ДОСЛІДЖЕННЯ ПРИЧИН ПОЯВИ ВИЩИХ ГАРМОНІК ТА СТРУКТУРИ КОЕФІЦІЄНТІВ НЕСИНУСОЇДАЛЬНОСТІ СТРУМУ І НАПРУГИ МЕРЕЖІ ЖИВЛЕННЯ ПІДПРИЄМСТВА З ПРОКАТНИМ ВИРОБНИЦТВОМ

Autor: Khmelnitsky, E. D., Klyuev, O. V., Voloshin, Y. A.
Jazyk: ukrajinština
Rok vydání: 2019
Předmět:
Zdroj: Збірник наукових праць Дніпровського державного технічного університету (технічні науки); Том 2, № 35 (2019): collection; 71-75
Collection of scholarly papers of Dniprovsk State Technical University (Technical Sciences); Том 2, № 35 (2019): ; 71-75
ISSN: 2519-2884
2617-8389
Popis: As an object of study was taken unit section a power supply at the rolling shops of a metallurgical plant with substation a deep input 150/10 kV, which feeds three shop substations.Information was measured and processed mainly by a microprocessor complex ANAYST2Q (company LANDIS&GYR), the complex allowed to record higher harmonics of voltage and current up to the 25th harmonic inclusive, harmonics from 2 to 40 were measured with harmonic analyzer 43250. Measurements were carried out over several days with different loads.The measurement of harmonics in normal modes showed the following: the second and third harmonics show little in the spectrum, that is the average values at the level of 0.2-0.5%; canonical harmonics 5-7 at the level of 0.8-1.2%; harmonics 11-13 at the level of 1.0-1.2%, respectively; while the coefficient of non-sinusoidal voltage (Kнс) was in the range of 4.5-8.7%.So, the following values were recorded: n = 22 - 0.9%; n = 25 - 1.3%; n = 29 - 4.6%; n= 36 - 1.8%; n=39 - 1.8%. As can see, there are mostly here even and odd non-canonical harmonics. The appearance of even and odd harmonics of high order in the spectrum can be explained mainly by the asymmetry of the thyristor switching pulses. Oscillography of impulses control thyristors of transducers, performed on ten stands rough and finishing rolling, showed that the permissible rate was 3 e. deg. exceeded in 8 cases and was within e = 5.2-9.5 e. deg.Considerable research in this direction has been made by prof. I. V. Zhezhelenko. These publications recommend that the harmonics up to the 13th order be taken into account when calculating the quality of electricity. However, our research shows that in this case the calculations of non-sinusoidal coefficients will have an error of 30-40%. Therefore, we offer similar calculations to perform with harmonics up to the 40th inclusive.The next question, which is solved in the paper, is the definition of the structure of Kнс current and voltage. By the structure of the coefficients, we understand the composition and level of the harmonics that form the indicated coefficients. The statistical method of correlations was used as a research method. Between Kнс and the range of connection is low (phase A - R0 = 0,250; phase B - R0 = 0,227; phase C - R0 = 0,137) despite the fact that the arrays obtained by synchronous oscillography were processed.In order to analyze the internal structure of the Kнс, the decomposition of random functions into a Fourier series was carried out. The method made it possible to determine the composition and level of harmonics of random processes with subsequent discarding of statistically insignificant coefficients (that is harmonics) by the Student's criterion.Analysis of the calculations showed that current are formed by odd harmonics of low order n£7; the Kнс of the voltage have a mixed structure, with the main contribution being made by high-order harmonics of n = 21¸ 40, both even and odd.
В качестве объекта исследования взят узел электропитания сортопрокатных цехов металлургического комбината с подстанцией глубокого ввода 150/10 кВ, которая питает три цеховые подстанции.Измерение и обработка информации выполнялась в основном микропроцессорным комплексом ANAYST2Q (фирмы LANDIS&GYR), комплекс позволил регистрировать высшие гармоники напряжения и тока до 25-й гармоники включительно, гармоники от 2 до 40 измерялись анализатором гармоник 43250. Измерения проводились в течение нескольких суток с различными нагрузками.Измерение гармоник в нормальных режимах показало следующее: вторая и третья гармоники слабо проявляются в спектре, то есть средние значения на уровне 0,2-0,5%; канонические гармоники 5-7 на уровне 0,8-1,2%; гармоники 11-13 на уровне 1,0-1,2% соответственно; при этом коэффициент несинусоидальности напряжения (Kнс) находился в пределах 4,5-8,7%.Так, были зафиксированы значения: n = 22 - 0,9%; n = 25 - 1,3%; n = 29 - 4,6%; n= 36 - 1,8%; n= 39- 1,8%. Как видим, здесь присутствуют в основном четные и нечетные неканонические гармоники. Появление в спектре четных и нечетных гармоник высокого порядка можно объяснить в основном несимметрией импульсов включения тиристоров. Осциллографирование импульсов управления тиристорами преобразователей, проведенное на десяти клетях черновой и чистовой прокатки, показало, что допустимая норма в 3 ел. град. превышалась в 8 случаях и находилась в пределах e = 5,2-9,5 ел.град.Значительные исследования в этом направлении сделаны проф. И. В. Жежеленко. В данных публикациях даётся рекомендация, чтобы при расчетах показателей качества электроэнергии учитывались только гармоники до 13-го порядка. Однако, наши исследования показывают, что в этом случае расчеты коэффициентов несинусоидальности будут иметь погрешность в 30-40%. Поэтому мы предлагаем аналогичные расчеты выполнять с учетом гармоник до 40-й включительно.Следующий вопрос, который решается в статье, это определение структуры Kнс тока и напряжения. Под структурой коэффициентов мы понимаем состав и уровень гармоник, которые формируют указанные коэффициенты. В качестве метода исследования применены статистический метод корреляций. Между коэффициентами несинусоидальности и степень связи низкая (фаза А - R0 = 0,250; фаза В - R0 = 0,227; фаза С - R0 = 0,137) несмотря на то, что обрабатывались массивы, полученные при синхронном осциллографировании.С целью анализа внутренней структуры Kнс было проведено разложение случайных функций в ряд Фурье. Метод позволил определить состав и уровень гармоник случайных процессов с последующим отбрасыванием статистически незначимых коэффициентов (то есть гармоник) по критерию Стьюдента.Анализ расчетов показал, что Kнс токов сформированы нечетными гармониками низкого порядка n£7; Kнс напряжения имеют смешанную структуру, причем основной вклад сделан гармониками высокого порядка n = 21¸40, как чётными, так и нечетными.
У якості об’єкта дослідження взятий вузол електроживлення сортопрокатних цехів металургійного комбінату з підстанцією глибокого вводу 150/10 кВ, яка живить три цехові підстанції.Вимірювання і обробка інформації виконувалась в основному мікропроцес-сорним комплексом ANAYST2Q (фірми LANDIS&GYR), комплекс дозволив реєструвати вищі гармоніки напруги і струму до 25-ї гармоніки включно, гармоніки від 2 до 40 вимірювались аналізатором гармонік 43250. Вимірювання проводились протягом кількох діб з різними навантаженнями.Вимірювання гармонік у нормальних режимах показало наступне: друга та третя гармоніки слабо проявляються у спектрі, тобто середні значення на рівні 0,2-0,5%; канонічні гармоніки 5-7 на рівні 0,8-1,2%; гармоніки 11-13 на рівні 1,0-1,2% відповідно; при цьому коефіцієнт несинусоїдальності напруги (Kнс) знаходився у межах 4,5-8,7%.Так, були зафіксовані значення: n=22 – 0,9%; n=25 – 1,3%; n=29 – 4,6%; n=36 – 1,8%; n=39 – 1,8%. Як бачимо, тут присутні в основному парні і непарні неканонічні гармоніки. Появу у спектрі парних і непарних гармонік високого порядку можна пояснити в основному несиметрією імпульсів вмикання тиристорів. Осцилографування імпульсів керування тиристорами перетворювачів, проведене на десяти клітях чорнової та чистової прокатки, показало, що допустима норма у 3 ел.град. перевищувалась у 8 випадках і знаходилась у межах e=5,2-9,5 ел.град.Значні дослідження у цьому напрямі зроблені проф. І.В. Жежеленко. У даних публікаціях дається рекомендація, щоб при розрахунках показників якості електроенергії ураховувались тільки гармоніки до 13-го порядку. Однак, наші дослідження свідчать, що у цьому разі розрахунки коефіцієнтів несинусоїдальності будуть мати похибку у 30-40%. Тому ми пропонуємо аналогічні розрахунки виконувати з урахуванням гармонік до 40-ї включно.Друге питання, яке вирішується у статті, це визначення структури коефіцієнтів несинусоїдальності струму і напруги. Під структурою коефіцієнтів ми розуміємо склад і рівень гармонік, які формують вказані коефіцієнти. У якості методу дослідження застосовано статистичний метод кореляцій. Між коефіцієнтами несинусоїдальності та ступінь зв’язку низька (фаза А – R0=0,250; фаза В – R0=0,227; фаза С – R0=0,137) не зважаючи на те, що оброблялись масиви, отримані за синхронним осцилографуванням.З метою аналізу внутрішньої структури коефіцієнтів несинусоїдільності було проведено розклад випадкових функцій у ряд Фур’є. Метод дозволив визначити склад і рівень гармонік випадкових процесів з наступним відкиданням статистично незначних коефіцієнтів (тобто гармонік) за критерієм Стьюдента.Аналіз розрахунків показав, що коефіцієнти несинусоїдальності струмів сформовані непарними гармоніками низького порядку n£7; коефіцієнти несинусоїдальності напруги мають змішану структуру, при чому основний вклад зроблений гармоніками високого порядку n=21¸40, як парними, так і непарними.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: