Несимметрия напряжений в распределительных сетях 0,4 кВ

Page 1
background image

Page 2
background image

40

Несимметрия напряжений 
в распределительных сетях 0,4 кВ

Абраменко

 

А

.

П

., 

ведущий технический специалист ООО «Энсто Рус»

Кубасов

 

Т

.

И

., 

технический директор ООО «Энсто Рус»

З

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

I

2

R

, где 

I

 — ток 

в фазах линии, 

R

 — активное со-

противление  фазы  линии.  Если 

же  в  одной  фазе  ток  увеличить, 

а в другой уменьшить на величину 

I

, то потери увеличатся и соста-

вят  3

I

2

+  2

I

2

R

,  где  2

I

2

R

  —  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, 

K

0

U

  —  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

 

И

 

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
background image

41

-25,00

-20,00

-15,00

-10,00

-5,00

0,00

5,00

10,00

15,00

13

:31

14

:31

15

:31

16:31

17

:31

18

:31

19

:31

20

:31

21

:31

22

:31

23

:31

00:31

01

:31

02

:31

03

:31

04

:31

05

:31

06

:31

07

:31

08:31

09

:31

10

:31

11

:31

12

:31

Отклонение напряжения, %

Время

G

U

a

G

U

b

G

U

c

G

U

нм

G

U

нб

-25,00

-20,00

-15,00

-10,00

-5,00

0,00

5,00

10,00

15,00

13

:3

1

14

:3

1

15

:3

1

16

:3

1

17

:3

1

18

:3

1

19

:3

1

20

:3

1

21

:3

1

22

:3

1

23

:31

00

:31

01

:31

02

:31

03

:3

1

04

:3

1

05

:3

1

06

:31

07

:31

08

:3

1

09

:31

10

:31

11

:3

1

12

:3

1

Отклонение напряжения, %

Время

G

U

a

G

U

b

G

U

c

G

U

нм

G

U

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

а

до

 

включения

 

симметри

-

рующего

 

устройства

б

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

 

И

 

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
background image

42

ООО «Энсто Рус»

Санкт-Петербург,

Таллинское шоссе

(Старо-Паново),

д. 206А, оф. 2128

+78123259340

+74952585270

ensto.russia@ensto.com

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.  

Р

Рис

. 2. 

Принципиальная

 

схема

 

электрического

 

подключения

 

симметрирующего

 

устройства

 PB50A-3P-200STD

Рис

. 3. 

Пример

 

монтажа

 

и

 

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


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.

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 1(70), январь-февраль 2022

Повышение эффективности почасового прогнозирования электропотребления с помощью моделей машинного обучения на примере Иркутской энергосистемы. Часть 2

Управление сетями / Развитие сетей Энергоснабжение / Энергоэффективность Цифровая трансформация / Цифровые сети / Цифровая подстанция
Томин Н.В. Корнилов В.Н. Курбацкий В.Г.
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 1(70), январь-февраль 2022

Превентивное управление нагрузкой в сетях 0,4 кВ в целях предотвращения возникновения аварийных ситуаций

Управление сетями / Развитие сетей Энергоснабжение / Энергоэффективность Релейная защита и автоматика
Удинцев Д.Н. Милованов П.К. Зуев А.И.
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 1(70), январь-февраль 2022

Принципы формирования цифровой платформы для управления надежностью распределительных электрических сетей в современных условиях эксплуатации

Управление сетями / Развитие сетей Энергоснабжение / Энергоэффективность Цифровая трансформация / Цифровые сети / Цифровая подстанция
Крупенев Д.С. Пискунова В.М. Гальфингер А.Г.
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 1(70), январь-февраль 2022

Новые технологии удаленного мониторинга и энергоэффективности электрооборудования сетей

Энергоснабжение / Энергоэффективность Цифровая трансформация / Цифровые сети / Цифровая подстанция Диагностика и мониторинг
ООО «Сименс»
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 1(70), январь-февраль 2022

Обеспечить равные возможности для всех при справедливом распределении ответственности

Интервью Управление производственными активами / Техническое обслуживание и ремонты / Подготовка к ОЗП Энергоснабжение / Энергоэффективность
Интервью с Председателем Комитета по энергетике Государственной Думы Завальным П.Н.
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»