Применение компьютерных технологий в расчетах электромагнитной совместимости

Приемники электрической энергии и аппараты, присоединенные к электрическим сетям, предназначены для работы при определенных номинальных параметрах: номинальной частоте fном, номинальном напряжении Uном, номинальном токе Iном и т. п.
На протяжении многих лет основными режимными параметрами, определяющими качество электрической энергии, считались частота переменного тока и уровни напряжения в узлах сети. Однако по мере внедрения в технологические производственные процессы однофазных потребителей электрической энергии и электроприемников, обладающих нелинейными вольтамперными характеристиками, все чаще приходится учитывать нарушения симметрии, синусоидальности формы кривой напряжения в трехфазных сетях и др.

Любое электромагнитное явление, способное вызвать функциональные нарушения в работе прибора, устройства или системы, называется электромагнитной помехой. Электромагнитная помеха, распространяющаяся по элементам электрической сети, называется кондуктивной электромагнитной помехой [1].

Нормы качества электрической энергии, устанавливаемые стандартом ГОСТ 13109–99 [1], являются уровнями электромагнитной совместимости (ЭМС) для кондуктивных электромагнитных помех в системах электроснабжения общего назначения. При соблюдении норм стандарта обеспечивается ЭМС электрических сетей систем электроснабжения общего назначения и электрических сетей потребителей электрической энергии (приемников электрической энергии).

Инженерыэлектрики специальности 100400, занимающиеся эксплуатацией и проектированием систем электроснабжения (СЭС) промышленных предприятий, должны уметь предсказывать по изменению параметров системы и параметров режима нагрузок их ЭМС. Поэтому при подготовке студентов специальности 100400 наряду с другими ставится задача научить рассчитывать несимметричные режимы СЭС, обусловленные несимметрией электрических нагрузок, и режимы, характеризующиеся несинусоидальностью токов отдельных нагрузок.
На кафедре Электрификации промышленных предприятий ОТИ МИФИ разработан пакет прикладных программ, используемых студентами при обучении.

Программа NSINUR предназначена для расчета установившихся несинусоидальных режимов и позволяет рассчитать параметры схемы замещения СЭС для каждой из n гармоник, коэффициент искажения синусоидальности напряжения в различных точках СЭС, коэффициент nой гармонической составляющей напряжения. Поскольку к несинусоидальности напряжения особенно чувствительны конденсаторные установки, используемые для повышения коэффициента мощности cos?, то по программе NSINUR можно рассчитать коэффициент перегрузки по эквивалентному току конденсаторной установки (при ее наличии).

Программа NSUR позволяет выполнить расчет параметров схем замещения, токов и напряжений обратной последовательности, коэффициента напряжений обратной последовательности в различных точках СЭС, работающей с изолированной нейтралью. Также можно рассчитать токи, протекающие по фазам трансформатора ГПП при несимметричной нагрузке.
Алгоритмы программ NSINUR и NSUR ориентированы на выполнение многовариантных расчетов и позволяют проводить анализ влияния на показатели качества электрической энергии таких факторов, как мощность короткого замыкания системы, величина, состав и характер электрических нагрузок, параметры элементов СЭС, соотношение долей симметричной и несимметричной нагрузок и др.

Указанные программы могут быть использованы студентами, как на практических, так и лабораторных занятиях. Применение компьютерных технологий для выполнения лабораторных работ позволяет не только увеличить объем исследований при решении тех или иных задач, но и индивидуализировать задания для студентов, что способствует приобретению студентами навыков самостоятельного решения практических задач электроснабжения.

 Литература

1. ГОСТ 13109–97. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. Минск: Издво стандартов, 1998.