CC BY
48
МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №10-2/2016 ISSN 2410-6070
УДК 621.316.1
А.В.Дед
старший преподаватель кафедры «ЭсПП» ОмГТУ
г.Омск, РФ e-mail: ded_av@mail.ru А.В.Паршукова магистрант по направлению «Электроэнергетика и электротехника»
ОмГТУ г.Омск, РФ е-mail: parshukova_av@mail.ru
О СПОСОБАХ УЧЕТА НЕРАВНОМЕРНОЙ НАГРУЗКИ ПРИ РАСЧЕТЕ ПОТЕРЬ МОЩНОСТИ
Аннотация
В статье рассмотрен вопрос сравнения способов расчета потерь активной мощности в электрических сетях при наличии режима несимметрии нагрузки.
Определено, что при условии симметрии уровней входных напряжений величины потерь, рассчитанные при помощи нормативной и вспомогательных методик отличаются не значительно.
Ключевые слова:
потери мощности, длительные несимметричные режимы, качество электрической энергии.
В настоящее время основным документом, который регламентирует порядок определения потерь электроэнергии в электрических сетях организаций на низком уровне напряжений необходимого для реализации мер направленных на их снижения является приказ Минэнерго России от 30 декабря 2008 г. № 326 «Об организации в министерстве энергетики Российской Федерации работы по утверждению нормативов технологических потерь электроэнергии при ее передаче по электрическим сетям» [1].
Данным приказом устанавливается, что потери мощности в сети необходимо рассчитывать на основе заданной схемы сети и нагрузок ее элементов, определенных с помощью измерений или с помощью расчета нагрузок элементов электрической сети в соответствии с законами электротехники [1].
Как известно из результатов экспериментальных измерений [4], в электрических сетях зачастую присутствует режим длительной несимметрии нагрузки. При таких режимах работы в сети может присутствовать как амплитудная, так и угловая несимметрия токов и напряжений, которая приводит к возникновению токов и напряжений обратной и нулевой последовательности.
Рассмотрим, каким образом наличие такого явления как несимметрия фазовых нагрузок можно учесть при расчетах потерь мощности.
Классическим методом, использующим основополагающие законы электрической техники, потери мощности в токоведущих частях (в кабельной линии) определяются как сумма потерь в каждом из проводников сети:
ДРх = ¡а ^кл + ^в ^КЛ + ¡с ^КЛ + ^н Rü. (1)
где /д, 1В, /с - комплексные значения токов фаз А, В, С; /н - комплексная величина значения тока в
нулевом проводнике; ККЛ - сопротивление кабельной линии; Rh - сопротивление нулевого провода.
Первый закон Кирхгофа устанавливает для четырехпроводной системы токов в фазных проводах и нулевом проводе следующее выражение:
/н = ¡А + ¡в + ¡с. (2)
МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №10-2/2016 ISSN 2410-6070
Запишем уравнение (1) с учетом (2):
ЛР£ = /л2я£л + IB2Rin + Ic2R£л + (4 + 1В + ¡с)2Rh , (3)
В основе инструкции [1] лежат положения, изложенные в [2], где для определения потерь электроэнергии на каждом исследуемом участке рекомендует использовать выражение для расчета потерь мощности:
äPs = ЗКНЕР/ЭКВЯЬ (4)
где /экв- эквивалентный ток потерь мощности каждого участка.
Таким образом, согласно [1] учет неравномерности распределения фазных нагрузок при расчете потерь электроэнергии в сетях 0,4 кВ осуществляется с помощью коэффициента неравномерности ^нер:
КНЕР = 3 /1+/g+/1 2(l + 1,5 - 1,5 ^, (4)
(¡л +'в +'с) ( , йф' ()
где Rh/Кф - соотношение величин сопротивлений проводов (фазного и нулевого); 1А, 1В, 1С - токи фаз, измеренные опытным путем.
Еще один способ учета увеличения потерь мощности в несимметричном режиме по отношению к симметричному рассмотрен в [3]:
АР£ =ДРСИМЯДПН, (5)
где КдПН - коэффициент дополнительных потерь мощности; Д-Рсим - потери мощности в симметричном режиме.
Коэффициент Кдпн определяем согласно (12):
Кдт = К* (1 + ^2/ + ^0/ (1 + 3 (6)
где К1С - отношение токов прямой последовательности в несимметричном и симметричном режиме; К21 - коэффициент несимметрии тока по обратной последовательности; К01 - коэффициент несимметрии тока по нулевой последовательности.
В работе [4] уравнение (6) предлагается использовать в виде, не учитывающем величину :
Кдпн = 1 + К*, + К*, (1 + 3 (7)
Для сравнения различных подходов к учету несимметрии нагрузки при расчете потерь мощности проведем численный эксперимент. Для этого рассчитаем потери в четырехпроводной линии, к которой подключена несимметричная нагрузка. Параметры исследуемой схемы Ркл> ^и , Хкл, Хн выберем таким образом, чтобы значения амплитуд токов и фазных углов ф, определяемых величиной нагрузки, были не одинаковыми - то есть смоделируем режим амплитудно-фазовой несимметрии. При этом будем считать, что параметры напряжения поступающего со стороны системы являются симметричными как по амплитуде, так и по фазе. Значения сопротивлений нагрузки и кабельной линии, выбранные для задания несимметричного режима работы сети, представлены в таблице 1.
Таблица 1
Параметры несимметричной нагрузки (сопротивления).
Величина Фаза А Фаза В Фаза С
R, (Ом) 1,20 1,50 1,60
Х, (Ом) 0,30 0,70 1,00
Z, (Ом) 1,24 1,66 1,89
ф, (град) 14 25 32
Расчетные величины активной и реактивной мощности нагрузки, а также фазные токи, определенные после задания параметров несимметричного режима, изображены в таблице 2.
МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №10-2/2016 ISSN 2410-6070
Таблица 2
Параметры несимметричной нагрузки (мощности, токи).
Величина Фаза А Фаза В Фаза С =
P, (кВт) 38,0 26,5 21,8 86
Q, (кВар) 9 12 14 35
I, (A) 178 133 117 —
cos ф 0,97 0,91 0,85 —
В качестве примера результаты расчета потерь мощности по уравнению (3), на основе общеизвестных законов электротехники занесены в таблицу 3.
Таблица 3
Потери мощности, рассчитанные по уравнению (3).
Величина Фаза А Фаза В Фаза С Нулевой провод Е
AP, (кВт) 1,23 0,69 0,53 0,18 2,63
ÄP, (%) 3,3% 2,6% 2,4% 0,2% 3,05%
В таблице 4 представлены потери мощности, рассчитанные в соответствии с рассмотренными выше способами учета наличия несимметричной нагрузки. Как видно из этой таблицы полученные величины абсолютных потерь мощности, при полной симметрии входных напряжений, отличаются друг от друга не значительно. Однако, как известно, в реальных условиях такое условие в большинстве случаев не выполняется.
Таблица 4
Сравнительные результаты рассчитанных потерь активной мощности
AP, (кВт) Ар, (%) Разница
Метод 1 (уравнение 3) 2,63 3,05% 0,6%
Метод 2 (уравнение 4) 2,65 3,07% —
Метод 3 (уравнение 6) 2,64 3,06% 0,4%
Метод 4 (уравнение 7) 2,57 2,98% 3,1%
Таким образом, необходимо дальнейшее изучение методов расчета потерь при наличии несимметричной нагрузки, для выбора наиболее точного и корректного, позволяющего учесть реально существующие в сети режимы несимметрии. Список использованной литературы:
1. Приказ Минэнерго России от 30 декабря 2008 г. № 326 «Об организации в министерстве энергетики Российской Федерации работы по утверждению нормативов технологических потерь электроэнергии при ее передаче по электрическим сетям» URL: http://minenergo.gov.ru/ documents/fold13/ ?ELEMENT_ID=757 (дата обращения: 15.09.16)
2. Воротницкий В. Э. Расчет, нормирование и снижение потерь электроэнергии в электрических сетях / В.Э. Воротницкий, М.А. Калинкина. - М.: Изд-во ИПКгосслужбы, 2003. - 64 c.
3. Шидловский А. Н. Повышение качества энергии в электрических сетях / А.Н. Шидловский, В.Г. Кузнецов - К.: Наукова думка, 1985. - 268 с.
4. Косоухов Ф. Д. Несимметрия напряжений и токов в сельских распределительных сетях / Ф.Д. Косоухов,
