CC BY
8
УДК 621.311.1
Липский AJVL, Колада Л.И, Петросов В.А.
НЕКОТОРЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ СО ЗНАЧИТЕЛЬНЫМИ ГОРОДСКИМИ НАГРУЗКАМИ
Характерной особенностью энергосистем является их иерархический принцип построения. В связи с ним системы электроснабжения разных потребителей электроэнергии более или менее опосредовано взаимосвязаны с помощью подстанций энергосистем и линий электропередач разных классов напряжений с источниками питания и друг с другом. Одним из видов такой взаимосвязи является взаимосвязь по параметрам режимов и, в частности, по показателям качества электроэнергии [ПКЭ]. Отдельные электроприемники могут влиять друг на друга и на энергосистему, а последняя - на эти электроприемники [1,2,3]. Поэтому состояние качества электроэнергии на зажимах потребителей электроэнергии зависит не только от ряда характеристик самих потребителей, но и в определенной степени от состояния качества электроэнергии в сетях разных классов напряжения энергосистем. В связи с этим глубокий анализ состояния качества электроэнергии на зажимах ее приемников, позволяющий делать достаточно обоснованные выводы о его соответствии требованиям стандарта, должен базироваться на исследованиях состояния качества электроэнергии в сетях разных классов напряжений, связанных с системой электроснабжения конкретных потребителей.
Результаты обследования состояния качества электроэнергии в различных энергосистемах показали, что напряжение на шинах 110-750 кВ районных подстанций, питающих крупные промышленные узлы, а соответственно и городские потребители, зачастую характеризуется повышенными значениями ПКЭ, превышающими установленные нормативные показатели. Причиной общего снижения качества электроэнергии являются совершенствование и развитие электротехнологий, увеличение числа и мощностей электроприемников с нелинейной и несимметричной нагрузками, появление принципиально новых видов электрооборудования, а также общий рост энерговооруженности производственных процессов и неудовлетворительное внимание при этом к проблеме качества электроэнергии. Следствием отрицательного, с точки зрения качества электроэнергии, взаимного влияния электрических систем и потребителей электроэнергии, а также взаимного влияния отдельных потребителей систем электроснабжения различных объектов являются нарушения нормальной работы силового электрооборудования, устройств автоматики, телемеханики и т.п. В последние годы существенно возросло применение средств вычислительной техники и разных видов микропроцессорных систем, в том числе в устройствах связи, как правило, зарубежного производства, на которых ухудшение качества электроэнергии в сетях 0.4 кВ сверх международных норм, оказывает резкое отрицательное воздействие. Подобные проблемы имеют место в сетях всех классов напряжения Мариупольского промышленного узла с существенной долей городских потребителей.
Промышленные предприятия и селитебная территория Мариуполя получают питание от нескольких районных подстанций, основными из которых являются подстанции "Азовская-220", "Заря-ЗЗО", "Мирная-330". Структурную связь между ними можно упрощенно представить следующим образом: подстанция "Азовская-220" получает питание на напряжении 220кВ от Старобешевской ГРЭС. Старобешевская ГРЭС посредством высоковольтных линий связи соединена с подстанцией "Чайкино-330" и далее с Кураховской ГРЭС, подстанциями "Ивановка-330" и "Заря-ЗЗО" - другой районной
подстанцией, питающей Мариупольский промышленный узел. По линиям связи 110 кВ подстанция "Азовская" связана с подстанцией "Мирная". Основными потребителями промышленного узла являются металлургические комбинаты им. Ильича и "Азовсталь", концерн "Азовмаш", завод "Азовкабель", торговый порт, городские подстанции и ряд подстанций окрестных сельскохозяйственных районов.
Исследования показателей качества электроэнергии, проведенные на подстанциях ПЭО "Донбассэнерго" показывают, что в сетях разных классов напряжений подстанций энергосистемы основными ПКЭ, уровни которых не соответствуют требованиям ГОСТ 13109-87 являются коэффициенты несинусоидальности (Кнс), обратной последовательности ( е2 ) и, реже, колебаний напряжения ( 511 ). В таблице приведены некоторые обобщенные результаты измерений ПКЭ на подстанциях энергосистемы, связанных с Мариупольским промышленным узлом. При этом, как видно из таблицы, с ростом класса напряжений уровни некоторых ПКЭ могут как уменьшаться, так и возрастать.
В распределительных сетях 6-10 кВ промышленных предприятий, которые связаны через сети энергосистемы с городскими сетями, величины отдельных ПКЭ способны значительно возрастать. Виды показателей и их уровни зависят от конкретного состава электроприемников данного предприятия. Например, в сетях 6-10 кВ комбината им. Ильича, питающих прокатные станы с вентильными преобразователями, уровни искажений Таблица. Результаты измерений уровней ПКЭ на системных
подстанциях ПЭО "Донбассэнерго"
Наименование подстанции Вид ПКЭ [тах] Значение ПКЭ,% ------ [тз.п]
Напряжен. ИОкВ Напряжен.220кВ Напряжен.ЗЗОкВ
Средн. Текущ. Средн. Текущ. Средн. Текущ.
) ПС "Заря" е2 0.580 0.097 0.627 0.000 - - 0.208 0.000 1.175 0.000
ди 6.560 3.800 6.870 -1.425 - - 2.965 -1.026 3.075 -1.200
80 0.109 0.028 0.550 0.000 - - 0.124 0.010 0.100 0.000
Кнс 2.510 0.729 4.450 0.000 - « 1.146 0.575 . 1.475 0.000
ПС "Харцыз-ская" е2 0.545 0.115 4.875 0.000 - - 0.477 0.129 ■3.300 0.000
ди 5U 9.429 0.867 0.106 0.000 9.600 -3.025 0.970 0.000 ----:— ------ 7.975 0.758 0.036 0.003 8.050 -3.570 0.147 0.000
Кнс 1.517 0.475 9.700 0.000 - - 1.410 0.569 9.025 0.000
Продолжение таблицы
Наимено-
вание
подстанции
: Вид : ПКЭ [max] Значение ПКЭ,% ----— [min]
Напряжен.ИОкВ:Напряжен.220кВ:Напряжен.ЗЗОкВ
Средн Текущ.:Средн. Текущ.:Средн. :Текущ.
: е2 0.147 0.108 0.150: 0.147 0.100: 0.116 0.250: 0.246 : 0.275 0.000: 0.062 : 0.000
: AU 7. 992 5.913 8.100: 3.. 429 5.775: 0.225 5.000: 0.181 : 0.275 -14.92:-3.273 :-14.95
: 5U 0.063 0.015 0.095: 0.080 0.000: 0.001 0.163: 0.043 : 0.270 0.000: 0.001 : 0.000
: Кнс 0.627 0. 475 0.775: 0.787 0.400: 0.417 0.900: 0.819 : 0.975 0.000: 0.592 : 0.000
£2 0.524 0.267 2. 737 0.000^ - - 0.156 0.000 0.175 0.000
ди 9.671 0:031 9. 975 -15.00 - - 5.783 3.282 6.025 2.900
5U 0.052 0. 000 0.515 0.000 - - 0.067 0.000 0.770 0.000
Кнс 1.392 0.693 8.275 0.000 - - 1.232 0.392 9.075 0.000
62 0.590 0.086 0.617 0.000 0.318 0.005 0.487 0.000 - -
ди 5.370 2.726 7.021 -0.050 6.247 3.780 8.540 0.000 - -
6U 0.117 0.000 0.4 97 0.000 0.076 0.000 0.180 0.000 - -
Кнс 2.630 0.824 4.317 0.000 1.860 0.624 3.476 0.000 - -
ПС
"Чайкино"
Курахов-ская
ГРЭС
ПС
"Азовская"
формы кривых напряжений значительно превосходят нормы стандарта на качество электроэнергии. Значения коэффициента несинусоидальности в этих случаях доходят до 12-16% (без учета специальных средств минимизации высших гармоник). Здесь же наблюдаются значительные колебания напряжения. В распределительных сетях предприятия этого же класса напряжения, но с другим составом нагрузок (мартеновское, конверторное, доменное производства)
уровни ПКЭ, как правило, находятся в пределах нормы. Однако, как показали результаты измерений, величины коэффициентов несинусоидальности, хотя и меньше допустимых значений, но достаточно большие по величине (Кнс=0,8-3,4%). Функцию звена, передающего отрицательное воздействие на
распределительную сеть с линейной нагрузкой выполняет, в данном случае, сеть ЭЭС с классом напряжения 110 кВ.
В сети 35 и 110 кВ концерна "Азовмаш", питающей сталькомплекс, отмечены величины Кнс, доходящие до 11-12 % и значительные уровни колебаний напряжения. Их величины в 2,5-3 раза превышают нормы стандарта по дозе фликера. В распределительной сети 6-10 кВ, обслуживающей механические, сборочные и другие производственные цехи концерна, показатели качества электроэнергии находятся, как правило, в допустимых пределах. Однако в сети 0,4 кВ сборочных и, особенно, сварочных цехов коэффициенты несинусоидальности и обратной последовательности могут превышать нормируемые величины в 2-4 раза, что оказывает отрицательное воздействие на работу станков с программным управлением, ЭВМ и другого электронного оборудования, питающегося от общей распределительной сети 0,4 кВ.
В сетях 6-0,4 кВ городских подстанций основным показателем, не отвечающим требованиям ГОСТ 13109-87 является отклонение напряжения. В зависимости от состава нагрузок городской подстанции (тяговая нагрузка, малые предприятия, АТС, жилые массивы и т.п.) и характера связи с сетями промпредприятий, в сетях 0,4 кВ и 6-10 кВ могут не соответствовать требованиям стандарта величины и других ПКЭ таких как коэффициенты несинусоидальности и обратной последовательности. Исследования ПКЭ применительно к городским сетям 0,4 кВ носят более ограниченный характер, что отражает существующую тенденцию технической политики в отношении городских и промышленных потребителей.
Проведенные исследования позволяют сделать вывод, что уровни ПКЭ по напряжению в сетях энергосистем часто не соответствуют требованиям ГОСТ 13109-87 с точки зрения величин коэффициентов несинусоидальности и обратной последовательности, причем это несоответствие не зависит от уровней напряжения. Однако полученные результаты о величинах ПКЭ, в частности на напряжении 110 кВ, на котором получают питание городские подстанции, не позволяют однозначно судить о качестве электроэнергии в сетях 0,4-10 кВ. Для обоснованного вывода о параметрах качества электроэнергии в городских низковольтных распределительных сетях представляется целесообразным выполнить ряд дополнительных исследований в них с разным составом электрических нагрузок. Это позволит получить современное и более полное представление о состоянии качества электроэнергии, и, в свою очередь, будет способствовать разработке эффективных мероприятий по определению наиболее благоприятных режимов работы потребителей с разными требованиями к качеству электроснабжения их.
Перечень ссылок
1. Уайт Д. РЖ. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств и
непреднамеренные помехи. Вып. 3. - М.: Советское радио, 1979. - 265 с.
2. Жежеленко И.В. Высшие гармоники в системах электроснабжения промпредприятий.
- М.: Энергоатомиздат, 1994. - 265 с.
3. АррилагаД., Бредли Д.,- БоджерП. Гармоники в электрических системах. - М.:
Энергоатомиздат, 1990. - 194 с.
