8 (800) 707-1482
+7 (495) 981-9839

Rus Eng
Заказ обратного звонка
заказать звонок 8 (800) 707-1482
+7 (495) 981-9839
+7 (495) 642-5882
sales@khomovelectro.ru
Отправить заявку
Компания «Хомов электро» — завод-изготовитель, имея многолетний опыт работы на рынке электротехнического оборудования по производству конденсаторных установок и налаженные прямые поставки комплектующих высокого качества для компенсации реактивной мощности от мировых производителей, — признанных лидеров в своих отраслях бизнеса, готова оперативно и качественно выполнить ваш заказ на изготовление и поставку оборудования в срок.
большой опыт работы
качество продукции
оперативность выполнения
индивидуальный подход

Оценка влияния несинусоидальности и несимметрии токов и напряжений на дополнительные потери мощности в линиях и трансформаторах


	
		
			 

Аннотация. Проведена оценка дополнительных потерь мощности в линиях электропередачи  и  цеховых  трансформаторах  6-10 кВ, обусловленных  несимметрией нагрузки по фазам и наличием электроприёмников с нелинейной вольт-амперной характеристикой.  

Введение

Несимметрия – это параметр режима, который, как все ПКЭ, влияет на состояние электрооборудования в том случае, если он превосходит установленные ГОСТ 32144-2013 значения. Несимметрия напряжений основной частоты оценивается, как и для всех нормируемых ПКЭ на суточном (как минимум) интервале времени, по соотношению напряжений обратной или нулевой последовательности к напряжению прямой последовательности. Коэффициент напряжения по обратной и нулевой последовательностям, установленный для сетей всех уровней напряжения, составляет 2-4%.

Качество  электрической  энергии  в  системах  электроснабжения общего  назначения  обусловлено  стандартом  ГОСТ  32144-2013 «Нормы качества электроэнергии в системах электроснабжения общего  назначения».  В  число  показателей  качества  электроэнергии, регламентируемых стандартом, входят показатели, связанные с несинусоидальностью и несимметрией токов и напряжений. Явления несинусоидальности  и  несимметрии  токов  и  напряжений  являются причиной  появления  дополнительных  потерь  мощности  в  линях  и трансформаторах от протекания соответственно токов высших гармоник и токов обратной и нулевой последовательностей через элементы сети.

В настоящее время на промышленных предприятиях эксплуатируются электроприёмники, являющиеся источниками искажений синусоидальности  и  симметрии  токов  и  напряжений.  Так,  причиной возникновения  несинусоидальности  являются  электроприёмники  с нелинейной вольт-амперной характеристикой, например, дуговые и индукционные  печи,  сварочные  установки,  установки  плазменной резки,  преобразователи,  незагруженные  трансформаторы.  Несинусоидальность напряжения неблагоприятно влияет на электрооборудование,  средства  автоматики  и  релейной  защиты,  системы  учета электроэнергии. Данное влияние проявляется в виде дополнительных потерь мощности, затруднения компенсации реактивной мощности с помощью батарей конденсаторов, создания электромагнитных помех системам автоматики, защиты, связи. Несинусоидальность напряже-ния характеризуется значениями коэффициентов гармонических составляющих напряжения до 40-го порядка KU(n)в процентах напряжения основной гармонической составляющей U1 в точке передачи электрической энергии и значением суммарного коэффициента гармонических составляющих напряжения KU, % в точке передачи электрической энергии [1].

Основной  причиной  несимметрии  является  неравномерная  нагрузка по фазам, что имеет место при питании однофазных электроприёмников (индукционные печи, сварочные агрегаты, коммунально-бытовая нагрузка и др.). Несимметрия напряжений характеризуется коэффициентом  несимметрии  напряжений  по  обратной  последовательности K2U, % и коэффициентом несимметрии напряжений по нулевой последовательности K0U,%. При отсутствии должного контроля и проведения соответствующих  технических  мероприятий  отклонения  значений  показателей качества электроэнергии (ПКЭ) от стандарта приводят к сокращению срока службы электрических машин [2], а также к возникновению дополнительных потерь мощности в сетях и электрооборудовании.

Эксперимент по анализу влияния несинусоидальности и несимметрии  токов  и напряжений  на  дополнительные  потери  мощности проводился на заводской подстанции ТП-1 с трансформатором ТМ-400-6/0,4 промышленного предприятия с применением анализатора качества электроэнергии «Hioki PQ-3100». Сбор данных производился с 2 ч. 30 мин. по 12 ч. 30 мин.

На рисунке 1 представлен график зависимости коэффициента загрузки трансформатора от времени.

Из графика видно, что в ночные часы трансформатор работает в режиме, близком к холостому ходу. В данном режиме работы трансформатор является источником искажения синусоидальности напряжения.

На рисунках 2 и 3 представлены графики зависимостей активной, полной мощности и токов от времени.

Рис.1. Зависимость коэффициента загрузки трансформатора от времени

Рис.2. Зависимость потребления активной мощности от времени

Из данных графиков видно, что нагрузка по фазам неравномерная и неоднородная.

Дополнительные потери мощности из-за наличия несинусоидальности и несимметрии токов и напряжений в линиях электропередачи (ЛЭП) составят [3]:

Рис.3. Зависимость потребления полной мощности от времени

где I1 и I2 –действующие значения токов прямой и обратной последовательностей; Iν - значение тока ν-й гармонической составляющей; ν–номер гармоники; ΔPСИМ –потери при передаче по ЛЭП той же мощности в симметричном и синусоидальном режиме, которые составляют:

На рисунке 4 представлены графики потерь мощности в кабельной линии длиной 1 км. Площадь сечения алюминиевой жилы составляет 16 мм2.

Дополнительные  потери  мощности  от  искажений  симметрии  и синусоидальности токов и напряжений в трансформаторах 6-10 кВ составят [3]:

где U2 и Uν – напряжения обратной последовательности и ν-й гармонической составляющей, %; SТ.НОМ – номинальная мощность трансформатора.

Потери активной мощности в трансформаторе при той же мощности потребления в симметричном и синусоидальном режиме:

Рис.4. Потери мощности в кабельной линии:

1  - в симметричном и синусоидальном режиме; 2 - в несимметричном синусоидальном режиме; 3 - потери мощности при наличии несинусоидальности и несимметрии токов и напряжений в линии.

Рис.5. Потери мощности в трансформаторе:

1 - при работе в симметричном синусоидальном режиме; 2 - при наличии искажений симметрии и синусоидальности токов и напряжений.

На рисунке 5 представлены графики потерь мощности в трансформаторе ТМ-400-6/0,4 при работе в симметричном синусоидальном режиме (график 1) и при наличии искажений симметрии и синусоидальности токов и напряжений (график 2).

 

Вывод

Дополнительные потери мощности в линиях электропередач, вызванные с несимметрией и несинусоидальностью токов и напряжений, могут быть значительными. Дополнительные потери мощности от искажений симметрии и синусоидальности токов и напряжений в трансформаторах 6-10кВ могут достигать 17-34 %. Для борьбы с дополнительными потерями необходимо проведение соответствующих технических  мероприятий  как  на  стадии  проектирования  системы электроснабжения, так и на этапе эксплуатации: использование фильтровых устройств, включение параллельно нагрузке узкополосных резонансных фильтров, включение фильтрокомпенсирующих устройств (ФКУ) применение фильтросимметрирующих устройств (ФСУ), применение быстродействующих статических источников реактивной мощности (ИРМ), содержащих ФКУ.

 
143405, Московская область, г. Красногорск, ул. Ильинский тупик, д.6, Бизнес-центр "Березовая роща", офис 5.
Тел.: 8 (800) 707-1482, +7 (495) 981-98-39, +7 (495) 642-58-82, +7 (498) 653-40-68, факс:+7 (498) 653-40-69.
E-mail: sales@khomovelectro.ru. Время работы: с 8:00 до 17:00. © 2020 «Хомов электро»
Яндекс.Метрика