CC BY
39
УДК 621.316.9
Ф.П. Шкрабец, П.Ю. Красовский, Е.А. Вареник
ВЛИЯНИЕ КРИТИЧЕСКИХЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ТРАНСФОРМАТОРОВ НА ПОГРЕШНОСТЬ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ И ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ
Семинар № 17
ш в ри эксплуатации элементов элек-
Л. Л. трооборудования техническое состояние СЭС ухудшается из-за износа и старения вследствие влияния факторов внешней среды в условиях, которых они работают. Среди разных видов влияний внешней среды для большинства элементов СЭС наибольшее влияние оказывают климатические факторы: температура,
влажность и давление воздуха, солнечная радиация, дождь, ветер, пыль (в том числе снежная), иней, резкое изменение температур, обледенение. Факторы внешнего механического влияния, специальные (активные) среды влияют только при эксплуатации электрооборудования в соответствующих условиях.
Старение и интенсивный износ элементов СЭС в большинстве случаев не только снижают их надежность, но и вызывают дополнительные потери электрической энергии. Это особенно характерно для электрооборудования, которое находится в эксплуатации продолжительное время и в случаях несвоевременного или некачественного проведения планового технического обслуживания.
В результате анализа реальных условий функционирования и эксплуатации систем электроснабжения установлены технические и эксплуатационные факторы, что приводят к изменению технического состояния и увеличению потерь электроэнергии в элементах СЭС при продолжительной эксплуатации и определяются таким способом.
• В силовых трансформаторах:
- старение изоляции трансформаторов вследствие влияния на нее электрических, тепловых и механических факторов;
- старение электротехнической стали магнитной системы трансформаторов;
- наличие третьих гармоник магнитного потока при некоторых схемах соединений обмоток трехстержневых трансформаторов увеличивают потери холостого хода (за счет дополнительных потерь в стенках бака и других стальных деталей);
- ухудшение технических параметров трансформаторного масла в отношении содержания влаги, механических примесей и т.п.
- изменение величины и характера нагрузки трансформаторов, в особенности в случае незначительных и малых нагрузок, а также при несимметричных и нелинейных погрузках;
- изменение отдельных электрических и энергетических параметров трансформатора после ремонтов, что требует входного контроля параметров таких трансформаторов перед их установкой для постоянной эксплуатации.
• В линиях электропередачи:
- ухудшение технического состояния изоляторов;
- изменение конфигурации отдельных участков сети и связанное с этим изменение расчетных значений эквивалентных сопротивлений Яэ и Хэ.
• В измерительных трансформаторах и приборах учета электроэнергии необходимо оценить коммерчес-кие по-
тери электроэнергии обусловленные погрешностями измерительных трансформаторов и влияние этих погрешностей на точность счетчиков электрической энергии, а также коммерческих потерь, обусловленных наличием зоны нечувствительности приборов учета электроэнергии.
Существующим системам измерения и учета электроэнергии присущи следующие особенности:
- значительная часть парка счетчиков электроэнергии устарела и требует замены на современные многофункциональные средства учета;
- потери напряжения в измерительных цепях трансформаторов напряжения превышают нормативные значения;
- величины нагрузок вторичных цепей трансформаторов тока и трансформаторов напряжения не отвечают нормативным требованиям;
- в большинстве пунктов купли-продажи электроэнергии отсутствуют дублирующие счетчики, что противоречит действующим требованиям "Инструкции о коммерческом учете электрической энергии";
- приборы коммерческого учета электроэнергии установлены не в пунктах купли-продажи электроэнергии на оптовом рынке (не на границе балансовой принадлежности электросетей субъектов);
- данные о потерях электроэнергии формируются преимущественно расчетным методом с помощью традиционных морально и физически изношенных устройств телемеханики, которые имеют большие погрешности обработки информации;
- в измерительных схемах используются электросчетчики, трансформато-ры напряжения и тока низкого класса точности, что в условиях значительного снижения мощности работают с большой зоной нечувствительности или нелинейности;
- не осуществляется оперативный и синхронизированный по времени сбор данных об изготовлении и потреблении электроэнергии;
- отсутствует метрологическая аттестация систем учета электроэнергии и, как следствие, невозможно использовать их для коммерческого учета;
- каналы связи для передачи данных от пунктов учета электрической энергии к центрам сбора и обработки информации в большинстве случаев имеют низкую скорость или они совсем отсутствуют;
- на ряде межгосударственных линий электропередач не установленный учет электрической энергии.
Главным направлением снижения коммерческих потерь является совершенствование учета электроэнергии, что в современных условиях позволяет получить прямой и довольно быстрый эффект. В частности, по оценкам специалистов, только замена старых однофазных счетчиков класса 2,5 на новые класса 2,0 повышает собирание средств за переданную потребителям электроэнергию на 10-20 % за счет увеличения порога чувствительности и увеличения достоверности расчетов.
За данными московского «Энергосбыта», 33 % индукционных счетчиков уже через год работы начинают давать погрешность, которая значительно превышает их класс точности, а через два года - уже 97 %! Причем они владеют «способностью» только недоучитывать потребленную энергию.
Повышение точности измерений и учета электрической энергии требует учета с одной стороны погрешностей, внесенных измерительными комплексами, а с другой - учета особенностей энергетических процессов в системах электроснабжения, в особенности при наличии погрузок, которые ухудшают форму кривой напряжения, создающих колебания напряжения, и асимметрию. В общем случае точность измерения мощ-
ности и энергии, потребляемых нагрузкой в системе электроснабжения определяется не только классом точности прибора, но и погрешностями элементов структуры измерительного устройства, то есть зависит от того, на скольких применяемых устройствах учитываются характерные свойства нагрузок (нелинейность или несимметричность, резко-переменность). В большинстве случаев свойства нагрузки обнаруживаются в появлении высших гармонических составляющих напряжения и тока, которые оказывают большое влияние на работу индукционных счетчиков, вследствие чего энергия высших гармоник учитывается с большими погрешностями. Даже низшие гармоники 3-7 порядка могут иметь погрешность до 50 %, а энергия гармоник 11-го порядка и выше практически не учитывается.
Рассмотрена работа электромагнитных измерительных трансформаторов в нормальном режиме и определены влияния первичных и вторичных напряжений и токов, величины их характера внешней нагрузки, частоты тока и других показателей назначения составных погрешностей. Установлено, что даже в нормальном режиме эксплуатации сети могут иметь место погрешности, которые превышают установленные классом точности, что связана с отклонением фактического режима работы измерительных транс-форматоров от регламентированных стандартами.
Так, для большинства измерительных трансформаторов тока (ИТТ) при снижении тока первичной обмотки до значения 0,2 токовая погрешность измерения возрастает в 2-3 разы, а при увеличении первичного тока до значения 511н -также возрастает в 1,3-4,5 раза. Для измерительных транс-форматоров напря-
жения (ИТН) превышение мощности нагрузки вторичной обмотки в два раза увеличивает погрешность напряжения в 1,8-2,3 раза (такая нагрузка возможна при эксплуатации трансформаторов НТМИ-10 на подстанциях, когда к распределительному устройству 10 кВ подключено более 10 линий, которые отходят, оснащенные индукционными счетчиками).
Указанные значения отрицательных погрешностей приводит к экономическим потерям для электроснабжающих организаций, так как занижает показание фактически отпущенной потребителю электрической энергии.
Рассмотрена также работа измерительных трансформаторов при анормальных режимах работы эксплуатируемой сети, в частности при постоянных однофазных металлических замыканиях и замыканиях через относительно большое активное сопротивление, при перемежающихся однофазных замыканиях, которые при неправильном настраивании релейной защиты могут существовать продолжительное время (иногда часа и даже круглые сутки).
Расчетами подтверждено, что, например, при металлическом однофазном замыкании электрической сети в случае использования группы из трех однофазных измерительных трансформаторов, нейтральная точка высоковольтных обмоток которых соединена с землей, их магнитная система насыщается, что с одной стороны приводит к увеличению амплитуды токов высоковольтных обмоток и связанного с этим ускоренного износа изоляции обмоток, а с другой - к перекручиванию формы кривой исходящего сигнала, который влияет на точность работы измерительных и информационных систем.
------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1 Дерзский В.Г. Экспертиза структуры по- Минтопэнерго // Энергетика и Электрификация. -
терь электроэнергии в распределительных сетях 2002. - №4.-С. 18-22.
2 Железко Ю.С., Артемьев А.В., Савченко О.В. Расчет технологических потерь электроэнергии в электрических сетях // Энергетик. - 2003. -№2. -С. 29-33.
3 Пейзель В.М., Степанов А.С. Расчет технических потерь энергии в распределительных электрических сетях с использованием информа-
Рис. 1. Кинематическая схема вращательного механизма станка СБШ - 320: 1 - электродвигатель; 2 - коробка передач; 3 - шинно-шлицевая муфта; 4 - опорный узел; 5 - штанга; 6 - долото
ции АСКУЭ и АСДУ // Электричество. - 2002. -№3. - С. 10-15.
— Коротко об авторах ---------------------------------------------------------
Шкрабец Ф.П., Красовский П.Ю. - Национальный горный университет, г. Днепропетровск, Вареник Е.А. - кандидат технических наук, УкрНИИВЭ, г. Донецк.
------------------------------------------- © С.В. Кузнецов, 2005
УДК 621.333.019.3 С.В. Кузнецов
К ВОПРСУ ОБОСНОВАНИЯ МЕТОДА УПРАВЛЕНИЯ НАДЕЖНОСТЬЮ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИМИ СИСТЕМАМИ ГОРНЫХ МАШИН
Семинар № 17
Совершенствование технологического процесса предприятий предъявляет высокие требования к качеству функционирования электромеханических систем, являющихся главным звеном в обеспечении рабочего процесса конкретных машин и механизмов, входящих в единую технологическую структуру.
Одним из главных требований качества функционирования электромеханических систем является обеспечение их надежности в процессе эксплуатации, следствием чего является снижение времени простоев по причине возникновения неисправности или отказов.
В настоящее время при эксплуатации и техническом обслуживании оборудования
существуют два метода контроля и поддержания технического состояния электромеханических систем:
1. метод - эксплуатация по заданному ресурсу;
2. метод - эксплуатация по состоянию.
Метод эксплуатации по заданному ресурсу эффективен при гарантированном качестве элементов и постоянстве режимов эксплуатации (режимов нагружения).
Данный метод наиболее эффективен в том случае, когда входящие в систему элементы одного иерархического уровня (например, механические передачи, гидро-и электроприводы и т.д.)
