Содержание
Введение xi
Благодарности xiii
1.
Введение в качество электроэнергии 1
1.1.
Определение качества электроэнергии 4
1.2.
Причины возмущений в энергетических системах 4
1.3.
Классификация проблем с качеством электроэнергии 7
1.4.
Формулы и измерения, используемые для оценки качества электроэнергии 20
1.5.
Влияние низкого качества электроэнергии на устройства энергетических систем 57
1.6.
Стандарты и нормативы по качеству электроэнергии 57
1.7.
Принципы моделирования гармоник 65
1.8.
Методы повышения качества электроэнергии 67
1.9.
Краткие выводы 89
Проблемы 90
Литература 101
Дополнительная литература 104
2.
Модели гармоник трансформаторов 105
2.1.
Синусоидальное (линейное) моделирование трансформаторов 108
2.2.
Потери в трансформаторах, свзванные гармониками 109
2.3.
Работа однофазного трансформатора на пониженной мощности 118
2.4.
Нелинейные модели гармоник трансформаторов 128
2.5.
Феррорезонанс силовых трансформаторов 145
2.6.
Воздействие солнечно-геомагнитных возмущений на энергосистемы и трансфор-маторы 161
2.7.
Заземление 165
2.3.
Анализ работ однофазного трансформатора на пониженной мощности 179
2.9.
Краткие выводы 194
2.10.
Проблемы 195
Литература 201
Дополнительная литература 205
3.
Моделирование и анализ асинхронных машин 207
3.1.
Полностью эквивалентная синусоидальной схемп трехфазной асинхронной машины 211
3.2.
Магнитные поля трехфазных машин для расчетов параметров асинхронных машин 219
3.
Стационарная устойчивость трехфазной асинхронной машины 225
3.4.
Пространственные гармоники трехфазной асинхронной машины 229
3.4.
Временные гармоники трехфазной асинхронной машины 233
3.6.
Вращательные моменты асинхронных машин на основной частоте и на час-тотах гармоник 236
3.7.
Результаты анализа работы трех- и однофазных асинхронных машин 242
3.8.
Вращательные моменты асинхронных машин на частотах меж- и субгармо-ник 260
3.9.
Взаимодействие пространственных и временных гармоник асинхронных ма-шин 268
3.10.
Выводы по гармоникам асинхронных машин 272
3.11.
Вызванные нагрузкой напряжения неисправности обмоток двигателей пере-менного тока, получающие электроснабжение от ШИМ инверторов переменной частоты 272
3.12.
Нелинейные модели гармоник трехфазных асинхронных машин 293
3.13.
Статическая и динамическая эксцентричность ротора трехфазных асинхрон-ных машин 297
3.14.
Работа трехфазных машин в однофазных энергосистемах 297
3.15.
Классификация трехфазных асинхронных машин 298
3.16.
Краткие выводы 300
3.17.
Проблемы 300
Литература 308
Дополнительная литература 312
4.
Моделирование и анализ синхронных машин 313
4.1.
Синусоидальное моделирование стационарного состояния синхрон-ных машин во временной области 317
4.2.
Работа в стационарном состоянии и во время переходного и свехпе-реходного процесса 322
4.3.
Моделирование гармоник синхронной машины 384
4.4.
Краткие выводы 411
Проблемы 411
Литература 424
Дополнительная литература 427
5.
Взаимодействие гармоник с конденсаторами 429
5.1.
Применение конденсаторов для корректировки коэффициента мощности 431
5.2.
Применение конденсаторов для компенсации реактивной мощности 443
5.3.
Применение конденсаторов для фильтрации (подавления) гармоник 444
5.4.
Проблемы обеспечения качества электроэнергии, связанные с конденсатора-ми 448
5.5.
Частотное и емкостное сканирование 470
5.6.
Ограничения, накладываемые гармониками на конденсаторы 473
5.7.
Эквивалентные цепи конденсаторов 478
5.8.
Краткие выводы 482
5.9.
Проблемы 483
Литература
6.
Снижение срока службы трансформаторов и асинхронных машин 489
6.1.
Обоснование для расчета на наименее благоприятные условия 492
6.2.
Оценка повышения температуры, вызванного гармониками напряжения 492
6.3.
Взвешенные коэффициенты гармоник 493
6.3.
Экспоненты взвешенных коэффициентов гармоник 508
6.5.
Дополнительные потери или повышение температуры в зависимости от взвешенных коэффициентов гармоник 510
6.6.
Графики Аррениуса 512
6.7.
Уравнение скорости реакции 512
6.8.
Снижение срока службы, вызванное дополнительным повышением температуры 514
6.9.
Снижение срока службы компонент с энергией активации E = 1,1 эВ, вызванное
гармониками напряжения на зажимах в бытовых или коммерческих системах подачи электроснабжения 515
6.10.
Возможные ограничения для напряжений гармоник 517
6.11.
Вероятностная природа гармоник и их изменчивость во времени 524
6.12.
Затраты, вызываемые гармониками 525
6.13.
Температура в зависимости от времени 525
6.14.
Различные режимы работы вращательных машин 528
6.15.
Краткие выводы 561
6.16.
Проблемы 562
Литература 569
7.
Моделирование энергосистем при несинусоидальных условиях работы 573
7.1.
Обзор современных энергосистем 575
7.2.
Матрицы энергосистем 578
7.3.
Поток мощности на основной частоте 594
7.4.
Ньютоновский поток мощности гармоник 623
7.5.
Классификация методов расчета потока мощности гармоник 659
7.6.
Краткие выводы 671
7.7.
Проблемы 671
Литература 679
8.
Влияние низкого качества электроэнергии надежность, эксплуатационную пригод-ность и безопасность 681
8.1.
Показатели надежности 684
8.2.
Снижение надежности и безопасности из-за низкого качества электроэнергии 687
8.3.
Инструменты для выявления низкого качества электроэнергии 720
8.4.
Инструменты для повышения надежности и безопасности 739
8.5.
Экранирование нагрузки и управление нагрузкой 755
8.6.
Методы накопления энергии 755
8.7.
Согласование работы временных установок возобновляемой энергии с накопителями энергии 756
8.8.
Краткие выводы 757
8.9.
Проблемы 758
Литература 771
Дополнительная литература 778
9.
Роль фильтров в энергосистемах и аппараты повышения качества единой энергосистемы 779
9.1.
Типы нелинейных нагрузок 782
9.2.
Классификация фильтров, используемых в энергосистемах 785
9.3.
Пассивные фильтры, используемые в энергосистемах 786
9.4.
Активные фильтры 810
9.5.
Гибридные сетевые фильтры 813
9.6.
Блок-схема активных фильтров 818
9.7.
Управление фильтрами 820
9.8.
Устройства компенсации для основной частоты и частот гармоник 842
9.9.
Устройство обеспечения качества единой энергосистемы (UPQC - Unified power quality conditioner) 848
9.10.
Система управления UPQC 854
9.11.
Управление UPQC с помощью преобразования Парка (DQO-преобразование) 855
9.12.
Управление UPQC на основе теории мгновенной реальной и мнимой мощности 859
9.13.
Рабочие характеристики UPQC 872
9.14.
Краткие выводы 882
Литература 885
10.
Оптимальное размещение и выбор размера батарей шунтирующих конденсаторов при наличии гармоник 887
10.1.
Компенсация реактивной мощности 890
10.2.
Распространенные типы распределений батарей шунтирующих конденса-торов 893
10.3.
Классификация методов расположения конденсаторов для условий работы с сину-соидальным напряжением 897
10.4.
Оптимальное размещение и выбор размера батарей шунтирующих конденсаторов при наличии гармоник 921
10.5.
Краткие выводы 957
Литература 957
11.
Варианты обеспечения качества электроэнергии возобновляемых энерго-систем 961
11.1.
Энергосбережение и эффективность 964
11.2.
Фотогальванические и гелиотермальные системы 975
11.3.
Горизонтальные и вертикальные ветроэнергетические (WP - wind power) установки 990
11.4.
Дополнительный контроль возобновляемых энергоустановок с установками накопления энергии 1024
11.5.
Линии электропередачи переменного и постоянного тока 1055
11.6
Станции с быстрой зарядкой для электромобилей 1055
11.7.
Морские энергоустановки с возобновляемой энергией 1056
11.8
Учет электроэнергии 1056
11.9.
Другие энергоустановки с возобновляемой энергией 1057
11.10.
Производство автомобильного топлива из ветра, воды и CO2 1058
11.11.
КПД воды 1058
11.12.
Деревня с 2 600 жителями получает энергетическую независимость 1058
11.14.
Краткие выводы 1060
11.14.
Проблемы 1060
Литература 1078
Приложение 1 1085
Приложение 2 1091
Приложение 3 1101
Приложение 4 1103
Алфавитный указатель 1105