CC BY
157
УДК 622.311.1:658.26
В.В.Ярошевич, Ю.М.Невретдинов, Г.П.Фастий, А.С.Карпов
ПРОБЛЕМЫ ЛОКАЛИЗАЦИИ ИСТОЧНИКОВ ИСКАЖЕНИЙ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВКЛАДА ПОДКЛЮЧЕННЫХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ В ИСКАЖЕНИЕ ИЛИ НОРМАЛИЗАЦИЮ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
Аннотация
Выполнено обобщение и дан анализ опыта мониторинговых регистраций в схемах электроснабжения промышленных предприятий и населения городов Архангельска, Ковдор, Апатиты и Ревдинского района. Выявлены проблемы, возникающие при определении степени участия каждого потребителя в снижении качества электроэнергии. Ил. 7, табл. -1, библогр.-5 назв.
Ключевые слова:
распределительная электрическая сеть, качество электрической энергии
V.V.Yaroshevich, Y.M.Nevretdinov, G.P.Fastiy, A.S.Karpov
PROBLEMS OF LOCALIZATION OF DISTORTION POWER AND DETERMINATION OF THE CONTRIBUTION OF CONNECTED CONSUMERS IN THE DISTORTION OR THE NORMALIZATION OF THE POWER QUALITY.
Abstract
The generalization and an analysis of experience in the monitoring of registrations in the schemes of power industry and the urban population in Arkhangelsk, Kovdor, Apatity and Revdinskogo area. The problems that arise in determining the extent of participation of each consumer in the reduction of power quality.
Keywords:
power distribution networks, electrical energy quality
В настоящее время интенсивно увеличивается доля электроприемников с повышенными требованиями к качеству электроэнергии. С другой стороны развитие промышленности сопровождается увеличением мощности технологических установок и внедрением специфической нагрузки. Такая нагрузка зачастую является источником искажений напряжения в общих точках подключения потребителей. При выявлении таких источников возникают трудности, обусловленные незаинтересованностью промышленных предприятий и их взаимным влияниям.
С 2007 года ЦФТПЭС КНЦ РАН выполнена серия работ по регистрации качества электроэнергии и выявлению источников искажений. Проведены регистрации в схемах электроснабжения промышленных предприятий и населения городов Северодвинск, Ковдор и Ревдинского района, а также энергоаудит распределительной сети Кольского научного центра КНЦ РАН. Общая длительность регистраций составила более 2500 ч. В ходе выполнения работ накоплен большой опыт использования сертифицированных приборов серии «Парма» для решения задач контроля качества электроэнергии, выявления источников искажений.
Задача исследований - контроль показателей качества электроэнергии (ПКЭ) на шинах ПС-40А и определение источника искажений.
Подстанция ПС-40А, питающая г.Ковдор, является основной в группе подстанций и включает ОРУ 150, 110, 35 и 6 кВ (см. рис.1). Она обеспечивает распределение электроэнергии и связь сети 110 и 150 кВ через автотрансформатор АТДТГ 90000/158/121/6,6.
Для рассматриваемого участка сети характерно: 1) значительное удаление (более 200 км) от ближайших электростанций и узла подключения к магистральной сети; 2) гальваническая связь между системами шин 6 кВ через реакторы; 3) смешанный характер нагрузки на каждой из систем шин 6 кВ. Потребителями электроэнергии являются городская сеть, ОАО «Ковдорский ГОК», апатито-бадделеитовая фабрика, ОАО «Ковдорслюда», ТЭЦ, вермикулитовая фабрика, железная дорога и городские предприятия. Задача выявления источника искажений появилась в результате предъявления горсетью претензии к филиалу ОАО «МРСК Северо-запада» «Колэнерго» на качество электроэнергии.
Сложность исследований на ПС-40А определяется вероятностью эмиссии искажений со стороны сети 150 и 110 кВ, а также от нагрузки, подключенной к РУ 35 кВ и 6 кВ. Так как городская нагрузка подключена к четырем системам шин 6 кВ искажающее действие может проявляться по любому из 60 подключений. Выявлено, что режим искажающих действий имеет разносторонний и нерегулярный характер. Кроме того в процессе регистраций менялся режим работы РУ 6 кВ: отключение систем шин, переключения потребителей, изменение графиков нагрузок. И как следствие выше перечисленного, потребовалось большое количество точек длительных измерений и совместные регистрации на гальванически связанных системах шин.
ТН-Зс ТН-4с ТН-1с ТН-2с
Рис.1 Принципиальная схема подстанции № 40А
Для изучения характера и локализации источника искажений были выполнены многочисленные регистрации с помощью сертифицированных регистраторов [1, 2] серии «Парма» - РК3.01 и РК6.05.
Проведены мониторинговые регистрации на стороне 150 (Р-№ 3, Р-№ 4) и
110 кВ (Р-№ 5), 1с и 2с 35 кВ (Р-№ 1 и Р-№ 2), а также на всех шинах 6 кВ (Р-№ 6-9). Анализ регистраций выявил искажения напряжения по ряду показателей: отклонение установившегося напряжения, искажения синусоидальности
(коэффициентов синусоидальности и гармонических составляющих) [3].
При регистрации на шинах 150 кВ (энергосистема) отклонений установившегося напряжения, превышающих нормально допустимые и
предельно допустимые значения [1], не зарегистрировано. Зарегистрированные отклонения напряжения 5И составили от -4,4% до -2,1%, таким образом, интервал отклонений не превышает 2,3%.
На шинах 35 кВ зарегистрированы отклонения установившегося напряжения по фазам, которые составили от +0,8 до +11,6 % на 1с-35 и от -2,2 до +12,6, на 2с-35. Это свидетельствует о неравномерном распределении отклонения напряжения по фазам, которое объясняется появлением
несимметрии по обратной и нулевой последовательностям. Наибольшее за сутки значение коэффициента несимметрии по нулевой последовательности К0и составило 4,67% для 1с-35 и 6,99% для 2с-35. Причем суммарная
продолжительность времени выхода за нормально допустимые и предельно допустимые значения составляет 100% от расчетного периода регистрации (24 ч). Отклонения установившегося напряжения по прямой последовательности и і(і) от +5,3 до +7,8% на 1с-35, на 2с-35 от +4,7 до +7,8%. Интервал отклонений соответственно составляет 2,5% и 3,1%. Это объясняется регулированием коэффициента трансформации с помощью РПН питающих трансформаторов для поддержания напряжения на шинах 6 кВ.
По результатам регистраций на шинах 6 кВ отклонения установившегося напряжения составили: на 1с-6 от +2,7 до +5,3% (интервал отклонений 2,6%); на 2с-6 - интервал отклонений изменялся от 2,4 до 6,4%; на 3с-6 - интервал отклонений изменялся от 0,9 до 11,5%; на 4с-6 от 0 до +4,2%.
Коэффициент несимметрии по нулевой последовательности К0и составляет 6,36% для 1с-6 и 9,22% для 4с-6. Для 2с-6 и 3с-6 коэффициент К0и зарегистрирован в диапазонах 4,14^17,33% и 7,98^14,91%, соответственно. Причем суммарная продолжительность времени выхода за нормально допустимые и предельно допустимые значения за все время регистраций составляет 100%. На рис.2 приведены примеры характерных изменений напряжения зарегистрированных на 2с-6 в течение суток в разные дни.
Из рис.2 видно, что величина отклонения напряжения достаточно велика и достигает 12-14%. Отклонения имеют не системный характер и вызваны значительными изменениями мощности нагрузки, а также переключениями РПН. Регистрации показали, что между искажающими воздействиями возможны перерывы (более двух суток).
: —
00:00 01:00 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00 07:00 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00
и с, в Мах = 65.80 (2) Міп = 64.42 (2) Мат. ож. = 65.134 Ср. кв. откл. = 0.266
00:00 01:00 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00 07:00 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00
Рис.2 Изменение напряжений на фазе С (регистрация Пармой РК3.01)
Регистрации в режиме мониторинга позволили определить распределение уровней искажений синусоидальности напряжения на шинах 6 кВ ПС-40А. Систематизация регистраций гармонических искажений приведена в табл.1. На 3с-6 кВ зарегистрированы наибольшие систематические искажения с превышением предельно допустимых значений в широком диапазоне четных гармоник - с 6-й по 20-ю, а также превышение нормально допустимых значений на нечетных - 3, 7, 15 и 21-й гармониках.
Таблица 1
Результаты измерений гармонических искажений напряжения
№ п/п № гармоники ГОСТ 13109-97[1] Изменение коэффициента гармонических составляющих напряжения (%) Система шин
1 3 0,75 0,66 - - 1,03 2 сш 150 кВ
2 1,5 0,54 - 2,09 2 сш 6 кВ
3 1,5 2,35 - 4,57 3 сш 6 кВ
4 6 0,3 0,27 - 2,29 3 сш 6 кВ
5 7 1,0 0,81 - - 1,02 2 сш 150 кВ
6 3,0 3,01 - 9,79 3 сш 6 кВ
7 8 0,3 0,33 - - 0,98 3 сш 6 кВ
8 12 0,2 0,05 - - 0,41 2 сш 6 кВ
9 0,2 0,19 - - 1,05 3 сш 6 кВ
10 14 0,2 0,13 - 0,54 3 сш 6 кВ
11 15 0,3 0,26 - 0,32 2 сш 35 кВ
12 0,3 0,19 - 0,58 3 сш 6 кВ
13 16 0,2 0,04 - 0,48 3 сш 6 кВ
14 18 0,2 0,13 - 0,25 2 сш 35 кВ
15 0,2 0,02 - 0,58 3 сш 6 кВ
16 20 0,2 0,01 - 0,37 3 сш 6 кВ
17 21 0,2 0,24 - 0,25 2 сш 150 кВ
18 0,2 0,22 - 0,29 2 сш 35 кВ
19 0,2 0,04 - - 0,91 3 сш 6 кВ
Как видно из табл.1, искажения на шинах 35 и 150 кВ значительно меньше, чем на шинах 6 кВ. Следовательно, источник искажений подключен к шинам 6 кВ. На остальных системах шин искажений, превышающих нормально допустимых значений, не выявлено [4, 5].
Из сопоставления результатов одновременной регистрации на гальванически связанных (через токоограничивающие реакторы) системах шин 3с-6 и 4с-6 (рис.1 Р-№ 6 и Р-№ 8), можно сделать вывод, что искажения присутствуют в основном на системе шин 3с-6. В случае эмиссии искажений со стороны 35 и 150 кВ через силовой трансформатор Т-2 искажения на системах шин 3с-6 и 4с-6 при равномерном распределении нагрузки были бы примерно одинаковы.
Искажения синусоидальности напряжения на 3с-6 зарегистрированы как в рабочие, так и в выходные дни. При этом искажения на четных гармониках имеют систематический и длительный характер. На рис.3 приведены примеры зарегистрированных изменений четных гармоник напряжения, превышающих нормально допустимое (0,3) и предельно допустимое (0,45) значение для 6-й и 8-й гармоник. Длительность (выходы) предельно допустимых значений достигала 99-100% в течение суток.
Ky(6)gHg, % Мах = 054(1) Min = □. 17 (1) Мат ож = 0 278 Ср.кв.откг. = 0.056
17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 00:00 01:00 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00 07:00 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00
Ку(8)Л нб. % Мах = 0.85(1) Min = 0 34 (4) Мат ож =0 542 Ср кв откл = 0.102
Рис.3. Изменение 6 и 8 гармоник напряжения на 3с-6 кВ подстанции ПС-40А
Сопоставление регистраций спектрального состава напряжения на шинах 6 кВ, 35 кВ и 150 кВ ПС-40А позволило локализовать шины с источниками искажений ПКЭ - в основном система шин 3с-6 кВ.
Для дальнейшей локализации источников искажений с помощью регистрации качества напряжения необходима одновременная регистрация в точках сети, разделенных каким-либо элементом, например, регистрация на шинах в ОРУ 6 кВ и на шинах подстанции потребителя. В связи с невозможностью проведения объективных измерений выполнена регистрация токов на вводных выключателях и выключателях присоединений. Гармонический состав тока в сравнении со спектром напряжения непосредственно не позволяет определить источник искажения, т.к. определяется относительно переменной величины - тока в присоединении. Поэтому локализация источника искажений выполнена по результатам
сопоставления гармонических искажений токов в присоединениях и напряжения на шинах с учетом мощности искажающих воздействий: W ~(1 )2, где I —
гк гк гк
сила тока гармоники. Анализ распределения мощности гармонических
искажений также позволил выделить присоединения с наибольшей мощностью четных гармоник.
Из сопоставления полученных данных выяснено, что изменения
напряжения на шинах 150 кВ не могут являться причиной ухудшения ПКЭ
в части отклонений напряжения у потребителя. Отклонения напряжения на шинах 35 кВ, в основном, определяются изменениями нагрузки и также находятся в пределах нормативных требований. Наибольшие установившиеся отклонения напряжения имеются на шинах 6 кВ, что объясняется неравномерностью графика нагрузки ГОК. Преимущественное влияние на отклонения напряжений оказывает нагрузка, подключенная к системам шин 2с-6 и 3с-6.
По результатам энергетического обследования спектра токов
в присоединениях источники гармонических искажений присутствуют на фф.42-48 3с-6. Наиболее мощный источник четных гармоник подключен по ф.48 3с-6. Таким образом, выявлены характер и наиболее мощный источник искажающих воздействий. Однако результирующее искажение определяется наложением искажающих и нормализующих действий электроустановок всех потребителей и питающей сети. Поэтому объективная оценка виновности конкретного потребителя должна определяться с учетом степени влияний остальных подключений. Решение этой задачи затруднено вследствие ограниченности возможностей приборов «Парма» и отсутствия соответствующей нормативной базы.
Регистрации на подстанции г.Северодвинска
Исследования выполнялась с июня по октябрь 2007 г. по заказу ОАО «Архэнерго». Основанием для выполнения работы послужили данные эксплуатации о повышенном расходовании ресурса силовых трансформаторов ПС № 38, а также данные о наличии у потребителя мощных приемников с нелинейными характеристиками, в том числе предположительно установки, являющиеся источником искажений показателей качества электроэнергии.
Задачей работы являлось исследование влияния нагрузок, выявление причины повышенного износа силовых трансформаторов на ПС 110/10кВ № 38 и выдача предложения по ограничению опасных электромагнитных воздействий.
Подстанция ПС-38 110/10/10 кВ (рис.4) относится к филиалу
«Архангельские электрические сети» Северодвинский РЭС и находиться в промышленной зоне города Северодвинск. Основным потребителем подстанции является Северное Машиностроительное Предприятие. По некоторым отходящим фидерам 10 кВ питаются городские потребители.
На момент измерений трансформатор Т-2 был выведен из работы. Системы шин 10 кВ запитаны от трансформатора Т-1, поэтому секционные выключатели находились во включенном состоянии. Таким образом, системы шин I с.ш. и II с.ш., а также III с.ш. и IV с.ш. были попарно гальванически связаны через секционные выключатели (рис.4). Поэтому регистрация ПКЭ по
напряжению на каждой системе шин раздельно была не возможна и не позволила локализовать источник искажений. Для выявления источника искажений выполнена регистрация изменения характеристик перетоков энергии и токов. Регистрации выполнены на трансформаторах токов вводных (рис.4 № 1-4) и секционных выключателей (рис.4 № 5, 6).
Л-110-38-1 Л-110-38-1
А А
ТН-Зс ТН-Іс ТН-2с ТН-4с
Рис. 4. Принципиальная схема подстанции ПС-38
По данным мониторинга систематически регистрируются искажения синусоидальности напряжения с появлением большого числа четных и нечетных гармоник. Так на объединенных III с.ш. и IV с.ш. зарегистрировано постоянное наличие гармоник до 40-й. Величина гармоник составила десятые или сотые (26-я гармоника и выше) доли процента. Превышают 1% 3-я, 5-я и 7-я гармоники. Превышение нормально допустимого уровня зарегистрировано для 15-й и 21-й гармоник с выходом менее 2% от времени регистрации. Превышений предельно допустимого уровня не отмечено.
По данным длительной регистрации после разделения шин гармонический состав искажений напряжения на III с.ш. и IV с.ш. не изменился.
В режиме раздельной работы регистрация на I с.ш. показала повышение суммарного коэффициента искажения синусоидальности напряжения до 3%. Однако выход превышений нормально допустимого уровня для всех гармоник равен нулю.
Регистрации на II с.ш. также показали увеличение суммарного коэффициента искажения синусоидальности напряжения до 3%. В распределении искажений по гармоникам превышение нормально допустимого уровня для 28-й гармоники (выходы более 5% от времени регистрации) и для 30-й гармоники (выходы до 1,5%).
Таким образом, гармонические искажения напряжения, превышающие нормально допустимые уровни, зарегистрированы для 15-й и 21-й гармоник на
III с.ш. и IV с.ш. и для 28-й и 30-й гармоник на II с.ш. Выходы превышений составляют 2.. .5% от времени регистрации.
Регистрации токов нагрузки выполнены в цепях трансформаторов тока вводных выключателей (полный ток нагрузки на одну из обмоток 10 кВ силового трансформатора), секционных выключателей (в ремонтном режиме работы с одним силовым трансформатором), а также выключателей присоединений к каждой из систем шин 10 кВ. Результаты регистрации показали, что токи нагрузки I с.ш. и II с.ш. имеют медленно меняющийся характер и достигали 780..860 А. Токи III с.ш. с IV с.ш. достигали 500 А и более. Зарегистрированы резкие повышения тока нагрузки III с.ш. и IV с.ш., величиной до 600 А. По данным регистратора РК6.05 ударные изменения повторяются с высокой интенсивностью и сопровождаются значительным увеличением колебательных отклонений частоты.
Появление ударных токов происходит преимущественно после 17 ч и в ночное время. Отсутствие таких воздействий отмечено в выходные дни. Это свидетельствует о нахождении источника на промышленном предприятии. Проведенные регистрации позволили исключить нагрузку, подключенную к I с.ш. и II с.ш., из состава источников интенсивной ударной нагрузки.
Зарегистрированные искажения синусоидальности вызывают увеличение потерь намагничивания и некоторое увеличение потерь электроэнергии, но не являются опасными для силовых трансформаторов. Поэтому специальных мероприятий по снижению гармонических искажений с целью уменьшения негативных влияний на силовые трансформаторы не требуется. Локализация источников искажений синусоидальности в связи с отсутствием опасности для силовых трансформаторов не требуется. Можно отметить, что источники искажений подключены ко II с.ш., III с.ш. и IV с.ш. 10 кВ ПС № 38.
В результате регистраций выявлено, что при относительно небольших отклонениях ПКЭ по напряжению возможны опасные токовые воздействия, повышающие износ силового оборудования, в том числе ударные изменения силы тока, а также изменения частоты и синусоидальности тока.
Измерения на ПС-33 п. Ревда и на ПС-361 с.Ловозеро
Целью этой работы являлось обследование нагрузки потребителей, подключенных к подстанциям ПС-33 и ПС-361 для определения вариантов ее перераспределения и контроль ПКЭ.
Обследуемые участки сети 6 (рис.5) и 10 кВ (рис.6), подключенные к ПС-33 и ПС-361, включают 43 ТП и 32 КТП и имеют сложную структуру, включающую несколько закольцованных участков. В сети имеется большое число узлов с возможностью перераспределения потоков энергии. Тщательное обследование этих участков сети с регистрацией распределения потоков энергии в режиме мониторинга (непрерывная регистрация в течение недели на каждом присоединении) в течение одного года практически невозможно даже с использованием нескольких измерительных комплексов. Поэтому была разработана методика одновременной регистрации потоков электроэнергии и ПКЭ в нескольких точках сети и в первую очередь проведены регистрации на присоединениях к шинам подстанций ПС-33 и ПС-361, а затем, выполнены выборочные регистрации на подключенных ТП.
Подстанция ПС-33 включает РУ 110 кВ, 35 кВ, 6 кВ и два силовых трансформатора. К шинам РУ 6 кВ подключены разнообразные потребители (рис.5), в том числе «Мурманскоблэнерго», Ловозерский ГОК и совхоз «Ревда». Вся сеть 6 кВ секционирована на два участка.
Рис. 5. Схема распределительной сети 6 кВ, подключенной к подстанции ПС-33
Подстанция ПС-361 расположена в с.Ловозеро и подключена к шинам 35 кВ подстанций ПС-31 и ПС-33 через линии М-71 и М-72 соответственно. На подстанции установлены два силовых трансформатора Т-1 и Т-2. К шинам РУ 10 кВ подключены различные потребители (рис.6), в том числе совхоз «Тундра», аэропорт, воинская часть.
Общий объем регистраций составил более 1000 ч. При этом регистрации выполнялись одновременно в трех точках - на трех присоединениях или на вводе и двух присоединениях. Это позволило повысить точность контроля распределения электроэнергии.
Контроль показателей качества электроэнергии в режиме мониторинга выявил наличие искажений напряжения (на обоих подстанциях) по ряду показателей: отклонений установившегося напряжения и искажения
синусоидальности (коэффициентов синусоидальности и гармонических составляющих).
По показателю отклонения установившегося напряжения нарушения зарегистрированы на ПС-33 и ПС-361. На 1 сш и 2 сш 10 кВ ПС-361 зарегистрированы только систематические нарушения нормально допустимого уровня напряжения с выходом до 100%. Наиболее длительные отклонения зарегистрированы на 2 сш 10 кВ с выходом не менее 38%. Нарушений предельно допустимого уровня не зарегистрировано.
Рис. 6. Схема распределительной сети 10 кВ, подключенной к подстанции ПС-361
Нарушения коэффициента искажений синусоидальности напряжения зарегистрированы на 1 сш и 2 сш 6 кВ ПС-33 с превышением, как нормально допустимых, так и предельно допустимых уровней. Коэффициент искажений синусоидальности превышает 9%.
При этом коэффициент гармонических составляющих напряжения на 1 сш 6 кВ ПС-33 превышает предельно допустимый уровень для 14-ти гармоник. В том числе многоразовые нарушения зарегистрированы на 5-ти гармониках -для 15-й почти в 10 раз, для 9-й в 8 раз, для 12-й в 6 раз, для 10-й и 11-й в 3 раза.
Коэффициент гармонических составляющих напряжения на 2 сш 6 кВ ПС-33 превышает предельно допустимый уровень для 10-ти гармоник. В том числе многоразовые нарушения зарегистрированы на 9-й гармонике. Предельно допустимый уровень превышался более чем в 5 раз.
Нарушения коэффициента искажений синусоидальности напряжения зарегистрированы на 1 сш и 2 сш 10 кВ ПС-361 с превышением нормально допустимого уровня. На 2 сш 10 кВ ПС-361 также зарегистрированы нарушения предельно допустимых уровней. Коэффициент искажений синусоидальности превышает 8%.
При этом коэффициент гармонических составляющих напряжения на 1 сш 10 кВ ПС-361 превышает предельно допустимый уровень для 13-ти гармоник. В том числе многоразовые нарушения зарегистрированы на 4-х гармониках - для 9-й почти в 9 раз, для 15-й почти в 8 раз, для 3-й и 21-й в 3 раза.
Коэффициент гармонических составляющих напряжения на 2 сш 10 кВ ПС-361 превышает предельно допустимый уровень для 11-ти гармоник. В том числе многоразовые нарушения зарегистрированы на 4-х гармониках - на 6-й и 9-й около 6 раз, на 3-й и 21 немногим менее 3 раз. Как видно искажения синусоидальности напряжения на шинах 10 кВ ПС-361 несколько ниже, чем на шинах 6 кВ ПС-33.
Результаты регистраций выявили нарушения ПКЭ и наличие нескольких источников искажений. В связи с этим определение ответственности искажающих потребителей должно базироваться на степени участия каждого потребителя в снижении качества электроэнергии.
Измерения на ТП КНЦ РАН
Регистрации определены задачами энергоаудита организации.
Схема распределительной сети 10 кВ, снабжающая электроэнергией потребителей КНЦ РАН, приведена на рис.7. Точки подключения регистраторов качества электроэнергии Парма РК3.01 выбирались произвольно с учетом загруженности трансформаторов.
Регистрации проводились на выводах трансформаторов (со стороны подключения потребителей 220 кВ) трансформаторных подстанций ТП-63 (Т-2), ТП-70 (Т-1 и Т-2). Зарегистрированы искажения напряжения по ряду показателей: отклонений установившегося напряжения и искажения
синусоидальности (коэффициентов синусоидальности и гармонических составляющих).
Ф-4 X Ф-20 X
Рис. 7. Схема распределительной сети 10 кВ КНЦ РАН
На шинах ТП зарегистрированы отклонения уровня напряжения как в сторону снижения так и в сторону увеличения. Длительность отклонений напряжения всегда превышает нормально допустимые значения и не превышает предельно допустимых нормативных требований ГОСТ 13109-97.
Зарегистрированы также отклонения (в сторону увеличения)
установившегося напряжения прямой последовательности. Диапазон максимальных отклонений составил - от 223,0 В до 241,6 В т.е. +1,4 9,8%.
Наибольшие и наиболее длительные искажения установившегося напряжения зафиксированы на фазе С.
Коэффициент несимметрии по нулевой последовательности достигает 6,61%, что превышает предельно допустимые значения. Несимметрия имеет систематический характер, искажения зафиксированы только в рабочее время в будние дни. Коэффициент несимметрии по обратной последовательности не превышает 0,91%, т.е. превышений нормативных требований по ГОСТ 13109-97 не зафиксировано.
Значения коэффициентов гармонической составляющей напряжения имеют превышения нормально и предельно допустимых значений для гармоник с 3-й по 33-ю (превышения зафиксированы для 15-ти гармоник). Наибольшие превышения искажений зафиксированы для гармоник кратных 3-м (3, 9, 15, 21, 27).
Таким образом, в результате регистраций выявлены систематические искажения ПКЭ. Полученные данные являются основой для разработки мероприятий по обеспечению потребителей электроэнергией надлежащего (ГОСТ 13109-97) качества.
Выводы
Обобщение и анализ опыта регистрации в схемах электроснабжения промышленных предприятий и населения городов Архангельска, Ковдор, Ревдинского района и в сети 0,4-10 кВ КНЦ РАН позволили выявить следующее:
1. Проблема качества является актуальной для распределительной сети 35-6 кВ, а также 0,4 кВ в связи с длительным отсутствием контроля за качеством электроэнергии и недостаточностью нормативной базы, методических разработок и технических средств, а также ограниченностью средств защиты от искажающих факторов.
2. Значительные трудности возникают при выявлении источников искажений и обеспечения доказательной базы для судебных разбирательств с виновниками искажений.
3. Недостаточная возможность регистрирующей аппаратуры для комплексного обследования показателей качества на шинах мощных распределительных подстанций и отсутствие эффективных методик определения степени участия каждого потребителя в снижении качества электроэнергии.
4. Контроль ПКЭ по напряжению в ряде случаев не дает полной информации об опасных искажениях качества электроэнергии.
Литература
1. ГОСТ 13109-97. «Электрическая энергия. Совместимость технических
средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения».
2. Методические указания по контролю и анализу качества электрической энергии в системах общего назначения. Часть 2. Анализ качества электрической энергии. РД 153-34.0-15.502-2002.
3. Невретдинов Ю.М., Фастий Г.П., Ярошевич В.В. Анализ регистрации показателей качества электроэнергии на шинах питающих подстанций / Вестник МГТУ, том 12, № 1, 2009 г. 58-64 с.
4. Невретдинов Ю.М., Фастий Г.П., Ярошевич В.В. Исследование возможности
локализации источника гармонических искажений напряжения на питающих подстанциях. / Сборник научных трудов ЦФТПЭС КНЦ РАН
«Моделирование переходных процессов и установившихся режимов высоковольтной сети» Апатиты 2008 г., 140-147 с.
5. Невретдинов Ю.М., Фастий Г.П., Ярошевич В.В. Проблемы локализации источника искажений качества электроэнергии. / Сборник докладов десятой Российской научно-технической конференции по электромагнитной совместимости технических средств и электромагнитной безопасности ЭМС-2008, Санкт-Петербург ВИТУ, 138-142 с.
Сведения об авторах Ярошевич Вера Васильевна
Младший научный сотрудник лаборатории надежности и эффективности оборудования энергосистем Центра физико-технических проблем энергетики Севера КНЦ РАН.
Россия, 184209, Мурманская область, г. Апатиты, мкр. Академгородок, д. 21А эл.почта: [email protected]
Невретдинов Юрий Масумович
заведующий лабораторией надежности и эффективности оборудования энергосистем Центра физико-технических проблем энергетики Севера КНЦ РАН, к. т. н.
Россия, 184209, Мурманская область, г. Апатиты, мкр. Академгородок, д. 21А эл.почта: [email protected]
Фастий Галина Прохоровна
Научный сотрудник лаборатории надежности и эффективности оборудования энергосистем Центра физико-технических проблем энергетики Севера КНЦ РАН.
Россия, 184209, Мурманская область, г. Апатиты, мкр. Академгородок, д. 21А эл.почта: [email protected]
Карпов Алексей Сергеевич
Младший научный сотрудник лаборатории надежности и эффективности оборудования энергосистем Центра физико-технических проблем энергетики Севера КНЦ РАН.
Россия, 184209, Мурманская область, г. Апатиты, мкр. Академгородок, д. 21А эл.почта: [email protected]
