Технические науки/5. Энергетика

к.т.н. Трофимова С.Н.

филиал Южно-Уральского государственного университета в г. Златоусте, Россия

к.т.н. Максимов С.П.

филиал Южно-Уральского государственного университета в г. Златоусте, Россия

Анализ и разработка схем эффективного распределения электрической энергии

Развитие промышленности, внедрение мощных установок силового электрооборудования приводит к постоянному росту электропотребления в населенных пунктах, к увеличению электрических нагрузок. Современные электрические сети не всегда способны справляться с высокими нагрузками на этапе передачи и распределения электрической энергии однофазным потребителям. На современном этапе, как схема, так и параметры электрической сети населенного пункта должны обеспечивать надежность электроснабжения, при которой в случае отключения любой линии трансформатора сохраняется питание потребителей без ограничения нагрузки с соблюдением нормативного качества электроэнергии. Известно, что отключение электрооборудования именно из-за недопустимых отклонений параметров электроэнергии достигает 18% всех нарушений [1].

В настоящее время актуальность проблемы качества электроснабжения возрастает, так как число электроприемников, чувствительных к кратковременным нарушениям электроснабжения, постоянно увеличивается.

Отклонение напряжения отрицательно сказывается на качестве работы и сроке службы компьютерной техники, телевизоров и другой бытовой электронной техники. Колебания напряжения отрицательно влияют на работу радиоприборов, нарушая их нормальное функционирование и снижая срок службы. Несимметрия напряжения приводит к ошибкам при работе счетчиков электроэнергии, при появлении в трехфазной сети напряжения нулевой последовательности ухудшаются режимы напряжений для однофазных приемников. В электрических сетях 0,38 кВ наиболее часто несимметрия напряжений возникает из-за неравенства нагрузок в результате подключения большого количества используемых в быту однофазных бытовых электроприемников [2]. Эти электроприемники необходимо равномерно распределять по фазам для уменьшения несимметрии, но используемые схемы подключения не гарантируют равномерности загрузки фаз питающей сети. При этом прогнозировать момент одновременного использования этих приемников в пределах квартиры, дома или квартала практически не представляет возможности.

Достижение требуемого уровня надёжности и качества работы электрических сетей может быть достигнуто разработкой совершенных систем распределения электроэнергии. Если четко знать время включения и период работы оборудования, то рационального распределения мощностей электрической энергии можно добиться простым распределением потребителей между отдельными фазами трехфазной сети. Использование устройств, обеспечивающих подключение однофазных потребителей к менее нагруженной фазе, могло бы выровнять нагрузку всех фаз в пределах одного передающего трансформатора, повысить качество предоставляемых услуг в части величины напряжения, близкого к номинальному.

Таким устройством в настоящее время может являться реле выбора фаз РВФ-01. В зависимости от наличия и качества напряжения на фазах устройство автоматически производит выбор наиболее благоприятной фазы и переключает питание однофазной нагрузки на нее. Но в этом случае переключение на другую фазу не даст существенных изменений, так как выбранная фаза может быть загружена аналогичными однофазными потребителями другого пользователя. Разделение же потребителей на конечное число независимых однофазных цепей потребует нескольких реле выбора фаз, что приведет к усложнению схемы и увеличению стоимости. Кроме того, для реле РВФ-01 характерна задержка времени срабатывания, составляющая 0,1 секунды, вследствие которой происходит разрыв электрической цепи, в результате могут происходить сбои в работе электродвигательной нагрузки, компьютеров, электронных систем, в том числе работающих в режиме реального времени.

Предлагается использовать разработанный мультимодуль выбора фаз [3], который позволит подключать однофазных потребителей локальной трехфазной сети к одному устройству с возможностью бесперебойного выбора для них оптимальных фаз.

Мультимодуль (рисунок) состоит из колодки 1 с тремя независимых клеммами для подключения фаз и клеммой для подключения нулевого провода.

Рисунок – Мультимодуль выбора фаз

Колодка 1 связана с микропроцессорным блоком 2, включающим блок оценки параметров сети 3, логическое устройство 4, блок переключения 5 и блок компенсации 6. Для подключения однофазных потребителей служит колодка вывода 7, связанная с микропроцессорным блоком 2 и имеющая заранее определенное число клемм.

Мультимодуль содержит заранее определенное количество выходов для подключения независимых однофазных цепей потребления, которые связаны посредством микропроцессорного блока с тремя входными фазами. Этот микропроцессорный блок способен определять загруженность каждой фазы, с которой в каждый момент времени связана часть выходов мультимодуля. Мультимодуль позволяет обеспечить бесперебойное электроснабжение однофазных потребителей с заданными показателями качества электроэнергии.

Авторы прорабатывают устройство, функциональная схема и алгоритм работы которого, позволяет отслеживать и мгновенно прерывать возможные незаконные подключения и потребление неучтенной электрической энергией. Авторы считают такое сочетание рациональным и дающим лишь незначительное увеличение габаритов настоящих устройств (счетчиков электрической энергии) размещенных в точках ввода электричества однофазным потребителям.

Литература:

1. Трофимова С.Н. Анализ повреждаемости электрооборудования в городских электрических сетях 6–35 кВ // Электробезопасность. – 2007. – № 4. – С. 33–41.

2. Трофимова С.Н. К вопросу о решении проблемы качества электрической энергии однофазных потребителей / С.Н. Трофимова, С.П. Максимов // Технические науки: от теории к практике: XXII международная заочная научно-практическая конференция – Новосибирск: Издательство НП «СибАК», 2013 г. 15-22 с.

3. Максимов С.П., Ворона В.В., Баукин А.И. Мультимодуль выбора фаз // Патент России № 127539. 2013. Бюл. № 12.