Расчет режима высших гармоник в электрических сетях фанерных производств

Безаварийное функционирование элементов системы электроснабжения фанерных производств во многом зависит от поддержания требуемого качества электрической энергии. При проектировании системы электроснабжения фанерных производств необходимо особое внимание уделять расчету режима высших гармоник, т.к. для осуществления технологического процесса по производству фанеры используются мощные полупроводниковые управляемые выпрямители. В статье рассматривается управляемый выпрямитель, который необходим для работы четырехфутового лущильного станка. Авторами установлено, что данный агрегат генерирует в сеть токи высших гармоник, которые оказывают отрицательное влияние на все элементы системы электроснабжения. При этом в настоящее время отсутствует методика расчета режима высших гармоник в системе электроснабжения фанерного производства. Следовательно, целью исследования является разработка методики расчета режима высших гармоник в электрических сетях фанерных производств. Для достижения поставленной цели был проведен эксперимент на действующем фанерном предприятии в Кировской области. В качестве объекта исследования выступил четырехфутовый лущильный станок. В ходе исследования установлено, что высшие гармоники, генерируемые главным приводом лущильного станка, изменяются случайным образом. В расчетах предложено их рассматривать как случайные величины. Определены статистические законы распределения высших гармоник и их числовые характеристики. Получены аналитические выражения для вычисления амплитуд высших гармоник через амплитуду основной гармонической составляющей тока при отсутствии информации об углах управления и коммутации выпрямителя. Предложенная методика позволяет рассчитать амплитудные спектры токов высших гармоник в ветвях и напряжения в узлах системы электроснабжения фанерного производства. Результаты расчетов по предложенной методике рекомендуется использовать для решения ряда практических задач.

1. Хворостенко С. В., Авербух М. А. Синтез пассивных фильтрокомпенсирующих устройств для ослабления высших гармоник в цеховых сетях электроснабжения с нелинейными потребителями // Интеллектуальная электротехника. 2019. № 1. С. 84–93. DOI: 10.46960/2658-6754_2019_1_84. EDN: ZAYWAP.

2. Нос О. В., Востриков А. С., Штанг А. А., Малявко Е. Ю. Повышение энергоэффективности производства за счет применения силовых фильтров высших гармоник // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2019. № 12 (330). С. 28–36. DOI: 10.18799/24131830/2019/12/2389. EDN: YEYDQD.

3. Бирюлин В. И., Куделина Д. В. Разработка модели для определения источника высших гармоник в системах электроснабжения // Международный технико-экономический журнал. 2022. № 3. С. 73–87. DOI: 10.34286/1995-4646-2022-84-3-73-87. EDN: ZLYCDK

4. Портнягин Н. Н., Ершов М. С., Барбасов П. Ю., Чернев М. Ю. Моделирование влияния величины нелинейной нагрузки на качество электроэнергии промышленных электротехнических систем // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. 2017. № 1 (60). С. 61–66. DOI: 10.17213/0136-3360-2017-1-61-66. EDN: XWZQHL.

5. Hu Z., Han Y., Zalhaf A. S., Zhou S. [et al.]. Harmonic sources modeling and characterization in modern power systems: a comprehensive overview // Electric Power Systems Research. 2023. № 218. 109234. DOI: 10.1016/j.epsr.2023.109234.

6. Исаева Т. М. О результатах исследования высших гармоник на высоковольтной подстанции // Главный энергетик. 2016. № 11. С. 32–35. EDN: YGJZXV.

7. ГОСТ 32144–2013. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. Введ. 01–07–2014. Москва: Стандартинформ, 2014. 16 с.

8. Veneer peeling // Raute. URL: https://www.raute.com/lines-and-machines/lines/veneer-peeling (дата обращения: 01.07.2024).

9. ГОСТ 30804.4.30–2013. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Методы измерений показателей качества электрической энергии. Введ. 01–01–2014. Москва: Стандартинформ, 2014. 58 с.

10. Торопова А. К., Черепанов В. В. Исследование режима высших гармоник в электрических сетях фанерного производства // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. 2024. № 1 (67). С. 124–130. DOI: 10.17213/0136-3360-2024-1-124-130. EDN: NLRUMY.

11. Жежеленко И. В., Саенко Ю. Л. Показатели качества электроэнергии и их контроль на промпредприятиях. 3-е изд., перераб. и доп. Москва: Энергоатомиздат, 2000. 252 с. ISBN 5-283-03200-0.

12. Жежеленко И. В. Высшие гармоники в системах электроснабжения промпредприятий. 4-е изд., перераб. и доп. Москва: Энергоатомиздат, 2000. 331 с. ISBN 5-283-0319-8.

13. Гераскин О. Т. Обобщенные параметры электрических сетей. Москва: Энергия: СВИПКэнерго, 1977. 112 с.