Сибирский федеральный университет

Тип публикации: статья из журнала

Год издания: 2021

Идентификатор DOI: 10.21285/1814-3520-2021-3-356-368

Ключевые слова: power quality, frequency converters, variable frequency drive, higher harmonics, switching overvoltages, RC snubber, качество электроэнергии, преобразователи частоты, частотно-регулируемый привод, высшие гармоники, коммутационные перенапряжения, RC-гаситель

Аннотация: Цель - изучение влияния коэффициента загрузки преобразователей частоты и тиристорных преобразователей на качество электрической энергии с разработкой рекомендаций по снижению влияния высших гармоник и коммутационных перенапряжений на характеристики электроэнергии. В ходе исследования использовался инструментальный метод измерения высших гармоник с помощью прибора комплексного контроля электрических параметров ПКК57 и цифрового осциллографа типа Tektronix TDS 2024 B. Импульсные коммутационные перенапряжения фиксировались с применением активно-резистивного делителя типа ДНЕК-10 и вышеуказанного осциллографа, при исследовании полученных данных использовались программы по обработке статистических данных Loginom 6.4 и методы математической статистики. Установлен нижний пороговый уровень величины коэффициента загрузки преобразователей частоты и тиристорных преобразователей равный 0,8, при котором значения искажения синусоидальности кривой напряжения соответствуют государственному стандарту Российской Федерации по качеству электрической энергии. Определена степень подавления высших гармоник с 5-й по 17-ю силовыми трансформаторами мощностью от 250 кВ∙А до 6300 кВ∙А, находящаяся в диапазоне от 95 до 45%. Обосновано использование системы «трансформатор-преобразователь-электроприемник» применительно к системам электроснабжения горно-перерабатывающих предприятий. Показано, что электродвигатели мощностью до 2500 кВт включительно требуют защиты от коммутационных перенапряжений. Доказана высокая эффективность универсального RC-гасителя на базе RC-цепей, подключенного к зажимам электродвигателя, как средства защиты электродвигателей от коммутационных перенапряжений. Таким образом, для повышения качества электрической энергии в системах электроснабжения горно-перерабатывающих предприятий России следует обеспечить эксплуатацию преобразователей частоты и тиристорных преобразователей с коэффициентом загрузки 0,8 и более. Также рекомендовано выполнить переход на более эффективную и недорогую систему «трансформатор-преобразователь-электроприемник», если мощность трансформатора не превышает 1000 кВ∙А. Эффективную защиту электродвигателей мощностью до 2500 кВт включительно можно обеспечить с помощью предлагаемого универсального RC-гасителя, при этом кратность перенапряжений не будет превышать 1,7. This paper investigates the effect of the load factor of frequency converters and thyristor converters on electrical power quality. Recommendations for reducing the influence of higher harmonics and switching overvoltages on the characteristics of electrical power are provided. Higher harmonics were measured by a PKK57 complex device for controlling electrical parameters and a digital oscilloscope of the Tektronix TDS 2024V type. Impulse switching overvoltages were recorded by an active resistance divider of the DNEK-10 type and the above-mentioned oscilloscope. The obtained data were processed by the Loginom 6.4 software and the methods of mathematical statistics. The lower threshold level of the load factor of frequency converters and thyristor converters was set equal to 0.8, at which the sinusoidal distortion of voltage curves correspond to the RF standard of electrical power quality. The suppression degree of higher harmonics from the 5th to 17th frequency by power transformers with a capacity of 250-6,300 kV. A ranged from 95 to 45%. The use of the ‘transformer-converter-electric receiver’ system as applied to the power supply systems of mining and processing enterprises was substantiated. It was shown that electric motors with a capacity of up to 2,500 kW inclusively require protection against switching overvoltages. Conventional RC-absorbers based on RC-circuits connected to the terminals of electric motors are shown to be highly efficient for protecting electric motors against switching overvoltages. Thus, the quality of electrical power in power supply systems of mining and processing enterprises in Russia can be ensured by frequency converters and thyristor converters with a load factor of 0.8 or greater. Provided that the transformer capacity does not exceed 1,000 kV. A, a more efficient and less expensive ‘transformer-converter-electrical receiver’ system is recommended. Effective protection of electric motors of up to 2,500 kW inclusive can be provided using the proposed conventional RC absorber, which maintains the overvoltage rate at a level not exceeding 1.7.

Журнал: Вестник Иркутского государственного технического университета

Выпуск журнала: Т. 25, № 3

Номера страниц: 356-368

ISSN журнала: 18143520

Место издания: Иркутск

Издатель: Иркутский национальный исследовательский технический университет

• Пантелеев В. И. (Сибирский федеральный университет)
• Кузьмин И. С. (ООО ГК «Рутас»)
• Завалов А. А. (ООО ГК «Рутас»)
• Тихонов А. В. (ООО «НПП «Рутас»)
• Умецкая Е. В. (Сибирский федеральный университет)

• РИНЦ (eLIBRARY.RU)