CC BY
86
ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА
УДК 621.316.722.9
Джагаров Н.Ф., Бонев М.Б., Гроздев Ж.Г., Лазаров Т.П., Джагарова Ю.В.
Моделирование процессов в судовом синхронном генераторе
С СИСТЕМОЙ КОМПАУНДИРОВАНИЯ
В судовых электроэнергетических системах широко используются синхронные генераторы с системами компаундирования. В статье предложена модель системы компаундирования, учитывающая процессы в компаундирующем трансформаторе. Это позволяет учитывать полностью его свойства, что имеет большое значение для учета форсирующих свойств трансформатора в переходных режимах. Моделированием исследованы переходные режимы, вызванные различными возмущающими воздействиями. Полученные результаты показывают точность и полезность предложенной модели.
Ключевые слова: система компаундирования возбуждения судовых синхронных генераторов, автоматический регулятор возбуждения, модели судовых электроэнергетических систем.
Введение
Синхронный генератор имеет большое внутреннее сопротивление, вызывающее снижение его напряжения при увеличении нагрузки, ограничение мощности при параллельной работе по условиям устойчивости и склонность к качаниям [1-3].
В судовых электроэнергетических системах (СЭ-ЭС) мощности генераторов и нагрузки соизмеримы, соизмеримы и электромагнитные и механические постоянные времени электрических машин, электроэнергия генерируется и потребляется без трансформации, распределительная сеть ограничена размером. Все это вызывает очень большие скорости протекания переходных процессов и очень большие требования к регуляторам и системам управления [4-7].
Требования к судовым синхронным генераторам (СГ) низкого напряжения регламентируются стандартом IEC60034-1 и требованиями морских классификационных организаций (например, Det Norske Veritas, Норвегия и Germanischer Lloyd, Германия). Относительно точности поддержания напряжения имеются требования в статическом режиме ±2,5%, а в динамическом ±15%.
Системы компаундирования осуществляют регулирование напряжения СГ с обратной связью по напряжению и току статора. Контур напряжения обеспечивает режим холостого хода, а контур тока компенсирует размагничивающую реакцию тока якоря. Для обеспечения необходимой точности поддержания напряжения используется дополнительно автоматический регулятор напряжения (АРВ) (корректор напряжения).
При моделировании процессов в СЭЭС система компаундирования обычно представляется алгебраическим выражением суммирования сигналов каналов напряжения и тока [4-7]. Однако компаундирующий трансформатор проявляет во время переходных процессов форсирующие свойства, увеличивая напряжение возбуждения СГ до потолочного значения. Поэтому необходимо учесть динамику трансформатора, улучающую регулирование напряжения.
В статье предложена модель компаундирующего трансформатора, учитывающая его динамику. Создана модель одноузловой СЭЭС, включающая синхронный генератор с компаундирующим трансформатором и
АРВ. Исследованы переходные процессы, вызванные различными возмущениями.
Исследуемая электроэнергетическая система
На рис. 1 показана схема исследуемой СЭЭС, которая содержит дизель-генератор с автоматическим регулятором скорости АРС, с компаундирующим трансформатором с автоматическим регулятором возбуждения КТ и АРВ [8].
^-нагрузка
Рис. 1. Исследуемая судовая электроэнергетическая система
СГ через генераторный автомат и главный распределительный щит ГРЩ питает судовые потребители, включающие активно-индуктивную ЯЬ нагрузку. Параметры исследуемой системы следующие: синхронный генератор: £ном=5 к¥А, ином=390 V, /ном=7,4 А, ^=3000 об/мин, Ц:ном=90 V, 7^=3,8 А. х'^=0Д7 о.е.; компаундирующий трансформатор (рис. 2): обмотка напряжения WU=500 витков, =0,0005 О, /,=0,0005 ^ токовая обмотка ^=60 витков, г,=0,0005 О, /,=0,0005 ^ вторичная обмотка ^2=50 витков, г,=0,001 О, /,=0,001 ^ индуктивность намагничивания ¿ц=2,5 ^ емкость компаундирующего элемента С=10 ц^.
Рис. 2. Схема системы компаундирования и автоматический регулятор возбуждения
На рис. 2 показана схема системы компаундирования и автоматического регулятора возбуждения СГ. Компаундирующий трансформатор КТ имеет обмотку напряжения Wv, обмотку тока Wj и вторичную обмотку W2. Последовательно включенные с обмоткой напряжения Wv конденсаторы С являются компаундирующим сопротивлением, позволяющим правильное суммирование сигналов каналов напряжения и тока. На вход АРВ подаются сигналы напряжения W^ и тока Tj статора СГ. Исполнительным органом АРВ является транзистор FET, который с помощью широтно-импульсной модуляции отбирает часть мощности возбуждения.
Для правильной работы системы возбуждения необходимо, чтобы система компаундирования была «перекомпаундированной», т.е. в диапазоне от холостого хода до номинальной нагрузки компаундирующий трансформатор должен обеспечивать напряжение выше номинального (рис. 3). Шунтируя часть мощности на выходе компаундирующего трансформатора (после выпрямления), АРВ отбирает «лишнюю» мощность (штрихованную площадь) и таким образом обеспечивает необходимую точность регулирования напряжения.
[о.е.]
1,0-
0 1,0 I
Рис. 3. Внешняя характеристика синхронного генератора
Как видно из внешней характеристики СГ, система возбуждения обеспечивает установившийся ток короткого замыкания /к.з=(3^4)/ном. Этот ток обеспечивается обмоткой тока WI, и он необходим для обеспечения селективности защиты в СЭЭС.
Компаундирующий трансформатор суммирует электромагнитным способом потоки обмоток напряжения WU и тока WI (рис. 4), таким образом, ток возбуждения СГ является суммой соответствующих составляющих 1у=1^+1^1.
Рис. 4. Векторная диаграмма суммирования сигналов обмоток КТ: ]¥и -— Щ -— при изменении характера нагрузки со8ф=0^90°
На рис. 4 показана векторная диаграмма этого суммирования, где приняты следующие обозначения: и, I - векторы напряжения и тока статора СГ; р«90° -угол смещения составляющей напряжения по отношению к статорному напряжению, вызванный емкостным
компаундирующим элементом (конденсатор С); ф -угол отставания вектора тока I от вектора напряжения и, индуктивный характер нагрузки. Векторная диаграмма показана при изменении характера нагрузки соБф=0^90°.
Математическая модель исследуемой судовой
электроэнергетической системы
При составлении модели исследуемой системы используется безытеративный метод, предложенный в [9]. Дифференциальные уравнения генератора, компаундирующего трансформатора и активно-индуктивной нагрузки записываются в форме Коши по отношению к токам, а напряжения на зажимах элементов - с помощью алгебраической системы. Все параметры и переменные моделей записаны в относительных единицах (о.е.).
Модель синхронного генератора
В матричной форме модель будет иметь следующий вид:
d_
dt
Ass Asr ' I s Bss Bsr U грщ
+
Ars Arr Г _ I r _ г Brs Brr Г _ Uf _
H s Bss Bsr U грщ
+
H r _ г Brs Brr г _ Uf _
(1)
4" &к = — (мд + Мг)л
4 Т т
где индексы 5 и г относятся к статорным и роторным переменным и параметрам соответственно; Мд - момент дизеля; МГ - момент генератора; тт - механическая постоянная времени дизеля и генератора; иу - напряжение возбуждения; иГРщ - вектор напряжения главного распределительного щита; элементы матриц А и В являются функциями статорных и роторных активных и индуктивных сопротивлений и скорости вращения юк генератора (скорость вращения осей ё, д, 0);
; IГ
V
; Hs
hl
BS
ьГ о о ьГ2
; UГРЩ _
Ud
Uq
Модель симметричной статической активно-индуктивной нагрузки:
d_ dt
i
a
ii
a
12
a
21
a
22
l.
+
bii 0
0 ь22
U,
u„
d I H=AH .IH+B H .игрщ =
(2)
H H+B H .U-
грщ'
s
r
г
Г
s
g
■Г
h
где а- и Ъ-- являются функциями активно-индуктивной нагрузки и угловой скорости вращения осей координатной системы й, q, 0 - юк; а11=а22=-г////; а12=-а21=юк, Ъц=Ъ22=1//т; гН, /Н - активное и индуктивное сопротивление нагрузки.
Модель дизеля и его автоматического регулятора скорости
На рис. 5 показана блок-схема дизеля и автоматического регулятора скорости дизеля, используемая при моделировании [10].
Рис. 5. Блок-схема дизеля и его автоматического регулятора скорости
Модель компаундирующего трансформатора В фазной координатной системе а, Ъ, с уравнения
обмоток трансформатора будут иметь вид:
_ . —
иаи = ГаП.1аП + Т VаП ;
аХ
иьп ГЪП'1ЪП + VЬП;
аХ т
исП = ГсП Кп СП ;
аХ
а
иа1 = Га1*а1 + "Г V а1-
аХ
а
иы = гы-гы
аХ т
ис1 = гс1 ^ ;
(4)
а2 а2 а2 1, та2'
аХ
иЪ2 = ГЪ2 .гЪ2 + ~ГVЪ2;
аХ
(5)
т
ис 2 = Гс2Кс 2 + ~ТУ С2,
аХ
где: индексом и обозначены переменные и параметры обмотки напряжения; индексом I обозначены переменные и параметры обмотки тока; индексом 2 обозначены переменные и параметры вторичной обмотки;
Гау= ГЬ/= Гсу.
Так как статорный ток генератора протекает по токовой обмотке Ж1 компаундирующего трансформатора, то нет необходимости решать уравнение (4).
В матричном виде системы уравнения (3), (5) и уравнение компаундирующего элемента примут следующий вид:
и = Г I +
иаЬсД П аЬси + + — ¥аЬсР + иаЬС
аХ
(6)
ТГ - Г — ■
иаЬс,2 = Г2 аЬс,2 + ^ VаЬс,2-
ах
и.
аЬс.С '
!г I
£ .J 1 аЬс. и.
(7)
(8)
Систему уравнений (3), (5) необходимо дополнить уравнениями связи токов и потокосцеплений:
V аП Уъп VcU
и ти ти 1аП 1 - а2
ти и ти 1ЪП + ти 2. 1Ъ 2 + ти1.
ти ти и _ }сП _ Кс 2 _
(9)
V а 2
Vъ 2 Vc 2
(3) ' 12 т2 т2 1 а2 КаП Ка1
= т2 12 т2 гЪ2 + т2П . 1ЪП + т21 .
т2 т2 12 _ *С2 _ _1 сП _ А _
(10
где /у, т- - коэффициенты само- и взаимоиндукции токов данной обмотки, у=и,2; т,,- - коэффициенты взаимоиндукции между обмотками.
В матричном виде системы уравнения (9), (10) примут следующий вид:
¥аЬф = тП ■1аЬс]и + ти 2 ■1аЬс,2 + ™и1 (11)
¥аЬ,2 = т2 1аЬс,2 + т2П + т21 1аЬс,,I. (12)
После преобразования системы уравнений (6), (7), (8) к координатной системе й, q, 0, вращающейся с угловой скоростью юк, получим:
ТТ - г — -
= ГП +¥dq,и +
+ Юк + и
dq.C;
а
иаЪ2 = Г2 ¿ы + — +
+ Ю.
=
и I.
с
(13)
(14)
(15)
Таким же образом преобразуем и уравнения потокосцеплений (11), (12):
= ти .Idq и + ти 2 .Idq, 2 + тт (16)
¥dq,2 = m2 .Idq,2 + М2и .Idq,U + М21 .Idq,I. (17)
Замещая потокосцепления в (13), (14) с помощью (16), (17) и разрешая относительно производных токов,
)
получим:
—
—г I
dqU
dq,2
*ии
и2
dq ,и
dq,2
+
(18)
+
вш в,
и2
в
ис
вв
2и
22
0
и
dqU
и
dq, 2
и
dq,C
где элементы матриц Лц и Вц являются функциями параметров обмоток трансформатора, угловой скорости юк и компаундирующего элемента С.
В правой части (18) в векторе напряжения есть три составляющих: иа%ц=иГРщ, иЛъС - напряжение компаундирующего элемента вычисляется с помощью (15). Напряжение вторичной обмотки трансформатора находится с помощью первого закона Кирхгофа в дифференциальной форме:
2 —
3 —г
Ь + — ^г222 + = О,
7
—г
— . 1
где —1Г = — щ--1Г;
—г
1 - ^^ТТТ .IЛ ТТ + 7 +
—г
dq) 2
:^2U•-ídq,U
21 dq^
(19)
(20)
(21)
+ A22•Idq, 2 + B2U•UdqU + B22•Udq, 2'
После замещения производных в (19) правыми частями дифференциальных уравнений (20) и (21) получим алгебраическое уравнение вычисления напряжения вторичной обмотки трансформатора ил%2.
Напряжение ГРЩ вычисляется с помощью первого закона Кирхгофа в дифференциальной форме
—
—
т1 + тн.^-1% — О,
(22)
—г —г
где масштабные коэффициенты тГ=1, тН=5й/5г; 5Г, 5Н - мощность генератора и нагрузки соответственно.
После замещения производных в (22) правыми частями (1), (2) и преобразования по отношению к неизвестному напряжению ГРЩ получим следующее алгебраическое уравнение:
и
ГРЩ
НГ + В&.и, + тн .Н
Н
В8Г8 + тн В
(23)
Учет насыщения компаундирующего трансформатора
Большое количество работ посвящено моделированию нелинейностей стали трансформаторов [11-14]. Основной нелинейностью является насыщение стали, которое превышает другие нелинейности - гистерезис и вихревые токи. Используются различные модели насыщения: матричные модели, в которых связь меж-
ду напряжениями и токами обмоток выражена импе-дансами или проводимостями; модели с помощью эквивалентных схем (чаще упрощенных). Обычно насыщение стали моделируется переменными сопротивлениями активного гт и индуктивного 1т сопротивлений намагничивающего контура. При этом нелинейность представляется двумя сопрягающимися наклонными прямыми, или более точной нелинейной кривой.
¥ '
1,5
1,2
0,5
1,5
Рис. 6. Кривая насыщения трансформатора
Компаундирующий трансформатор не требует точной аппроксимации кривой намагничивания, т.к. в рабочих режимах он работает в линейном участке кривой. При этом потери на гистерезис и вихревые токи учитываются в эквивалентном активном сопротивлении гт. При коротких замыканиях обмотка тока приводит трансформатор в насыщенный режим и обеспечивает установившийся ток 7к.з=(3^4)7ном, необходимый для обеспечения селективности защиты (см. рис. 3). Тогда характеристика насыщения трансформатора может быть представлена двумя сопряженными прямыми, отражающими оба режима работы - ненасыщенного и насыщенного (см. рис. 6).
Коэффициенты трансформации трансформатора:
50
Ж
кГТ — — Ж 500
— 0,1; к — Ж — — — 0,83. Ж 60
и % 500 ' 7 ж где ки, к - коэффициенты трансформации канала напряжения и канала тока соответственно.
Из рис. 6 видно, что на первом участке Ьт=2,4, а на втором - Ьт=1. Таким образом, с помощью кривой насыщения вычисляются величины взаимных индук-тивностей ту в (16), (17).
Выпрямитель
Используется модель трехфазного неуправляемого выпрямителя пакета SimPowerSystems, программной среды МаИаЪ.
Автоматический регулятор напряжения
В качестве автоматического регулятора возбуждения используется пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор со следующими коэффициентами передач: кр=1,5, к,=0,5, к^=0,1.
Моделирование процессов в исследуемой
электроэнергетической системе
Были исследованы различные переходные режимы исследуемой ЭЭС, вызванные различными возмущениями в системе в среде МайаЬ. Ниже приведена часть полученных результатов при трехфазном симметрическом коротком замыкании. Короткое замыка-
2U
22
т
Г
ние симулировалось вводом в систему сопротивления к.з. RK.3=0,25Q, Д^з=0,5Н при t=4 sec, его выключении при /=4,4 sec.
Приведены осциллограммы следующих переменных состояний: напряжение возбуждения СГ uу; ток
возбуждения СГ if; действующее U = ^ud + ы„ и фазное
значение иа напряжения ГРЩ; действующее
7 — ф2 +12„ и фазное значение /а тока СГ; активная Р и
реактивная Q мощность СГ; выходной сигнал ПИд регулятора РГОоШ: (рис. 7-15).
Generator Load - Active 4 kW; AVR - on; Short Circuit -Is to 4.4 в
I
>
3 ZOO 1 U ISO s
J .00
0 i
Г "—p~*—"
4 4 1 4.4 4.6 4.8 5 2 5.4 5 6 5 8
Рис. 7. Напряжение возбуждения синхронного генератора
Рис. 8. Ток возбуждения синхронного генератора
Рис. 9. Действующее значение напряжения синхронного генератора (ГРЩ)
Рис. 10. Фазное значение напряжения синхронного генератора (ГРЩ)
Рис. 11. Действующее значение тока синхронного генератора
Рис. 12. Фазное значение тока синхронного генератора
Рис. 13. Активная мощность синхронного генератора Рис. 14. Реактивная мощность синхронного генератора
Рис. 15. Выходной сигнал автоматического ПИД-регулятора возбуждения
Заключение и обсуждение
Специфические особенности судовых электроэнергетических систем требуют более точных моделей их исследований. В статье предложена модель компаундирующего трансформатора, учитывающая процессы в самом трансформаторе. Это улучшает точность исследований, особенно в режимах с большими возмущениями. Предложенная модель исследована в од-ноузловой ЭЭС при различных возмущениях. Полученные экспериментальные результаты показывают ее адекватность. Эта модель может быть использована при проектировании компаундирующих трансформатор и при настройке автоматических регуляторов возбуждения.
Список литературы
1. Concordia C. Steady-State Stability of Synchronous Machines as Affected by Voltage-Regulator Characteristics, Transactions on Electrical Engineering, vol.63, no.6, May 1944, pp. 215-220.
2. Веников В.А. Электромеханические переходные процессы в электрических системах. М.-Л.: Энергия, 1964, 380 с.
3. Михневич Г.В. Синтез структуры системы автоматического регулирования возбуждения синхронных машин. М.: Наука, 1964, 232 с.
4. Кетнер К.К., Козлова И.А., Сендюрев В.М. Алгоритмизация расчетов переходных процессов автономных электроэнергетических систем. Рига: Зинатне, 1981, 166 с.
5. Баранов А.П. Судовые автоматизированные электроэнергетические системы. М.: Транспорт, 1988, 328 с.
6. Джагаров Н.Ф., Корабни електроенергийни системи. Варна: Технически университет, 1997, 428 с.
7. Токарев Л.Н. Судовая электротехника и электромеханика. СПб: Береста, 2006, 324 с.
8. Djagarov N., Lazarov T. Automatic Voltage Regulator for a Ship's Synchronous Generator, Proceedings of Twelfth Int. Conference on Marine Sciences and Technologies, Varna, 25-27 Sep. 2014, pp.132-137.
9. Джагаров Н.Ф. Расчет переходных процессов в электрических системах со сложной структурой сети // Электричество. 1990. №1. С.9-16.
10. Yeager K.E., Willis J.R. Modeling of Emergency Diesel Generators in an 800 Megawatt Nuclear Power Plant, IEEE Transactions on Energy Conversion, nol.8, no.3, Sep. 1993.
11. Ewart D.N. Digital Computer Simulation Model of a Steel-Core Transformer, IEEE Transactions on Power Delivery, Vol.PWRD-1, no.3, July 1986, pp.174-182.
12. David J., Gross C.A. Nonlinear Modeling of Transformers, IEEE Transactions on Industry Applications, vol.24, no.3, May 1988, pp.434-438.
13. Dolinar D., Pihler J., Grcar B. Dynamic Model of a Three-Phase Power Transformer, IEEE Transactions on Power Delivery, vol.PWRD-8, no.4, Oct. 1993, pp.1811-1819.
14. Narang A., Brierley R.H. Topology Based Magnetic Model for Steady-state and Transient Studies for Three-Phase Core Type Transformers, IEEE Transactions on Power Systems, vol.9, no.3, Aug. 1994, pp.1337-1349.
15. SimPowerSystems, For Use with Simulink, User's Guide Version 3, The MathWorks, Inc. 2003, 620 p.
Information in English
Processes Simulation in Ship's Synchronous Generator with Compaund System Excitation
Djagarov N.F., Bonev M.B., Grozdev Z.G., Lazarov T.P., Djagarova J.V.
The synchronous generators with compound system excitation are used widely in the ship's electrical power systems. In the paper the compound system excitation model is suggested, which takes into account the compound transformer processes. This allows taking into account all his property, which has great importance to account the transformer forcing features on a transient processes. A transient processes, caused by various disturbances, are investigated by modeling. Received results show the accuracy and usefulness of suggested model.
Keywords: compound system excitation of ship's synchronous generators, automatic voltage regulator, ship's electrical power system models.
References
1. Concordia C. Steady-State Stability of Synchronous Machines as Affected by Voltage-Regulator Characteristics,
Transactions on Electrical Engineering, vol.63, no.6, May 1944, pp. 215-220.
2. Venikov V.A. Elektromekhanicheskie perekhodnye protsessy v elektricheskih sistemah [Electromechanical transients processes in electrical systems]. Moscow- Leningrad, Energy. 1964, 380 p.
3. Mihnevich G.V. Sintez struktury sistemy avtomaticheskogo regulirovaniya vozbuzhdeniya sinhronnyh mashin [The synthesis of the structure of the system of synchronous machines excitation automatic control]. Moscow, Science, 1964, 232 p.
4. Ketner K.K., Kozlova I.A., Sendyurev V.M. Algoritmizatsiya raschetov perekhodnyh protsessov avtonomnyh elektroenergeticheskih system [Algorithmization of the calculation of transitional autonomous electric power systems]. Riga, Zinatne, 1981, 166 p.
5. Baranov A.P. Sudovye avtomatizirovannye elektroenergeticheskie system [Shipboard automated electric power systems]. Moscow, "Transport", 1988, 328 p.
6. Dzhagarov N.F. Korabni elektroenergiyni sistemi, Varna, Tekhnicheski universitet, 1997, 428 p.
7. Tokarev L.N. Sudovaya elektrotekhnika i elektromekhanika [Ship's Electrical Engineering and Electromechanics]. Saint Petersburg, Beresta, 2006, 324 p.
8. Djagarov N., Lazarov T. Automatic Voltage Regulator for a Ship's Synchronous Generator, Proceedings of Twelfth Int. Conference on Marine Sciences and Technologies, Varna, 25-27 Sep. 2014, pp.132-137.
9. Dzhagarov N.F. Raschet perekhodnyh protsessov v elektricheskih sistemah so slozhnoy strukturoy seti [Calculation of transient processes in electrical systems with complex network structure]. Elektrichestvo [Electricity], 1990, №1, pp. 9-16.
10. Yeager K.E., Willis J.R. Modeling of Emergency Diesel
Generators in an 800 Megawatt Nuclear Power Plant, IEEE Transactions on Energy Conversion, nol.8, no.3, Sep. 1993.
11. Ewart D.N. Digital Computer Simulation Model of a Steel-Core Transformer, IEEE Transactions on Power Delivery, Vol.PWRD-1, no.3, July 1986, pp.174-182.
12. David J., Gross C.A. Nonlinear Modeling of Transformers, IEEE Transactions on Industry Applications, vol.24, no.3, May 1988, pp.434-438.
13. Dolinar D., Pihler J., Grcar B. Dynamic Model of a Three-Phase Power Transformer, IEEE Transactions on Power Delivery, vol.PWRD-8, no.4, Oct. 1993, pp.1811-1819.
14. Narang A., Brierley R.H. Topology Based Magnetic Model for Steady-state and Transient Studies for Three-Phase Core Type Transformers, IEEE Transactions on Power Systems, vol.9, no.3, Aug. 1994, pp.1337-1349.
15. SimPowerSystems, For Use with Simulink, User's Guide Version 3, The MathWorks, Inc. 2003, 620 p.
УДК 621.311.1:621.3.019.3 Юлдашева А.И., Малафеев А.В.
Учет показателей надежности при планировании режима
ПРОМЫШЛЕННОЙ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ С СОБСТВЕННЫМИ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯМИ
В статье приведен краткий обзор исследований в области надежности электроэнергетических систем и систем электроснабжения. Сформулированы основные факторы, которые необходимо учитывать при планировании режимов системы электроснабжения. Для определения эквивалентных показателей надежности промышленных систем электроснабжения предложен алгоритм расчета, основанный на сочетании метода последовательного эквивалентирования и метода Ньютона. Приведен пример расчета для узла примыкания системы электроснабжения крупного промышленного предприятия к региональной энергосистеме. Рассмотрены основные составляющие ущерба потребителей промышленного предприятия.
Ключевые слова: надежность электроснабжения, показатели надежности, структурная надежность, время восстановления, параметр потока отказов, вероятность безотказной работы, ущерб от ненадежности.
Введение
В современных условиях рыночной экономики большое значение приобретают финансовые последствия недостаточно надежного электроснабжения потребителей. Особое внимание должно быть уделено надежности систем электроснабжения предприятий энергоемких отраслей промышленности, таких как металлургия. Системы электроснабжения данных предприятий характеризуются наличием как замкнутых, так и разомкнутых участков на напряжении 110-220 кВ, несколькими собственными электростанциями со схемами выдачи мощности как на генераторном, так и на повышенном напряжении, а также несколькими узлами примыкания к региональной энергосистеме. В связи с этим учет фактора надежности необходим как при проектировании, так и при эксплуатации (в т.ч. при планировании режима) систем электроснабжения промышленных предприятий.
Таким образом, при планировании режимов систем электроснабжения крупных промышленных предприятий необходимо учитывать:
1) надежность схем питания главных понизительных подстанций и подстанций глубокого ввода, от которых осуществляется электроснабжение производственных цехов;
1) надежность схем выдачи мощности собственных
электростанций предприятия;
3) надежность участков примыкания заводской сети к сетям энергосистемы;
4) наряду с планируемой нормальной или ремонтной схемой сетей 110-220 кВ нужно также учитывать состав работающих агрегатов собственных электростанций, что отражается на эквивалентных показателях надежности их как источников питания;
5) в случае связи системы электроснабжения непосредственно с системообразующей сетью объединенной энергосистемы необходимо учитывать и ее ремонтные режимы.
Сегодня активно развиваются исследования в области обеспечения надежности. Наибольшее внимание уделяется разработке новых средств повышения надежности. В работе Б.В. Лукина, Р.А. Вайнштейна и Ю.В. Хрущева [1] представлен обзор наиболее существенных разработок ученых Томского политехнического университета в области повышения надежности электроснабжения, в т.ч. комплекс устройств для защиты от замыканий на землю, измерения расстройки компенсации емкостных токов и автоматической настройки дугогасящих реакторов. Разработки представителей МЭИ, такие как быстродействующее АВР и динамический компенсатор изменений напряжения (ДКИН) заслуживают особого внимания [2, 3]. Повышению надежности способствует применение интел-
