Экспериментальное исследование и компьютерное моделирование фильтрокомпенсирующего устройства на основе гибридного индуктивно-емкостного элемента

Д. В. Михеев; Г. С. Кулешова

doi:10.34831/EP.2020.26.85.002

Экспериментальное исследование и компьютерное моделирование фильтрокомпенсирующего устройства на основе гибридного индуктивно-емкостного элемента

Д. В. Михеев, Г. С. Кулешова

Аннотация

Рассмотрены конфигурация и функциональная схема пассивного фильтрокомпенсирующего устройства (ФКУ) с улучшенными массогабаритными показателями на основе гибридного индуктивно-емкостного элемента электрической цепи - катушки-конденсатора (каткона). Продемонстрировано, что при решении прикладных инженерных задач для математического описания ФКУ на базе каткона может использоваться его упрощенная эквивалентная схема замещения с сосредоточенными элементами. Проведён физический эксперимент, подтверждающий возможность компенсации реактивной мощности и фильтрации гармонических составляющих напряжения и тока за счет применения ФКУ на основе каткона. Осуществлено компьютерное моделирование работы однофазного ФКУ на базе каткона в электрических сетях низкого и среднего классов напряжения.

Ключевые слова

качество электроэнергии; компенсация реактивной мощности; фильтрация гармонических составляющих; фильтрокомпенсирующее устройство; катушка-конденсатор; каткон

Полный текст:

PDF

Литература

Bollen, M. Future work on harmonics - Some expert opinions. Part II - Supraharmonics, standards and measurements / M. Bollen, J. Meyer, H. Amaris, A. M. Blanco, A. G. de Castro, J. Desmet, M. Klatt, L. Kocewiak, S. Ronnberg, K. Yang // Proceedings of 16th International Conference on Harmonics and Quality of Power, ICHQP 2014 (Bucharest, May 25 - 28, 2014). Bucharest, IEEE, 2014. pp. 909 - 913.

Гужов, С. В. Анализ работоспособности функционирования электротехнических комплексов и систем в режимах несинусоидальности тока / С. В. Гужов, С. А. Янченко // Вестник Кузбасского государственного технического университета. - 2016. - № 6(118). - С. 145 - 152.

Алексеенкова, Г. С. Диагностика внутренних повреждений трансформатора на основе измерений при различных уровнях несинусоидальности напряжения и тока // Федоровские чтения - 2019: XLIX Международная научно-практическая конференция с элементами научной школы (Москва, 20 - 22 ноября 2019 г.) / под общ. ред. Б. И. Кудрина, Ю. В. Матюниной / Г. С. Алексеенкова, С. А. Янченко. - [Электронный ресурс]. М.: Издательский дом МЭИ, 2019. - С. 240 - 248.

Бурман, А. П. Управление потоками электроэнергии и повышение эффективности электроэнергетических систем / А. П. Бурман, Ю. К. Розанов, Ю. Г. Шакарян. - М.: Издательский дом МЭИ, 2012. -336 с.

Егоров Д. Э. Совершенствование методов расчета многофункциональных фильтрокомпенсирующих устройств для сетей 10 - 0,4 кВ: дис.. канд. техн. наук: 05.14.02. Красноярск, 2015. 133 с.

ГОСТ 32144-2013. "Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения".

Reeves, R. Inductor-capacitor hybrid / R. Reeves // Proceedings of the Institution of Electrical Engineers. 1975. - Vol. 122. - № 11. - Pp. 1323 - 1326.

Волков, И. В. Преобразователь с распределенными параметрами для стабилизации тока в переменной нагрузке / И. В. Волков, С. И. Закревский // Электричество. - 1984. - № 10. - С. 40 - 43.

Демирчян, К. С. Синтез схем замещения катушки индуктивности с самокомпенсацией реактивной мощности / К. С. Демирчян, Г. Г. Гусев // Известия АН СССР. Сер. Энергетика и транспорт. - 1987. - № 2. - С. 3 - 10.

Бутырин, П. А. Алгоритм определения параметров каткона - элемента оптимизации режимов электрических сетей / П. А. Бутырин, Г. Г. Гусев, Д. В. Михеев, Ф. Н. Шакирзянов // Известия РАН. Энергетика. 2015. № 2. С. 69 - 75.

Бутырин, П. А. Математическая модель фильтрокомпенсирующих устройств на основе гармонической линеаризации характеристики магнитопровода каткона / П. А. Бутырин, Г. Г. Гусев, В. В. Кужман, Д. В. Михеев, Ф. Н. Шакирзянов // Вестник МЭИ. - 2015. - № 5. - С. 79 - 84.

Утегулов, Б. Б. Резонансный режим индукторов с самокомпенсацией реактивной мощности / Б. Б. Утегулов, И. В. Захаров, А. Д. Ижикова. - Павлодар: ЭКО, 2005. 139 с.

Захаров, И. В. Развитие теории, разработка методов и средств повышения эффективности индукторов с самокомпенсацией реактивной мощности: автореферат дисс.. докт. техн. наук: 05.09.10. Алматы, 2007. - 41 с.

Хазиева, Р. Т. Системы стабилизации тока на основе индуктивно-емкостных преобразователей: дисс.. канд. техн. наук: 05.09.03. Уфа, 2018. 190 с.

Михеев, Д. В. Математическое и физическое моделирование электротехнических комплексов на основе каткона (катушки-конденсатора): дисс.. канд. техн. наук: 05.09.03. Москва, 2019. - 217 с.

Бутырин, П. А. Математическая модель фильтрокомпенсирующего устройства на основе катушки-конденсатора / П. А. Бутырин, Г. Г. Гусев, В. В. Кужман // Известия РАН. Энергетика. - 2014. - № 2. - С. 130 - 135.

Бутырин, П. А. Экспериментальное исследование переходных процессов в катушке-конденсаторе / П. А. Бутырин, Г. Г. Гусев, Д. В. Михеев, Ф. Н. Шакирзянов, А. А. Кваснюк // Известия РАН. Серия физическая. 2020. - Т. 84. - № 2. - С. 157 - 160.

Пат. 2714925 РФ, МПК H02J 3/01 (2006.01). Фильтрокомпенсирующее устройство // Бутырин П. А., Гусев Г. Г., Карпунина М. В., Кваснюк А. А., Михеев Д. В., Шакирзянов Ф. Н., заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ". № 2019128529; заявл. 11.09.2019, опубл. 21.02.2020. Бюл. № 6.

Бутырин, П. А. Моделирование переходных процессов в катушке-конденсаторе при импульсном воздействии / П. А. Бутырин, Г. Г. Гусев, Д. В. Михеев, М. В. Карпунина, А. А. Кваснюк, Ф. Н. Шакирзянов // Известия РАН. Энергетика. - 2019. - № 1. - С. 109 - 122.

Alexeychik, L. V. Electrotechnical laboratory: from physical experiment to virtual scenario / L. V. Alexeychik, M. P. Zhokhova, D. V. Mikheev, M. V. Karpunina // IV International Conference on Information Technologies in Engineering Education (Inforino 2018): October 23 - 36, 2018, Moscow, Russia. Moscow, Publishing House MPEI, 2018. pp. 387 - 390. ISBN 978-1-5386-5832-1. DOI: 10.1109/INFORINO.2018.8581853.

DOI: http://dx.doi.org/10.34831/EP.2020.26.85.002