Systems. Methods. Technologies 3(35) 2017

Systems Methods Technologies. Yu.N. Bulatov et al. Influence of nonlinear … 2017 № 3 (35) p. 40-49 40 МОДЕЛИРОВАНИЕ И УПРАВЛЕНИЕ В ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ УДК 621.311, 621.331 DOI: 10.18324/2077-5415-2017-3-40-49 Влияние нелинейной и несимметричной нагрузки на работу генераторов установок распределенной генерации Ю . Н . Булатов 1 а , А . В . Крюков 2, 3 b 1 Братский государственный университет , ул . Макаренко 40, Братск , Россия 2 Иркутский государственный университет путей сообщения , ул . Чернышевского 15, Иркутск , Россия 3 Иркутский национальный исследовательский технический университет , ул . Лермонтова 83, Иркутск , Россия а bulatovyura@yandex.ru , b and_kryukov@mail.ru Статья поступила 29.06.2017, принята 4.08.2017 Применение установок распределенной генерации ( РГ ), в том числе на основе возобновляемых энергоресурсов , позволяет стабилизировать напряжение в часы пиковых нагрузок , уменьшать потери в сетях и освобождать пропускные способности связей . В системах электроснабжения железных дорог ( СЭЖД ) на основе установок РГ возможно улучшить качество элек - троэнергии , повысить эффективность и надежность энергообеспечения . Однако использование установок РГ в СЭЖД тре - бует учета несимметрии и гармонических искажений , вызванных однофазной и нелинейной тяговой нагрузкой . Эти факторы вызывают дополнительный нагрев активных частей генераторов установок РГ , что приводит к необходимости ограничения их мощности . В статье представлены результаты исследований по влиянию однофазной и нелинейной нагрузки на режим работы турбогенератора малой мощности , оснащенного автоматическими регуляторами возбуждения и частоты враще - ния . Результаты компьютерного моделирования показывают , что при наличии несимметрии и гармонических искажений возникают следующие негативные эффекты : появляется заметный ток обратной последовательности , который может превысить предельно допустимый по условиям нагрева ; генератор начинает посылать в сеть высшие гармоники , что приво - дит к дополнительным потерям и снижению коэффициента мощности ; повышается амплитуда вынужденных колебаний тока возбуждения частотой , кратной 100 и 300 Гц , что приводит к дополнительным потерям и нагреву ; возникают допол - нительные механические колебания ротора , что может привести к биениям , ускоренному износу генератора и потере ус - тойчивости . Для обеспечения возможности работы установок РГ при наличии несимметрии и гармонических искажений необходимо ограничивать загрузку генератора . В качестве критерия может использоваться максимальная разность токов в фазах , которая не должна превышать 12 % от номинального тока . Кроме того , необходимо принятие специальных мер для защиты генераторов установок РГ , работающих в СЭЖД : использование вставок постоянного тока , применение фильтров гармоник , установка защиты генераторов по току обратной последовательности , применение автоматики для ограничения тока возбуждения генераторов и др . Ключевые слова : системы электроснабжения железных дорог ; установки распределенной генерации ; нелинейная и не - симметричная нагрузка ; моделирование . Influence of nonlinear and unbalanced loads on performance of distributed generators Yu.N. Bulatov 1 а , A.V. Kryukov 2,3 b 1 Bratsk State University; 40, Makarenko St., Bratsk, Russia 2 Irkutsk State Transport University; 15, Chernyshevskiy St., Irkutsk, Russia 3 National Research Irkutsk State Technical University; 83, Lermontov St., Irkutsk, Russia а bulatovyura@yandex.ru , b and_kryukov@mail.ru Статья поступила 29.06.2017, принята 4.08.2017 The use of distributed generators (DG), including those based on renewable energy resources, makes it possible to stabilize the vol- tage during peak hours, to reduce losses in networks and release bandwidth connections. In railroad power supply systems (RPSS) based on DG facilities it is possible to improve the quality of electricity, improve the efficiency and reliability of energy supply. Howev- er, the use of DG installations in the RPSS requires taking into account the asymmetry and harmonic distortion caused by a single- phase and non-linear traction load. These factors cause additional heating of the active parts of generators of RG installations, which leads to the need to limit their power. The paper presents the results of research on the effect of single-phase and non-linear loads on the operating mode of a low-power turbo generator equipped with automatic excitation and speed controllers. The results of computer simulation show that in the presence of asymmetry and harmonic distortion, the following negative effects arise: an appreciable nega- tive sequence current appears that can exceed the maximum permissible under heating conditions; the generator starts sending higher