Несимметрия напряжений в распределительных сетях 0,4 кВ

Page 1

Page 2

Несимметрия напряжений
в распределительных сетях 0,4 кВ

Абраменко

ведущий технический специалист ООО «Энсто Рус»

Кубасов

технический директор ООО «Энсто Рус»

а последние годы произо-

шло значительное уве-

личение установленной

мощности электрообо ру -

дования в сельских распреде-

лительных сетях 0,4 кВ. Много-

численные исследования, по-

священные анализу режимов

работы этих сетей, показали, что

в них возникает значительная

несимметрия трехфазной систе-

мы токов, которая обусловлена

коммунально-бытовой нагрузкой,

основную часть которой состав-

ляют неравномерно распреде-

ленные однофазные электропри-

емники, имеющие случайный

характер коммутации.

Неравномерность распреде-

ления однофазных электропри-

емников вызывает так называе-

мую неслучайную несимметрию

трехфазной системы токов. Слу-

чайные включения и отключения

однофазных электроприемников

определяют возникновение веро-

ятностной (случайной) несимме-

трии трехфазной системы токов,

которая достигает значительной

величины.

ВЛИЯНИЕ

НЕСИММЕТРИИ

ТОКОВ

НА

РАСПРЕДЕЛИ

ТЕЛЬНУЮ

СЕТЬ

Несимметрия токов в трехфазной

сети уменьшает ее пропускную

способность. При симметрич-

ном режиме потеря мощности

в сети составляет 3

, где

— ток

в фазах линии,

— активное со-

противление фазы линии. Если

же в одной фазе ток увеличить,

а в другой уменьшить на величину



, то потери увеличатся и соста-

вят 3

+ 2



, где 2



— ве-

личина дополнительных потерь

мощности от несимметрии токов.

Общая потеря мощности в случае

несимметричного распределения

токов по фазам может быть в не-

сколько раз больше, чем при сим-

метричном режиме.

На трехфазную сеть с нуле-

вым проводом особое влияние

оказывают высшие гармоники

тока, кратные трем, генерируе-

мые однофазными нагрузками

(компьютерами, микроволновы-

ми печами, источниками света

и т.п.). В трехфазной четырех-

проводной системе гармоники

токов прямой и обратной после-

довательностей не протекают

по нейтральному проводнику.

Следовательно, они не вызы-

вают дополнительные потери

электроэнергии в нейтральном

проводнике. Однако это не от-

носится к гармоникам токов ну-

левой последовательности, воз-

никающим при несимметричном

распределении нагрузок и гар-

моникам, кратным трем. В трех-

фазных сетях они совпадают по

фазе и образуют нулевую после-

довательность. Все гармоники

нулевой

последовательности

суммируются в нейтральном про-

воднике. В результате значение

тока в нейтральном проводнике

может превышать значения фаз-

ных токов и значительно увели-

чивать потери мощности в нем.

Необходимо также отметить,

что токи нулевой последователь-

ности высушивают грунт вокруг

заземлителей повторных зазем-

лений ВЛ, повышая значения их

сопротивления и снижая уровень

защиты ВЛ.

Несимметрия токов приво-

дит к дополнительным потерям

мощности не только в фазных

и нейтральном проводниках

трехфазной сети, но и в силовых

трансформаторах. При несимме-

трии токов в обмотках силовых

трансформаторов,

обладаю-

щих большим сопротивлением

нулевой

последовательности

(соединение обмоток Y/Y-0), до-

бавочные потери от магнитных

потоков нулевой последователь-

ности могут достигать десят-

ков процентов потерь холосто-

го хода. Создаваемые токами

нулевой

последовательности

магнитные потоки замыкаются

через бак, дно, крышку, радиа-

торы охлаждения и другие фер-

ромагнитные части трансформа-

тора и разогревают их. Разогрев

ухудшает охлаждение активной

части трансформатора, что вы-

зывает нагрев обмоток и изо-

ляции, и трансформатор при за-

грузке ниже номинальной может

оказаться перегруженным.

И наконец, несимметрия трех-

фазной системы токов вызы-

вает смещение нулевой точки

системы фазных напряжений,

обуславливая при этом несим-

метрию напряжений на зажимах

однофазных электроприемников,

которая в большинстве случаев

превышает допустимые пока-

затели качества электрической

энергии (в частности,

— ко-

эффициент несимметрии на-

пряжений по нулевой последо-

вательности),

установленные

ГОСТ 32144-2013. Несимметрия

напряжений отрицательно вли-

яет на работу практически всех

электроприемников.

СНИЖЕНИЕ

НЕСИММЕТРИИ

ТОКОВ

НАПРЯЖЕНИЙ

В настоящее время существует

довольно много различных спо-

собов и технических средств,

снижающих несимметрию токов

и напряжений в трехфазных четы-

рехпроводных сетях 0,4 кВ. Наи-

более известные из них:

ЭНЕРГО-

ЭФФЕКТИВНОСТЬ

Page 3

-25,00

-20,00

-15,00

-10,00

-5,00

0,00

5,00

10,00

15,00

:31

16:31

:31

00:31

:31

08:31

:31

Отклонение напряжения, %

Время

нм

нб

-25,00

-20,00

-15,00

-10,00

-5,00

0,00

5,00

10,00

15,00

:31

Отклонение напряжения, %

Время

нм

нб

– рациональное перераспреде-

ление нагрузок по фазам;

– увеличение сечения фазного

и нулевого проводов линии;

– применение замкнутых и полу-

замкнутых схем сети;

– изменение схемы соединения

обмоток трансформатора;

– автоматическое подключение

однофазной нагрузки к менее

загруженной фазе;

– применение симметрирующих

устройств, встроенных в бак

трансформатора со схемой со-

единения Y/Y-0;

– другие.

Каждое из них имеет свои осо-

бенности, ограничение примене-

ния и недостатки.

Наиболее удачным решением

проблем, связанным с не сим мет-

рией токов и напряжений в трех-

фазных четырехпроводных сетях

0,4 кВ, может являться появив-

шееся на рынке электрического

Рис

. 1.

Изменение

значений

фазных

напряжений

)

до

включения

симметри

рующего

устройства

;

)

после

включения

симметрирующего

устройства

б)

а)

оборудования сим мет рирующее

устройство типа PB50A-3P-

200STD компании Ensto. Устрой-

ство служит для снижения по-

терь мощности в сетях 0,4 кВ,

симметрируя токи нагрузки по-

требителей, а также для сниже-

ния несимметрии напряжений на

зажимах однофазных электро-

приемников.

КОНСТРУКЦИЯ

ОПИСАНИЕ

РАБОТЫ

СИММЕТРИРУЮЩЕГО

УСТРОЙСТВА

ТИПА

PB50A-3P-200STD

Симметрирующее устройство ти-

па PB50A-3P-200STD работает

по принципу симметрирующего

устройства фильтрового типа.

Конструктивно изделие пред-

ставляет трехфазный электро-

магнитный аппарат с соединени-

ем обмоток по схеме «встречный

зигзаг», имеющий три фазных вы-

вода и один нейтральный. Такая

схема соединения обмоток обе-

спечивает устройству минималь-

но возможное сопротивление

токам нулевой последовательно-

сти. Благодаря этому решению,

ток нулевой последовательности,

обусловленный

несимметрич-

ной нагрузкой, будет протекать

только на участке электрической

сети между несимметричной на-

грузкой и местом подключения

симметрирующего устройства.

Симметрирующее

устройство,

установленное в узле нагрузок

или в точке максимальной не-

симметрии трехфазной сети,

приводит к снижению дополни-

тельных потерь мощности в сети,

снижению несимметрии напря-

жений и, соответственно, к сни-

жению значения коэффициента

по нулевой последовательности

напряжения. Пример изменения

значений фазных напряжений на

действующей ВЛ в России с сим-

метрирующим устройством типа

PB50A-3P-200STD представлен

на рисунке 1.

Изделие оборудовано устрой-

ствами защиты от перегрузок,

токов короткого замыкания, от

обрыва фаз ВЛ. В случае перегре-

ва, перегорания одного из предо-

хранителей или обрыва фазы ВЛ

симметрирующее устройство от-

ключится от сети. После устране-

ния неисправности оборудование

включится самостоятельно. Для

оценки работы симметрирующего

устройства обслуживающим пер-

соналом в шкафу ввода и защиты

установлены светосигнальные ин-

дикаторы.

Симметрирующийее

устрой-

ство типа PB50A-3P-200STD под-

ключается параллельно трех-

фазной распределительной сети

через

вводной

выключатель

нагрузки с предохранителями.

Принципиальная схема электри-

ческого подключения симметриру-

ющего устройства типа PB50A-3P-

200STD приведена на рисунке 2.

Масса оборудования составля-

ет 125 кг. Монтируется на любых

типах стоек для ВЛ, без дополни-

тельного их усиления. Монтаж, на-

ладка и ввод в эксплуатацию сим-

№

1 (58) 2020

Page 4

ООО «Энсто Рус»

Санкт-Петербург,

Таллинское шоссе

(Старо-Паново),

д. 206А, оф. 2128

+78123259340

+74952585270

[email protected]

так и в нулевых проводниках,

а также к неслучайной и вероят-

ностной несимметрии напряже-

ний. Неслучайная несимметрия

напряжения временно коррек-

тируется равномерным распре-

делением электрических прием-

ников в трехфазной сети.

Вероятностную несимме-

трию возможно скорректи-

ровать только технически-

ми средствами.

Применение симметри-

рующего устройства типа

PB50A-3P-200STD, установ-

ленного в узле нагрузок или

в точке максимальной не-

симметрии трехфазной сети,

позволяет значительно сни-

зить коэффициент несимме-

трии напряжений по нулевой

последовательности, а так-

же дополнительные потери

мощности в сети.

Рис

. 2.

Принципиальная

схема

электрического

подключения

симметрирующего

устройства

PB50A-3P-200STD

Рис

. 3.

Пример

монтажа

общий

вид

симметрирующего

устройства

типа

PB50A-3P-200STD

метрирующего устройства типа

PB50A-3P-200STD выполняется

в течение одной рабочей смены.

Пример монтажа и общий вид сим-

метрирующего устройства типа

PB50A-3P-200STD представлен на

рисунке 3.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Увеличение ус тановленной

мощности электрооборудования

в сельских распределительных

сетях 0,4 кВ приводит к суще-

ственным дополнительным по-

терям мощности как в фазных,

ЭНЕРГО-

ЭФФЕКТИВНОСТЬ

Оригинал статьи: Несимметрия напряжений в распределительных сетях 0,4 кВ

Читать онлайн

За последние годы произошло значительное увеличение установленной мощности электрооборудования в сельских распределительных сетях 0,4 кВ. Многочисленные исследования, посвященные анализу режимов работы этих сетей, показали, что в них возникает значительная несимметрия трехфазной системы токов, которая обусловлена
коммунально-бытовой нагрузкой, основную часть которой составляют неравномерно распределенные однофазные электроприемники, имеющие случайный характер коммутации.