CC BY
82
УДК 621.311
А. В. ДЕД
Омский государственный
технический университет, с
г. Омск |
К ПРОБЛЕМЕ СОВРЕМЕННОГО И
СОСТОЯНИЯ УРОВНЕЙ ПОКАЗАТЕЛЕЙ 5
НЕСИММЕТРИИ НАПРЯЖЕНИЙ 7
И ТОКОВ В СЕТЯХ 0,4 КВ_
В статье представлены результаты измерений показателей качества электрической энергии в наиболее проблемных, с точки зрения качества электроэнергии, распределительных сетях 0,4 кВ. Результаты измерений, выполненные в сетях организаций различных сфер деятельности, приведены в виде временных диаграмм. Определено, что в сетях 0,4 кВ значения коэффициентов несимметрии токов по обратной и нулевой последовательностям могут принимать значение до 30 %. Данные измерений подтверждают наличие существования режимов несимметрии токов и напряжений.
Ключевые слова: качество электрической энергии, несимметричная нагрузка, потери мощности.
Повышение эффективности транспорта и распределения электроэнергии довольно сложная задача, поскольку в настоящее время относительные потери электроэнергии в электрических сетях России составляют примерно 15 % [1]. Эта величина значительно выше, чем в других промышленно развитых странах мира. Так, например, в электрических сетях Японии и Германии потери электроэнергии находятся на уровне 5,0 — 5,2 %, США и Франции — 7,2-7,8 %, Канады — 9,8 % [2].
Высокий уровень потерь в электрических сетях России можно обозначить как индикатор низкого качества электроэнергии, который свидетельствует об отклонениях значений показателей качества электроэнергии от нормативных значений [3].
За период с 2006 по 2016 год испытательная лаборатория по качеству электрической энергии Омского государственного технического университета, аккредитованная на техническую компетентность и независимость, в рамках энергетических обследований, периодических испытаний качества электрической энергии и выполнения научно-исследовательских работ провела значительное число измерений показателей качества электрической энергии в различных электроснабжающих и энергопотребляющих организациях [4-7].
Как известно, наиболее проблемными, с точки зрения качества электроэнергии, являются сети 0,4 кВ, так как именно на них доводится более 50 % от общей величины потерь электроэнергии при её
а
Рис. 2. Временная диаграмма несимметричных фазных токов ВРУ 0,4 кВ жилого дома
Коэффициенты ийратксй 1К2] и нуле(ш [КО] гас^ейаВатеяьнатв» %
1 А
ц 1 и , 1.
л- I1 1 V им л 1 .л ГЧАд
л ««л / л у V V У V и кМ Л
V
Рис. 3. Временная диаграмма токов (а) и коэффициентов несимметрии напряжений по обратной и нулевой последовательности (б) фидера 0,4 кВ, питающего учреждение бюджетной сферы
Рис. 4. Временные диаграммы несимметричных фазных напряжений (а) и коэффициентов несимметрии напряжений по обратной и нулевой последовательности (б)
передаче и распределении [8]. В том числе такая ситуация обусловлена тем, что большинство трансформаторов 6—10/0,4 кВ в Российской Федерации имеют сравнительно небольшую мощность (до 250 кВА) и схему соединения обмоток У/Ун, для которой характерно высокое значение сопротивления нулевой последовательности [9].
В связи с этим, измерения показателей качества электрической энергии в основном проводились в центрах питания на шинах 0,4 кВ трансформаторных подстанций, на шинах 0,4 кВ вводно-распре-делительных устройств и на выводах приемников электрической энергии.
Одной из целей проводимых измерений было определение реальных данных о несимметрии нагрузок в сетях 0,4 кВ для их дальнейшего анализа. Изучение полученных в ходе измерений данных показало, что во многих обследуемых сетях 0,4 кВ объективно существуют режимы несимметрии токов и напряжений.
Наличие несимметричного подключения трехфазных и однофазных нагрузок, однофазных и двухфазных ответвлений от трёхфазных линий 0,4 кВ и, как следствие, неравенство нагрузок по фазам в четырехпроводной сети приводит к протеканию токов обратной и нулевой последовательности
а
б
а
б
Рис. 5. Временная диаграмма коэффициента несимметрии тока по нулевой последовательности
в трансформаторах подстанций и подключенных к ним линиях электропередач. В этих элементах помимо основных потерь мощности от токов прямой последовательности возникают дополнительные потери мощности.
Исходя из анализа полученных данных и графиков установлено, что при наличии в сети амплитудно-фазовой несимметрии напряжений и токов величина коэффициентов несимметрии токов обратной и нулевой последовательности могут составлять соответственно до 30 % и 40 %.
Результаты измерений по своим основным параметрам получились аналогичными данным определенных в ходе исследований, проводимых в распределительных сетях 0,4 кВ другими лабораториями и учеными [10-12].
На рис. 1-4 приведены полученные в ходе экспериментальных измерений временные диаграммы показателей качества электрической энергии, а также значения несимметричных фазных напряжений и токов.
Подтвержден тот факт, что в сетях 0,4 кВ величина коэффициента несимметрии токов по обратной и нулевой последовательностям может достигать значений до 30 % (рис. 5), при которой потери мощности и электроэнергии могут возрастать в 1,5 раза [10].
Таким образом, в электрических сетях задачу уменьшения потерь мощности и электроэнергии, обусловленных воздействием несимметричных нагрузок, необходимо решать путем снижения величины несимметрии токов в этих сетях.
Библиографический список
1. Шведов Г. В., Сипачева О. В., Савченко О. В. Потери электроэнергии при ее транспорте по электрическим сетям: расчет, анализ, нормирование и снижение. М.: Издат. дом МЭИ, 2013. 424 с.
2. Об утверждении государственной программы Российской Федерации «Энергоэффективность и развитие энергетики»: постановление Правительства Российской Федерации от 15 апреля 2014 г., № 321 // Режим доступа: ЬИрБ:// rg.ru/2014/04/24/energetika-site-dok.html (дата обращения: 25.02.2017).
3. Добрусин Л. Приоритеты управления качеством электроэнергии в электрических сетях России: взгляд с позиции национальных интересов и стратегии международного элек-
троэнергетического сотрудничества // Силовая электроника. 2007. №. 12. С. 82-86.
4. Дед А. В., Паршукова А. В. Сравнение методов расчета коэффициентов учета несимметрии распределения нагрузок при оценке потерь мощности // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2015. № 9. С. 221-225.
5. Дед А. В., Еремин Е. Н. Экспериментальное исследование влияния несимметричной нагрузки на систему электроснабжения // Омский научный вестник. Сер. Приборы, машины и технологии. 2009. № 1 (77). С. 133-138.
6. Дед А. В. Бирюков С. В., Паршукова А. В. Оценка дополнительных потерь мощности в электрических сетях 0,38 кВ на основе экспериментальных данных // Успехи современного естествознания. 2014. № 11-3. С. 64-67.
7. Долингер С. Ю., Лютаревич А. Г., Горюнов В. Н. [и др.]. Оценка дополнительных потерь мощности от снижения качества электрической энергии в элементах систем электроснабжения // Омский научный вестник. Сер. Приборы, машины и технологии. 2013. № 2 (120). C. 178-183.
8. Коваленко П. В. Потери и качество электроэнергии в системах электроснабжения при несимметрии токов и напряжений // Новочеркасск: Оникс + , 2007. 227 с.
9. Иванов Д. Г., Кузьмичев А. И., Андреев В. В. Влияние схем соединения трансформаторов 6-10/0,4 кВ на качество электрической энергии. URL: http://www.cap.ru/home/125/ vliyanie.htm (дата обращения: 25.02.2017).
10. Косоухов Ф. Д., Кулагин С. А., Филиппов А. О. Энергосбережение в сельских распределительных сетях 0,38 кВ при несимметричной нагрузке // Энергосберегающие технологии. Проблемы их эффективного использования: материалы II Междунар. науч.-практ. конф. 5-7 декабря 2007 г. Волгоград: ВГСХА, 2008. С. 125-130.
11. Хацевский К. В. [и др.] Проблемы качества электроэнергии в системах электроснабжения // Омский научный вестник. Сер. Приборы, машины и технологии. 2012. № 2 (110). С. 212-214.
12. Гринкруг М. С., Митин И. А. Несимметричные режимы работы электрических сетей. М.: Lambert Academic Publishing, 2011. 124 с.
ДЕД Александр Викторович, старший преподаватель кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий».
Адрес для переписки: ded_av@mail.ru
Статья поступила в редакцию 06.03.2017 г.
© А. В. Дед
