Костинский С.С.

Южно-Российский государственный политехнический университет

имени М.И. Платова (НПИ), Россия

Определение дополнительных потерь в зависимости от качества электрической энергии для многоквартирного дома на основе экспериментальных данных

Расчет дополнительных потерь от несимметрии токов выполнен по методу эквивалентных сопротивлений [1], адаптированному к особым режимам (с нелинейными и несимметричными нагрузками). Сущность его заключается в том, что реальная сеть заменяется одним элементом с эквивалентным сопротивлением R_э и нагрузкой (током, полной мощностью), равной нагрузке головного участка в режиме максимальных нагрузок. При этом значение R_э должно быть таким, что потери электроэнергии в нём равны нагрузочным потерям в реальной сети. Известный метод эквивалентных сопротивлений использовался для расчёта потерь в распределительных сетях с нормальными режимами. В работе [2] разработана методика определения дополнительных потерь от несимметрии токов в распределительных трансформаторах на основе эквивалентных совокупных сопротивлений фаз обмоток трансформатора и несимметричных нагрузок. В настоящей работе использована данная методика для обработки экспериментальных данных, полученных при обследовании многоквартирного жилого дома в период с 23 по 30 сентября 2013 г. с применением анализатора режимов АR-5. При этом были проведены измерения токов, напряжений, коэффициентов мощности и несинусоидальности, а также активной мощности по каждой фазе. В результате обработки экспериментальных данных установлено:

- значение коэффициента реактивной мощности (tg φ) за исследуемый период удовлетворяет нормативному значению (0,4) в системах электроснабжения 0,4 кВ;

- коэффициент несинусоидальности соответствует требованиям ГОСТ 13109-97;

- значение коэффициента формы графика активной мощности трёх фаз 1,07 (рис. 1) соответствует имеющим место в эксплуатации его значениям в интервале 1,05 … 1,25.

Рис. 1. График активной мощности за период измерений:

а – мощность трех фаз; б – среднесменная мощность; в – эффективная (среднеквадратичная) мощность

Однако, несимметрия токов такова, что дополнительные потери от неё составляют около 18 – 20 % (рис. 2).

Алгоритм расчёта дополнительных потерь от несимметрии токов

1. На основе модулей токов и напряжений фаз определяют модули полных сопротивлений.

2. На основе коэффициентов мощности получают их комплексные значения.

3. Рассчитывают значения модулей коэффициентов несимметрии токов по обратной и нулевой последовательностям по формулам, приведенным в [2].

4. Полагают сумму квадратов модулей коэффициентов несимметрии токов по обратной и нулевой последовательностям равной значению относительных дополнительных потерь активной мощности [2].

а)

б)

в)

Рис. 2. Графики токов за период измерений: а – для фазы L1; б – для фазы L2; в – для фазы L3

Среднее значение потерь от несимметричной нагрузки за исследуемый период составляет 9,507 % (рис. 3).

Рис. 3. График дополнительных потерь от несимметричной нагрузки за период измерений

В результате обработки данных напряжений и токов фаз, были получены значения квадратов модулей коэффициентов несимметрии по обратной и нулевой последовательностям (рис. 4, 5).

Оказалось, что средние значения квадратов модулей коэффициентов по обратной последовательности токов и напряжений за период измерений отличаются в 17 раз, а по нулевой – в 20 раз.

Рис. 4. График квадратов модулей коэффициентов нулевой последовательности за период измерений: а – напряжения; б – тока

Рис. 5. График квадратов модулей коэффициентов обратной последовательности за период измерений: а – напряжения; б – тока

Выводы.

1. Предлагается в инженерной практике использовать метод эквивалентных сопротивлений не только для симметричных но и для несимметричных нагрузок согласно методике разработанной в роботе [2], поскольку погрешность расчетов по этому методу определяется только погрешностью измерений токов и напряжений.

2. Требуются дальнейшие исследования, направленные на уточнение соотношений коэффициентов несимметрии токов и напряжений, так как ГОСТ 13109-97 обязывает измерять коэффициенты несимметри по напряжению, а для определения дополнительных потерь от несимметрии необходимо иметь данные по несимметрии токов.

Литература:

1. Герасименко А.А. Передача и распределение электрической энергии: учебное пособие / А.А. Герасименко, В.Т. Федин. – 3-е изд., перераб. – М.: КНОРУС, 2012. – 648 с.

2. Троицкий А.И., Костинский С.С. Обобщение понятия несимметричные нагрузки с целью их внутреннего симметрирования по критерию снижения потерь мощности / Изв. вузов. Электромеханика, 2013, № 1. − С. 126 – 132.