Аннотация
Данная статья посвящена проблематике нормализации качества электрической энергии в городских электрических сетях напряжением 0,4 кВ. В составе потребителей коммунально-бытового назначения в последние годы появились электроприемники с нелинейной вольт-амперной характеристикой (ВАХ). В свою очередь, эти электроприемники с нелинейной ВАХ являются источниками гармонических составляющих тока и приводят к искажению формы кривой тока и напряжения, что в результате ухудшает показатели качества электроэнергии в электрических сетях коммунально-бытового назначения. В связи с этим проблемы компенсации высших гармоник тока и напряжения в электрических сетях 0,4 кВ по-прежнему остаются актуальными. Предложен расчет выбора фильтрокомпенсирующих устройств (ФКУ) для уменьшения величины высших гармонических составляющих токов и нормализации коэффициентов искажения формы кривой напряжения как показателей качества электрической энергии в сетях коммунально-бытового назначения. Разработана имитационная модель системы электроснабжения коммунально-бытового назначения в программной среде Matlab/Simulink для определения коэффициентов, характеризующих несинусоидальность тока и напряжения. Получен уровень коэффициентов, характеризирующих искажения формы кривых напряжения в системах электроснабжения реального (действующего) объекта коммунально-бытового назначения. Произведён расчёт и выбор ФКУ в сетях коммунально-бытового назначения. На основе имитационной модели системы электроснабжения реального объекта коммунально-бытового назначения доказана эффективность применение ФКУ для компенсации токов ВГ. После расчёта и выбора пассивных ФКУ на разработанной модели значение суммарного коэффициента гармонической составляющей напряжения KU в сети уменьшилась в 10,7 раза, а применение активных ФКУ – в 17,2 раза. В конце произведены сравнения фильтрокомпенсирующих устройств по нескольким показателям.
Ключевые слова
несинусоидальность, качество электроэнергии, моделирование, Simulink, напряжение, ток, фильтрокомпенсирующие устройства, пассивный фильтр, активный фильтр
1. Симуткин М. Г. Разработка методов оценки влияния нелинейных электроприемников на режимы работы оборудования распределительных сетей: дис. … канд. техн. наук: 05.14.02 / Симуткин Максим Геннадьевич. М., 2014.
2. Экспериментальное исследование, анализ и оценка показателей качества электроэнергии в электрической сети 0,4 кВ образовательного учреждения / С.А. Абдулкеримов, Х.Б. Назиров, М.М. Камолов, А.С. Амирханов, З.С. Ганиев // Политехнический вестник. Серия: Инженерные исследования. 2018. №3(43). Т. 1. С.16-20.
3. Оценка коэффициентов, характеризирующих несинусоидальности токов и напряжений в сетях коммунально-бытового назначения / М.М. Камолов, З.С. Ганиев, Х.Б. Назиров, Ш.Дж. Джураев, Ш.С. Махмадов // Политехнический вестник. Серия: Инженерные исследования. 2020. №1(49). С. 37-44.
4. Управление качеством электроэнергии / Карташев И.И., Тульский В.Н., Шаманов Р.Г., Шаров Ю.В., Насыров Р.Р. 3-е изд. М.: Издательский дом МЭИ, 2017. С. 347.
5. Гантулга Д. Способы нормализации качества и снижения потерь электрической энергии в сельских распределительных сетях 0,38 кВ Монголии: дис. … канд. техн. наук: 05.20.02 / Дамдинсурэнгийн Гантулга. Иркутск, 2015.
6. Джураев Ш.Д., Султонов Ш.М. Обеспечение качества электрической энергии в энергосистемах, содержащих нелинейную нагрузку // Политехнический вестник. Серия: Инженерные исследования. 2018. № 1 (41). С. 20-34.
7. Учёт несинусоидального/несимметричного режима работы электрической сети коммунально-бытового назначения при расчете уровня тока нулевого проводника / М.М. Камолов, С.А. Абдулкеримов, Х.Б. Назиров, Ш.Дж. Джураев, С.Т. Исмоилов // Электричество. 2021. №1. С. 35-43. doi: 10.24160/0013-5380-2020-1-35-43
8. Measurement of Emissions of High Harmonic Currents in Modern Electrical Receivers in Municipal-Households Power Supply System / K.B. Nazirov, Z.S. Ganiev, Sh.D. Dzhuraev, M.M. Kamolov, A.S. Amirkhanov // IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering. IEEE, 2020. Pp. 1270-1275. doi: 10.1109/EIConRus49466.2020.9039148
9. Computation of the zero-wire current under an asymmetric nonlinear load in a distribution network / S. Dzhuraev, S. Beryozkina, M. Kamolov, M. Safaraliev, I. Zicmane, K. Nazirov, S. Sultonov // Energy Reports. 2022. No. 8(8). Pp. 563-573. doi: 10.1016/j.egyr.2022.09.176
10. ГОСТ 32144–2013. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. М.: Изд-во стандартов, 2014. 18 c.
11. Overview of Harmonic and Resonance in Railway Electrification Systems / H. Hu, Y. Shao, L. Tang, J Ma., Z. He, S. Gao //IEEE Transactions on Industry Applications.2018. Vol. 54. No. 5. Pp. 5227-5245. doi: 10.1109/TIA.2018.2813967
12. Анализ резонансных режимов в электроэнергетических системах с тяговой нагрузкой / Д.А. Шандрыгин, В.П. Довгун, Д.Э. Егоров, М.В. Маньшин // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2020. Т. 24. № 2. С. 396-407. doi: 10.21285/1814-3520-2020-2-396-407
13. Черных И.В. Моделирование электротехнических устройств в MATLAB, SimPowerSystems и Simulink. М.: ДМК Пресс, 2014. 288 с.
14. Digital Active Power Filter Controller Design for Current Harmonics in Power System / A. Ullah, U. Hasan Sheikh Inam, S. Arshad, F. Saleem / 16th International Bhurban Conference on Applied Sciences & Technology (IBCAST). IEEE, 2019. Рp. 384-388. doi: 10.1109/IBCAST.2019.8667169
15. Gayatri M.T.L., Parimi A.M. Power Quality Improvement of PV-WECS Microgrid Using Active Power Filter in Realtime // 53rd International Universities Power Engineering Conference. IEEE, 2018. Рp. 1-6. doi: 10.1109/UPEC.2018.8541905
16. Venkata B.R., Dayasagar S.C., Venkata B.R. Analysis of Active and Passive Power Filters for Power Quality Improvement under Different Load Conditions // International Journal of Advanced Research in Electrical Electronics and Instrumentation Engineering. 2014. No. 3(8). Рp. 11102-11115. doi: 10.15662/ijareeie.2014.0308035
Нормализация коэффициентов, характеризующих несинусоидальность напряжения в сетях коммунально-бытового назначения / Х.Б. Назиров, М.М. Камолов, В.И. Самохин, С.Т. Исмоилов, М.Х. Сафаралиев // Электротехнические системы и комплексы. 2024. № 1(62). С. 33-40. https://doi.org/10.18503/2311-8318-2024-1(62)-33-40