ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ В СЕТЯХ 0,4 КВ
Журнал: Научный журнал «Студенческий форум» выпуск №22(245)
Рубрика: Технические науки
Научный журнал «Студенческий форум» выпуск №22(245)
ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ В СЕТЯХ 0,4 КВ
Аннотация. В данной статье выполнен анализ влияния несимметрии на потери электрической энергии и работу электрооборудования, а также предложены мероприятия по снижению уровня несимметрии напряжений и токов.
Ключевые слова: несимметрия напряжений и токов; коэффициенты несимметрии по нулевой и обратной последовательностям.
В последнее время изменились объемы потребления электрической энергии. Это связано с появлением новых современных электротехнических устройств и систем, оснащенных элементами силовой электроники. Электроприемники потребителя в большинстве своем оказываются высокочувствительными к параметрам качества электрической энергии (ПКЭ) и при этом одновременно могут являться причиной снижения их уровня в электрических сетях. Поставщик электрической энергии (ЭЭ) несет ответственность и гарантирует уровень ПКЭ в соответствии требованиям ГОСТа. Однако качественные показатели ЭЭ в значительной степени снижаются этапах передач, распределения и потребления энергии.
Для анализа ПКЭ рассмотрим распределительные сети Орловского РЭС. Для проведения контроля ПКЭ производились измерения в течение суток в распределительном устройстве низкого напряжения трансформаторной подстанции ТМ-630/10/0,4. Для измерений был использован регистратор Ресурс-UF2М-3Т52. Результаты измерений регистратора получены в виде таблиц и графиков анализ которых позволил зафиксировать недопустимые отклонения напряжения в двух фазах В и С (см. рисунок 1).
Рисунок 1. Суточный график отклонений междуфазных напряжений
Несимметрия характеризуется коэффициентами несимметрии напряжения по нулевой K0U и обратной К2U последовательностям. Для электрических сетей общего назначения: значения коэффициентов несимметрии напряжения по обратной и нулевой последовательностям нормально допустимое 2 % и предельно допустимое 4 % [1, 2].
«Коэффициенты несимметрии напряжений по нулевой и обратной последовательности в процентах определяются из выражения:
,
где 
– значения напряжений нулевой (обратной) последовательности;
– значение напряжения прямой последовательности» [2, 3].
На рисунке 2 приведены графики отклонений коэффициентов несимметрии по нулевой (кривая 1) и обратной (кривая 2) последовательностям.
Рисунок 2. График суточных значений коэффициентов несимметрии напряжений по нулевой (кривая 1) и обратной (кривая 2) последовательностям
Из представленных графиков видно, что коэффициент напряжения нулевой последовательности превышает нормируемые ГОСТ 32144–2013 значения, так как в отдельные моменты значительно превышает допустимые 4 %. Максимальное значение К0U достигало 10,83. Коэффициент напряжения обратной последовательности лишь в течении 4 минут за сутки превысил допустимое значение в 2 %. Максимальное значение К2U составило 2,41. Можно говорить, что значения коэффициентов несимметрии напряжения по нулевой последовательности превышают более чем в 2,5 раза нормируемые значения.
Результаты выполненного анализа показывают, что обеспечение качества ЭЭ в распределительных сетях низкого напряжения остается достаточно актуальной задачей. Наблюдаются значительные искажения синусоидальности напряжений и в некоторых случаях несимметрия напряжений в несколько раз превышает нормируемые значения. В сетях общего назначения неравномерное распределение однофазных нагрузок потребителей вызывает появление напряжения нулевой последовательности и существенное увеличение тока в нейтральном проводе низковольтной сети. В результате снижается надежность и увеличиваются потери в несимметричных трехфазных сетях и элементах распределения ЭЭ, а также снижается срок службы электрооборудования. В элементах электрических сетей, трансформаторах и электрических двигателях увеличиваются электрические потери и потребляемая мощность [3, 4, 5]. А применение конденсаторных батарей в несимметричной сети может повлечь за собой дополнительное увеличение неравномерности нагрузки фаз.
Наиболее простым решением вопроса симметрирования в сетях 0,4 кВ является перераспределение нагрузок по фазам. Однако, это не всегда представляется возможным. В этом случае для устранения существующего дисбаланса токов и напряжений необходимо использовать балансировочные устройства: специальные фильтросимметрирующие и шунтосимметрирующие устройства [6, 7]. Применение устройств симметрирования на базе управляемых силовых MOSFET и IGBT транзисторов обеспечит контроль и управление не только параметрами симметрии токов и напряжений, но и параметрами отклонения напряжения и несинусоидальности [8]. Это позволит привести показатели симметрии напряжений и токов в ТОП в соответствие с нормируемыми значениями, не выполняя дорогостоящих работ, связанных с реконструкцией распределительной сети 0,4 кВ. Также это позволит снизить уровень потерь в распределительных сетях за счет уменьшения токов нулевой и обратной последовательностей.
