Научная статья на тему 'Влияние конденсаторных установок на перетоки мощности высших гармоник в автономной энергосистеме'

Влияние конденсаторных установок на перетоки мощности высших гармоник в автономной энергосистеме Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
505
80
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ВЫСШИЕ ГАРМОНИКИ / HIGHER HARMONICS / АНАЛИЗАТОР КАЧЕСТВА / QUALITY ANALYZER / ГАРМОНИЧЕСКИЙ СОСТАВ / HARMONIC COMPOSITION / КОЭФФИЦИЕНТ ИСКАЖЕНИЯ / DISTORTION COEFFICIENT / ЧАСТОТНЫЙ СПЕКТР / FREQUENCY SPECTRUM / ФИЛЬТРОКОМПЕНСИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА / FILTER COMPENSATING DEVICES

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Алферов Игорь Владимирович, Зырянов Вячеслав Михайлович, Митрофанов Николай Александрович

ЦЕЛЬ. Проведение экспериментальных исследований качества электроэнергии в автономной системе электроснабжения одного из предприятий нефтегазодобывающей отрасли на шинах 0,4 кВ подстанции 6/0,4 кВ. Оценка влияния компенсирующих устройств на распределение высших гармоник в системе электроснабжения с нагрузкой, имеющей нелинейную вольт-амперную характеристику. МЕТОДЫ. Численный анализ степени искажения синусоидальности напряжения и тока в распределительной сети выполняется посредством инструментального замера: анализатором качества электроэнергии «Ресурс-UF2M» и цифровым осциллографом Hantek DSO 1102B. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ. Выявлены превышения допустимых значений коэффициентов искажений синусоидальности напряжений и токов, а также зависимость влияния нелинейной нагрузки и устройств компенсации реактивной мощности на гармонический состав в узлах энергосистемы. ВЫВОДЫ. Высшие гармоники тока и напряжения существенно ухудшают условия эксплуатации основных элементов силового оборудования энергосистем, негативно влияют на устройства релейной защиты, автоматики, телемеханики и связи, что в итоге нередко приводит к серьезным технологическим сбоям и значительным экономическим издержкам, учитывая неуклонный рост количества и мощности нелинейных аппаратов в электроэнергетике.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Алферов Игорь Владимирович, Зырянов Вячеслав Михайлович, Митрофанов Николай Александрович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

CAPACITOR UNIT EFFECT ON HIGHER HARMONICS POWER FLOW IN AN AUTONOMOUS POWER SYSTEM

The PURPOSE of the work is conducting of experimental studies of electrical energy quality in an autonomous power supply system of one of the enterprises of the oil and gas production sector on 0.4 kV buses of a 6 / 0.4 kV substation and estimation of the influence of compensating devices on the distribution of higher harmonics in the power supply system with a load having a nonlinear volt-ampere characteristic. METHODS. Numerical analysis of voltage and current distortion degree in the distribution network is performed by instrumental measurement using Resurs-UF2M energy quality analyzer and Hantek DSO 1102B digital oscilloscope. RESULTS AND THEIR DISCUSSION. The study has revealed the exceedance in the permissible values of voltages and current distortion coefficients as well as the dependence of the influence of nonlinear load and reactive power compensation devices on harmonic composition in power system nodes. CONCLUSIONS. The higher harmonics of current and voltage significantly worsen the operating conditions of the main elements of power system equipment having a negative effect on relay protection, automation, telemechanics and communication devices that often results in serious technological failures and significant economic costs given the steady growth in the number and power of nonlinear devices in the electric power industry.

Текст научной работы на тему «Влияние конденсаторных установок на перетоки мощности высших гармоник в автономной энергосистеме»

Оригинальная статья / Original article УДК 621.314.26

DOI: http://dx.d0i.0rg/l0.21285/1814-3520-2018-8-95-103

ВЛИЯНИЕ КОНДЕНСАТОРНЫХ УСТАНОВОК НА ПЕРЕТОКИ МОЩНОСТИ ВЫСШИХ ГАРМОНИК В АВТОНОМНОЙ ЭНЕРГОСИСТЕМЕ

© И.В. Алферов1, В.М. Зырянов2, Н.А. Митрофанов3

1ООО «Айроэлектро»,

630102, Российская Федерация, г. Новосибирск, ул. Ипподромская, 8. 23Новосибирский государственный технический университет, 630073, Российская Федерация, г. Новосибирск, пр. Карла Маркса, 20.

РЕЗЮМЕ. ЦЕЛЬ. Проведение экспериментальных исследований качества электроэнергии в автономной системе электроснабжения одного из предприятий нефтегазодобывающей отрасли на шинах 0,4 кВ подстанции 6/0,4 кВ. Оценка влияния компенсирующих устройств на распределение высших гармоник в системе электроснабжения с нагрузкой, имеющей нелинейную вольт-амперную характеристику. МЕТОДЫ. Численный анализ степени искажения синусоидальности напряжения и тока в распределительной сети выполняется посредством инструментального замера: анализатором качества электроэнергии «Ресурс^2М» и цифровым осциллографом Hantek DSO 1102B. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ. Выявлены превышения допустимых значений коэффициентов искажений синусоидальности напряжений и токов, а также зависимость влияния нелинейной нагрузки и устройств компенсации реактивной мощности на гармонический состав в узлах энергосистемы. ВЫВОДЫ. Высшие гармоники тока и напряжения существенно ухудшают условия эксплуатации основных элементов силового оборудования энергосистем, негативно влияют на устройства релейной защиты, автоматики, телемеханики и связи, что в итоге нередко приводит к серьезным технологическим сбоям и значительным экономическим издержкам, учитывая неуклонный рост количества и мощности нелинейных аппаратов в электроэнергетике. Ключевые слова: высшие гармоники, анализатор качества, гармонический состав, коэффициент искажения, частотный спектр, фильтрокомпенсирующие устройства.

Информация о статье. Дата поступления 26 июня 2018 г.; дата принятия к печати 28 июля 2018 г.; дата онлайн-размещения 31 августа 2018 г.

Формат цитирования. Алферов И.В., Зырянов В.М., Митрофанов Н.А. Влияние конденсаторных установок на перетоки мощности высших гармоник в автономной энергосистеме // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2018. Т. 22. № 8. С. 95-103. DOI: 10.21285/1814-3520-2018-8-95-103

CAPACITOR UNIT EFFECT ON HIGHER HARMONICS POWER FLOW IN AN AUTONOMOUS POWER SYSTEM

I.V. Alferov, V.M. Zyryanov, N.A. Mitrofanov

"Airoelectro" LLC,

8, Ippodromskaia St., Novosibirsk, 630102, Russian Federation

Novosibirsk State Technical University,

20, K. Marks St., Novosibirsk, 630073, Russian Federation

ABSTRACT. The PURPOSE of the work is conducting of experimental studies of electrical energy quality in an autonomous power supply system of one of the enterprises of the oil and gas production sector on 0.4 kV buses of a 6 / 0.4 kV substation and estimation of the influence of compensating devices on the distribution of higher harmonics in the power supply system with a load having a nonlinear volt-ampere characteristic. METHODS. Numerical analysis of voltage and

1Алферов Игорь Владимирович, директор, e-mail: [email protected] Igor V. Alferov, Director, e-mail: [email protected]

2Зырянов Вячеслав Михайлович, кандидат технических наук, доцент кафедры автоматизированных электроэнергетических систем, e-mail: [email protected]

Vyacheslav M. Zyryanov, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Department of Automated Electric Energy Systems, e-mail: [email protected]

3Митрофанов Николай Александрович, аспирант, e-mail: [email protected] Nikolay A. Mitrofanov, Postgraduate student, e-mail: [email protected]

current distortion degree in the distribution network is performed by instrumental measurement using Resurs-UF2M energy quality analyzer and Hantek DSO 1102B digital oscilloscope. RESULTS AND THEIR DISCUSSION. The study has revealed the exceedance in the permissible values of voltages and current distortion coefficients as well as the dependence of the influence of nonlinear load and reactive power compensation devices on harmonic composition in power system nodes. CONCLUSIONS. The higher harmonics of current and voltage significantly worsen the operating conditions of the main elements of power system equipment having a negative effect on relay protection, automation, telemechanics and communication devices that often results in serious technological failures and significant economic costs given the steady growth in the number and power of nonlinear devices in the electric power industry.

Keywords: higher harmonics, quality analyzer, harmonic composition, distortion coefficient, frequency spectrum, filter compensating devices

Information about the article. Received June 26, 2018; accepted for publication July 28, 2018; available online August 31, 2018.

For citation. Alferov V.l., Zyryanov V.M., Mitrofanov N.A. Capacitor unit effect on higher harmonics power flow in an autonomous power system. Vestnik Irkutskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta = Proceedings of Irkutsk State Technical University. 2018, vol. 22, no. 8, pp. 95-103. DOI: 10.21285/1814-3520-2018-8-95-103. (In Russian).

Введение

Несинусоидальность напряжения и тока вызывает дополнительные потери в основных силовых элементах энергосистемы, затрудняет компенсацию реактивной мощности с помощью устройств компенсации реактивной мощности (УКРМ), сокращает срок службы изоляции электрических машин, приводит к возникновению дополнительной вибрации электрических машин, снижает эффективность функционирования устройств автоматики, телемеханики и связи [1, 2].

Нарушение нормального режима работы энергосистемы обусловлено значительной перегрузкой силового оборудования токами высших гармоник (ВГ) [3]. Большая часть оборудования - трансформаторы, двигатели, батареи статических конденсаторов, кабели - рассчитаны на работу от синусоидального напряжения и, как правило, не предусматривают дополнительного воздействия токов высших гармоник [3]. На практике такие просчеты влекут за собой серьезные технологические сбои и значительные экономические издержки.

При наличии ВГ в кривой напряжения процесс старения диэлектрика в батареях конденсаторов также протекает более интенсивно, чем при работе от синусоидального напряжения. Это можно объяснить тем, что физическо-химические процессы старения в диэлектриках значительно ускоряются при высоких частотах электрического поля. На старение влияет дополнительный нагрев, вызванный протеканием токов ВГ. Несмотря на то, что конденсаторные установки могут длительно работать при перегрузке током и напряжением, срок их службы в таких условиях значительно сокращается. Поток отказов конденсаторов в составе УКРМ по отношению к заявленному их сроку службы неуклонно возрастает [2].

Из вышесказанного следует, что конденсаторные батареи подлежат дополнительной защите дросселями или фильтрами высших гармоник. При выборе мощности фильтра необходимо учесть долю тока основной гармоники и токов остальных ВГ [4], которые также попадают в фильтр. Также вопрос использования силовых фильтров поднимается в [5].

Описание проблемы

В условиях эксплуатации в рассматриваемой распределительной сети при достижении необходимой степени компенсации реактивной мощности появляется до-

полнительный переток токов высших гармоник, что значительно загружает установленные на подстанциях (ПС) и у потребителей конденсаторные установки (КУ) со стороны

6 и 0,4 кВ. Возникает неустойчивая работа КУ обусловленная перегрузкой токами высших гармоник, генерируемых нелинейной нагрузкой и распространяющихся по питающей сети. Таким образом, в большей части возможных режимов КУ 0,4кВ не способны обеспечить полную компенсацию реактивной мощности в узле нагрузки. Перегрузка высшими гармониками тока конденсаторных батарей сверх допустимого значения приводит к преждевременному выходу из строя элементов конденсаторных устано-

вок. Также причиной нарушения технологического процесса является отключение автоматов при срабатывании уставки теплового расцепителя за счет термического действия токов ВГ.

Техническими условиями на эксплуатацию конденсаторных батарей предусматриваются ограничения превышения напряжения и тока сверх номинальных значений коэффициентами си, а [3]. Исследования гармонического состава различных типов преобразователей рассмотрены в работах [6-9].

Структура электроснабжения

В рассматриваемой автономной энергосистеме имеются газопоршневая (ГПЭС) газотурбинная (ГТЭС) и электростанции, работающие на попутном газе, суммарной мощностью 170 МВт, которые обеспечивают электроэнергией всю инфраструктуру добычи и транспортировки нефти, включая жилой и административный секторы. Структура электропотребления характерна для нефтедобывающих регионов: синхронная и асинхронная нагрузка с двигателями значительной единичной мощности, с устройствами плавного пуска и частотно-регулируемыми электроприводами, выпрямительная нагрузка с устройствами подогрева скважин и станциями управления электроцентробежных насосов (ЭЦН), осветительная и бытовая. В составе энергосистемы 10 ПС 35/6 кВ и более 100 комплектных трансформаторных подстанций (КТПН).

При проектировании энергосистемы решение установки БСК на стороне 0,4 кВ для компенсации мощности является обоснованным, но при их выборе не были учтены особенности работы в условиях автономной энергосистемы: то, что в такой сети значительная часть нагрузки имеет нелинейную

вольт-амперную характеристику. В таких случаях распространено применение филь-трокомпенсирующих устройств (ФКУ), при проектировании которых суммарную емкость конденсаторов делят поровну между звеньями либо пропорционально величине гармоник тока [10].

Конденсаторные батареи в свою очередь способствуют распространению ВГ по энергосистеме. Проблема качества электроэнергии на напряжении 0,4 кВ актуальна и для городских распределительных сетей [11, 12].

Реактивное сопротивление БСК емкостного характера образует контур с индуктивным сопротивлением сети, который для основной гармоники в системе представляет значительное сопротивление. В то время как для высших гармоник сопротивление контура «БК-сеть» может снижаться практически до нуля и характеризоваться только активным сопротивлением сети. В связи с возникновением такого контура высокочастотная составляющая попадает в участок сети, где установлены конденсаторные батареи. Для подтверждения вышесказанного проведена серия инструментальных замеров качества электроэнергии в узлах системы с различным составом нагрузки.

Количественный анализ степени искажений

Степень искажения кривой тока и напряжения количественно характеризуется суммарным коэффициентом гармонических составляющих и коэффициентом п-й

гармонической составляющей. Первый описывает влияние всего высокочастотного спектра высших гармоник в сети на искажение основной гармоники напряжения или

тока. Коэффициент п-й гармонической составляющей отражает долю рассматриваемой гармоники в составе кривой по отношению к основной частоте. Стандартами РФ ГОСТ 32144-20134 и зарубежных стран (стандартов Австралии и США (EEEStd 519)

регламентированы допустимые значения для этих коэффициентов в энергосистеме, превышение которых приводит к значительному технологическому и экономическому ущербу.

Инструментальные замеры

Для оценки степени искажения синусоидальности напряжения и тока в распределительной сети на нескольких КТПН 6/0,4 кВ устанавливается анализатор качества электроэнергии «Ресурс^2М» и цифровой осциллограф На^ек DSO 1102В. Рассмотрено несколько различных вариантов расположения мест замера и состава нагрузки на секциях 0,4 кВ.

Результаты замеров на КТПН-400кВА № 1 представлены в табл. 1-3, где: кЕС/ - значение коэффициента суммарного искажения синусоидальности для линейного напряжения, кл[/ - значение коэффициентов п-

й гармонической составляющей по напряжению. Аналогично в таблице отображены значения коэффициентов по току кЕ/ и кл/.

На рис. 1 изображена структурная схема замера, где: ЛН - линейная нагрузка; ЧП - нагрузка, запитываемая через частотный привод; БК - батарея конденсаторов.

Нагрузкой КТПН куста № 37 служат 4 станции управления насосами и 3 устройства прогрева скважин. Инструментальный замер проводился на отходящих фидерах, питающих устройства прогрева скважин (УПС) и станции управления электрическими погружными центробежными насосами (ЭЦН), на вводе в секцию 0,4 кВ и на выводах БСК. Обозначение «4ЭЦН, 3УПС, БСК» в первой колонке «Режим нагрузки» табл. 1 показывает, что во время замера во включенном положении находилось 4 ЭЦН, 3 УПС, БСК.

Рис. 1. Структурная схема замера Fig. 1. Schematic diagram of measurement

4ГОСТ 32144-2013 Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. Введен 1981-01-07. Москва: Рос-стандарт, 1981 / GOST 32144-2013 Electrical energy. Electromagnetic compatibility of engineering tools. Norms of electrical energy quality in general-purpose power supply systems. Introduced 1 July 1981. Moscow: Rosstandart, 1981.

Инструментальный замер на КТПН (со стороны 0,4 кВ) к. № 37

Instrumental measurement at the package transformer substation on 0.4 kV side, group no. 37

Таблица 1

Table 1

Режим нагрузки Узел замера Uab ,B/V I a ,A/A kYu,% kE I,% P, кВт/kW Q, кВар/kvar cosç

4ЭЦН, 3УПС, БСК Ввод 0,4кВ 385.4 286 16.1 43 53.2 29 0.878

УПС 386.9 75.5 13.3 37.5 29.7 40.2 0.594

БСК 386.2 169.9 16.1 95 0.11 -110 0.001

ЭЦН 387.2 48.2 13.4 24.5 20.9 23.5 0.664

4ЭЦН, 3УПС Ввод 0,4кВ 376.9 390 9 17.5 53.1 61.2 0.655

УПС 378.6 75.7 8.9 38.1 28.8 39.3 0.59

ЭЦН 377.6 46.7 8.9 16.4 20.5 21.6 0.69

4ЭЦН, БСК Ввод 0,4кВ 394.7 137.8 9.5 34.3 28 4.4 0.988

БСК 395.2 123.3 9.4 54.2 0.05 -81 0.001

Инструментальный замер на КТПН (со стороны 0,4 кВ) к. № 37

Instrumental measurement at the package transformer substation on 0.4 kV side, group no. 37

Таблица 2

Table 2

Режим нагрузки Узел замера knl,% knu,%

5 7 11 13 5 7 11

4ЭЦН,3УПС,БСК Ввод 0,4кВ 35,1 16,3 15,9 4,5 14 4,4 3,2

УПС 28,4 11,2 10,1 6,8 11,8 4,3 2,5

БСК 72,3 31 40,6 18,1 14,2 4,7 3,8

ЭЦН 21,4 8 2 0,6 11,7 4 2,6

4ЭЦН, 3УПС Ввод 0,4 кВ 14,3 5,6 6,1 1,9 8 1,4 1,35

УПС 30,5 13,4 10,4 4,6 7,8 1,38 1,36

ЭЦН 14,7 3,2 1,5 0,7 7,7 1,3 1,2

4ЭЦН, БСК Ввод 0,4 кВ 19,8 12,3 31 4,8 8,4 2,7 2,7

БСК 45,1 15,3 33,8 4,8 8,6 2,6 2,7

Значение «Ввод 0,4 кВ» во второй колонке «Узел замера» говорит о том, что прибор контроля качества электроэнергии устанавливался на вводе 0,4 кВ КТПН, питающей куст № 37. Для выявления зависимости влияния нелинейной нагрузки и устройств компенсации реактивной мощности на гармонический состав в рассматриваемом узле и на значение амплитуды гармоник проведены замеры во всех вышеописанных точках при трех режимах загрузки: полной нагрузке КТПН; при отключенных устройст-

вах прогрева скважин; при выведенной из работы конденсаторной установке.

Особенностью замера на кусте № 56 (табл. 3) является высокое содержание нелинейной нагрузки, сосредоточенной в одном месте, отсутствие на шинах комплектной подстанции устройства компенсации реактивной мощности, нагрузкой трансформаторной подстанции служат только устройства с нелинейной характеристикой, что позволяет получить четкое представление о

высокочастотном составе тока и напряжения, генерируемого такой нагрузкой.

На рис. 2 представлены осциллограммы токов на КТПН-630кВА к № 62, а в табл. 4 сведены результаты замеров пока-

зателей качества электроэнергии. В отличие от КТПН, которая питает оборудование куста № 37, на данной скважине отсутствуют ЭЦН и нелинейную нагрузку представляет всего одно устройство прогрева скважин.

Таблица 3

Инструментальный замер на КТПН (со стороны 0,4 кВ) к. № 56

Table 3

Instrumental measurement at the package transformer substation on 0.4 kV side, _group no. 56_

Режим нагрузки Узел замера Uab ,B/V I a ,A/A kYu,% kE I,% P, кВт/kW Q, кВар/kvar cosç

4 УПС Ввод 0,4 кВ 394,7 70 5,05 47,4 22 41 0.61

УПС 395 70,7 5,2 45,6 0,07 -49 0,001

Рис. 2. Осциллограммы токов КТПН 6/0,4 на отходящих фидерах 0,4 кВ Fig. 2. Oscillograms of 6/0.4 package transformer substation currents on 0.4 kV outgoing feeders

Таблица 4

Инструментальный замер на КТПН (со стороны 0,4 кВ) к. № 62

Table 4

Instrumental measurement atpacka ge transi former substation on 0.4 kV side, group no. 62

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Режим нагрузки Узел замера Uab ,B/V IA, A/A kYU '% ks I,% P, кВт/kW Q, кВар/kvar cosç

УПС, БСК УПС 394,7 70 5,05 47,4 22 41 0.68

БСК 395 70,7 5,2 45,6 0,07 -49 0,001

УПС УПС 392,7 68,4 4 48,7 21,2 40,6 0,65

БСК БСК 397 71,1 3,87 25,7 0,07 49,6 0,001

Заключение

На выводах БСК наблюдаются значительные искажения синусоидальности напряжения и тока, причем если в остальных узлах замера нечетные и не кратные трем гармоники с ростом частоты затухают,

то в узле с конденсаторными батареями значения 5, 7, 11, 13-х гармоник имеют большой удельный вес по отношению к основной частоте.

Проведенные опыты по замерам качества электроэнергии показывают, что наличие конденсаторных батарей в узлах с нелинейной нагрузкой приводит к ухудшению синусоидальности тока и напряжения (табл. 1, 2). Стоит отметить, что коэффициент суммарного искажения на вводе 0,4 кВ при работе БСК возрастает более чем в 2 раза по сравнению с режимом, где конденсаторная установка отключена.

При отключении от секции 0,4 кВ устройства прогрева скважин (источника помех) снижение коэффициента суммарного искажения и коэффициента п-й гармонической составляющей в общем случае составляет примерно 25% по сравнению с режимом работы с нелинейной нагрузкой. Следует подчеркнуть, что в нормальном режиме без участия нагрузки с нелинейной вебер-амперной характеристикой гармонические искажения должны практически отсутствовать или в пределе не превышать требований ГОСТ. Таким образом, даже при отсутствии источника нелинейных искажений, ввиду изменения сопротивления контура «БК-сеть» при коммутации ступеней БК, в данном узле искажения присутствуют и превышают требуемые стандартом значения.

Заметим, что значение tgф на вводе 0,4 кВ при включенном УКМ составляет tgp = 0,56, что является недопустимым значением в условиях компенсации, вызванным, как уже упоминалось выше, невозможностью одновременного подключения большего числа ступеней из-за перегрузки УКМ. Недокомпенсация влечет за собой дополнительные потери в сети, а, следовательно, и повышенные экономические затраты.

С ростом доли подключенной нелинейной нагрузки возрастают искажения кривой напряжения и тока, причем в большей степени этот фактор сказывается на искажении характеристики тока, в то время как подключение конденсаторных батарей при сравнении в узлах с приблизительно равной величиной нелинейной нагрузки оказывает значительное влияние на форму тока и напряжения.

При замере в узлах, где отсутствуют

БК или доля нагрузки с тиристорным управлением мала, коэффициент суммарного искажения по напряжению не превышает нормированного стандартом значения.

Помимо проблем с работой устройств компенсации реактивной мощности гармонические искажения негативно влияют на условия эксплуатации устройств прогрева скважин, дополнительная загрузка токами ВГ вызывает перегрузку установок и, как следствие, сбои в работе. Отключение УПС или их неустойчивое функционирование, в свою очередь ухудшают производительность добычи нефти (дебит нефти), так как в зимний период скважины запарафини-ваются и снижается скорость перекачки.

Нарушение технологического процесса в связи с наличием высших гармоник в системе помимо потерь мощности, снижения производительности добычи нефти и возможной ее локальной остановки сопровождается авариями, приводящими к порче оборудования. Применительно к БСК 0,4 кВ выходят из строя питающие автоматы, перегрузка токами ВГ сопровождается вздутием и взрывом конденсаторных банок. В результате чего на время ремонта установка находится в выключенном состоянии, следовательно, в этот интервал времени организация несет убытки от дополнительных потерь электроэнергии, вызванных перетоком реактивной мощности к потребителю. В случае БСК, установленных на секциях 6 кВ, наблюдаются пробои изоляции кабельных вставок и перегорание предохранителей, защищающих установку.

В совокупности зафиксировано более 100 аварийных событий, связанных с работой устройств компенсации. Большая часть неисправностей вызвана вздутием и взрывами конденсаторных батарей и выходом из строя автоматов нагрузки.

На основании полученных результатов аварийных событий можно судить о необходимости принятия мер по ограничению высших гармоник в сети. В [13, 14] предложены критерии, определяющие эффективность ослабления высших гармоник тока и напряжения. Оптимальным в рассматри-

ваемом примере является применение силовых фильтров на базе уже установленных конденсаторных батарей. Дополнение эксплуатируемых БСК дросселями упростит

1. Жежеленко И.В. Высшие гармоники в системах промышленного электроснабжения промпредприя-тий; 4-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 2000. 331 с.

2. Вольдек А.И. Электрические машины. 3-е изд., перераб. Л.: Энергия, 1978. 832 с.

3. Жежеленко И.В., Саенко Ю.Л. Показатели качества электроэнергии и их контроль на промышленных предприятиях; 3-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 2000. 252 с.

4. Боярская Н.П., Довгун В.П., Шевченко Е.С., Егоров Д.Э. Широкополосные фильтры гармоник // Ползу-новский вестник. 2013. № 4-2. С. 34-38.

5. Митрофанов Н.А. Использование силовых фильтров для ограничения высших гармоник в сети // Наука. Технологии. Инновации: сб. научных трудов: в 9 ч. Новосибирск, 2015. Ч. 4. С. 35-37.

6. Зырянов В.М., Митрофанов Н.А., Соколовский Ю.Б. Анализ гармонического состава тока и напряжения на шинах 0,4 кВ КТПН и применение устройств ограничения высших гармоник // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2016. № 2. C. 61-68.

7. Зырянов В.М., Митрофанов Н.А., Соколовский Ю.Б. Исследование гармонического состава напряжения преобразователя частоты // Вестник Ивановского государственного энергетического университета. 2015. № 1. С. 24-29.

8. Зырянов В.М., Митрофанов Н.А., Соколовский Ю.Б. Анализ гармонического состава напряжения ча-

этапы введения оборудования в эксплуатацию. Также повысится надежность работы и произойдет разгрузка БСК по токам ВГ, в результате чего увеличится их срок службы.

кий список

стотного электропривода // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. 2015. № 1. C. 154-159.

9. Митрофанов Н.А. Анализ гармонического состава напряжения преобразователя частоты MITSUBISHI FR-A540ECR // Электротехника. Электротехнология. Энергетика: тр. VII Междунар. науч. конф. молодых ученых (г. Новосибирск, 9-12 июня 2015 г.). Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2015. Ч. 3. С. 71-74.

10. Das J. Passive filters - potentialities and limitations. - IEEE trans. on industry applications. Vol. 40, No. 1, January/February. 2004. P. 232-241.

11. Боярская Н.П., Кунгс Я.А., Темербаев С.А., Довгун В.П., Синяговский А.Ф. Проблемы обеспечения качества электроэнергии в городских распределительных сетях 0,4 кВ // Ползуновский вестник. 2012. № 4. C. 89-94.

12. Скакунов Д.А. Методы и средства обеспечения качества электрической энергии в распределительных сетях 0,4-6 кВ Ачинского НПЗ // Мир нефтепродуктов. Вестник нефтяных компаний. 2012. № 7. C. 37-42.

13. Ginn H. L., Czarnecki L. S. An optimization based method for selection of resonant harmonic filter branch parameters. IEEE transactions on power delivery. 2006. Vol. 21. No. 3. P. 1445-1451.

14. Maza Ortega J. M., Paian M. B., Mitchell C. I. A new design method of passive tuned filters for harmonic mitigation and reactive power compensation. European transactions on electrical power. 2006; 16. P. 219-233.

References

1. Zhezhelenko I.V. Vysshie garmoniki v sistemakh promyshlennogo elektrosnabzheniya prompredpriyatii [Higher harmonics in power supply systems of industrial enterprises]. Moscow: Energoatomizdat Publ., 2000, 331 p. (In Russian).

2. Vol'dek A.I. Elektricheskie mashiny [Electrical machines]. Leningrad: Energiya Publ., 1978, 832 p. (In Russian).

3. Zhezhelenko I.V., Saenko Yu.L. Pokazateli kachestva elektroenergii i ikh kontrol' na promyshlennykh predpri-yatiyakh [Indicators of electrical energy quality and their control at industrial enterprises]. Moscow: Energoatomizdat Publ., 2000, 252 p. (In Russian).

4. Boyarskaya N.P., Dovgun V.P., Shevchenko E.S., Egorov D.E. Wide band power harmonic filters. Polzunovskij vestnik [Polzunovsky Vestnik], 2013, no. 4-2, pp. 34-38. (In Russian).

5. Mitrofanov N.A. Ispol'zovanie silovyh fi'trov dlya ogra-nicheniya vysshih garmonik v seti [Use of power filters to limit higher harmonics in network]. Nauka. Tekhnologii.

Innovacii: sbornik nauchnyh trudov: 9 chast. [Science. Technologies. Innovations: Collection of scientific works: 9th part]. Novosibirsk: NSTU Publ., 2015. Part 4. 35-37 p. (In Russian).

6. Zyryanov V.M., Mitrofanov N.A., Sokolovskij Yu.B. Analysis of current and voltage harmonic composition on 0.4 kV busbars of package transformer substations and the use of higher harmonics restraint devices. Vestnik Ir-kutskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universi-teta [Proceedings of Irkutsk State Technical University], 2016, no. 2. 61-68 p. (In Russian).

7. Zyryanov V.M., Mitrofanov N.A., Sokolovskij Yu.B. Research of voltage harmonic contain in frequency converter. Vestnik Ivanovskogo gosudarstvennogo ehnergeticheskogo universiteta [Vestnik IGEU], 2015, no. 1, 24-29 p. (In Russian).

8. Zyryanov V.M., Mitrofanov N.A., Sokolovskij Yu.B. Research of voltage harmonic contain in frequency converter. Nauchnye problemy transporta Sibiri i Dal'nego Vostoka [Scientific problems of Transport in Siberia and

the Far East], 2015, no. 1, 154-159 p. (In Russian).

9. Mitrofanov N.A. Analiz garmonicheskogo sostava napryazheniya preobrazovatelya chastoty MITSUBISHI FR-A540ECR [Analysis of harmonic composition of voltage of frequency converter MITSUBISHI FR-A540ECR]. Trudy VII Mezhdunarodnoj nauchnoj konferencii mo-lodyh uchenyh "Ehlektrotekhnika. Ehlektrotekhnologiya. Ehnergetika" [Proceedings of VII International scientific conference of young scientists "Electrical Engineering. Electrical Technology. Power Engineering", Novosibirsk, 9-12 June 2015]. Novosibirsk, 2015, part 3, pp. 71-74. (In Russian).

10. Das J. Passive filters - potentialities and limitations. IEEE trans. on industry applications, 2004, vol. 40, no. 1, January/February, pp. 232-241.

11. Boyarskaya N.P., Kungs YA.A., Temerbaev S.A., Dovgun V.P., Sinyagovskij A.F. Problems of ensuring

Критерии авторства

Алферов И.В., Зырянов В.М., Митрофанов Н.А. заявляют о равном участии в получении и оформлении научных результатов и в равной мере несут ответственность за плагиат.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

electrical energy quality in urban distribution networks of 0.4 kV. Polzunovskij vestnik [Polzunovsky Vestnik], 2012. no. 4, pp. 89-94. (In Russian).

12. Skakunov D.A. Methods and means of ensuring electrical energy quality in the distribution networks of 0.4-6 kV of Achinsk oil refinery. Mir nefteproduktov. Vestnik neftyanyh kompanij [World of Oil Products. The Oil Companies' Bulletin], 2012, no. 7, pp. 37-42. (In Russian).

13. Ginn H. L., Czarnecki L. S. An optimization based method for selection of resonant harmonic filter branch parameters. IEEE transactions on power delivery, 2006, vol. 21, no. 3, pp. 1445-1451.

14. Maza Ortega J. M., Paian M. B., Mitchell C. I. A new design method of passive tuned filters for harmonic mitigation and reactive power compensation. European transactions on electrical power. 2006, 16, pp. 219-233.

Authorship criteria

Alferov V.l., Zyryanov V.M., Mitrofanov N.A. declare equal participation in obtaining and formalization of scientific results and bear equal responsibility for plagiarism.

Conflict of interests

The authors declare that there is no conflict of interests regarding the publication of this article.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.