УПРАВЛЕНИЕ ПОТОКАМИ ВЫСШИХ ГАРМОНИЧЕСКИХ СОСТАВЛЯЮЩИХ В ЦЕХОВЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
Authors: Наумов И.В. , Подъячих С.В. , Третьяков А.Н. 
Published: December 2024

Актуальность темы исследования обусловлена необходимостью разработки мероприятий по повышению качества электрической энергии в цеховых электрических сетях промышленных предприятий, что позволяет в значительной степени снижать энергетические затраты при производстве товарной продукции. Целью исследования является разработка специализированного технического средства, позволяющего эффективно снижать эмиссионные потоки высших гармонических составляющих токов, сокращая при этом дополнительные энергопотери. Исследована возможность автоматического управления режимами работы действующих цеховых электрических сетей низкого напряжения при высоком уровне гармонических искажений токов и напряжений на одном из промышленных предприятий. Достижение поставленной цели реализуется решением конкретных задач. На основе измерений параметров электрической энергии в действующей электрической сети 0,4 кВ, питающей станочное оборудование цеха, проведен расчет и анализ показателей, характеризующих несинусоидальность трёхфазной системы напряжений электропитания, а также их влияние на качество и потери электрической энергии. Разработано программное обеспечение расчетов несинусоидальных режимов, предложено техническое средство, осуществляющее нормализацию параметров электропотребления. Выполнен анализ установившихся режимов работы исследуемой действующей цеховой электрической сети до и после установки в ней балансирующего устройства. Установлена целесообразность применения балансирующего устройства, как наиболее эффективного технического средства, минимизирующего последствия гармонических искажений. В ходе выполнения исследования использовались следующие методы: методы теории электрических цепей, методы численного анализа, методы технологии обработки цифровой информации (электронные таблицы Excel и графического редактора Matlab). Результаты работы и ее обсуждение могут быть полезны руководителям промышленных предприятий, инженерно-техническому персоналу и научным работникам, разрабатывающим мероприятия по повышению эффективности использования электрической энергии. Предлагаемое балансирующее устройство позволяет уменьшить потери активной мощности в цеховых электрических сетях более чем на 80%.

The relevance of the research topic is due to the need to develop measures to improve the quality of electrical energy in the shop electrical networks of industrial enterprises, which allows to significantly reduce energy costs in the production of marketable products. The aim of the study is to develop a specialized technical tool that allows to effectively reduce the emission flows of higher harmonic components of currents, while reducing additional energy losses. The possibility of automatic control of operating modes of operating shop electrical networks of low voltage at a high level of harmonic distortion of currents and voltages at one of the industrial enterprises is investigated. The achievement of the set goal is realized by solving specific tasks. Based on measurements of electrical energy parameters in the operating 0.4 kV electrical network feeding the machine shop equipment, the calculation and analysis of indicators characterizing the non-sinusoidality of the three-phase power supply voltage system, as well as their impact on the quality and loss of electrical energy were carried out. Software for calculations of non-sinusoidal modes has been developed, a technical tool has been proposed that normalizes the parameters of power consumption. The analysis of the steady-state operating modes of the investigated operating shop electrical network before and after the installation of a balancing device in it is carried out. The expediency of using a balancing device as the most effective technical means minimizing the consequences of harmonic distortion has been established. In the course of the study, the following research methods were used: methods of the theory of electrical circuits, methods of numerical analysis, methods of digital information processing technology (Excel spreadsheets and Matlab graphics editor). The results of the work and its discussion can be useful to managers of industrial enterprises, engineering and technical personnel and researchers developing measures to improve the efficiency of electric energy use. The use of a balancing device makes it possible to reduce the loss of active power in the shop electrical networks by more than 80%.