energyЭнергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГENERGETIKA. Proceedings of CIS higher education institutions and power engineering associations1029-74482414-0341BNTU10.21122/1029-7448-2022-65-1-37-51energy-2131Research ArticleЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКАELECTRICAL POWER ENGINEERINGЭлектромагнитная совместимость компенсирующих устройств и преобразователей регулируемого электропривода в электрических сетях промышленных предприятийElectromagnetic Compatibility of Compensating Devices and Converters of an Adjustable Electric Drive in Electrical Networks of Industrial EnterprisesСчастныйВ. П.SchasnyV. P.

Адрес для переписки:Счастный Валерий Петрович –Белорусский национальный технический университет просп. Независимости, 65/2, 220013, г. Минск, Республика БеларусьТел.: +375 17 292-65-52val.sc@mail.ru

Address for correspondence:Schasny Valery P. –Belаrusian National Technical University 65/2, Nezavisimosty Ave., 220013, Minsk, Republic of Belarus Tel.: +375 17 292-65-52val.sc@mail.ru

val.sc@mail.ruЖуковскийА. И.ZhukouskiA. I.

г. Минск

Minsk

Белорусский национальный технический университетБеларусьBelarusian National Technical UniversityBelarusКРМ ИнжинирингБеларусьKRM EngineeringBelarus2022020220226513751Copyright © Счастный В.П., Жуковский А.И., 20222022Счастный В.П., Жуковский А.И.Schasny V.P., Zhukouski A.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://energy.bntu.by/jour/article/view/2131

Проблемы компенсации реактивной мощности и повышения качества электрической энергии в системах электроснабжения промышленных предприятий нераздельно связаны. Их актуальность обусловлена широким применением электроприемников, потребляющих реактивную мощность и искажающих качество электрической энергии в сети, а также внедрением в производство новых технологий, систем и оборудования, предъявляющих повышенные требования к качеству электрической энергии. Важной характеристикой качества электрической энергии, нормируемого ГОСТ 32144–2013, является несинусоидальность напряжения. Основная причина несинусоидальности напряжения в электрических сетях промышленных предприятий – применение электрооборудования с нелинейной вольт-амперной характеристикой, являющегося источником кондуктивных электромагнитных помех, в частности: регулируемых электроприводов постоянного и переменного тока, источников бесперебойного питания электроприемников, электросварочного оборудования, дуговых электрических печей, установок индукционного нагрева, газоразрядных источников излучения. Вследствие нелинейности вольт-амперных характеристик указанные выше устройства потребляют из сети несинусоидальный ток, что вызывает гармонические искажения питающего напряжения, включающего основную гармоническую составляющую и высшие гармонические составляющие, кратные основной частоте. Несинусоидальность напряжения, в свою очередь, вызывает дополнительные потери мощности и энергии в элементах электрической сети, приводит к перегреву и ускоренному старению изоляции электрооборудования, снижая его эксплуатационную надежность и уменьшая срок службы, ухудшает точность электрических измерений, вызывает нарушения в работе систем автоматики, телемеханики, релейной защиты, электронных систем и коммуникаций. Кроме того, она существенно усложняет компенсацию реактивной мощности в электрической сети. Компенсирующие устройства выполняются на базе конденсаторов, электрические параметры которых (сопротивление, мощность, ток) зависят как от величины питающего напряжения, так и от его гармонического состава. В настоящей статье обозначены проблемы и предложены решения в части компенсации реактивной мощности и повышения качества электрической энергии в электрических сетях, содержащих тиристорные преобразователи напряжения и преобразователи частоты, применяемые в установках регулируемого электропривода промышленных предприятий.

The problems of reactive power compensation and improving the quality of electrical energy in the power supply systems of industrial enterprises are inseparable. Their relevance is due to the widespread use of electric receivers that consume reactive power and distort the quality of electrical energy in the network, as well as the implementation of new technologies, systems and equipment into production that make increased demands on the quality of electrical energy consumed. An important characteristic of the quality of electrical energy rationed by GOST 32144–2013 is the non-sinusoidal voltage. The main reason for the non-sinusoidal voltage in the electrical networks of industrial enterprises is the use of electrical equipment with a nonlinear voltage characteristic, which is a source of conductive electromagnetic interference, in particular: adjustable DC and AC electric drives, uninterruptible power supplies of electric receivers, electric welding equipment, electric arc furnaces, induction heating installations, gas-discharge radiation sources. Due to the nonlinearity of the current-voltage characteristics, the above devices consume a non-sinusoidal current from the network, which causes harmonic distortion of the supply voltage, including the fundamental harmonic component and higher harmonic components that are multiples of the fundamental frequency. Non-sinusoidal voltage, in turn, causes additional losses of power and energy in the elements of the electrical network, causes overheating and accelerated aging of the insulation of electrical equipment, reducing its operational reliability and reducing service life, worsens the accuracy of electrical measurements, causes malfunctions in automation systems, telemechanics, relay protection, electronic systems and communications. Non-sinusoidal voltage significantly complicates the compensation of reactive power in the electrical network. Compensating devices are made on the basis of capacitors, whose electrical parameters (resistance, power, current) depend on both the magnitude of the supply voltage and its harmonic composition. The present article identifies problems and proposes solutions in terms of reactive power compensation and improving the quality of electrical energy in electrical networks containing thyristor voltage converters and frequency converters used in adjustable electric drive installations of industrial enterprises.

 

компенсация реактивной мощностикачество электрической энергиикондуктивная электромагнитная помехапреобразователь напряженияпреобразователь частотыфильтрокомпенсирующее устройствоreactive power compensationquality of electrical energyconductive electromagnetic interferencevoltage converterfrequency converterfilter compensating deviceReferencesИванов, В. С. Режимы потребления и качество электрической энергии систем электроснабжения промышленных предприятий / В. С. Иванов, В. И. Соколов. М.: Энергоатомиздат, 1987. 336 с.Ivanov V. S., Sokolov V. I. (1987) Consumption Regimes and the Quality of Electricity Power Systems of Industrial Enterprises. Moscow, Energoatomizdat Publ. 336 (in Russian).Жуковский, А. И. Эффективность применения фильтрокомпенсирующих устройств на примере сталепроволочного цеха № 1 РУП «Белорусский металлургический завод» / А. И. Жуковский // Металлургия и литейное производство 2007. Беларусь: материалы Междунар. науч.-техн. конф., Жлобин, 6–7 сент. 2007. Жлобин: ПО «БМЗ», 2007. С. 99–101.Zhukouski A. I. (2007) Efficiency of the Use of Filtration-Compensating Devices by the Case of the Steel Wire Workshop No 1 of the Belarusian Steel Works. Metallurgiya i Liteinoe Proiz-vodstvo 2007. Belarus': Materialy Mezhdunar. Nauch.-Tekhn. Konf., Zhlobin, 6–7 Sent. 2007 [Metallurgy and Foundry Production 2007. Belarus: Proceedings of the International Scientific and Technical Conference, Zhlobin, Sept. 6–7, 2007]. Zhlobin, Belarusian Steel Works Industry Association, 99–101 (in Russian).Жуковский, А. И. Компенсация реактивной мощности и повышение качества электроэнергии в электрических сетях промышленных предприятий / А. И. Жуковский // Энергия и Менеджмент. 2008. № 3. С. 38–42.Zhukouski A. I. (2008) Compensation of Reactive Power and Improving the Quality of Electricity in the Electrical Grids of Industrial Enterprises. Energiya i Menedzhment [Energy and Management], (3), 38–42 (in Russian).Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения: ГОСТ 32144–2013. Введ. 01.04.2016. Минск: БелГИСС, 2016. 19 c.State Standard 32144–2013. Electric Power. The Electromagnetic Compatibility of Technical Devices. Quality Standards of Electricity in General Purpose Electricity Systems. Minsk, BelSISS Publ. 2016. 19 (in Russian).Жуковский, А. И. Компенсация реактивной мощности и повышение качества электроэнергии в электрических сетях промышленных предприятий / А. И. Жуковский // METALL Информ. 2008. № 4. С. 39–42.Zhukouski A. I. (2008) Compensation of Reactive Power and Improving the Quality of Electricity in the Electrical Grids of Industrial Enterprises. METALL Inform, (4), 39–42 (in Russian).Жуковский, А. И. Фильтрокомпенсирующие устройства для компенсации реактивной мощности и повышения качества электроэнергии в электрических сетях металлургических предприятий / А. И. Жуковский // Металлургия и литейное производство 2007. Беларусь: материалы Междунар. науч.-техн. конф., Жлобин, 6–7 сент. 2007. Жлобин: ПО «БМЗ», 2007. С. 118–120.Zhukouski A. I. (2007) Filter-Compensating Devices to Compensate for Reactive Power and Improve the Quality of Electricity in the Electrical Grids of Steel Mills. Metallurgiya i Liteinoe Proizvodstvo 2007. Belarus': Materialy Mezhdunar. Nauch.-Tekhn. Konf., Zhlobin, 6–7 Sent. 2007 [Metallurgy and Foundry Production 2007. Belarus: Proceedings of the International Scientific and Technical Conference, Zhlobin, Sept. 6–7, 2007]. Zhlobin, Belarusian Steel Works Industry Association, 118–120 (in Russian).Жуковский, А. И. К вопросу о проектировании компенсации реактивной мощности в электрических сетях промышленных предприятий / А. И. Жуковский // Энергия и Менеджмент. 2015. № 2. С. 20–30.Zhukouski A. I. (2015) Towards the Problem of the Design of Compensation of Reactive Power in the Electrical Networks of Industrial Enterprises. Energiya i Menedzhment [Energy and Management], (2), 20–30 (in Russian).Счастный, В. П. Взаимовлияние режимов регулирования напряжения и компенсации реактивной мощности в электрических сетях промышленных предприятий / В. П. Счастный, А. И. Жуковский // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2021. Т. 64, № 3. С. 239–249. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2021-64-3239-249.Schasny V. P., Zhukouski A. I. (2021) On the Mutual Influence of Voltage Control Modes and the Compensation of Reactive Power in the Electrical Networks of Industrial Enterprises. Enеrgеtika. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii i Energeticheskikh Ob’edinenii SNG = Energetika. Proceedings of CIS Higher Education Institutions and Power Engineering Associations, 64 (3), 239–249. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2021-64-3-239-249 (in Russian).Жуковский, А. И. Компенсация реактивной мощности. Проблемы и решения / А. И. Жуковский // Энергия и Менеджмент. 2007. № 3. С. 30–33.Zhukouski A. I. (2007) Reactive Power Compensation. Problems and Solutions. Energiya i Menedzhment [Energy and Management], (3), 30–33 (in Russian).Жуковский, А. И. Компенсация реактивной мощности в электрических сетях промышленных предприятий / А. И. Жуковский, В. П. Счастный, А. И. Зеленькевич // Энергия и Менеджмент. 2013. № 4–5. С. 23–26.Zhukouski A. I., Schasny V. P., Zelen'kevich A. I. (2013) Compensation of Reactive Power in Electrical Networks of Industrial Enterprises. Energiya i Menedzhment [Energy and Management], (4–5), 23–26 (in Russian).Счастный, В. П. Особенности выбора установок компенсации реактивной мощности / В. П. Счастный, А. И. Зеленькевич // Техническое и кадровое обеспечение инновационных технологий в сельском хозяйстве: материалы Междунар. науч.-техн. конф.: в 2 ч. Минск: БГАТУ, 2019. Ч. 1. С. 393–394.Schasny V. P., Zelen'kevich A. I. (2019) Specific Features of the Selection of Reactive Power Compensation Installations. Tekhnicheskoe i Kadrovoe Obespechenie Innovatsionnykh Tekhnologii v Sel'skom Khozyaistve: Materialy Mezhdunar. Nauch.-Tekhn. Konf. Ch. 1 [Technical and Human Resources Provision of Innovative Technologies in Agriculture: Proceedings of the International Scientific and Technical Conference. Part 1]. Minsk, Belarusian State Agrarian Technical University, 393–394 (in Russian).Козловская, В. Б. Учет влияния высших гармоник при выборе сечений проводников линий наружного освещения / В. Б. Козловская, В. Н. Калечиц // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. обьединений СНГ. 2017. Т. 60, № 6. С. 544–557. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2017-60-6-544-557.Kozlovskaya V. B., Kalechyts V. N. (2017) Consideration of the Impact of High Harmonics when Selecting the Conductor Cross-Sections of Lines of Outdoor Lighting. Enеrgеtika. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii i Energeticheskikh Ob’edinenii SNG = Energetika. Proceedings of CIS Higher Education Institutions and Power Engineering Associations, 60 (6), 544–557. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2017-60-6-544-557 (in Russian).Пекелис, В. Г. Потребляемая и генерируемая реактивная энергия. Порядок расчетов с абонентами / В. Г. Пекелис, А. И. Жуковский // Энергетика и ТЭК. 2004. № 10. С. 12–14.Pekelis V. G., Zhukouski A. I. (2004) Consumed and Generated Reactive Energy. Order of Payments with Costumers. Energetika i TEK [Energy and Fuel and Energy Complex], (10), 12–14 (in Russian).Жуковский, А. И. Новые технико-экономические условия и подходы к расчетам с потребителями за реактивную энергию / А. И. Жуковский // Агропанорама. 2005. № 6. С. 26–30.Zhukouski A. I. (2005) New Feasibility Study and Approaches to Payments with Consumers for Reactive Energy. Agropanorama [Agricultural Panorama], (6), 26–30 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.