2021. – Vol. 9. – P. 68151–68160. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2021.3076879.  

14. Федотов А.И., Федотов Е.А., Чернова Н.В. Схемы замещения вентильных преобразователей для расчета гармоник тока и напряжения. Ч.  II // Электричество. – 2007. – № 11. – С. 38–45.

15. Андрианова Л.П., Валеев Р.И. Проблемы обеспечения качества электроэнергии и пути снижения потерь в сельских распределительных электрических сетях 0,4 кВ // Международный научный журнал «Инновационная Наука». – 2018. – № 03. – С. 20–24.

16. Power system control and stability / V. Vittal, J.D. McCalley, P.M. Anderson, A.A. Fouad. – 3rd Edition. – Hoboken: Wiley-IEEE Press, 2002. – 832 p.

17. Оценка эффективности метода двух измерений при определении параметров схем замещения элементов электрической сети для высших гармонических составляющих токов и напряжений / Е.О. Анненков, Е.В. Зубова, А.С. Селезнев, Д.С. Федосов // iPolytech Journal. – 2022. – Т.  26, № 3. – С. 401–414. https://doi.org/10.21285/1814-3520-2022-3-401-414.

18. Karimov R.Ch. Research of the stabilizer of current taking into account the highest harmonicas in systems of power supply // Scientific journal "European Science review" Austria, Vienna. – 2015. – No. 9–10, September-October. – P. 144–146.

Ключевые слова на русском языке: 
компенсационный реактор, напряжение гармонических составляющих, несинусоидальность напряжения, высшие гармоники, резонанс, волновой процесс
Ключевые слова на английском языке: 
compensation reactor, voltage of harmonic components, non-sinusoidal voltage, higher harmonics, resonance, wave process
Индекс DOI: 
10.17588/2072-2672.2023.5.040-050
Количество скачиваний: 
18