Условия оптимального согласования аккумуляторных батарей с сетью

БАХТЕЕВ К.Р., КГЭУ, г. Казань

Науч. рук. д-р техн. наук, профессор ФЕДОТОВ А.И.

Система промышленного электроснабжения – это сложная динамическая система, в которой постоянно происходят какие-либо изменения. Она предназначена для обеспечения электродвигателей, печей, осветительных приборов, сварочных аппаратов и других машин электрической энергией.

Одной из основных проблем стабильной работы системы являются переходные процессы, возникающие вследствие коротких замыканий и приводящие к кратковременному нарушению электроснабжения (КНЭ) у потребителя, что в свою очередь вызывает нарушение устойчивой работы различного типа оборудования. Это распространенная причина срыва процессов непрерывного технологического производства, поэтому данная проблема является наиболее актуальной.

Одним из возможных способов предотвращения подобного явления является использование различных видов накопителей электроэнергии, а именно в данной работе рассматриваются промышленные аккумуля-торные батареи различных типов.

Промышленные аккумуляторные батареи (АКБ) – это источники питания, которые используются в разного рода крупных системах. Так, они могут использоваться в системах аварийного снабжения телекоммуникаций, сигнализации, различных предприятий, энергетики, зданий гражданского и промышленного назначения.

Все промышленные АКБ делятся на три группы соответственно режиму использования: циклический, буферный, смешанный. Циклические аккумуляторы можно подзаряжать для дальнейшего использования, буферные выступают в качестве поддержки на случай возникновения проблем с основным источником питания, смешанные же промышленные аккумуляторы могут выполнять две функции сразу.

Для исследования проблемы согласования АКБ с сетью создана модель в среде MatLab, использование которой позволит оценить возможности различных видов АКБ для предотвращения КНЭ и сравнить их технико-экономические показатели.

УДК 621.31

Повышение качества электрической энергии в низковольтных электрических сетях с коммунально-бытовой нагрузкой

БОРТНИК Д.В., МарГУ, г. Йошкар-Ола

Науч. рук. канд. техн. наук, доцент ОРЛОВ А.И.

Широкое распространение электронных устройств, несмотря на повышение производительности труда и качества жизни, является причиной проблем качества электроэнергии. Мощные единичные нелинейные нагрузки, такие как выпрямители, циклоконверторы, а также множество маломощных нелинейных потребителей, могут потреблять значительное количество гармоник тока различного спектра. В результате падений напряжения на полных сопротивлениях электрической сети гармонические составляющие тока вызывают искажения напряжения в точках общего присоединения нагрузки, в которых нормируется предельный уровень гармоник (ГОСТ 32144-2013), превышение которого вызывает ряд проблем, связанных с потерями в трансформаторах, ложными срабатываниями релейной защиты. Отсутствие общепринятого универсального подхода к решению проблемы качества электроэнергии, вызванной нелинейными нагрузками, определяет актуальность темы исследования [1].

В работе экспериментально показано, что большинство коммунально-бытовых электроприемников имеет нелинейные вольт-амперные характеристики и в совокупности отрицательно влияет на качество электрической энергии в точках общего присоединения потребителей.

Оценка влияния высших гармоник на качество электрической энергии получена по результатам компьютерного моделирования электрической сети одного из микрорайонов г. Йошкар-Олы с коммунально-бытовой нагрузкой.

Результаты моделирования показывают, что применение пассивных фильтров не в полной мере решает задачу улучшения качества электрической энергии по следующим причинам. Во-первых, пассивные фильтры, как правило, устанавливаются в трансформаторных подстанциях, а потребитель может находиться от них на значительном расстоянии. Во-вторых, резонансные пассивные фильтры на 3, 5-й и других гармониках низкого порядка имеют достаточно узкую полосу пропускания в окрестностях этих гармоник. Кроме того, пассивные фильтры становятся неэффективными при кратковременном или перманентом изменении спектра высших гармоник, генерируемых нагрузкой.

Для решения этой задачи предложено применять параллельные активные фильтры гармоник, которые лишены указанных недостатков пассивных фильтров. Возможности активных фильтров включают подавление всех высших гармоник или отдельных гармоник, коррекцию коэффициента мощности, симметрирование нагрузки, регулирование напряжения, уменьшение фликера напряжения и/или их комбинаций.

По результатам компьютерного моделирования на примере электрической сети одного из микрорайонов г. Йошкар-Олы показано, что установка активных фильтров на вводах потребителей позволяет сократить суммарные коэффициенты гармонических искажений напряжения на шинах подстанций с 11,52–16,0 до 0,25–1,07, искажений тока с 13,66–24,98 до 0,16–0,31, что соответствует нормам ГОСТ Р 54149-2013 [2].

Таким образом, установка активных фильтров гармоник в электрических сетях с коммунально-бытовой нагрузкой в условиях увеличения разнообразия нелинейных потребителей и их мощностей является перспективным направлением развития городских распределительных сетей. В будущем установка устройств такого класса может стать повсеместной производственной необходимостью.

Литература

1. Орлов А.И. Параллельный активный фильтр гармоник как агент системы фильтрокомпенсации в низковольтных распределительных сетях / А.И. Орлов, Д.В. Бортник // Матер. 9-й Междунар. науч. шк. «Наука и инновации–2014». – Йошкар-Ола, 2014. – С. 126–134.

2. ГОСТ Р 54149–2013. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. – М.: Госстандарт России, 2013.

УДК 621.36