CC BY
15ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ, ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ И
АВТОМАТИЗАЦИЯ
УДК 621.31.002.56.001.5:621.31.004.12
СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ ЭЛЕКТРОПРИЕМНИКОВ НА КАЧЕСТВО ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
А.В. Виноградов, В.Е. Большев
ФГБОУ ВПО «Орловский государственный аграрный университет»
Аннотация. Обоснована актуальность проведения исследований, направленных на определение уровня влияния искажений, вносимых одними электроприемниками, на качество электроэнергии, поставляемой другим электроприемникам, подключенным в той же точке общего присоединения. Разработана схема стенда для проведения подобных исследований, позволяющая вносить искажения в качество электроэнергии в определенной точке электрической сети и оценивать распространение данных искажений в зависимости от уровня, вида искажения, длины линии электропередачи и других факторов.
Ключевые слова: электроэнергия, показатели качества электроэнергии, стенд, искажения, моделирование.
Введение. Под качеством электроэнергии (КЭ) понимают совокупность ее свойств, определяющих воздействие на электрооборудование, приборы и аппараты и оцениваемых показателями качества электроэнергии (ПКЭ) [1]. Качество электроэнергии является неотъемлемым фактором, непосредственно влияющим на энергоэффективность и надежность электрооборудования. Так, снижение КЭ приводит к следующим последствиям: увеличению потерь электроэнергии, сокращению срока службы электрооборудования, изменению производительности механизмов, использующих электродвигатели. Некоторые ПКЭ, например фликер, влияют непосредственно на самочувствие человека, вызывая утомление зрения, головную боль, ухудшение настроения и другие негативные эффекты. Все показатели и нормы качества электрической энергии в точках передачи электрической энергии пользователям электрических сетей регламентируется стандартом
ГОСТ 32144- 2013 [2]. Но на практике требования стандарта соблюдаются далеко не всегда, что зависит не только от технических возможностей энергокомпаний и потребителя, но и от их экономической заинтересованности в соблюдении норм КЭ [3]. С целью обеспечения экономической заинтересованности в [4] разработан алгоритм и технические средства оперативной корректировки стоимости электроэнергии в зависимости от ее качества, источника и уровня искажения. Автор предлагает использовать коэффициенты при расчете стоимости электроэнергии: понижающие, если виновником является энергоснабжающая организация, и повышающие, если виновник искажения - сам потребитель. В статье [5] приведен способ регулирования качества электроэнергии в зависимости от вида искажения и его уровня, который учитывает отклонение одного или нескольких ПКЭ от нормы у каждого конкретного потребителя. Сущность данного способа заключается в том, что счетчик электрической энергии, оснащенный функцией определения искажения КЭ, определяет уровень отклонения ПКЭ и передает сигнал на блок обработки информации, который производит выбор технических средств повышения КЭ и уровень необходимой корректировки.
Однако не ясно, как искажения, вносимые одним потребителем, влияют на КЭ, поставляемой другим потребителям, подключенным к той же точке общего присоединения (ТОП). Возможна ситуация (рис.1), когда искажения, внесенные одним потребителем (например, провалы напряжения при несанкционированном использовании сварочного аппарата потребителем 81, показанным на рис.1) будут оценены в точке присоединения других потребителей (потребители 82, 83 на рис.1) как искажения, вносимые энергосистемой.
Рисунок 1 - Распространение искажений в энергосистеме
В этом случае для потребителя 81 стоимость электроэнергии будет выше, а для потребителей 82 и 83 - ниже. Может быть так, что энергокомпания недополучит от потребителей 82 и 83 большую сумму, чем дополнительно получит за внесение искажений
потребителем Б1. Возникает вопрос оценки влияния искажений КЭ, вносимых одним потребителем на КЭ, поставляемой другим потребителям, подключенными к той же ТОП. Так же необходимо знать, как распространяются искажения ПКЭ, вносимые потребителями, в зависимости от длины линии электропередач, используемого провода (сечение и марка), передаваемой мощности и других факторов.
Стенд и методика исследования. Ответ на указанные выше вопросы может быть получен в результате математического моделирования работы электрической сети с учетом возникновения искажений качества электроэнергии, вносимых различными электроприемниками. Результаты математического моделирования требуют практического подтверждения. Поэтому для экспериментального исследования разработан стенд, который позволит вносить искажения различных ПКЭ со стороны электропотребителя и оценивать влияние данных искажений на КЭ, потребляемой другими электропотребителями, подключенными к той же ТОП.
На рисунке 2 представлена схема электрическая принципиальная стенда для исследования влияния электроприемников на качество электроэнергии.
Рисунок 2 - Электрическая принципиальная схема стенда для исследования влияния электроприемников на качество электроэнергии
Стенд питается трехфазным напряжением 380 В через вводной автоматический выключатель Автоматические выключатели РБ2 и РБ3 служат для защиты и коммутации электроприемника (ЭП).
Блок искажения ПКЭ подключаются через клемму Х3. Искажения, вносимые этим блоком, фиксируются многофункциональным счетчиком электрической энергии Ресурс Е-4, оснащенного функцией контроля КЭ или измерителем ПКЭ Ресурс ОТ-2. Блок имитации линии электропередач (ЛЭП) позволяет устанавливать провода (кабели) различной длины, сечения, марки. Данный блок подключается через клеммы Х1 и Х2. Искажения КЭ, переданные в сеть от блока искажений фиксируются так же многофункциональным счетчиком электрической энергии Ресурс Е-4 или измерителем ПКЭ Ресурс ОТ-2, датчики которого располагаются в непосредственной близости к контрольному блоку, к которому могут быть подключены различные электроприемники, не вносящие значимых искажений в КЭ. На рисунке указаны оба типа измерительных приборов, но следует проводить измерения или с помощью подключенных к обоим блокам счетчиков или измерителей ПКЭ для того, чтобы получить достоверные данные с одинаковой точностью.
В качестве ЭП, вносящих искажения в КЭ, можно использовать: симметрично и несимметрично подключенные к электрической сети электрические лампы различных типов, электродвигатели, сварочные трансформаторы и другие искажающие КЭ электроприемники.
Схема стенда позволяет так же имитировать отклонение напряжения сети от номинального с помощью трансформаторов Т2, Т3. Влияние данного фактора на распространение искажений так же планируется исследовать.
В ходе эксперимента планируется изучить следующие сочетания факторов, приведенные в таблице 1:
Таблица 1 - Сочетания факторов
Показатели качества электроэнергии Длина ЛЭП, м Марка провода Сечение провода, мм2 Фазные напряжения в сети до внесения искажений, В
220
1,5 198 (-10%)
10 ВВГ 242 (+10%)
220
6 198 (-10%)
242 (+10%)
220
1,5 198 (-10%)
1. Кратковременная доза 50 ВВГ 242 (+10%)
фликера Pst 220
6 198 (-10%)
242 (+10%)
220
1,5 198 (-10%)
100 ВВГ 242 (+10%)
220
6 198 (-10%)
242 (+10%)
Продолжение таблицы 1
2. Длительная доза фликера Pit 10 ВВГ 1,5 220 198 (-10%) 242 (+10%)
6 220 198 (-10%) 242 (+10%)
50 ВВГ 1,5 220 198 (-10%) 242 (+10%)
6 220 198 (-10%) 242 (+10%)
100 ВВГ 1,5 220 198 (-10%) 242 (+10%)
6 220 198 (-10%) 242 (+10%)
3. Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения Ku 10 ВВГ 1,5 220 198 (-10%) 242 (+10%)
6 220 198 (-10%) 242 (+10%)
50 ВВГ 1,5 220 198 (-10%) 242 (+10%)
6 220 198 (-10%) 242 (+10%)
100 ВВГ 1,5 220 198 (-10%) 242 (+10%)
6 220 198 (-10%) 242 (+10%)
4. Коэффициент n-ой гармонической составляющей напряжения Ku(n 10 ВВГ 1,5 220 198 (-10%) 242 (+10%)
6 220 198 (-10%) 242 (+10%)
50 ВВГ 1,5 220 198 (-10%) 242 (+10%)
6 220 198 (-10%) 242 (+10%)
100 ВВГ 1,5 220 198 (-10%) 242 (+10%)
6 220 198 (-10%) 242 (+10%)
Продолжение таблицы 1.
5. Коэффициенты несимметрии по обратной последовательности 2% 10 ВВГ 1,5 220 198 (-10%) 242 (+10%)
6 220 198 (-10%) 242 (+10%)
50 ВВГ 1,5 220 198 (-10%) 242 (+10%)
6 220 198 (-10%) 242 (+10%)
100 ВВГ 1,5 220 198 (-10%) 242 (+10%)
6 220 198 (-10%) 242 (+10%)
б.коэффициенты несимметрии по нулевой последовательности Ьга = 4% 10 ВВГ 1,5 220 198 (-10%) 242 (+10%)
6 220 198 (-10%) 242 (+10%)
50 ВВГ 1,5 220 198 (-10%) 242 (+10%)
6 220 198 (-10%) 242 (+10%)
100 ВВГ 1,5 220 198 (-10%) 242 (+10%)
6 220 198 (-10%) 242 (+10%)
Перед подключением к разъему Х3 электроприемников будет оцениваться КЭ в точке подключения контрольного блока с учетом подключения к данному блоку нагрузки. Затем будут создаваться заданные в таблице 1 сочетания признаков и проводиться соответствующие измерения КЭ с помощью измерителей ПКЭ Ресурс ОТ-2, подключенных к блокам искажений и контрольному. Результаты измерения будут обрабатываться и сравниваться с результатами математического моделирования.
Стенд так же позволит оценивать влияние искажений КЭ на различные виды электроприемников, для чего он должен быть дооснащен датчиками, характеризующими показатели функционирования того исследуемого электроприемника (например датчики скорости вращения вала электродвигателя, температуры его обмоток и т.п.).
Выводы. Разработанный авторами стенд позволяет проводить исследования в области влияния искажений, вносимых одним потребителем, на КЭ, поставляемой другим потребителям, подключенным к той же точке общего присоединения (ТОП). Данные исследования позволят экспериментально подтвердить математическое моделирование работы электрической сети с учетом возникновения искажений качества электроэнергии, вносимых различными электроприемниками.
Список использованных источников
1 Карташев, И.И. Управление качеством электроэнергии / И.И. Карташев, В.Н. Тульский, Р.Г. Шамонов, Ю.В. Шаров, А.Ю. Воробьев; под ред. И.В. Шарова. - М.: Издательский дом МЭИ. - 2006. - 320 с.
2 ГОСТ 32144- 2013 Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения / МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СОВЕТ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ (МГС): Москва: Стандартинформ, 2014. - 20с.
3 Масленников Г.К. Обеспечение качества электроэнергии в системах электроснабжения общего назначения / Г.К. Масленников, Е.В. Дубинский // Энергосбережение, 2002. - №1. - С. 56-62.
4 Виноградов А.В. Способ управления качеством электрической энергии / А.В. Виноградов, М.В. Бородин, В.Е. Большев // Техника в сельском хозяйстве. - 2014. - №4. - C.30-31
5 Бородин М.В. Повышение эффективности функционирования систем электроснабжения посредством мониторинга качества электроэнергии дис. канд. техн. наук. Орел, 2013. 177 с.
Виноградов Александр Владимирович, кандидат технических наук, доцент кафедры электроснабжения Орловского государственного аграрного Университета, winaleksandr@rambler.ru , Россия, Орел, Орловский Государственный Аграрный Университет
Большев Вадим Евгеньевич, аспирант, vadim57ru@gmail.com , Россия, Орел, Орловский Государственный Аграрный Университет
A STAND FOR THE INVESTIGATION OF THE INFLUENCE OF ELECTRICAL RECEIVERS ON ELECTRIC POWER QUALITY
A. V. Vinogradov, V.E. Bolshev
Abstract. The urgency of investigation in order to determine the level of the influence of the distortion, which is introduced by a power consumer, on the power quality connected to common feeder bay point is substantiated. The scheme of a stand for such researches allowing to distort power quality in a certain point of electrical network and evaluate the spread of the distortion depending on level, the type of distortion, the length of a power line and other factors
Key words: electricity, Power quality indices, stand, distortion, modeling.
Alexander Vinogradov, a doctor of science, winaleksandr@rambler.ru , Russia, Orel, Orel State Agrarian University
Vadim Bolshev, a graduate student, vadim57ru@gmail.com, Russia, Orel, Orel State Agrarian University
