Снижение гармонических искажений в высоковольтных сетях, питающих тяговые подстанции, на основе активных фильтров / А. В. Крюков, А. В. Черепанов, А. Р. Шафиков // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. – 2019. – Т. 61, № 1. – С. 36–46. – DOI:10.26731/1813-9108.2019.1(61).36–46
10.26731/1813-9108.2019.1(61).36–46
Выпрямительные электровозы обладают нелинейными вольтамперными характеристиками и генерируют в питающие сети высшие гармоники, что сопровождается следующими негативными эффектами: снижение сроков службы оборудования, искажение учета электроэнергии, возникновение резонансных процессов и т. д. Поэтому задача снижения уровней гармонических искажений в сетях, примыкающих к тяговым подстанциям железных дорог переменного тока, имеет повышенную актуальность. В статье представлены результаты исследований, направленных на разработку методов и средств снижения таких искажений в электрических сетях, примыкающих к тяговым подстанциям железных дорог переменного тока. В основу методики определения несинусоидальных режимов положена технология моделирования электроэнергетических систем в фазных координатах; при этом модели элементов электроэнергетических систем формировались в виде решетчатых схем, характеризующихся полносвязной топологией. Параметры этих схем могут быть пересчитаны на часто-
ты высших гармоник. Моделирование проводилось применительно к системе электроснабжения, включающей восемь тяговых подстанций. Результаты моделирования позволяют сделать вывод о том, что допустимые значения суммарных коэффициентов гармоник напряжения достигаются при установке активных фильтров с двух сторон каждой межподстанционной зоны, кроме той, на которой смонтированы фильтрокомпенсирующие устройства. Практически полная компенсация гармонических искажений достигается при установке фильтров с двух сторон каждой межподстанционной зоны. Аналогичные результаты могут быть получены при установке трехфазных фильтров на шинах 220 кВ тяговых подстанций участка, однако такой вариант потребует более высоких затрат. Кроме того, трехфазные устройства отличаются более сложной системой управления и меньшей надежностью. На основании полученных результатов можно сделать вывод, что проблема повышенного уровня гармонических искажений в сетях, питающих тяговые подстанции, может быть решена на основе использования активных фильтров.
1. Марквардт К.Г. Электроснабжение электрифицированных железных дорог. М. : Транспорт, 1982. 528 с.
2. Тимофеев Д.В. Режимы в электрических системах с тяговыми нагрузками. М.-Л. : Энергия, 1965. 224 с.
3. Steimel A. Electric traction motive power and energy supply. Basics and practical experience. Munchen: Oldenbourg Industrieverlag, 2008. 334 p.
4. Energieversorgung elektrischer bannen / H. Biesenack, E. Braun, G. George, etc. Wiesbaden : B.G. Teubner Verlag. 2006. 732 p.
5. Аррилага Д., Брэдли Д., Боджер П. Гармоники в электрических системах. М. : Энергоатомиздат, 1990. 320 с.
6. Оценка дополнительных потерь мощности от снижения качества электрической энергии в элементах систем электроснабжения / С.Ю. Долингер и др. // Омский научн. вестник. 2013. № 2 (120). С. 178–183.
7. Жежеленко И.В., Саенко Ю.Л., Горпинич А.В. Влияние качества электроэнергии на сокращение срока службы и снижение надежности электрооборудования // Электрика. 2008. № 3. С. 14–20.
8. Жежеленко И.В. Высшие гармоники в системах электроснабжения промпредприятий. М. : Энергоатомиздат, 2000. 331 с.
9. Каргин С.В., Краснова А.Н., Бекбулатов Р.Р. Управление качеством электроэнергии в распределительных сетях общего назначения. М. : НТФ Энергопрогресс, 2012. 108 с.
10. Карташов И.И., Зуев Э.Н. Качество электроэнергии в системах электроснабжения. Способы его контроля и обеспечения. М. : МЭИ, 2000. 120 с.
11. Управление качеством электроэнергии / И.И. Карташов и др. М. : МЭИ, 2006. 320 с.
12. Третьяков Е.А. Управление качеством электрической энергии в распределительных сетях железных дорог. Омск : Изд-во ОмГУПС, 2013. 195 с.
13. Шидловский А.К., Кузнецов В.Г. Повышение качества энергии в электрических сетях. Киев : Наукова думка, 1985. 268 с.
14. Шидловский А.К., Новский В.А., Каплычный Н.Н. Стабилизация параметров электрической энергии в распределительных сетях. Киев : Наукова думка, 1989. 312 с.
15. Долгов А.П., Кандаков С.А., Закарюкин В.П. Улучшение качества электроэнергии в системах внешнего электроснабжения железных дорог Восточной Сибири // Электрификация и развитие инфраструктуры энергообеспечения тяги поездов на железнодорожном транспорте. СПб., 2011. С. 37–38.
16. Закарюкин В.П., Крюков А.В. Методы совместного моделирования систем тягового и внешнего электроснабжения железных дорог переменного тока. Иркутск : Изд-во ИрГУПС, 2011. 160 с.
17. Закарюкин В.П., Крюков А.В. Сложнонесимметричные режимы электрических систем. Иркутск : Иркут. гос. ун-т, 2005. 273 с.
18. Закарюкин В.П., Крюков А.В., Черепанов А.В. Интеллектуальные технологии управления качеством электроэнергии. Иркутск : Изд-во ИрНИТУ, 2015. 218 с.
19. Шевчук А.П. Применение теорий нечеткой логики при компенсации высших гармоник активным фильтром // Записки горного института. 2009. Т. 182. С. 137–140.
20. Жуков Н.А. Анализ систем управления активными фильтрами гармоник // Образование. Наука. Производство. М., 2015. С. 2988–2992.
21. Чередников А.В. Анализ законов управления активными фильтрами гармоник // Современные инновации в науке и технике. Белгород, 2013. С. 200–204.
22. Замула К.В., Соколов Ю.В., Карманов А.В. Активный фильтр гармоник как средство повышения качества электрической энергии // Энергия единой сети. 2018. № 2 (37). С. 22–32
23. Долингер С.Ю., Лютаревич А.Г., Осипов Д.С. Разработка алгоритма определения управляющего воздействия активного фильтра гармоник // Динамика систем, механизмов и машин. 2009. № 1. С. 151–154.
24. Горюнов В.Н., Осипов Д.С., Лютаревич А.Г. Определение управляющего воздействия активного фильтра гармоник // Электро. Электротехника, Электроэнергетика, Электротехническая промышленность. 2009. № 6. С. 20–24.
25. Боярская Н.П., Дербенев А.М., Довгун В.П. Адаптивная система формирования управляющих сигналов для активных фильтров гармоник // Ползуновский вестник. 2011. № 2-1. С. 25–29.
26. Довгун В.П., Темербаев С.А. Адаптивные алгоритмы управления характеристиками активных фильтрокомпенсирующих устройств // Электричество. 2012. № 11. С. 32–38.