CC BY
82
2. Пегат А. Нечеткое моделирование и управление. М.: Бином. Лаборатория знаний. 2009. 798 с.
3. Бабокин Г.И., Колесников Е.Б. Частотно-регулируемый электропривод механизмов подачи очистных комбайнов. Горный информационноаналитический бюллетень. М.: Изд-во МГГУ, 2004. №3. С. 231 - 235.
Бабокин Геннадий Иванович, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой, gibabokinnov@yandex.ru, Россия, Новомосковск, НИ (ф) РХТУ им. Д.И. Менделеева
Гнатюк Татьяна Алексеевна, ст. преподаватель, Россия, Новомосковск, НИ (ф) РХТУ им. Д. И. Менделеева
FUZZY REGULATOR CURRENT ELECTRIC DRIVE THE CLEANING MACHINE
G.I. Babokin, T.А. Gnatjuk
The fuzzy regulator of current with electric drive the cleaning machine, inclusive in proportion and integral part.
Key words: fuzzy regulator; electric drive; cleaning machine.
Babokin Gennady Ivanovich, doctor of technical science, professor, manager of department, gibabokinnov@yandex.ru, Russia, Novomoskovsk, The Novomoskovsk’s Institute (subdivision) of the Mendeleyev Russian Chemical-Technological University,
Gnatuk Tatjana Alekseevna, teacher, 8(48762)61383, Russia, Novomoskovsk, The Novomoskovsk’s Institute (subdivision) of the Mendeleyev Russian Chemical-Technological University
УДК 621.311.1 (075.8)
ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ГОРОДСКОЙ СЕТИ
Г.И. Бабокин, Е.Б. Колесников, В.А. Ставцев, С.Б. Малков
Приводятся результаты выборочной оценки качества электрической энергии напряжением 0,4 кВ г. Новомосковска Тульской области. Показано, что у ряда объектов положительные отклонения фазного напряжения и нормальные коэффициенты 3-й гармонической составляющей напряжения превышают нормированные значения.
Ключевые слова: электроэнергия, показатели качества, отклонение напряжения, коэффициент гармонических составляющих напряжения, анализатор электропотребления.
Обеспечение надежного качества электроэнергии ведет к повышению эффективности работы приемников электроэнергии и электроэнергетических систем в целом.
Контроль качества электрической энергии подразумевает оценку соответствия показателей установленным нормам, а дальнейший анализ качества электроэнергии позволяет определить причины ухудшения этих показателей.
Ущерб от некачественной электроэнергии включает технологический ущерб, обусловленный нарушением технологического процесса потребителей электроэнергии и электромагнитный ущерб, выражающийся в увеличении потерь электроэнергии и нарушении работы электрооборудования.
Качество электроэнергии связано с надежностью, поскольку нормальным считается режим электроснабжения, при котором потребители обеспечиваются электроэнергией нормированного качества, требуемого количества и бесперебойно.
Качество электроэнергии оценивается по технико-экономическим показателям. Согласно ГОСТ Р 54149-20-10 основными показателями качества электроэнергии являются [1]: отклонение частоты от номинального значения (5/); положительное и отрицательное отклонения напряжения от номинального значения, соответственно (5Ц(+)) и (5Ц(.)); коэффициент п-ой гармонической составляющей напряжения до 40-го порядка (КЦ(П)); суммарный коэффициент гармонических составляющих напряжения (Кц); коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности (К2ц); коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности (К0ц); длительность провала напряжения (А^п).
При определении некоторых показателей качества электроэнергии следует учитывать, что основные показатели качества, должны в течение 95% времени интервала в неделю не выходить за пределы своих нормально допустимых значений, в течение 100 % времени интервала в неделю не выходить за пределы своих предельно допустимых значений.
Для определения основных показателей качества электроэнергии в городской электрической сети г. Новомосковска Тульской области, экспериментально регистрировались параметры качества электроэнергии, потребляемой предприятиями и учреждениями, расположенными в различных районах города. Измерения проводились при помощи анализатора электропотребления СШСиТОК ЛЯ-5.
Ниже приводятся результаты анализа качества электроэнергии по наиболее важным показателям - отклонениям напряжения от номинального значения, коэффициентам 3, 5 и 7-ой гармонической составляющей напряжения и суммарным коэффициентам гармонических составляющих напряжения.
В табл. 1 приведены измеренные значения отклонений фазного напряжения от номинального на объектах обследования, причем таблице указаны отклонения напряжения той фазы, где эти отклонения были максимальны.
В соответствии с ГОСТ Р 54149-20-10 положительные 5Ц(+) и отрицательные 5Ц(.) отклонения напряжения не должны превышать нормированных предельно допустимых значений 8Ц(+)п.д и 8Ц(_)п.д, равных соответственно +10% и -10% [1].
Из анализа данных табл. 1 следует, что отклонения фазного напряжения у большинства объектов не превышают нормированных значений. Однако у некоторых объектов, расположенных в основном в центральном районе, положительные отклонения фазного напряжения 8Ц(+) превышают предельно допустимые значения 8Ц(+)п.д незначительно на 0,1...1,8 %, а в двух случаях на 3,2. 6,8 %.
Таблица 1
Значения отклонений фазного напряжения от номинального
Объект Отклонения фазного напряжения 8 и, %
Отрицательное Положительное
5и(.),% 5и(+),%
1 2 3
Мкр-н Г ипсовый
Баня -5,91 +10,1
Дворец культуры -3,18 +6,82
Аптека №133 -2,27 +4,55
Мкр-н Сокольники
Аптека № 174-1 (рын.) -1,82 +5,91
Аптека №174-2(Сов.) -5,91 +0,91
Мкр-н Залесный
Поликлиника +3,18 +9,55
Аптека №169 +5,45 +10,3
Мкр-н Урванский
НИ РХТУ (нов.корп.) -3,18 +4,54
Ст. поликлиника №2 +3,18 +7,27
Аптека №149 -5,91 +0,91
Аптека №165 -1,36 +8,64
Аптека №189 +4,55 +9,09
Клуб ж.д. +1,36 +11,8
Мкр-н Вахрушево КРиС (Мичурина,10) Аптека №142 +0,45 -6,82 +8,56 +3,18
Окончание табл.1
Центральный район
НИ РХТУ (ст.корпус) +2,27 +11,4
Баня (нов.) -4,09 +5,00
Баня (стар.) -7,73 +16,8
КРиС (центр.) -5,34 +9,09
Гор. парки -3,18 +8,18
Аптека №140 -7,73 +13,2
Аптека №171 -3,18 +1,36
Аптека №187-1(Моск.) -5,45 +5,91
Аптека № 187 -2(Солн.) -0,45 +10,5
Указанные превышения наблюдались в основном в ночное время работы оборудования. Отклонения напряжения у потребителей обусловлены изменением потерь напряжения в питающих трансформаторах и кабельных линиях при изменении тока нагрузки потребителей. Кроме того, электрические сети центра города работают с перегрузкой, вследствие их изношенности и превышением проектных показателей.
В качестве примера на рис. 1 приведены временные диаграммы фазных напряжений питающей сети одного из объектов центрального района города в течение суток наблюдения.
В табл. 2 приведены измеренные нормальные и максимальные значения коэффициентов нечетных гармонических составляющих напряжения Кщз), Кщ5) и Кщ7) на объектах обследования.
В соответствии с ГОСТ Р 54149-20-10 нормальные значения коэффициентов гармонических составляющих напряжения Кщп)н не должны превышать нормированных нормально допустимых значений Кщп)нд, которые для 3-ей, 5-ой и 7-ой гармоник соответственно равны: Ки(3)нд = 5%, Ки(5)нд = 6% и Ки(7)нд = 5%. Максимальные значения коэффициентов гармонических составляющих напряжения Ки{п)м не должны превышать нормированных предельно допустимых значений Ки(п)пд, которые в 1,5 раза больше нормально допустимых значений Кщп)нд, т. е. соответственно равны: Ки(Ъ)П.А = 7,5%, Кщ5)н.д = 9% и Кщ1)н д = 7,5%.
Рис.1. Временные диаграммы фазных напряжений питающей сети
Таблица 2
Значения коэффициентов нечетных гармонических составляющих
напряжения Кщ3), Кщ5) и Ки(7)
Объект Нормальные значения Максимальные значения
Кщ3)н Кщ5)н ЕС Кщ3)м Д Ки(7)м
1 2 3 4 5 6 7
Мкр-н Г ипсовый Баня Дворец культуры Аптека №133 6,75 4,16 4,86 3,39 3,37 2,08 1,01 1,27 0,91 7.17 4.18 5,07 3,74 3,55 3,31 1,19 1,62 1,46
Мкр-н Сокольники Аптека №174-1(рын.) Аптека №174-2(Сов.) 3,55 4,44 1,58 2,40 0,46 0,56 3,72 4,58 1,76 2,45 0,54 0,65
Мкр-н Залесный Поликлиника Аптека №169 1,49 5,18 2,11 2,89 0,47 0,79 1,52 5,79 2,21 3,21 0,51 1,09
Мкр-н Урванский НИ РХТУ (нов.корп.) Ст. поликлиника №2 Аптека №149 Аптека №165 Аптека №189 Клуб ж.д. 4,00 6,99 4,44 5,43 5,12 4,09 2,61 3,25 2,40 2,54 1,97 3,75 1,07 1,01 0,56 1,33 0,71 0,72 4,30 7,16 4,58 5,55 5,37 4,19 2,76 3.45 2.45 2,74 2,15 3,89 1,13 1,15 0,65 1,47 0,82 1,23
Окончание табл.2
1 2 3 4 5 6 7
Мкр-н Вахрушево
КРиС (Мичурина,10) 5,44 2,60 0,79 5,73 2,71 0,83
Аптека №142 5,58 3,10 1,49 6,30 3,34 1,70
Центральный район
НИ РХТУ (ст.корпус) 3,80 2,99 0,68 4,34 3,43 0,87
Баня (нов.) 2,56 2,72 0,69 2,85 2,96 1,55
Баня (стар.) 5,97 2,72 0,79 8,00 4,00 1,20
КРиС (центр.) 8,93 4,00 1,72 9,11 4,31 2,01
Гор. парки 2,67 2,56 0,60 2,75 2,62 0,67
Аптека №140 5,28 4,70 1,48 5,49 5,20 1,61
Аптека №171 4,86 2,98 0,91 5,07 3,31 1,46
Аптека №187-1(Моск.) 6,44 3,28 0,92 6,89 3,55 1,08
Аптека № 187 -2(Солн.) 5,39 4,05 1,50 5,80 4,17 1,62
Из анализа данных табл. 2 следует, что нормальные коэффициенты 3-ей гармонической составляющей напряжения КЩ(3)н у многих объектов превышают нормированные значения.
В качестве примера на рис. 2 приведена столбчатая диаграмма нормальных значений коэффициентов нечетных гармонических составляющих напряжения КЩ(3), КЩ(5) и КЩ(7) одного из объектов центрального района города.
ц %\Л| иг и
V / Л
1.11,1
2 3 5 4 8 9 10 11 и и н 1$ и 17 1в 11 я я 12 а г* н я п ж л зо л 32 333*35X37 3839 *9
УпР1 231 4Э© (V) Уп 224 407 {V) УпГЗ: 220 218 (У)
Рис. 2. Столбчатая диаграмма нормальных значений коэффициентов гармонических составляющих Ки(3), Ки(5) и Ки(7) питающей сети
Данный факт связан с большим количеством потребителей, нагрузка которых имеет нелинейный характер - источники питания персональных компьютеров, электронные преобразователи в бытовой и офисной технике, бытовые сварочные аппарат
ы.
Кроме того, измеренные нормальные и максимальные значения суммарных коэффициентов гармонических составляющих напряжения Кщ на объектах обследования в соответствии с ГОСТ Р 54149-20-10 нормальные и максимальные значения суммарных коэффициентов гармонических составляющих напряжения соответственно КЩн и КЩм не должны превышать нормированных нормально и предельно допустимых значений соответственно равных КЩ(И)нд = 8 % и КЩ(И)п.д = 12 %.
Полученные данные показали, что значения суммарных коэффициентов гармонических составляющих напряжения КЩн и Ким практически на всех объектах не превышают нормированных нормально и предельно допустимых значений.
Отклонение частоты питающего напряжения электрической сети соответствовало норме.
Таким образом, анализ результатов оценки качества электрической энергии городской сети показал, что в целом основные показатели качества электроэнергии на объектах обследования соответствуют норме. Однако у некоторых объектов в основном центрального района положительные
отклонения фазного напряжения SU(+) и нормальные коэффициенты 3-ей гармонической составляющей напряжения Кщ^н у большинства объектов превышают нормированные значения.
Для повышения качества электрической энергии городской сети рекомендованы следующие мероприятия. Уменьшение отклонения напряжения возможно применением в узлах нагрузки питающих трансформаторов с автоматическим регулированием коэффициента трансформации под нагрузкой (РПН) или трансформаторов с возможностью переключения отпаек регулировочных ответвлений без возбуждения (ПБВ), применением индивидуальных электронных стабилизаторов напряжения у потребителей, а также снижением потерь напряжения в элементах сети.
Снижение коэффициентов гармонических составляющих напряжения сети возможно выделением нелинейных нагрузок и подключением их к источникам с большой мощностью короткого замыкания, использованием фильтрующих устройств, включаемых параллельно нагрузке.
Список литературы
1. ГОСТ Р 54149-20-10. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качество электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. Введ. 2013—01— 01. М.: Стандартинформ. 1996. 40 с.
Бабокин Геннадий Иванович, д-р техн. наук, проф., gibabokinnov@yandex.ru, Россия, Новомосковск, НИ (ф) РХТУ им. Д.И. Менделеева,
Колесников Евгений Борисович, канд. техн. наук, доц., kolesnikov55@mail.ru, Россия, Новомосковск, НИ (ф) РХТУ им. Д.И. Менделеева,
Ставцев Виталий Андреевич, канд. техн. наук, доц., mail@promenergosbyt.ru, Россия, Новомосковск, НИ (ф) РХТУ им. Д.И. Менделеева,
Малков Сергей Борисович, ст. преп., malkov568@mail. ru, Россия, Новомосковск, НИ (ф) РХТУ им. Д.И. Менделеева
ASSESSMENT OF QUALITY OF ELECTRIC ENERGY MUNICIPAL NETWORK G.I. Babokin, E.B. Kolesnikov, V.A. Stavtsev, S.B. Malkov
Given the results of the sample estimate of the quality of electric energy with voltage 0.4 kV, Novomoskovsk of the Tula region. It is shown that the number of objects, the positive deviation of the phase voltage and normal coefficients 3rd harmonic component voltage exceed the rated value.
Key words: electric power, quality indicators, voltage deviation, harmonic voltage components, analyzer power consumption
Babokin Gennady Ivanovich, doctor of technical science, professor, gibabokin-novayandex.ru, Russia, Novomoskovsk, The Novomoskovsk’s Institute (subdivision) of the Mendeleyev Russian Chemical-Technological University,
Kolesnikov Evgeny Borisovich, candidate of technical science, docent, kolesni-kov55@mail.ru, Russia, Novomoskovsk, The Novomoskovsk’s Institute (subdivision) of the Mendeleyev Russian Chemical-Technological University,
Stavtsev Vitaly Andreevich, candidate of technical science, docent, maii'apromenergosbyt.ru, Russia, Novomoskovsk, The Novomoskovsk’s Institute (subdivision) of the Mendeleyev Russian Chemical-Technological University,
Malkov Sergey Borisovich, senior teacher, malkov568@mail. ru, Russia, Novomoskovsk, The Novomoskovsk’s Institute (subdivision) of the Mendeleyev Russian Chemical-Technological University
УДК 621.316.726
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ШАХТНОЙ КОМБИНИРОВАННОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ
В. Г. Куницкий
Приведены результаты теоретических исследований специального устройства защитного отключения для шахтных комбинированных электрических сетей, питаемых транзисторным преобразователем частоты (ШИМ ПЧ), разработанного на базе серийно выпускаемого промышленностью устройства защиты, использующего в качестве оперативного постоянный или импульсный, содержащий постоянную составляющую, ток. Предложено дополнительное устройство индикатор асимметрии, обеспечивающее работоспособность такого устройства.
Ключевые слова: устройство защитного отключения, преобразователь частоты, оперативный ток, индикатор асимметрии.
Внедрение в горное производство частотно-регулируемого электропривода требует разработки специальных устройств защитного отключения (УЗО), работоспособных в шахтных комбинированных электрических сетях [1].
Использование в комбинированных сетях УЗО для сетей синусоидального тока промышленной частоты оказалось невозможным из-за их неработоспособности в комбинированных сетях, обладающих рядом специфических особенностей [1], [2]. Экспериментальные исследования показали, что при возникновении и симметричной, и несимметричной утечек на участке переменного тока промышленной частоты (УПЧ) УЗО, выпускаемые серийно для шахтных электрических сетей синусоидального тока постоянной частоты и использующие в качестве оперативного постоянный, или импульсный, содержащий постоянную составляющую, ток, прак-
