CC BY
35
УДК 621.316.3
А.В. Дед, В.Ю. Зайцев, *М.Ю. Денисенко
Омский государственный технический университет, г. Омск
*ЗСФ ВНИПИэнергопром, г. Омск
НЕСИММЕТРИЧНЫЕ РЕЖИМЫ НИЗКОВОЛЬТНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ
Обеспечение качества электрической энергии в электроустановках до 1кВ промышленных предприятий, жилых и общественных зданий является насущной проблемой ввиду все более широкого применения новой техники на базе современной электроники. Задачи повышения качества и эффективного использования электрической энергии в электроустановках до 1 кВ требуют комплексного подхода для решения данной проблемы.
Одной из причин несоответствия качества электрической энергии у потребителей является не достаточный уровень управления качеством электроэнергии, что приводит к увеличению доли несимметричной нагрузки до 85-90% от суммарной нагрузки объектов.
Исследования режимов работы электрических сетей до 1кВ, проведённые ОмГТУ и другими ВУЗами установили, что в таких сетях возникает несимметричные токи нагрузки из-за неравенства нагрузок фаз (систематическая или неслучайная несимметрия токов).
Несимметричные токи нагрузки, протекающие по элементам системы электроснабжения, вызывают несимметрию напряжений на зажимах трехфазных электроприемников, что во многих случаях приводит к превышению в 2-2,5 раза допустимое ГОСТ 13109-97 значения коэффициента нулевой последовательности напряжений К0и. Для обеспечения нормативных требований, значение коэффициента К0и должно составлять 2% в течение 95% суток, и только 5% времени суток этот показатель качества может достигать максимально допустимого значения - до 4%.
Все это ведет к снижению эффективности электрооборудования, используемого в электрических сетях и электроустановках и рассчитанного для работы в симметричном режиме. Известно, что при коэффициентах несимметрии токов обратной и нулевой последовательности в сети, равных 25-30%, потери мощности и электрической энергии в линиях 0,38кВ и трансформаторах увеличиваются почти в два раза по сравнению с симметричным режимом работы.
Современное развитие электроэнергетики характеризуется широким внедрением энергоемких нетрадиционных потребителей электроэнергии, отличающихся пофазно различны-
121
ми параметрами, а также высокой скоростью изменения их во времени. Увеличение доли не-симметрии в системах электроснабжения до 1кВ существенно сказывается на экономических показателях и надежности работы электрических сетей и электроустановок.
В соответствии с указом Президента Российской Федерации от 4 июня 2008 года №889 «О некоторых мерах по повышению энергетической и экологической эффективности российской экономики» требуется обеспечить снижение энергоёмкости валового внутреннего продукта Российской Федерации к 2020 г. на 40% по сравнению с 2007 г. В соответствии с этим указом в ближайшие десять лет предстоит снизить потери электроэнергии в электрических сетях России на 40% по сравнению с 2007 г., повысить эффективность передачи и распределения электроэнергии до уровня промышленно развитых стран.
В Федеральном законе Российской Федерации №261 от 23 ноября 2009 года «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» отмечается: «Значение целевых показателей в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности должны отражать сокращение потерь энергетических ресурсов при их передаче».
В настоящее время несимметричные режимы в электрических сетях общего и специального назначения являются постоянно действующим фактором, существенно снижающим эффективность работы, как самих систем электроснабжения, так и потребителей, подключенных к ним.
Кратковременные несимметричные режимы возникают при различного рода аварийных ситуациях и протекают в относительно короткие промежутки времени. Длительные нормальные режимы характерны для ряда несимметричных устройств: преобразователей фаз, симметрирующих элементов, несимметричных электродвигателей и т. д. Повышение несим-метрии нагрузок приводит к заметным нарушениям симметрии токов и напряжений в трехфазных электрических сетях, особенно распределительных.
Несимметрия напряжений и токов трехфазной системы является одним из важных показателей качества электрической энергии, характеризующих режим электропотребления. Работа систем электроснабжения промышленных предприятий в условиях несимметрии токов и напряжении вызывает экономический ущерб, составной частью которого является увеличение потерь активной мощности и потребление активной и реактивной мощностей.
Таким образом методы расчета дополнительных потерь активной мощности и электроэнергии, обусловленных несимметрией представляют особый интерес, так как дополнительные потери активной мощности должны входить в общий баланс предприятия независимо от причин их возникновения
Большой вклад в разработку методов расчёта и способов снижения потерь внесли учёные-электроэнергетики: Рожавский С.М., Шидловский А.К., Милях А.Н., Кузнецов В.Г., Жежеленко И.В., Косоухов Ф.Д., Пястолов А.А., Ерошенко Г.П.,Бородин И.Ф., Сердешнов А.П., Кисель О.Б., Воротницкий В.Э., Железко Ю.С., Мельников Н.А., Наумов И.В., Попов Н.М. и другие.
Несмотря на значительное число работ по данной тематике методы построения эффективных алгоритмов применительно к расчету несимметричных режимов работы СЭС и их практическая реализация не получили должного развития.
Схемы электроустановок зданий и сооружений, предприятий, офисных, медицинских и вычислительных центров характеризуются разветвленной структурой промышленной сети, большой долей и мощностью нелинейной и однофазной нагрузок.
Для решения этих задач наиболее эффективным и удобным является метод математического и физического моделирования, который дает возможность с высокой точностью исследовать широкий круг задач.
122
Таким образом, разработка методики расчета несимметричных режимов в системах электроснабжения напряжением до 1кВ, программ оценки экономического ущерба, обусловленного воздействием несимметрии, решение задач энергосбережения и улучшения качества электрической энергии в электрических сетях до 1кВ является важной задачей в электроэнергетики.
Библиографический список
1. ГОСТ 13109-97 Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения / - М. : Издательство стандартов, 1998. - 32 с.
2. Железко Ю.С. Расчет, анализ и нормирование потерь электроэнергии в электрических сетях: Руководство для практических расчетов / Ю.С. Железко, А.В. Артемьев, О.В. Савченко // - М. : Изд-во НЦ ЭНАС, 2002. - 280 с.
3. Карташев И.И. Управление качеством электроэнергии [Текст] / И. И. Карташев [и др.];. - М. : Изд-во МЭИ, 2006. - 319 с.
4. Шидловский, А.К. Оптимизация несимметричных режимов систем электроснабжения [текст] / А.К. Шидловский, В.Г. Кузнецов, В.Г. Николаенко. - Киев.: Наук.думка, 1987. -176 с.
5. Шидловский А.К. Повышение качества энергии в электрических сетях [текст] / Шидловский А.К., Кузнецов В.Г. - Киев: Наукова думка, 1985. -268 с.
