Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,074

ИССЛЕДОВАНИЕ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ В НИЗКОВОЛЬТНЫХ СЕТЯХ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ЦЕХА ПЕРВИЧНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ ОАО «АЧИНСКИЙ НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИЙ ЗАВОД»

Скакунов Д.А., Барышников Д.В.

В данной статье приведены аналитические и экспериментальные исследования качества электрической энергии (КЭ) в низковольтных сетях электроснабжения цеха первичной переработки нефти Ачинского НПЗ, а также предложены методы для оптимизации качества электроэнергии.

В настоящее время электрическая энергия используется во всех сферах жизнедеятельности человека, обладает совокупностью специфических свойств и непосредственно участвует в создании других видов продукции, влияя на их качество. Таким образом, КЭ определяется совокупностью характеристик электрической энергии, при которых любой ЭП может нормально работать и выполнять заложенные в него функции.

Важность проблемы повышения КЭ нарастала вместе с развитием и широким внедрением на предприятиях нефтеперерабатывающей отрасли преобразователей частоты и различных высокоэффективных технологических установок, работающих на постоянном токе через вторичный источник питания и ухудшающих КЭ в питающей сети. В итоге возник своего рода парадокс: применение новых технологий, которые экономичны и технологически эффективны, улучшающие жизнь людей, отрицательно сказывается на КЭ в сетях.

С 1 января 1999 года в нашей стране действует вторая редакция ГОСТ 13109-97 «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения», который определяет 11 показателей качества электрической энергии, основными из которых являются:

1. Искажение синусоидальности питающего напряжения.

Следствием характера тока, потребляемого импульсной нагрузкой, является деформация синусоиды напряжения, действующей на зажимах нагрузки (рис. 1).

p

Рисунок 1. Синусоида питающего напряжения

2. Отклонение напряжения - отличие фактического напряжения в установившемся режиме работы системы электроснабжения от его номинального значения.

3. Несимметрия трёхфазной системы напряжений. Несимметрия напряжений происходит под воздействием неравномерного распределения нагрузок по 3-м фазам электрической сети.

4. Колебания напряжения - быстро изменяющиеся отклонения напряжения длительностью от полупериода до нескольких секунд, которые происходят под воздействием быстро изменяющейся нагрузки сети.

5. Отклонение частоты. Снижение частоты происходит при дефиците мощности работающих в системе электростанций.

6. Электромагнитные переходные процессы:

p

Рисунок 2. Импульсные перенапряжения

  • провалы напряжения;
  • временные перенапряжения;
  • импульсные перенапряжения (рис. 2).

Анализ ряда публикаций, подкрепленный происшедшими ранее инцидентами в электроустановках, приводят к выводу, что электроэнергетика столкнулась с новой серьезнейшей проблемой. Её суть заключается в том, что внедрение преобразователей частоты (ПЧ) в последние годы на нефтеперерабатывающем производстве привело к "засорению" сетей электроснабжения напряжением 0,4 кВ высшими гармониками, и как следствие, их негативному влиянию на работу электрооборудования:

  • создают дополнительные потери и перегрев трансформаторов;
  • ухудшают условия работы батарей конденсаторов;
  • сокращают срок службы электрооборудования из-за интенсификации старения изоляции проводов и кабелей;
  • приводят к витковым замыканиям обмоток двигателей;
  • вызывают необоснованное срабатывание предохранителей и тепловой защиты автоматических выключателей;
  • создают помехи в сетях телекоммуникаций.

Анализ приведённых данных, подкрепленный проведёнными опытными исследованиями, позволяют сделать вывод:

  • низковольтные сети электроснабжения цеха первичной переработки нефти, оснащенные преобразователями частоты, "заражены" высшими по отноше-нию к промышленной частоте (50 Гц) гармониками, кратность которых равна 5-ти и 7-ми;
  • отклонение напряжения превышает предельно допустимые параметры на 8 - 12 % при норме не более 5 %;
  • коэффициент несимметрии - K2U = 0,15 и K0U = 1,19.

В отношении вышеперечисленных явлений потребитель электроэнергии должен пытаться влиять на её качество:

1. Для снижения несинусоидальности питающего напряжения необходимо применение -

  • оборудования с улучшенными характеристиками;
  • фильтрокомпенсирующих устройств, которые не пропускают в сеть гармоники тока и компенсирует протекание реактивной мощности по сети (рис. 3).

p

Рисунок 3. Фильтрокомпенсирующее устройство

2. Для снижения несимметрии напряжений необходимо -

  • равномерное распределение нагрузки по фазам;

3. Для уменьшения отклонения напряжения необходимо регулирование последнего с помощью трансформаторов, либо стабилизаторов U.

  • применение симметрирующих устройств (рис.4). Сопротивления в фазах симметрирующего устройства подбираются таким образом, чтобы компенсировать ток обратной последовательности, генерируемый нагрузкой как источником искажения.

p

Рисунок 4. Симметрирующее устройство

4. Для снижения колебаний напряжения необходимо увеличение мощности системы электроснабжения в целом.

В заключении хочется отметить, что с ростом научно - технического прогресса, с внедрением новых технологий острота проблемы повышения качества электрической энергии нарастала и будет нарастать. Наряду с определенными успехами исследований в этой области следует признать, что эта проблема ещё до конца не изучена.


Библиографическая ссылка

Скакунов Д.А., Барышников Д.В. ИССЛЕДОВАНИЕ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ В НИЗКОВОЛЬТНЫХ СЕТЯХ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ЦЕХА ПЕРВИЧНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ ОАО «АЧИНСКИЙ НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИЙ ЗАВОД» // Фундаментальные исследования. – 2005. – № 3. – С. 57-60;
URL: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=5859 (дата обращения: 21.10.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074