CC BY
74
МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №11/2015 ISSN 2410-6070
3. Гусева М.А. Корректировка пространственной формы одежды в 3D системах конструирования // Сборник научных статей VIII Международной научно-технической конференции. УГАЭС - 2011, частьУ.- С. 148-154.
4. Электронный ресурс http:// mylitta.ru/2182-fendi-2015-2016.html (дата обращения 09.11.2015)
© Гусева М.А., Андреева Е.Г.,.Петросова И.А, 2015
УДК 621.316.1
А.В.Дед
старший преподаватель кафедры «ЭсПП» ОмГТУ, г.Омск, РФ
е-тай: ded_av@mail.ru А.В.Паршукова
магистрант по направлению «Электроэнергетика и электротехника» ОмГТУ, г.Омск, РФ
е-тай: parshukova_av@mail.ru
АМПЛИТУДНО-ФАЗОВАЯ НЕСИММЕТРИЯ ТОКОВ И ПОТЕРИ МОЩНОСТИ В ЭЛЕМЕНТАХ
СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
Аннотация
В статье разобрано влияние несимметрии токов в кабельных линиях на величину дополнительных потерь мощности. Рассмотрены варианты расчета потерь мощности с учетом и без учета влияния амплитудно-фазовой несимметрии токов.
Ключевые слова
качество электрической энергии, несимметричная нагрузка, потери мощности.
Основной целью, решаемой в данной статье, является определение величины возрастания потерь мощности при ее передаче по кабельным линиям в случае наличия несимметричного распределения токов по фазам. Сравнение проводится по отношению к симметричному режиму нагрузки при одинаковых суммарных мощностях, передаваемой в кабельной линии. При расчете потерь примем допущение, что несимметрия напряжений (как амплитудная, так и фазовая) отсутствует, то есть иА=ив=ис, а углы сдвига фаз напряжений равны 1200 (иАЛив=иАЛив=ивАис).
При несимметричном режиме работы нагрузки можно выделить следующие варианты несимметрии: амплитудная, фазовая, амплитудно-фазовая. Рассмотрим наиболее распространенный в распределительных сетях 0,4 кВ вариант - наличие амплитудно-фазовой несимметрии, когда амплитуды токов 1а^1в^1с и углы сдвига фаз между фазными токами иАЛ1А^ивЛ1в^исЛ1с соответственно не равны между собой. При работе сетей в таком режиме возникают токи обратной и нулевой последовательности, то есть токи с порядком следования фаз отличного от прямого (рис 1.).
Выражение для нахождения величины потерь мощности в несимметричном режиме, при помощи соотношений токов различных последовательностей, то есть с учетом наличия не только амплитудной, но и фазовой (угловой) несимметрии токов, как известно, имеет следующий вид [1]:
Д^нес = Д^сим^ДПН > (1)
где Кдпн - коэффициент дополнительных потерь мощности; ДРсим - потери мощности в симметричном режиме, т.е. только при наличии токов прямой последовательности.
Рисунок 1 - Векторная диаграмма токов при амплитудно-фазовой несимметрии
Значение коэффициента Кдпн, определяем с помощью следующего выражения [2]: КдПН = 1 + к2 + (1 + 3 (2)
где К21 - коэффициент несимметрии тока по обратной последовательности; К01 - коэффициент несимметрии тока по нулевой последовательности; Якл - сопротивление кабельной линии каждой из фаз;
Ян - сопротивление нулевого провода.
Коэффициенты несимметрии токов по обратной и нулевой последовательности определяем из соотношений (3):
&21 =~г'> ¿01 = (3)
где 1-1 - ток прямой последовательности, 12 - ток обратной последовательности, 10 - ток нулевой последовательности.
В свою очередь величины I-, 12, /о определяем при помощи метода симметричных составляющих:
% = 1/3 (4 + а/В + а2/С);
< Ь = 1/3 (4 + а21'вв + а1с); (4)
, 1'о = 1/3 (4 + 1'в+ 4),
Примем условие, что Яш = ^н , тогда при равенстве сопротивлений фазного и нулевого провода, выражение (2) запишется в виде:
Кдпн = К^,(1+К221 + 4К021). (5)
Определим коэффициент возрастания потерь КДпн в трехфазной распределительной сети с изолированной нейтралью и нулевым проводом при несимметрии нагрузки. Для этого зададим условия параметров исследуемой схемы Я и X таким образом, чтобы значения амплитуд токов и углов между фазными токами, формируемых нагрузкой, не были равны между собой (табл. 1).
Таблица 1
Задаваемые параметры нагрузки
R, (Ом) Х, (Ом) Z, (Ом) Z, (Ом) cos ф Ф, (град)
Фаза А 1,50 1,51 1,4+1,5i 2,13 0,71 45
Фаза В 1,00 0,75 0,9+0,7i 1,25 0,80 37
Фаза С 1,35 0,45 1,3+0,4i 1,42 0,95 18
Полученные, на основе выбранных для задания несимметричного режима параметров нагрузки (с учетом сопротивления кабельной линии), значения передаваемых мощностей представлены в таблице 2.
МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №11/2015 ISSN 2410-6070
Таблица 2
Расчетные значения передаваемых в сети мощностей
I, (A) Icp, (A) P, (Вт) Pcp, (Вт) Q, (Вар) Qcp, (Вар) S, (кВА) Scp, (кВА)
Фаза А 104 145 16036 26505 16378 16725 22921 31340
Фаза В 177 31129 23172 38807
Фаза С 155 32349 10624 34049
PE= 79514 50174 Se= 94021
В результате, при условии полной симметрии питающего напряжения, получили амплитудные значения токов и их фазовых углов, которые не равны между собой (рис. 1). Данные значения необходимые для определения значений I1, I2, I0 с помощью метода симметричных составляющих, согласно выражения (4).
Для оценки влияния наличия несимметрии токов на потери мощности с помощью выражений (3) - (5), был произведен расчет коэффициента Кдпн для двух возможных вариантов: с учетом и без учета угловой несимметрии токов.
При расчете потерь мощности с учетом угловой несимметрии значения токов фаз Ia, Ib, Ic записывались со своими исходными фазовыми углами 9a=UaaIa, 9b=UbaIb и 9c=UcaIc соответственно.
В случае определения коэффициента Кдпн без учета угловой несимметрии токов за единый угол ф принималось значение, соответствующее наименьшему из фаз значению величины cos ф (наибольшему ф) -в данном случае фА. Остальные фазовые углы принимались как симметрично смещенные относительно вектора тока фазы А на 1200 и 2400 соответственно (рис. 2).
Результаты расчетов коэффициента дополнительных потерь мощности Кдпн при различном учете несимметрии токов приведены в таблице 3.
Таблица 3
Результаты расчетов коэффициента #дПН
С учетом угловой несимметрии Без учета угловой несимметрии
I1 142,28 Ф1 32 K21 0,05 I1 144,87 Ф1 45 K21 0,15
I2 7,35 ф2 177 K01 0,28 I2 21,66 ф2 177 K01 0,15
I0 40,32 ф0 176 КдпН1 1,32 I0 21,66 ф0 176 Кдпн2 1,11
а) б)
Рисунок 2 - Векторная диаграмма несимметричной трехфазной системы токов: а) с учетом угловой несимметрии; б) без учета угловой несимметрии.
Превышение потерь мощности в несимметричном режиме АРнес, определенное с помощью Ядпн1 при учете и амплитудной и угловой несимметрии токов над потерями ДРсим в симметричном режиме работы электрической сети составит 24%, а с помощью ^дпн1 - 10%. В тоже время разница между величинами Ядпн1 и ^дпн2, определяемых в зависимости от выбранного способа учета наличия несимметрии, составляет 16%
Основываясь на результатах расчетов [1, 3, 4], можно предположить, что неверный учет типа несимметрии нагрузки может привести к не достоверному определению величины фактических значений потерь мощности в элементах распределительной сети. Список использованной литературы:
1. Дед А.В. Учет угловой несимметрии при расчете потерь мощности / А.В. Дед, А.В. Паршукова // Технологии XXI века: проблемы и перспективы развития. - 2015. - С. 42-45.
2. Дед А.В. Сравнение методов расчета коэффициентов учета несимметрии распределения нагрузок при оценке потерь мощности / А.В. Дед, А.В. Паршукова // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. - 2015. - № 9 - С. 221-225.
3. Дед А.В. Потери мощности при амплитудно-фазовой несимметрии токов / А.В. Дед, А.В. Паршукова // Инновационные технологии научного развития. - 2015. - С. 36-39.
4. Дед А.В. Потери мощности при наличии в распределительной сети фазовой несимметрии токов / А.В. Дед, А.В. Паршукова // Инновационные технологии научного развития. - 2015. - С. 39-43.
© Дед А.В., Паршукова А.В., 2015
УДК 621.316.1
А.В.Дед
старший преподаватель кафедры «ЭсПП» ОмГТУ, г.Омск, РФ
е-mail: ded_av@mail.ru А.В.Паршукова
магистрант по направлению «Электроэнергетика и электротехника», ОмГТУ, г.Омск, РФ
е-mail: parshukova_av@mail.ru
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ПОТЕРИ МОЩНОСТИ ПРИ АМПЛИТУДНО-ФАЗОВОЙ НЕСИММЕТРИЯ НАПРЯЖЕНИЙ И ТОКОВ
Аннотация
В статье рассмотрено влияние несимметрии напряжении и токов на увеличение дополнительных потерь мощности в системах электроснабжения при сопоставимых условиях. Показано, что не учет несимметрии режима работы может привести к недостоверному определению величины фактических потерь.
Ключевые слова
Качество электрической энергии, несимметричная нагрузка, потери мощности.
В известных методиках расчета потерь мощности [1-3], характерным является допущение, что выражения, используемые в них для расчетов, справедливы при условии потребления мощностей в неискаженном (номинальном) режиме, когда коэффициенты мощности в каждой из фаз сети равны между собой, одинаковы углы сдвигов линейных токов по отношению к своим фазным напряжениям и отсутствует как амплитудная, так и фазовая несимметрия напряжений. В первую очередь это связно с тем, что при проектировании электрических сетей их работа предполагается в номинальном, симметричном, синусоидальном и равномерно активном режиме.
Тем не менее, как свидетельствуют результаты практических измерений [4], в настоящее время в
