РАСЧЁТ РЕЖИМА СЕТИ 0,4 КВ С УЧЁТОМ НЕСИММЕТРИИ МОЩНОСТЕЙ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ЧАСТНОГО СЕКТОРА Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

УДК 62

Шелковникова А.А.

преподаватель кафедры электроснабжение промышленных предприятий и сельского хозяйства Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления (г. Улан-Удэ, Россия)

РАСЧЁТ РЕЖИМА СЕТИ 0,4 КВ С УЧЁТОМ НЕСИММЕТРИИ МОЩНОСТЕЙ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ЧАСТНОГО СЕКТОРА

Аннотация: в данной работе проведен анализ режимов электрических сетей, чтобы выяснить, на сколько подстанции и сами сети готовы к увеличению нагрузки. Это становится особенно актуальным в связи с планируемым внедрением электроотопления в частный сектор.

Ключевые слова: режим сети, расчет режима, несимметрии мощностей, частный

сектор.

За последние годы произошло значительное увеличение установленной мощности электрооборудования в распределительных сетях 0,4 кВ частного сектора городов. Многочисленные исследования, посвященные анализу режимов работы этих сетей, показали, что в них возникает значительная несимметрия трехфазной системы токов, которая обусловлена коммунально-бытовой нагрузкой, основную часть которой составляют неравномерно распределенные однофазные электроприемники, имеющие случайный характер коммутации [1].

Неравномерность распределения однофазных электроприемников вызывает так называемую неслучайную несимметрию трехфазной системы токов. Случайные включения и отключения однофазных электроприемников

определяет возникновение вероятностной (случайной) несимметрии трехфазной системой токов которая достигает значительной величины.

Несимметрия токов и напряжений в сельских электрических сетях 0,4 кВ является причиной увеличения потерь и ухудшения качества электрической энергии.

Рассмотрим сети 0,4 кВ микрорайона «Батарейка», который находится практически в центре города Улан-Удэ и относится к Советскому району, который расположен на правом (северном) берегу реки Уда (рисунок 1).

Предметом исследования является расчёт электрического режима системы электроснабжения частного сектора, указанного выше микрорайона.

В большом разнообразии известных методик электрических расчетов систем электроснабжения типичным остается допущение, что выражения, применяемые в них при расчетах, справедливы при условии потребления мощностей потребителями в неискаженном (номинальном) режиме. Связно это с тем, что при проектировании работа электрических сетей предполагается в номинальном, симметричном и синусоидальном режиме. Перед расчетом был произведен обход и осмотр сетей. Осматривались опоры, замерялось расстояние между ними, определялась длина линий, выполненных самонесущими изолированными проводами (рисунок 2).

Рисунок 1.

Рисунок 2.

Потребители частного сектора рассматриваемой сети питаются от трансформаторного пункта №306. Установлено два трансформатора марки ТМ 400/6. От шин подстанции рубильники под № 5, 7, 9 охватывают част-ный сектор, который мы рассматриваем, и обслуживают улицы Ермаковско-го, Ляпидевского, Гоголя, Толстого, Малостолярная, Маршака. План-схема сети 0,4 кВ показана на рисунке 3.

Рисунок 3.

Основываясь на результатах практических измерений, можно утверждать, что в настоящее время в действующих электрических сетях довольно часто распространено явление длительной фазной несимметрии нагрузки.

Как известно, длительные несимметричные режимы возникают: в первую очередь при пофазной разнице параметров системы, в случае неполнофазных режимов работы электрооборудования, при подключении несимметричных нагрузок.

Задача расчета режима заключается в определении параметров режима, к которым относятся:

значения токов в элементах сети, значения напряжений в узлах сети, значения мощностей в элементах сети, значения потерь мощности и электроэнергии.

Расчет этих величин необходим для выбора оборудования, обеспечения качества электроэнергии, оптимизации режимов работы сетей.

Для расчета режимов электрических сетей широко применяется программный комплекс RastrWin3 [3], однако:

предполагается полная симметрия системы, расчет только для трехфазной сети, лицензионное ограничение (60 узлов).

Нами было принято решение использовать для расчета программное обеспечение InorXL [4], потому что:

основан на алгоритмах RastrWin3,

бесплатный,

встраивается в Excel.

Решение произвести расчет в InorXL, т.к. Microsoft Excel всегда под рукой. InorXL - это программа для расчета и анализа установившегося режима энергосистемы, интегрированная в Microsoft Excel (рисунок 4). Поскольку среди пользователей Microsoft Excel широко используется для подготовки данных,

анализа и создания отчетов, показалось очевидным встроить расчетный модуль в среду Excel, чтобы получить простой и надежный инструмент для расчёта режима электрической сети.

ф Ш Шп4 I + v -ПК

*г ■•« о о а ШШтйЛвШШ £3 О s fi т

InorQg

Ьигплвтмю (фсграшн для ркчич т ямалмш ^шняинилпх« рржии • инт^фЛв МЮкесА f etrf ITpoipWiM умеет рвссчигмить rs адиымиимА'л ¡додаы рисомть тдофмк кие <кш » выполнит* расчет CTfllUMeWVt ПО методу nOUHWMWMKtfQ fTWtcffl№«j*

(Ipoow маершт й 7013 ecwiv * белый* >«t рашиотсл Сайт прее*гл им реш*м> аечмгъ и рабою Но •crw* другие проекты и

ПрадоимЫМ» сфяниут пмчо чтобы Y»mtb юорвбндон

I _____ ,__1 ________

w v --

: Ш т =

М~ i__- ** X, .—

Программа совместима с МюомЯ Excet 2013 и 2016. работает * 32-6«т«ой и в4-битиой верам НсгвмЛ <Жсв «ггсодцюсчН толщин" а ал, К* г*0феА л (Pyt г iW ИЛИ AMWACBM}

Рисунок 4.

Процесс расчета. На рисунке 5 - показаны узлы, заданы № узла, его состояние (балансирующий узел -база, нагрузочный узел - нагр.), номинальное напряжение узла, мощность активной и реактивной нагрузки узла, значение модуля напряжения.

Файл Главна* вечем Рммота страницы Формулы Данной Рецензирован»

[ Pao- »Г^Дх. у jfr ]

t С Н (

В Мрн № схн Р* Q

А А 6 C 0

1 N* Н«мииа Coci Ином

г 10000 SIM 0,9«

3 50Ю Harp 0,9«

4 5020 Harp 0,9«

5 5040 Harp 0,3«

6 5030 Harp 0,18

1 SOSO Harp 0,3«

в 5060 Harp 0,38

9 5070 Harp 0,3«

10 5080 Harp 0.3«

11 5090 Harp 0,3«

12 5100 Harp 0,5«

13 Sitó Harp 0,9«

14 5120 Harp 0.3«

15 5130 Harp 0,9«

16 5140 Harp 0,3«

17 5150 Harp 0,3«

18 5160 Harp 0,3«

19 5170 Harp 0,38

го 5180 Harp 0,3«

гт 51*1 Harp 0.3«

?.г 5101 Harp 0,9«

21 5102 Harp 0,9«

24 5103 Harp 0,9«

25 5104 Harp 0,38

26 5105 Harp 0,3«

27 5106 Harp 0,3«

28 5107 Harp 0,3«

25 5108 Harp 0,3«

50 5109 Harp 0,3«

31 5071 Harp 0,3«

12 5072 Harp 0,9«

33 5131 Hflrp 0,3«

Q*p Рг Qr pm

0,346871 0,025499

Р

Qm»x

0,0065 0,0004 0,0065 ojooo*

0 0

0 0

0,0065 0.0004 0,0065 0,0004

0 0

0 0

0 0

0 0

0 0

0 0

0.0065 0.0004 0,0065 0.0004

0,0065 0,0004 0,0065 0.0004

0 0

0 0

0.0065 0,0004 0,0065 0,0004

0 0

0,013 0,000« 0,013 0.0008

0 0

0,00*5 0,0004 0,0065 (),(№

0,0065 0,0004 0,0065 0,0004

0,0065 0,0004 0,0065 0,0004

0,013 0,0008 0,013 0,0008

0,0065 0.0004 0,0065 0,0004

0,0065 0,0004 0,0065 0,0004

0,013 0,0008 0.013 0,0003

0,0065 0,0065

0,0004 0,0004

0,0065 0,0065

0,<ХЮ4 0,0004

ft $

V D

0,4

0,394233 ■0,08373

0,386547 -0.10646

0,383089 -0,24666

0,37/326 -0.3378

0,3732? -0.-S0196

0.37I0S7 -0,43755

0,363685 -055932

0,35681 -0,67717

0,3539« -0,72684

0,350818 -0,78368

0,349307 ■0,81111

0,348174 <0,83183

0,347418 0,84573

0,340« -0,85363

0.34673« -0,85828

0,346545 -0,861 B6

0346436 0,36388

0,346793 -0.86652

0,346293 0,86657

0,34893 ■0,818

0,347541 0,84341

0,346329 0,86575

0,345622 -0,87885

0,345369 -0,88354

0,348174 -0,83183

0,347064 -0,85223

0.346104 -0,86995

0,345464 -0,88382

0,347923 -0,83646

0,347731 0,84001

0,347083 0,85197

Умы Be гор : Районы схн ларлодфы Лисп +

Рисунок 5.

На рисунке 6 - показаны ветви, задан номер узла начала ветви, номер узла конца ветви, состояние ветви (может быть «вкл» или «откл»), а также активное и реактивное сопротивления ветви.

Файл Галича я &стля*л Рашоткл страницы Формулы Длины» Рецетироын*« Вид Справка

4tt ■ ' >

A А в с 0 Е F G Н 1 J L М N О Р 0 Ü s T , и ,

1 WHt4 Г9ГНФН Mtntp H*»»»ü и» Сеет __за__ X S в <5н*ч Окон в КОМ Кт IKT Рн*ч Qx»4 PKOM QHOM 1 lM»Kt

г 10000 soto Вкл 0,03129 0,002355 -0,17127 -0,01301 -0,16882 -0,0125« 247,923

3 10000 тою ВКЛ 0,01329 0,002355 0.02681 ■0.0017 ■0,02675 -0,00169 38,76314

4 10000 9010 Вкл 0,01329 0,002355 -0,14879 -0,01079 -0,14694 -0,01046 215.127«

5 5010 5020 Вкл 0,01772 0,003096 •0,16882 -0,0125« •0,16555 -0,01201 247,923

6 50í0 ' 5040 Вкл 0,007974 0,001393 0,16555 O.OlíOt 0,16408 ■0,01175 247,923

7 5G40 ' 5030 Вкл í)r01J29 0,002322 -0,16408 -0,01175 -0,16163 •0.01132 747,923

8 S030 ' 5050 Вкл 0,009746 0,001703 0,15513 -O,0lO9í 0,1554« ■0,01063 237,9588

9 5060 * 5060 Вкл 0JWK1J6 0.000920 -0,15348 -0,01063 -0,15257 -OjMMJ 237,9588

Ю 5060 ' 5070 Вкл 0,01772 0003096 -0,15257 0,0104? 0,14956 -0,00995 237,9588

11 5070 ' 5080 Вкл 0,017277 0X03019 -0.14 Í06 -0,00455 -0,14038 -0,00908 227,6206

12 5080 * 5090 Вкл 0,007088 0.001238 -0,14038 -0,00908 -0,13928 -0,00889 227,6206

13 5090 * 5100 Вкл 0,00797« 0001393 -0,13928 0,00889 ■0,13S04 ■0,00867 277,6206

14 5100 ' 5110 Вкл 0,00886 0,001548 -0,05917 -0,00372 0,05392 -0,00362 97,57425

15 5110 ' 5120 Вкл 0,006645 0,00116! 0,03892 -0,00367 0,05873 -0,00364 97Д/426

16 5120 ' 5130 Вкл 0,00442 0,000774 -0,05873 -0,00364 0,0586 -0,00362 97,5742«

« 5110 5140 Вкл 0,007531 0,001316 -001954 0.00121 -0,01952 0,0012 32,53669

18 5140 ' 5150 0Л06645 0,001161 ■0,01302 0,0008 -O^SlíOl -0,0008 21,70102

19 5150 ' 5160 0,010189 0,00178 -0,00651 -ОДО04 0,0065 0,0004 10,85748

го 5160 ' 51W бкл 0.001006 ■0,006$ 0,0004 00065 0,0004 10Д5М«

21 5170 W 5180 Вкл 0,007531 0,001316 0,0065 -0,0004 -0.0065 -0,0004 10,85749

22 5180 ' 5181 Вкл 0,003101 0,000542 • 3,4É-10 1,78£-10 ■ 3,4E-10 1,?8E 10 6í34P.O/

23 5100 ' 5101 Вкл ОД) 19935 0,0014 Я1 -0,03285 -0,00206 -0,03268 -одогоз 54,17231

24 5101 5102 Вкл 0,024365 0,004257 -0,01968 -0,00123 0.0196 -0.00372 32,62146

25 ! 5102 ' 5103 Вкл 0,021264 0,003715 00196 -0,00122 0,01953 •0,00171 32,62142

26 5103 * 5104 Вкл 0,018606 0,003251 -0,01303 0,00081 -0,013 0,0008 21,76512

27 5104 * 5105 Вкл 0,01329 0jOO2322 0,0065 ■0,0004 00065 0,0004 10,88655

28 5100 ' 5106 Вкл 0,019935 0,003483 -0,04601 -0,00289 -0,04567 -O,O02B3 75,8741

29 5106 ' 5107 Вкл 0,014619 0,002554 0,02616 -0,00163 0,02608 -0,00161 43,46388

30 | 5107 ' 5108 Вкл 0,016834 0,007941 •0,01958 0,00171 001952 0,0012 32,63051

31 5108 ' 5109 Вкл 0,016834 0,002943 -0.01302 -0,0008 0,013 -0,0008 21,7671

32 5106 Г 5071 Вкл 0,01329 0,002327 0,00651 0,0004 00065 0,0004 10.81759

33 г* 50/1 * 5072 Вкл 0,010189 0,00178 -0,0065 -0,0004 0,0065 0,0004 10,8126

узяы Ветви Районы С»« ПфММТры ЛютГ"' © i

гвшк 1 1 É -

Рисунок 6.

Расчет произведен в отдельности для каждой фазы. Напряжения и мощности пересчитаны на фазные значения. Также было произведено перераспределение нагрузок по фазам, с целью симметрирования параметров режима. Результаты сведены в таблицу.

Параметры режима.

Таблица 1.

Параметр № рубильника Значения для фазы

А В С

5 131 110 131

Ток головного участка, А 7 19 19 19

9 96 103 97

5 30 25 30

Активная мощность, кВт 7 4 4 4

9 22 24 22

Напряжение источника, В - 231 231 231

Напряжение в конце линии, В 5 7 215 227 217 227 215 227

9 211 209 210

Заключение.

Полученные результаты указывают на то, что с помощью InorXL можно рассчитывать режимы систем электроснабжения.

В электронной таблице наиболее удобно обрабатывать результаты расчетов.

Можно учесть несимметрию режимов, уровни напряжений по фазам, что может способно послужить основанием для применения мероприятий по улучшению качества электроэнергии.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. https://eepir.ru/article/nesimmetriya-mpryaghemy-v-raspredeHtelynyh-setyah-04-ку/;

2. https : //magnitsnab. ru/articles/niled-harakteristika-samonesuschih-izolirovannyh-provodov-dlya-vl-0-4-kv/;

3. https://all-energo.ru/store/kpp/provod/sip;

4. https://www.rastrwin.ru/rastr/

Shelkovnikova A.A.

East Siberian State University of Technology and Management

(Ulan-Ude, Russia)

CALCULATION OF 0.4 KV NETWORK MODE, TAKING INTO ACCOUNT ASYMMETRY OF CAPACITIES OF PRIVATE SECTOR CONSUMERS

Abstract: in this paper, an analysis of the modes of electric networks was carried out to find out how much substations and the networks themselves are ready to increase the load. This is becoming especially relevant in connection with the planned introduction of electric heating in the private sector.

Keywords: network mode, mode calculation, power asymmetries, private sector.