Разработка алгоритма расчета потерь мощности в четырехпроводной трехфазной сети при несимметричной нагрузке Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

8. Метод расчёта показателей несимметрии напряжений и токов в сетях 0,38 кВ / Ф. Д. Косоухов [и др.] // Известия вузов. Электромеханика. Спец. выпуск. — 2008. — С. 156-159.

9. Гринкруг, М. С. Управление несимметрией токов в распределительных сетях низкого напряжения / М. С. Гринкруг, И. А. Митин // Известия высших учебных заведений. — 2009. — №. 3-4. — С. 80 — 84.

10. Дед, А. В. Дополнительные потери мощности при амплитудно-фазовой несимметрии напряжений и токов /

А. В. Дед [и др.] // Инновационная наука. — 2015. — № 11-2.

С. 54 — 57.

ДЕД Александр Викторович, старший преподаватель кафедры электроснабжения промышленных предприятий.

Адрес для переписки: ded_av@mail.ru

Статья поступила в редакцию 13.09.2016 г. © А. В. Дед

УДК 621.311

А. В. ДЕД

Омский государственный технический университет

РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА РАСЧЕТА ПОТЕРЬ МОЩНОСТИ В ЧЕТЫРЕХПРОВОДНОЙ ТРЕХФАЗНОЙ СЕТИ ПРИ НЕСИММЕТРИЧНОЙ НАГРУЗКЕ

Представлен разработанный алгоритм расчета потерь мощности в четырех-проводных сетях с нулевым проводом, при наличии длительного несимметричного режима работы. Алгоритм включает в себя расчеты энергетических параметров исследуемого участка распределительной сети до и после проведения мероприятия по выравниванию (симметрированию) уровня подключенной нагрузки.

Ключевые слова: качество электрической энергии, несимметричная нагрузка, потери мощности.

Уровень потерь в электрических сетях России при ее передаче и распределении составляет величину в размере 11 % от полезного отпуска, что, в свою очередь, в 1,6 раза выше аналогичного показателя иностранных сетевых компаний, который держится в пределах 6 — 8 % [1].

Одной из причин высокого уровня потерь электроэнергии является наличие неоптимальных режимов работы электрических сетей, в том числе режимов длительной несимметрии токов и напряжений [2, 3].

Увеличение потерь мощности по сравнению с симметричным режимом при функционировании электрических сетей в несимметричных режимах различного типа определяется согласно ниже приведенному уравнению [4]:

АР = К АР

нес ^дп^ сим

Кщн = К гг. I 1 + КнГ + К „,| 1 -И 3

Значение коэффициента Ксс, определяющего отношения токов пртмой последовательности при симметричном и несимметричном характере нагрузки, рассчитываетсс к=п

И,

(3)

И,

(1)

где КАПН — коэфКициепт допплн+тельных потерь мощности; &РСИМ — потери мощности в симеетричном режиме работы.

Коэффициент дополнительных потерь мощности КДПН для четырехпроводных систем с нулевым проводом можно определить из + ыражения [4]:

где 1ШЕСИМ — ток прям ой п=след+вате+ьности исходного несимметричного режима, определенный из данных измерений; И1СИМ — ток прямой последовательности скорректированноьо (симметричного) режима работы.

В несимметричном режиме работы ьистемы ина-чение тока прямтй последовательности 1ШЕСИМ возможно опредолить.нспокьзуя метод симметричных составляют их [5].

Таким о°разом, выражение для вычисльния ве-личины тока прямой последовательности исходного режима 11ШСИ= имеет в ид:

И1НЕсем ж (Из + ьИв + ь Ис )

1И кт

ж от

кк

. + ь^енн^ + ь2 е нн

о

о

(4)

(2)

Расчет в тасом случоепроволится но ьсновании полученных в ходе прямых измерений, как правило,

Кис =

101

Рис. 1. Схема замещения для расчета токов прямой последовательности I в несимметричном режиме работы

Рис. 2. Блок-схема расчета параметров несимметричного режима. Начало расчета

на стороне низкого напряжения трансформатора, значений фазных токов I, 1В, 1С, либо величин мощностей БТННа, Бтннь, Бт.ННс и напряжений ит.ННа, ит.ннь, [/т„„ соответственно.

т ННс

Определение величины тока прямой последовательности 11СИМ, то есть тока симметричного режима, существующего в сети после проведения технических действий корректирующих несимметрию, представляет собой более сложную, многоуровневую задачу. Схема замещения для расчета токов прямой последовательности 11СИМ представлена на рис. 1.

Нахождение величины 11СИМ, в первую очередь, зависит от того, какие энергетические параметры

Рис. 3. Блок-схема расчета параметров несимметричного режима. Окончание расчета

исследуемой системы известны в качестве исходных данных.В общем виде уравнение для вычисления тока прямой последовательности симметричного режима сим записьывается 15 виде:

И\сим - (иесим 3 аивсим 3 а иссим )

1 ( &

Т ЫЫа.СИМ

-Т ЫЫЪ.СИМ

Я и.

Т .ЫЫа.СИМ

и

Т .ЫЫЪ.СИМ

и

(5)

где 1пСИМ — токи, протекающие в каждой из фаз при симметричной нагрузке; Б^ ННп СИМ — полные мощности каждой из фаз при симметричной нагрузке; ит ННп СИМ — напряжения каждой из фаз при симметричной нагрузке.

Как видно из (5), для определения 11СИМ необходимо определить с учетом скорректированного распределения нагрузки Бт ННп СИМ значения токов каждой из фаз 1пСИМ и соответствующие им значения фазных напряжений 17т ННп СИМ.

В ходе решения выше поставленной задачи был разработан алгоритм (рис. 2, 3) для расчета коэффициента КСС и определения дополнительных потерь

с ЫЫс.СИМ

з а

Рис. 4. Блок-схема расчета параметров симметричного режима

Т.НН' ^.НШ SТ.НН на сто-

мощности, вызванных наличием несимметричного режима.

Алгоритм предусматривает возможность наличия нескольких вариантов исходных для расчета данных, в связи с чем последовательность расчета исследуемого режима может быть следующей:

1. При известных исходных данных на стороне высшего напряжения трансформатора центра питания определяются значения Ur¡ роне низкого напряжения трансформатора

2. В случае задания в качестве исходных данных параметров со стороны низкого напряжения трансформатора центра питания определяются параметры иш 1ТВН, S на стороне высокого напряжения трансформатора.

3. С помощью метода расчета уровней напряжений в конце линии по данным начала [6] определяются величины напряжений на стороне потребителя , и„„., .

КЛа' КЛЬ КЛс

4. По методу расчета мощностей в конце линии по известным данным начала [6] с учетом потерь ASКЛ в линиях электропередач и потерь ASНЛ в нулевом проводнике при несимметрии нагрузки рассчитываются фактические величины мощностей РНАГР, бНАГР, SНАП>, подключенных со стороны потребителя.

5. Определяются значения мощностей нагрузки

п°требителя PНАГР.СИМ, 'нагрсим ^р.сим после симметрирования режима работы.

6. На основе расчета разомкнутой сети при заданных мощностях нагрузки и напряжении источника питания и , и ВНЬ, и н определяются значения потоков и потерь мощности SCСИМ, ST М,

А^КЛСИМ в характерных точках и элемен-

и А^

тах схемы при «новых симметричных» уровнях напряжений и мощностях нагрузки РНАГРСИМ, бНАГРСИМ,

SHАГР. СИМ

[6].

При этом напряжение источника питания и^ определенное в пункте 2 данного алгоритма или заданное в качестве исходных данных, принимается за постоянную величину — итВН=соп^1, а мощность ^в,н=шг [6].

7. После симметрирования нагрузки потребителя определяются значения фазных токов I, ,1„ ,

^ ^ Асим Всим

1Ссим.

8. По известным величинам фазных токов Г ,

^ Асим'

I. , I_ вычисляются значения симметричных со-

Всим Ссим 1

ставляющих токов I, , Г ,1„ .

1 ¡сим 2сим 0сим

9. Рассчитывается коэффициент К как отношение токов прямой последовательности в несимметричном к току прямой последовательности в симметричном режиме работы.

10. Определяется коэффициент дополнительных потерь мощности Кдпн, определяющий превышение потерь в несимметричном режиме над потерями в симметричном режиме работы.

11. Определяется величина потерь мощности АРНЕСИМ, вызванных несимметричным режимом работы.

При расчете в соответствии с разработанным алгоритмом необходимо учитывать тот факт, что на уровень напряжения иВН, передаваемый со стороны системы, потребитель, на чьем балансе находится трансформаторная подстанция, повлиять не может.

В связи с этим определенный в точке 1 (рис. 1) расчетным способом (либо путем прямых измерений) уровень напряжения и необходимо принимать за напряжение источника бесконечной мощности (итВН=соп.БЦ, напряжение на зажимах которого остается практически неизменным при любых изменениях тока в подключенной к нему цепи [7].

Значения уровней напряжения и необходимы для расчета режима системы электроснабжения при «симметричном» режиме. В случае, если расчет ведется по известным данным со стороны высокого напряжения трансформатора, необходимо определить потери мощности в обмотках трансформатора АРТ, Абт и AST обусловленные наличием несимметричной (исходной) нагрузки на стороне низкого напряжения.

На рис. 4 представлена блок-схема вспомогательного расчета параметров симметричного режима,

которая является частью структурной схемы общего алгоритма (рис. 2, 3) и реализует расчет параметров исследуемой схемы методом итераций (последовательных приближений).

Библиографический список

1. Добрусин, Л. А. Повышение энергоэффективности электросетевого комплекса России / Л. А. Добрусин // Энергосбережение. — 2013. — № 7. — С. 54 — 60.

2. Долингер, С. Ю. Оценка дополнительных потерь мощности от снижения качества электрической энергии в элементах систем электроснабжения / С. Ю. Долингер, А. Г. Лю-таревич, В. Н. Горюнов [и др.] // Омский научный вестник. Сер. Приборы, машины и технологии. — 2013. — № 2 (120). — С. 178-183.

3. Дед, А. В. Оценка дополнительных потерь мощности в электрических сетях 0,38 кВ на основе экспериментальных данных / А. В. Дед, С. В. Бирюков, А. В. Паршукова // Успехи современного естествознания. — 2014. — № 11-3. — С. 64-67.

4. Дед, А. В. Метод расчета дополнительных потерь мощности при несимметрии режима работы систем электроснабже-

ния / А. В. Дед, А. В. Паршукова // Инновационная наука. — 2015. — № 10-1. — С. 61 — 65.

5. Электромагнитная совместимость потребителей : мо-ногр. / И. В. Жежеленко [и др.]. — М. : Машиностроение, 2012. — 351 с.

6. Идельчик, В. И. Электрические системы и сети : учеб. для вузов / В. И. Идельчик. — М. : Энергоатомиздат, 1989. — 592 с.

7. Рожкова, Л. Д. Электрооборудование станций и подстанций : учеб. / Л. Д. Рожкова, В. С. Козулин. — М. : Энергоатомиздат, 1987. — 648 с.

ДЕД Александр Викторович, старший преподаватель кафедры электроснабжения промышленных предприятий.

Адрес для переписки: ded_av@mail.ru

Статья поступила в редакцию 16.09.2016 г. © А. В. Дед

УДК 621382 Д. Н. ШЕЛКОВНИКОВ

Омский государственный технический университет

ПЕРСПЕКТИВНАЯ СИСТЕМА ЗАЩИТЫ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ ОТ ГОЛОЛЕДНЫХ ОБРАЗОВАНИЙ

Рассмотрены возможности мониторинга воздушных линий электропередачи с использованием весовых датчиков, позволяющих контролировать состояние проводов под воздействием гололедной нагрузки.

Предложен способ удаления гололедных образований с воздушных линий электропередачи, сущность которого состоит в подаче на провода напряжения высокой частоты, в результате чего проявляется »ин-эффект и на поверхности проводника создается повышенная температуры, которая препятствует образованию гололеда.

Ключевые слова: линия электропередачи (ЛЭП), удаление гололедных образований на ЛЭП, диагностика ЛЭП, воздушные линии электропередачи.

В настоящее время специалистами Южнороссийского государственного технического университета (г. Новочеркасск Ростовской области) и предприятиями ОАО «Межрегиональная распределительная сетевая компания Юга» (МРСК Юга) разработано несколько систем обнаружения гололедных образований на проводах воздушных линий (ВЛ) с использованием весовых датчиков. Эти системы внедрены для опытной эксплуатации в ОАО «Ростовэнерго», ОАО «Кубаньэнерго», ОАО «Волгоградэнерго», входящих в состав МРСК Юга. Эксплуатация этих систем показала хорошую работоспособность, обеспечивающую возможность повышения эффективности плавки гололеда на проводах ЛЭП [1]. Однако при этом была выявлена необходимость доработки информационной части системы с целью повышения ее надежности и снижения затрат на монтаж системы и ее техническое обслуживание [2].

1. Опыт эксплуатации «Системы раннего обнаружения гололеда» в ОАО «Ростовэнерго».

В ОАО «Ростовэнерго» эксплуатируется 17 датчиков телеизмерения гололедной нагрузки, входящих в систему телеизмерения гололедной нагрузки (СТГН), в том числе:

— 5 комплектов на ВЛ 110 кВ;

— 6 комплектов на ВЛ 35 кВ;

— 6 комплектов на ВЛ 10 кВ.

Система состоит из:

— постов телеизмерения внешних и внутренних воздействий на проводах и тросах ВЛ;

— системы передачи информации;

— пункта сбора, обработки и отображения информации — АРМ (автоматизированное рабочее место) диспетчера сетей.

Посты телеизмерения устанавливаются в местах наиболее вероятного образования максимальных внешних и внутренних воздействий (гололедно-