CC BY
28
ВЕСТНИК
ПРИАЗОВСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 1999 г Вып. №8
УДК 621.316.1
Саенко ЮЛ.1, Курди Башар2
ИССЛЕДОВАНИЕ ОТКЛОНЕНИЙ НАПРЯЖЕНИЯ В РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ
СЕТЯХ КРУПНОГО ГОРОДА
Изложена методика экспериментального исследования отклонения напряжения в распределительных сетях крупного города на примере г. Дамаск (Сирия). По анализу результатов исследования сделан вывод о несоответствии, как по среднему значению, так и по вероятности показания отклонении напряжения от допустимого интервала ГОСТ13Ю9-87.
Как известно [1-3], отклонение напряжения в электрических сетях энергосистем и системах электроснабжения приводит к ряду нежелательных явлений.
• увеличение потерь электроэнергии в сетях и элементах электрооборудования;
• снижению срока службы электрооборудования;
• снижению производительности труда;
• повреждению изоляции кабелей.
В статье приводятся результаты исследования вероятностными методами режимов отклонения напряжения в распределительных сетях крупного города на примере г. Дамаск.
Исследования отклонений напряжения проводились на шинах 230 кВ (станция Тишрин), на шинах 20 кВ (подстанции Кабун и Салхия).
Характеристика городских подстанций Кабун и Салхия, напряжения которых 230/20 и 66/20 кВ:
1. Подстанция Кабун: первая секция шин (1СШ)- маломощные потребители электрической энергии по стороне 0,4 кВ (текстильные фабрики, заводы по обработке кожи, район,легкой промышленности, а также жилые дома); вторая и третья секция шин - жилые дома и сельские районы.
2. Подстанция Салхия: типичная подстанция жилых домов города, питает потребителей жилых домов города и сельских районов.
Для изменения напряжения в установленных пределах на сборных шинах ОРУ-20 кВ подстанции Кабун и Салхия установлены регуляторы напряжения под нагрузкой (PITH) с диапазоном регулирования ±16x1 % с ручной регулировкой напряжения по усмотрению оперативного персонала.
По данным записи оперативных журналов и расшифрово к диаграмм, регистрирующих вольтметров построен график изменения напряжения на 1СШ 20 кВ подстанции Кабун (рисунок 1). /
Для получения достаточной и достоверной информации о режиме показателей качества электроэнергии (КЭ) в электрических сетях требуется определение рациональной продолжительности контроля ПКЭ (Т) и оптимального интервала дискретизации измерений (At). Условием выбора этих параметров (Т, At) является приемлемость погрешности определения вероятностных характеристик рассматриваемого случайного процесса [4].
1 ПГТУ, д-р. техн. наук, проф.
2 ПГТУ, аспирант.
и,кВ
17.6
О 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 Т, ДНИ Рис. 1 - Уровни напряжения на 1 СШ 20 кВ подстанции Ка6>н.
Существует ряд методов определения длины реализации при вычислении оценок случайных характеристик. За меру точности определения статистических характеристик обычно принимают её среднеквадратическое отклонение от истинного значения. Длительность реализации может быть определена по формуле [4]:
т
Кло)
(1)
где По - среднее число нулей за единицу времени (число пересечения процессов и© линии его математического ожидания), 1/время;
Л о -относительная среди «квадратическая погрешность вычисления корреляционной функции при^
Погрешность Т)0 обычно принимается равным 0,05-0,1, среднее число нулей определяется по конкретной записи процесса, для чего берется произвольный отрезок реализации с числом нулей в пределах 20-90.
Шага дискретизации выбирается исходя из требуемой точности описания корреляционном функции при дискретизации случайного процесса.
Шаг дискретизации определяется по формуле:
2
М < „
(2)
ЯП,
где ^ максимальная относительная погрешность описания нормированной корреляционной функции при дискретизации процесса и<4).
Результаты расчёта минимальных длительностей реализаций и шага дискретизации отклонений напряжении приведены в таблицах 1,2.
Таблица 1-Результаты расчета минимальных длительностей реализаций отклонений напряжения.
Место проведения измерения отклонения напряжений Длина единичного интервала То,час Общее число нулей на отрезке п Среднее число нулей п(), 1 /час Длительность реализации Т, час (день)
hD- 0,05 hD= 0,075 | ho= 0,1
СШ 230 кВ станции Тишрин 168 70 0,41 1944(81) 864 (36) 480 (24)
1 СШ 20 кВ подстанции Кабун 264 80 0,303 2640 (110) 1173 (49) 660 (27)
1 СШ подстанция Салхия 150 75 0,5 1600(66) 711(29) 400(16)
Таблица 2- Результаты расчета шага дискретизации процесса отклонений напряжении при различной относительной погрешности.
Место проведения измерения отклонения напряжения Среднее число нулей п0, 1/час Шаг дискретизации At, час (минут)
Ьо= 0,05 hD= 0,075 hD= 0,1
СШ 230 кВ станции Тишрин 0,41 0,49 (29) 0,6 (36) 0,69(41)
1 СШ 20 кВ подстанции Кабун 0,303 0,66 (40) 0,6 (48) 0,94 (56)
1 СШ 20 кВ подстанции Салхия 0,5 0,4(24) 0,5(30) 0,57(34)
При исследовании необходимо определить закон распределения случайной величины-отклонения напряжения, чтобы определить вероятность попадания в допустимый стандартом интервал (согласно ГОСТ 13109-87 отклонения напряжения должны находится в интервале ± 5% с вероятностью 0,95). Анализ результатов исследования показал, что чаще всего отклонения напряжения характеризуются нормальным законом. На рисунке 2 приведена гистограмма отклонений напряжения U(t), полученная с использованием программы Mathcad 7 for professional.
Вероятности попадания отклонений напряжения в допустимый стандартом интервал приведены в таблице 3.
О 1>- 4J-О -¡Г СП
т- ОО Ю СМ О» «О СО -Ф СО <0 СО OJ г-_ см о а> а» го со n"
о N. ■>* т-
t-- х- to т-
to to l 6 u>
00 Ю ГМ О) <М О in О
•vf rt см"
fill
v%
Рис. 2 - Гистограмма отклонений напряжения на 1 CIL] 20 хВ подстанции Кабун.
178
Обработка результатов измерений включала в себя расчёт математических ожиданий, минимальных и максимальных значений, а также оценку среднеквадратичного отклонения напряжения на шинах 230 кВ станции Тишрин, ОРУ-20 кВ подстанции Салхия, ОРУ-20 кВ подстанции Кабун. Результаты измерений отклонений напряжения обрабатывались на ПЭВМ с использованием стандартной программы 81ай8йса У4.5 (приведены в таблице 3).
Таблица 3- Результаты экспериментальных исследований отклонений напряжения
Место измерений отклонения напряжения Период наблюдения (начало-конец) Среднее значение, % Минимальное Значение, % Максимальное Значение., % Среднее квадратичное отклонения, % Вероятность попадания в допустимый интервал Р(-5<ПУ<+5)
I 2 3 4 5 6 7
СШ 230 кВ станции Месячные реализаций 1
Тишрин 10 декабря - 10 января -5.86 -5,01 -6,69 0,25 0,001 |
Суточные реализации
24ш_24ш - 5.88 - 5,48 -6,23 | 0,2 0.000
Восьмичасовые реал изации:
000^00 - 5,67 - 5,48 - 5,94 0,14 0,000
8ш.16ш -5,93 - 5.633 -б,П ■ 0,17 0,000
16ш-24ш - 6.02 - 5,634 -6,23 0,158 0,000
1СШ 20 кВ подстанции Месячные: реализации
Кабун 3 января - 1 февраля - 8,4 -4 -1:;! 1,05 0,000
Суточные реализация
- 8,3 -6,6 - 9,85 0,97 0,003
Восьми часовые реал изации
10-18 - 9,66 -8,5 1: 1,2 0,000
18(Ю-02(Ю - 8,9 -7,2 - 9.:* 0,75 0,000
02°°-1000 -7,39 -6,6 -8,3 0,54 0,000
1 2 3 4 5 6 7
1 СШ 20 кВ подстанции Месячные реализации
Салхия 15 января - 14 февраля - ¿71 ~ - 3,5 - 7,9 ! 1,01 \ 0,140
Суточные: реализации
0(Ю.24(Ю -8,3 -• 6,6 - 9,85 0,85 0.000
Восьмичас<изые реал изации
0-8 - 3,24 -2,8 -4,1 0,25 1,000
8то-16°° -5,21 -4,5 - 6,05 0,38 0,300
16°°-24ш -5,89 - 4,7 -7,01 0,95 0,176
Выводы
1. Отклонение напряжения выходит за пределы (0,95-1 ,05)Цн, как по среднему значению,; так и по вероятности попадания в допустимый по ГОСТ 13109-87 интервал, исключая ОРУ-20 кВ подстанции Салхия в ночное время суток;
2. Характер изменения напряжения зависит от времени суток, что указывает на сильную зависимость напряжения в сети промышленного и городского района от режима работы энергосистем;
3. Возможными причинами отклонений напряжения являются либо неправильное использование устройства РГ1Н, либо дефицит реактивной мощности.
Перечень ссылок
1. Жежеленко И.В. Показатели качества электроэнергии и их контроль на промышленных
предприятиях. - М.: Энергоатомиздат, 1986. - 166с.
2. Аберсон МЛ. Оптимизация регулирования напряжения - М.: Энергия, 1975. - 160с.
3. Карпов Ф.Ф., Солдаткин ДА. Регулирование напряжения в электросетях промышленных
предприятий. - М.: Энергия, 1970 - 224с.
4. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. - М.: Наука, 1969 - 582с.
Саенко Юрий Леонидович. Д-р техн. наук, проф. кафедры электроснабжения промышленных предприятии Приазовского государственного технического университета, окончил Мариупольский металлургический институт в 1984 году. Основные направления научных исследований - проблемы качества электрической энергии; теория расчёта реактивной мощности; вероятностные методы расчёта электрических нагрузок.
Курди Башар. Аспирант кафедры электроснабжения промышленных предприятии Приазовского государственного технического университета, окончил Приазовский го -сударственный технический университет в 1994 го,ту. Основные направления научных исследований - проблемы качества электрической энергии.
