Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Причины и источники нарушений качества электроэнергии в электроустановках до 1кВ 12
1.1.Оборудование, искажающее качество электроэнергии в СЭС предприятий, организаций и учреждений 12
1.1. Распределение основных и вторичных потоков мощности в СЭС с искажающими нагрузками 16
1.2. Источники и причины перенапряжений в электроустановках организаций, зданий и учреждений 19
1.3. Влияние несимметрии токов и напрялсений на работу потребителей электрической энергии 26
1.4. Схемы электроустановок торговых, офисных центров и нефтеналивных терминалов 35
1.5. Постановка задач исследования режимов работы электроустановок 42
Глава 2. Разработка методик и программ расчета режимов работы электроустановок при нарушениях качества электрической энергии 43
2.1. Допущения при расчете несимметричных режимов работы электроустановок до 1кВ 43
2.2. Методика и уравнения расчета несимметричных режимов СЭС 43
2.3. Методика выбора контрольных точек КЭЭ 52
2.4. Программа OPTIMрационального размещения однофазных приемников электрической энергии 56
2.5. Алгоритм и программа NESIMрасчета экономического эффекта от внедрения технических мероприятий по снижению несинусоидальности, несимметрии, отклонения напряжения 67
2.6. Выводы по главе 2 78
Глава 3. Оценка влияния нарушений качества электроэнергии на работу электроустановок напряжением до 1кВ 80
3.1. Физическая модель исследования перенапряжений и способов защиты от них в электроустановках 81
3.2. Программа и технические средства экспериментальных исследований 87
3.3. Расчет экономического ущерба от нарушений качества электрической энергии предприятия «Луко йл- Усинскнефтегаз» 89
3.4. Экспериментальные исследования электроустановки архитектурно-художественной подсветки зданий ПО
3.5. Выводы по главе 3 123
Глава 4. Разработка проектов комплексной защиты потребителей в электроустановках зданий 125
4.1. Методика и программа расчета выбора параметров УЗИП и построения комплексной системы защиты электрооборудования 125
4.2. Расчет параметров УЗИП Хлебного Дома Большого Царицинского Дворца 131
4.3. Выбор устройств защиты электроустановок торговых г\ентров 136
4.4. Проектирование и расчет систем защиты от импульсных перенапряжений нефтеналивных терминалов 141
4.5. Расчетно-экспериментальные исследования комплексной системы защиты электроустановок перинатального центра 143
4.6. Выводы по главе 4 145
Заключение 146
Список литературы
- Распределение основных и вторичных потоков мощности в СЭС с искажающими нагрузками
- Методика и уравнения расчета несимметричных режимов СЭС
- Программа и технические средства экспериментальных исследований
- Расчет параметров УЗИП Хлебного Дома Большого Царицинского Дворца
Введение к работе
Актуальность проблемы
Современное развитие электроэнергетики характеризуется широким внедрением энергоемких нетрадиционных потребителей электроэнергии, отличающихся нелинейными и пофазно различными параметрами, а также высокой скоростью изменения их во времени. Увеличение доли нелинейных нагрузок, рост несимметрии в системах электроснабжения до 1кВ (по проектам закладывается 10%) существенно сказывается на экономических показателях и надежности работы электрических сетей и электроустановок торговых, офисных, медицинских центров и предприятий. Известно, что при коэффициентах несимметрии токов обратной и нулевой последовательности в сети, равных 25-КЗО%, потери мощности и электрической энергии в линиях 0,38кВ и трансформаторах потребительских ТП увеличиваются на 30-^50% по сравнению с симметричным режимом работы.
В настоящее время несимметрия, несинусоидальность, перенапряжения и колебания напряжений в электрических сетях и системах общего и специального назначения стали постоянно действующими факторами, существенно снижающими эффективность работы, как самих систем электроснабжения (СЭС), так и потребителей, подключенных к ним. Одной из причин несоответствия качества электрической энергии (КЭЭ) у потребителей является низкий уровень управления качеством электроэнергии, что приводит к несинусоидальности напряжения, а также увеличению доли несимметричной нагрузки до 85-90% от суммарной нагрузки городских объектов.
Методики и программный комплекс расчета дополнительных потерь активной мощности и электроэнергии, обусловленных несинусоидальностью, несимметрией и отклонениями напряжений, представляют особый интерес, так как дополнительные потери активной мощности должны входить в общий баланс предприятия независимо от причин их возникновения.
Из-за импульсных кратковременных (длительностью несколько микросекунд) и длительных (более 20 мс) возмущений напряжения в СЭС до 1кВ часто происходят сбои и отказы компьютеров и систем микропроцессорного управления. Немаловажным фактором в реализации мероприятий по улучшению качества электроэнергии является симметрирование нагрузки, выбор и автоматизированное проектирование устройств защиты от импульсных перенапряжений (УЗИЛ) в сетях до 1кВ.
Проектирование, эксплуатация электроустановок до 1кВ торговых, офисных предприятий, учреждений здравоохранения, вычислительных
центров, жилых и общественных зданий требуют решения задач рационального размещения однофазных нагрузок, защиты электроустановок от перенапряжений, снижения потерь от нарушений КЭЭ. Ввиду необходимости повышения эффективности работы, как самих систем электроснабжения, так и потребителей, подключенных к ним, возникла необходимость разработки:
методики расчета общего случая несимметричных режимов систем электроснабжения;
разработки программы оценки экономического ущерба, обусловленного несимметрией, несинусоидальностью и отклонениями напряжений;
разработка физической модели (стенда) для исследования устройств защиты от импульсов перенапряжения (УЗИП), мест их подключения и необходимости применения;
разработка программы проектирования и выбора устройств защиты от перенапряжений электроустановок до 1кВ.
Большой вклад в решение вопросов несимметричных и несинусоидальных режимов работы электроустановок и повышения эффективности их работы внесли ученые: Вагин ГЛ., Вагнер К.Ф., Гитгарц Д. А., Гамазин С. И., Р. Дрехслер, Иванов B.C., Жежеленко И.В., Кузнецов В.Г., Мельников Н.А., Милях А.Н., Мнухин Л.А, Шваб А.И., Шидловский А. К., Dugan R.C., Базелян Э.М., Meppeling Jyan и др.
Целью работы является разработка методики расчета несимметричных режимов в системах электроснабжения напряжением до 1кВ, программ оценки экономического ущерба электроустановок, обусловленного несимметрией, несинусоидальностью и отклонениями напряжений; а так же проектирование и выбор устройств защиты от перенапряжений электроустановок до 1кВ. В соответствии с поставленной целью в работе решались следующие задачи:
разработка общего случая несимметрии для анализа работы электроустановок и показателей качества электрической энергии, поставляемой потребителю;
разработка математической и физической модели исследования перенапряжений в системах электроснабжения напряжением до 1кВ;
разработка методика выбора параметров УЗИП, мест их установки в электросети;
разработка надежной комплексной защиты электрооборудования зданий от импульсных перенапряжений для повышения эффективности работы потребителей при нарушениях КЭЭ;
- разработка программного комплекса для оценки экономической целесообразности технических мероприятий, направленных на повышение эффективности работы электроустановок в условиях низкого качества электроэнергии.
Объектом исследования являются электроустановки до 1кВ торговых, офисных, медицинских, вычислительных центров и промышленных предприятий, жилых и общественных зданий и их функционирование в условиях воздействия нарушений качества электроэнергии.
Научная новизна:
-
Получены уравнения и разработана методика расчета общего случая несимметрии, что позволяет рассматривать конкретные виды несимметрии как частные случаи и существенно сокращает расчёт практических схем и режимов работы электроустановок.
-
Разработаны математическая и физическая модели для исследования перенапряжений в системах электроснабжения напряжением до 1кВ сети, учитывающие схему электроснабжения, параметры электрической сети, применяемые УЗИЛ и характер нагрузок.
-
Разработана комплексная защита электрооборудования торговых и офисных центров с учетом структуры и конфигурации СЭС, режимов работы электрооборудования, выбраны параметры УЗИЛ для обеспечения непрерывности технологических процессов в аварийных режимах при возникновении импульсов перенапряжения в результате грозовых явлений и других факторов.
-
Созданы методика и программный комплекс расчета дополнительных потерь электроэнергии на основе обобщенной информации об относительном составе нагрузок, количестве и характере потребителей, данных о сроке службы, стоимости оборудования и других параметрах.
Практическая ценность результатов работы состоит в возможности использования полученных результатов для оценки экономического ущерба, обусловленного несимметрией, несинусоидальностью и отклонениями напряжений, что может служить основой для выработки рекомендаций по повышению качества электроэнергии в системах электроснабжения организаций, учреждений, жилых и общественных зданий. Проведены экспериментальные исследования режимов работы электроустановок до 1кВ, которые подтвердили достоверность предлагаемых алгоритмов и программ.
Реализация результатов работы
Основные результаты работы использованы на действующем объекте электроустановок архитектурно-художественной подсветки зданий
г.Новочебоксарск для обеспечения надежной работы при условиях включения и отключения уличного освещения, для выбора мероприятий для снижения убытков от нарушений КЭЭ Усинскнефтегаз, ОАО «Контур»(г. Чебоксары); для разработки и выбора технических мероприятий по повышению эффективности работы электрооборудования при реорганизации схемы электроснабжения «Перинатальный медицинский центр на Севастопольском пр-те 24А» г. Москва и при реконструкции Мурманской базы ООО «Газфлот».
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Уравнения и методика расчета общего случая несимметрии в электроустановках, что позволяет рассматривать конкретные виды несимметрии как частные случаи к существенно сокращает расчёт практических схем и режимов работы потребителей.
-
Алгоритм и программа рационального размещения однофазных приемников электрической энергии по фазам и подключенных на междуфазное напряжение, позволяющие на этапе проектирования и модернизации СЭС снизить уровень несимметрии
3. Методика расчета дополнительных потерь электроэнергии в
электроустановках до 1кВ при явлениях несимметрии, несинусоидальности и
отклонениях напряжения, использующая встроенную базу данных по
основному электрооборудованию.
4. Методика и программа выбора параметров УЗИП, мест их установки
в электросети с целью надежной комплексной защиты электрооборудования
зданий от импульсных перенапряжений и повышения эффективности работы
потребителей при нарушениях КЭЭ.
5. Результаты экспериментальных исследований режимов работы
электроустановок до 1кВ с включенной/отключенной нелинейной и
однофазной нагрузкой, которые подтвердили правильность отражения
физических процессов с помощью разработанной математической модели и
программы расчета несимметричных режимов.
Апробация работы
Основные положения работы докладывались на: IV Всероссийском семинаре «Энергосбережение, сертификация и лицензирование-98» (г. Чебоксары, 1999 г.), V Всероссийском семинаре «Энергосбережение, сертификация и лицензирование в энергетике» (г. Чебоксары, 1999 г.), Российском национальном симпозиуме по энергетике (г. Казань, 10-14 сентября 2001г.), на I Российской конференции по молниезащите (г. Новосибирск, 2007 год), и II Российской конференции по молниезащите (г.
Москва, 2010 год), на научных семинарах кафедры Электроснабжения промышленных предприятий Московского энергетического института.
Публикации
Распределение основных и вторичных потоков мощности в СЭС с искажающими нагрузками
Одной из причин несоответствия качества электрической энергии (КЭЭ) у потребителей является не достаточный уровень управления качеством электроэнергии, что приводит к несинусоидальности напряжения, а также увеличению доли несимметричной нагрузки до 85-90% от суммарной нагрузки городских объектов [77]. Исследования режимов работы сельских электрических сетей 0,38кВ с коммунально-бытовыми и смешанными нагрузками, проведённые вузами и научно-исследовательскими институтами выявили, что в таких сетях возникает значительная несимметрия токов, которая вызывает несимметрию напряжений на зажимах трехфазных электроприемников, а коэффициент нулевой последовательности напряжений во многих случаях превышает в 2...2,5 раза допустимое ГОСТ 13109-97 значение [91]. Все это ведет к снижению эффективности электрооборудования, используемого в электрических сетях и электроустановках и рассчитанного для работы в симметричном режиме. Известно, что при коэффициентах несимметрии токов обратной и нулевой последовательности в сети, равных 25...30%, потери мощности и электрической энергии в линиях 0,38кВ и трансформаторах потребительских ТП увеличиваются на 30.„50% по сравнению с симметричным режимом работы [91].
Современное развитие электроэнергетики характеризуется широким внедрением энергоемких нетрадиционных потребителей электроэнергии, отличающихся нелинейными и пофазно различными параметрами, а также высокой скоростью изменения их во времени [75,76]. Увеличение доли нелинейных нагрузок, ґ рост несиїмметрии в системах электроснабжения до 1кВ (по проектам закладывается 10%) существенно сказывается на экономических показателях и надежности работы электрических сетей и электроустановок торговых, офисных, медицинских центров и предприятий. В соответствии с указом Президента Российской Федерации от 4 июня 2008 года №889 «О некоторых мерах по повышению энергетической и экологической эффективности российской экономики» требуется обеспечить снижение энергоёмкости валового внутреннего продукта Российской Федерации к 2020 г. на 40% по сравнению с 2007 г. В соответствии с этим указом в ближайшие десять лет предстоит снизить потери электроэнергии в электрических сетях России на 40% по сравнению с 2007 г., повысить эффективность передачи и распределения электроэнергии до уровня промышленно развитых стран.
В настоящее время несимметрия, несинусоидальность, перенапряжения и колебания напряжений в электрических сетях и системах общего и специального назначения стали постоянно действующими факторами, существенно снижающими эффективность работы, как самих систем электроснабжения (СЭС), так и потребителей, подключенных к ним.
Кратковременные несимметричные режимы имеют место при различного рода аварийных ситуациях и протекают в относительно короткие промежутки времени. Длительные нормальные режимы характерны для ряда несимметричных устройств: преобразователей фаз, симметрирующих элементов, несимметричных электродвигателей и т. д. Повышение несимметрии нагрузок приводит к заметным нарушениям симметрии токов и напряжений в трехфазных электрических сетях, особенно распределительных. Различают продольную и поперечную несимметрию. Продольная несимметрия возникает вследствие различия индуктивных сопротивлений отдельных фаз реакторов, которое допускается в пределах 10 % [80].
Несимметрия напряжений и токов трехфазной системы является одним из важных показателей КЭЭ, характеризующих режим электропотребления. Работа СЭС промышленных предприятий в условиях несимметрии и несинусоидально сти токов и напряжений вызывает экономический ущерб, составной частью которого является увеличение потерь активной мощности и потребление активной и реактивной мощностей. Методы расчета дополнительных потерь активной мощности и электроэнергии, обусловленных несимметрией, несинусоидальностью и отклонениями напряжений [5-9,11-14,16,17,25,28,29,38,55,59,62,68,86,87,90,97, 104,16,110,119], представляют особый интерес, так как дополнительные потери активной мощности должны входить в общий баланс предприятия независимо от причин их возникновения.
Применение в электроустановках напряжением до 1кВ однофазных и нелинейных нагрузок обострило в последние годы проблему высших гармоник нагрузочных токов в распределительных сетях [6,9,14,54,72,121-126].
Немаловажным фактором в реализации мероприятий по улучшению качества электроэнергии является организация молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций [93] и установка систем защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) в сетях до 1кВ, возникающих как в результате разрядов молнии при грозовых атмосферных явлениях, так и коммутаций (плановых или аварийных отключений и включений). До сих пор опыт применения УЗИП до 1 кВ и оценка влияния их работы на показатели качества электроэнергии не была в достаточной степени изучена [23,36,131].
В настоящее время сети электроснабжения (электропитания) постоянно подвергаются воздействию дестабилизирующих факторов и поэтому не обеспечивают должного качества электроэнергии. Из-за импульсных кратковременных (длительностью несколько микросекунд) и длительных (более 20 мс) возмущений напряжения в СЭС до 1кВ часто происходят сбои и отказы компьютеров и систем микропроцессорного управления. Так, по данным Bell Laboratory [89], типовыми нарушениями качества электрической энергии за рубежом являются: а) пониженное напряжение - в 87% случаях; б) повышенное напряжение - составляют 0,7%; в) импульсные перенапряжения - 7,4%; г) несанкционированные отключения электропитания 4,7%.
Методика и уравнения расчета несимметричных режимов СЭС
Теоретической базой для исследований несимметричных режимов СЭС служит метод симметричных составляющих [16;56], в соответствии с которым любой несимметричный режим линейной СЭС может быть получен наложением симметричных составляющих режимов прямой, обратной и нулевой последовательностей.
Различают кратковременные и длительные несимметричные режимы. Кратковременная несимметрия обычно связана с такими аварийными процессами, как, например, короткие замыкания, обрывы с замыканием на землю, отключение фазы при однофазном автоматическом повторном включении и т.д. Длительная несимметрия может возникнуть при наличии несимметрии в том или ином элементе системы электропередачи, либо при подключении к системе несимметричных (например, однофазных) нагрузок.
Несимметричные нагрузки, являясь потребителями токов и мощности прямой последовательности, одновременно представляют собой источники токов обратной и нулевой последовательности. Эти токи, протекая по элементам СЭС, вызывают в них дополнительно потери напряжения соответствующих последовательностей. От взаимодействия токов и напряжений разных последовательностей возникают искажающие потоки мощности обратного направления [59, 95].
Рассчитав ущерб от несимметрии, можно предложить мероприятия по снижению несимметрии в СЭС. При этом в первую очередь следует осуществлять мероприятия, не связанные с дополнительным увеличением капитальных затрат. Одним из таких мероприятий является равномерное распределение однофазных нагрузок между фазами питающей сети. Это позволит на первоначальном этапе работ по симметрированию снизить коэффициент несимметрии и обеспечить более экономичный режим работы.
Но на практике указанные мероприятия не всегда дают необходимый эффект. Как отмечается в [53], при наличии мощных одно-, двух- и трехфазных не симметричных приемников, подключенных к трехфазной системе электроснабжения с изолированной нейтралью, зачастую ни при каких режимах их работы и схемах подключения не удается добиться допустимой несимметрии напряжений. Поэтому в условиях, когда мероприятия с минимальными затратами не приводят к желаемым результатам, следует использовать компенсирующие (симметрирующие) устройства. Оценка экономической целесообразности применения симметрирующих устройств основывается при этом на расчете ежегодного экономического ущерба от снижения качества электроэнергии.
Анализ литературных источников позволяет выделить основные направления исследований в области несимметричных режимов СЭС: методы аналитического расчета несимметричных режимов, анализ энергетических процессов при наличии несимметрии; разработка методики определения экономического ущерба от несимметрии, несинусоидальности и отклонений напряжения в СЭС, оценка влияния несимметрии, несинусоидальности и отклонений напряжения на технико-экономические показатели электроустановок и производства; разработка способов коррекции несимметричных режимов, принципы построения корректирующих цепей, условия симметрирования и экономическая целесообразность применения средств симметрирования.
При оценке качества электрической энергии авторами [34] были предложены понятия основной и вторичной мощностей в сетях с искажающими нагрузками. Такой подход обеспечивает высокую наглядность определения источника нарушения качества и оценки потерь мощности и энергии.
Нелинейные, неполнофазные нагрузки и нагрузки с резко переменным режимом работы обладают общим свойством: потребляя энергию из энергосистемы, они частично преобразовывают ее, и передают обратно в сеть. Энергия, посту пающая в сеть от генератора, имеет высокое качество: форма кривых напряжения синусоидальна с неизмененной амплитудой, фазой и частотой, трехфазные системы напряжений симметричны. Этот поток энергии, распределяющийся по сети и потребляющийся нагрузками, называют основным потоком, а его мощность -мощностью основного потока (Son). Та часть энергии, которая преобразуется искажающими нагрузками и передается обратно в сеть, определяет искажение и приводит к ухудшению качества электроэнергии. Этот поток и его мощность (SBn) распространяющиеся от искажающих нагрузок по энергосистеме, называют вторичным потоком энергии и мощностью вторичного потока или просто вторичной мощностью [34].
На рисунке 1.2 приведена простейшая схема питания потребителя, вносящего искажения (ЭПип)? и распределение основного и вторичного потоков мощностей (энергии). От общих шин источника мощности основного потока через эквивалентную сеть с активным (Rc) и индуктивным (Хс) сопротивлениями сети питаются приемник-генератор вторичной мощности, вносящей искажения и обычные не вносящие искажений (ЭПНп) приемники электрической энергии.
Наличие вторичного потока мощности в энергосистеме обуславливает дополнительный электромагнитный и технологический ущерб. На входе ЭПИП, вторичный поток, генерируемый искажающей нагрузкой, направлен встречно основному, на входе неискажающего приемника электрической энергии вторичный поток мощности складывается с основным потоком, нарушая нормальный режим работы приемника.
Программа и технические средства экспериментальных исследований
При расчете потерь активной мощности в кабельных и воздушных линиях АРЛ2 и трансформаторах АРт2 в несимметричных режимах полагают, что эти потери определяются только током обратной последовательности л2 = 3/ 2 Гл2 I _ „
Несимметрия напряжений не оказывает заметного влияния на работу кабельных и воздушных линий, но при тех же условиях нагрев трансформаторов и сокращение срока их службы могут быть существенными. При несимметрии токов трансформатора нагрев его будет несколько меньше, чем в случае симметричной нагрузки при токе фаз, равном току наиболее загруженной фазы. Токи нулевой последовательности постоянно проходят через заземлители и отрицательно сказываются на их работе, вызывая высушивание грунта и увеличение сопротивления растеканию. Они оказывают значительное влияние на низкочастотные каналы проводной связи, сигнализации и автоблокировки.
Мероприятия по снижению несимметрии напряжений сводятся в основном к тому, чтобы коэффициент несимметрии напряжений не превышал допустимых пределов. Основной причиной возникновения несимметрии напряжений является наличие несимметричных однофазных электрических на грузок. Рассмотрим основные методы и схемы симметрирования однофазных нагрузок, [16,28,38,49,66,69,70,103,108]. В некоторых случаях можно снизить несимметрию, напряжений рациональным пофазным распределением нагрузок. Пофазное перераспределение нагрузок не всегда позволяет обеспечить несимметрию напряжений в допустимых пределах. В этих случаях для снижения1 несимметрии применяются» специальные симметрирующие устройства. Симметрирование системы линейных напряжений трехфазной сети1 сводится к компенсации тока обратной последовательности, потребляемого однофазными нагрузками, и обусловленного им напряжения обратной последовательности. Симметрирующие устройства изготовляются управляемыми и неуправляемыми в зависимости от характера графика нагрузки. В настоящее время разработано большое число схем симметрирующих устройств, как с электрическими, так и с электромагнитными, связями между элементами.
Для симметрирования однофазных приемников электрической энергии с практически постоянным графиком нагрузки и коэффициентом мощности, близким к 1,0 (дуговые печи косвенного действия, печи сопротивления), применяется схема Штейнметца (рис. 1.4). Требуемая мощность конденсаторной батареи (Ос) и дросселя (0L) определяется из условия [16]
Компенсация тока обратной последовательности осуществляется с помощью конденсаторной батареи (С) и дросселя (L). Такая схема наиболее эффективна при симметрировании чисто активной нагрузки. Управляемые симметрирующие устройства, также как и неуправляемые, в большинстве случаев выполняются по схеме Штейнметца. Такие устройства отличаются от неуправляемых тем, что мощность конденсаторной батареи и дросселя регулируется отключением части секций параллельно включенных конденсаторов и переключением отпаек дросселя или отключением отдельных дросселей. Симметрирующее устройство [1,31,50] , выполненное по схеме с дросселем-делителем, может быть изготовлено управляемым и неуправляемым в зависимости от конкретных условий. Симметрирование двух- и трехкратных несимметричных нагрузок с низким коэффициентом мощности можно осуществить с помощью трехфазной несимметричной батареи конденсаторов (рис. 1.5). В общем случае мощности конденсаторов в каждой фазе (QC,AB QC,BC-QC.CI М0ГУТ быть не равными
В последнее время для устранения несимметрии используют динамические компенсаторы искажений напряжения [113,114]. Применение симметрирующих устройств не всегда экономически оправданно, так как их установка и эксплуатация требуют значительных средств, поэтому стараются ограничиваться организационными и малозатратными мероприятиями.
Электроснабжение торговых и офисных центров (зданий) характеризуется наличием большого количества разноплановой однофазной нагрузки, как осветительной (причем как рабочего и аварийного освещения, так и подсветки рекламы), так и холодильного оборудования, установок кондиционирования, питания электропечей и мини-пекарен, питание касс (см. рис. 1.6).
К тому же в торговых центрах для питания кассового оборудования и локальных компьютерных сетей часто устанавливают мощные источники бесперебойного питания (ИБП), которые могут существенно ухудшать ПКЭ, вносить искажения и гармонические составляющие в зависимости от типа этих ИБП устройств. Поэтому для обеспечения надлежащего качества ЭЭ и снижения потерь необходимо детально анализировать схему электроснабжения и после инструментальных замеров и программного анализа реализовывать оптимизацию этих схем.
В составе системы общего-электроснабжения зданий (рис. 1.7) часто предусмотрен третий резервный источник питания - резервная дизельная электростанция (РДЭС) или создается система гарантированного (СГЭ) и бесперебойного (СБЭ) электроснабжения, которая предназначена для обеспечения электроэнергией ответственных потребителей здания при исчезновении напряжения внешней сети со стороны городской энергосистемы в аварийном режиме и улучшения качества электроэнергии, получаемой по сетям Мосэнерго, в нормальном режиме.
Система СБЭ обычно состоит из 2-х источников бесперебойного питания (ИБП) (в данном случае типа NXa 120 мощностью по 120 кВА каждый), объединенных в централизованную параллельную систему и работающих на общие шины по схеме N+1. В соответствии с техническим заданием, основными потребителями рассматриваемой группы электроприемников является серверное оборудование, активное сетевое оборудование компьютерной сети, автоматизированные рабочие места и др.
Помещение, в котором намечено размещение системы, расположено в выгороженном помещении подвала в пространстве подземной автостоянки. Вход в помещение ИБП предусмотрено через тамбур и электротехническое помещение дизель-генераторной станции. Оно должно быть оборудовано системой общеобменной приточно-вытяжной вентиляции, системой кондиционирования воздуха для ассимиляции тепла, выделяемого источниками бесперебойного питания, системой освещения и системой пожарной сигнализации и пожаротушения.
Расчет параметров УЗИП Хлебного Дома Большого Царицинского Дворца
Затем по заложенным в приборе программам ведется обработка полученных данных с получением параметров активной и реактивной мощностей основной и до 40-й гармоник (табл. 3.1). Результаты измерений автоматически заносятся в протоколы параметров качества электрической энергии, а также формируются в файлы данных измерений. На основании полученных данных будут сформированы графики основных параметров электропотребления и действующие фазные напряжения(токи) первой гармоники; фІаиа, фівив, фіаїс - фаза токов относительно напряжении; ида, идв, идс (їда, Ідв Іде) -действующие фазные напряжения (токи) с учетом; всех гармонических составляющих; jU - фазовый угол вектора напряжения вшоляр-ной системе координат, I — действующее значение токапервойгармоники, jl - фазовый угол вектора напряжения в, полярной системе координат; К0- коэффициент несимметрии по нулевой последовательности; К2- коэффициент несимметрии по обратной последовательности;.Ки - коэффициент искажения синусоидальности напряжения; Кг коэффициент искажения синусоидальности; тока; КхЩпГ действительная часть коэффициента: п-й гармонической! со ставляющей напряжения; KyU(n)- мнимая часть коэффициента n-й гармонической составляющей напряжения; K4t(n) - действительная часть коэффициента n-ii гармонической составляющей тока; Куі(П) - мнимая часть коэффициента п-й гармонической составляющей- тока; JUI - фазовый угол между векторами тока и соответствующего напряжения; Ки(П) - коэффициент n-й гармонической составляющей напряжения; К1(п) - коэффициент n-й гармонической составляющей тока; jIU (п) - фазовый угол между векторами n-х гармонических составляющих тока и одноименного напряжения; P(i) — активная мощность однофазная первой гармоники; Р, Равс — активная трехфазная мощность с учетом всех гармонических составляющих; Q(i - реактивная мощность однофазная по первой гармонике; Q, QaBC - реактивная трехфазная мощность; Р(п) — активная мощность n-ой гармоники; cos (р - средний коэффициент мощности; jUiUj - фазовый угол между векторами фазных напряжений основной частоты; jKu(n) - фазовый угол между векторами n-ой гармонической составляющей фазного напряжения и напряжением основной частоты.
Расчет экономического ущерба от нарушений качества электрической энергии предприятия «Лукойл-Усинскнефтегаз»
Центральная база производственного обслуживания (ЦБПО) территориально располагается на двух отдельных участках. На первом участке расположены: а) механический цех (МСЦ); б) цех термокейсов; в) литейный цех; г) цех ремонта бурового оборудования; д) цех ремонта насосов и турбин; е) цех нестандартного оборудования; ж) участок РТИ; з) кузница; и) энергослужба; к) котельная; л)компрессорные; м) строительный участок; н) склады и бытовые помещения; о)вспомогательные службы и участки. На втором участке расположена трубная база.
Электроснабжение базы выполняется от двухтрансформаторной подстанции с трансформаторами ТМГ мощностью по 1000 кВА (рис. 3.10 -3.11). Схема электроснабжения ремонтной базы ЦБПО 000 «ЛУКОЙЛ-Коми»
Питание трансформаторных подстанций в нормальном рабочем режиме осуществляется по фидерам Ф9 (Т-1) и первой линии фидера Ф22 (Т-2) от понизительной подстанции 35/10 кВ «Западная». Также возможно подключение к фидерам Ф21 (Т-2) и второй-линии фидера Ф22 (Т-2). На территории основного участка расположены два распределительных устройства (РУ) напряжением 10 кВ (первое РУ-10 кВ с одной сборной шиной, второе РУ-10 кВ - с двумя секциями сборных шин) и одно РУ-6 кВ (две секции сборных шин).
Электроснабжение на напряжении 0,4 кВ выполняется от трех трансформаторных подстанций 10/0,4 кВ. Вводится в эксплуатацию четвертая подстанция с двумя трансформаторами мощностью по 1000 кВА.
Имеются некоторые особенности в схеме электроснабжения. На ТП-2 установлены два трансформатора, которые в нормальном рабочем режиме могут получать питание от фидеров Ф11 и Ф22. Но между сборными шинами 0,4 кВ отсутствует секционный выключатель. В итоге это эквивалентно работе двух трансформаторов на одну сборную шину. В случае включения обоих трансформаторов в системе возможен режим перетока мощности из одного фидера в другой по цепи фидер 1 - трансформатор 1 — шины 0,4 кВ - трансформатор 2 - фидер 2. По этой причине на ТП-2, как правило, работает только один из двух трансформаторов.
Трансформаторные подстанции ТП-1 и ТП-4 запитаны по радиальной схеме: ТП-1 (один трансформатор 630 кВА) от РУ-10 кВ, ТП-4 — от фидеров Ф11 и Ф22, минуя РУ-10 кВ. Подстанции ТП-2 и ТП-3 запитаны по закольцованной магистральной схеме, которая соединяет питающие фидера.
Для питания электромашинных преобразователей частоты используются трансформаторы 10/6 кВ, которые работают на РУ-6 кВ. От РУ дополнительно питается электроцех.
Осветительная нагрузка занимает значительную часть потребляемой мощности. На трубной базе для внутреннего освещения используются 136 светильников с лампами ДРЛ по 400 Вт и 8 — по 700 Вт. В уличное освещение входят светильников по 400 Вт, 4 мачты мощностью по 5 кВт и 6 мачт - по 2 кВт. Летом планируется сооружение еще двух мачт. На основной территории для освещения используется около 800 светильников. На действующей в настоящее время станции на освещение потребляется около 4 кВт, и практически отсутствует потребление на вентиляцию. На новой станции мощность освещения составит 16 кВт, вентиляции - 50 кВт.
Компенсация реактивной мощности выполняется низковольтными конденсаторными установками, подключенными к шинам 0,4 кВ. На трубной базе установлены две батареи по 200 квар. Режим работы компенсирующих устройств - постоянный. На ТП-1 для компенсации реактивной мощности установлены батареи мощностью 150 квар, при этом днем подключены две УКРМ, ночью - три. Также используются конденсаторные батареи на ТП-2. Суммарная мощность батарей составляет 150 квар. Режим работы компенсирующих устройств - постоянный. На всех подстанциях были выполнены замеры токов фаз, результаты которых приведены в таблице 3.2.
Термокейсы 62 47 Мостовой кран 5 20 Котельная 102 102 Термокейсы: Л1Л2 81 93 72 64 100 Котельная 102 102 92 В период с 16 по 18 декабря 2003 г. были проведены инструментальные обследования электропотребления ТП и энергоемких потребителей электроэнергии в ЦБПО. Основные сведения об экспериментальных исследованиях потребления электроэнергии и контроле показателей качества электроэнергии для ЦБПО приведены в табл. 3.3.
В начале измерений был включен тиристорный преобразователь, ночью была включена печь накаливания С ДО. Установившееся отклонение напряжения на шинах ТПЗ сильно меняется в течение суток и мало отличается по фазам. Диапазон колебаний установившегося отклонения напряжения (среднее значение) по фазе А составил от 4,18 до 8,49 %; по фазе В составил от 3,43 до 7,70%, по фазе С от 3,7 до 8,01% (рис. 3.12-3.14).
