12
Ежеквартальный
спецвыпуск
№
4 (23),
декабрь
2021
В
статье
показано
,
что
одной
из
причин
повышения
коэф
-
фициентов
n
-
ных
гармонических
составляющих
напряжения
(
K
U
(
n
)
)
свыше
допустимых
значений
может
являться
изме
-
нение
состава
находящихся
в
работе
конденсаторных
ба
-
тарей
0,4
кВ
,
эксплуатируемых
потребителями
,
причем
сте
-
пень
их
влияния
зависит
,
в
том
числе
,
и
от
схемы
питающей
сети
110
кВ
.
Выявлено
,
что
для
рассматриваемой
подстан
-
ции
при
определенных
сочетаниях
отключенных
элементов
сети
110
кВ
и
включенных
конденсаторных
батарей
0,4
кВ
могут
наступать
околорезонансные
режимы
,
в
связи
с
чем
электроустановки
потребителя
могут
быть
отключены
дей
-
ствием
технологических
защит
.
Обоснована
принципиальная
необходимость
организации
постоянного
мониторинга
каче
-
ства
электроэнергии
для
определения
режимов
работы
сети
,
при
которых
возможны
нарушения
требований
ГОСТ
32144-
2013
в
части
допустимых
уровней
K
U
(
n
)
,
а
также
определена
целесообразность
дальнейшего
исследования
частотных
ха
-
рактеристик
сети
расчетными
методами
.
О
влиянии
схемы
сети
110
кВ
и
выше
и
режимов
работы
низковольтных
конденсаторных
батарей
потребителей
на
уровни
высших
гармоник
напряжения
на
шинах
низшего
напряжения
питающих
центров
Александр
ФЛЁРОВ
,
инженер
ведущий
Отдела
метрологии
и
контроля
качества
электрической
энергии
АО
«
Россети
Тюмень
»
Валерий
СОЛОДОВНИКОВ
,
ведущий
эксперт
ООО
«
ЭТС
-
Энерго
»
Качество
электроэнергии
13
ВЛИЯНИЕ
НЕСИНУСОИДАЛЬНОСТИ
НАПРЯЖЕНИЯ
НА
НАДЕЖНОСТЬ
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
ПОТРЕБИТЕЛЕЙ
:
ПРАКТИЧЕСКИЙ
СЛУЧАЙ
,
ОПРЕДЕЛЯЮЩИЙ
НЕОБХОДИМОСТЬ
МОНИТОРИНГА
КАЧЕСТВА
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ
ЭНЕРГИИ
По
результатам
проведения
плановых
периодических
из
-
мерений
показателей
качества
электрической
энергии
(
ПКЭ
)
на
шинах
6
кВ
одной
из
ПС
110
кВ
дочернего
обще
-
ства
ПАО
«
Россети
»,
питающей
важного
потребителя
топливно
-
энергетического
комплекса
(
рисунок
1),
фикси
-
ровался
высокий
,
но
не
превышающий
требования
ГОСТ
32144-2013 [1]
уровень
гармонических
составляющих
на
-
пряжения
пятого
порядка
.
В
2019
году
от
потребителя
поступило
письмо
о
резком
ухудшении
качества
электрической
энергии
(
КЭ
),
в
частно
-
сти
,
об
увеличении
коэффициента
пятой
гармонической
со
-
ставляющей
напряжения
(
K
U
(5)
)
до
18%
при
нормально
до
-
пустимом
значении
в
4%,
что
привело
к
отключению
блоков
питания
системы
автоматического
управления
по
защите
от
искажений
в
сети
.
В
целях
обеспечения
требуемых
ре
-
жимов
работы
оборудования
потребитель
вынужден
был
перейти
на
электроснабжение
от
собственных
источников
.
Анализ
информации
о
дате
и
времени
произошедшего
ин
-
цидента
,
сопоставление
режима
сети
и
перетоков
реактивной
мощности
со
стороны
потребителя
в
сторону
сетевой
органи
-
зации
,
а
также
анализ
графика
изменения
суммарного
коэф
-
фициента
гармонических
составляющих
напряжения
позво
-
лили
сделать
предположение
о
негативном
влиянии
режима
работы
конденсаторных
батарей
(
КБ
) 0,4
кВ
потребителя
на
уровень
гармоник
напряжения
в
схеме
с
отключением
одного
из
трансформаторов
и
отходящей
ВЛ
110
кВ
№
3
вследствие
возникновения
резонансных
явлений
на
частотах
высших
гармоник
.
Вместе
с
тем
параллельно
проводимый
потреби
-
телем
периодический
мониторинг
уровней
высших
гармоник
напряжения
не
позволил
выявить
указанную
закономерность
,
так
как
ремонтные
режимы
были
исключены
потребителем
из
рассмотрения
по
причине
их
незначительной
длительности
по
сравнению
с
нормальными
режимами
.
РЕЗОНАНСНЫЕ
ЯВЛЕНИЯ
В
СИСТЕМАХ
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
.
ВЛИЯНИЕ
КОНДЕНСАТОРНЫХ
БАТАРЕЙ
НА
УСЛОВИЯ
ВОЗНИКНОВЕНИЯ
РЕЗОНАНСОВ
Явление
фазового
резонанса
в
электрической
цепи
,
соглас
-
но
фундаментальным
положениям
теоретических
основ
электротехники
[2],
заключается
в
сов
-
падении
по
фазе
тока
на
входе
в
пассив
-
ный
двухполюсник
,
содержащий
реак
-
тивные
элементы
,
и
напряжения
на
его
зажимах
.
Условием
фазового
резонанса
является
равенство
нулю
реактивной
составляющей
входного
сопротивления
двухполюсника
.
В
самом
простейшем
случае
(
линейная
пассивная
цепь
с
ин
-
дуктивным
и
емкостным
элементом
на
рисунке
2)
резонанс
наступает
на
одной
частоте
,
причем
при
параллельном
со
-
единении
входное
сопротивление
двух
-
полюсника
стремится
к
бесконечности
(
резонанс
токов
),
а
при
последователь
-
ном
—
равно
нулю
(
резонанс
напряже
-
ний
).
При
учете
потерь
в
реактивных
элементах
входное
сопротивление
ука
-
занных
значений
не
достигает
;
в
этом
случае
оно
является
чисто
активным
и
определяется
эквивалентным
актив
-
ным
сопротивлением
двухполюсника
.
Резонансные
режимы
,
с
точки
зрения
эксплуатационной
практики
,
чреваты
либо
токовой
перегрузкой
реактивных
элементов
(
в
случае
резонанса
токов
),
Рис
. 1.
Схема
электроснабжения
потребителя
Сетевая
организация
Потребитель
Граница
эксплуатационной
ответственности
Конденсаторные
батареи
1С-6
Конденсаторные
батареи
Нагрузка
2С-6
1Т
2Т
I
кз
= 3250 А
СВ-6
В-6 1Т
В-6 2Т
Нагрузка
СШ-110
ВЛ-110 № 2
ВЛ-110 № 1
ВЛ-110 № 3
X
L
X
C
I
U
I
L
I
C
I
L
=
I
C
>>
I
X
L
X
C
U
L
=
U
C
>>
U
U
C
U
U
L
I
Рис
. 2.
Простейшие
колебательные
контуры
:
а
)
схема
замещения
при
резонансе
токов
;
б
)
схема
замещения
при
резонансе
напряжений
а
)
б
)
14
Ежеквартальный
спецвыпуск
№
4 (23),
декабрь
2021
либо
возникновением
перенапряжений
на
них
(
при
резонан
-
се
напряжений
).
Система
электроснабжения
представляет
собой
слож
-
ную
электрическую
цепь
(
рисунок
3),
схема
замещения
которой
включает
большое
количество
реактивных
эле
-
ментов
как
сосредоточенных
(
индуктивные
сопротивления
трансформаторного
оборудования
и
электрических
машин
,
емкостные
сопротивления
СКРМ
),
так
и
распределенных
(
индуктивные
сопротивления
и
емкостные
проводимости
воздушных
и
кабельных
ЛЭП
).
Для
таких
цепей
свойственно
наличие
нескольких
резонансных
частот
.
Кроме
того
,
экс
-
плуатация
систем
электро
-
снабжения
связана
с
пери
-
одическим
изменением
ее
топологии
вследствие
пла
-
новых
и
аварийных
отключе
-
ний
элементов
сети
.
Так
как
порядок
резонансных
частот
напрямую
зависит
от
схемы
соединения
элементов
сети
,
то
можно
констатировать
,
что
в
практике
эксплуатации
систем
электроснабжения
резонансы
могут
возникать
при
определенных
схемно
-
ре
-
жимных
условиях
,
причем
сразу
на
нескольких
частотах
[3–5].
Следует
отметить
,
что
при
подключении
к
узлу
нели
-
нейной
нагрузки
,
в
спектре
потребляемого
тока
которой
присутствуют
составляющие
с
частотой
,
соответствующей
резонансу
напряжений
,
уровень
коэффициента
соответ
-
ствующей
гармонической
составляющей
напряжения
будет
минимальным
,
однако
создаются
наиболее
благоприятные
усло
вия
для
распространения
гармоник
тока
в
питающую
сеть
.
Напротив
,
в
условиях
резонанса
токов
уровень
гар
-
L
(
n
)
C
(
n
)
R
(
n
)
C
(
n
)
U
вн
U
сн
L
(
n
)
R
(
n
)
C
(
n
)
Нагрузка
потребителя СН
L
(
n
)
C
(
n
)
R
(
n
)
C
(
n
)
U
сн
L
(
n
)
C
(
n
)
R
(
n
)
C
(
n
)
C
(
n
)
Силовой
трансформатор
ВЛ-110
ВЛ-110
ВЛ-110
БСК-110
L
(
n
)
R
(
n
)
C
(
n
)
Нагрузка
потребителя СН
L
(
n
)
L
(
n
)
L
(
n
)
L
(
n
)
L
(
n
)
C
(
n
)
R
(
n
)
C
(
n
)
L
(
n
)
C
(
n
)
R
(
n
)
R
(
n
)
R
(
n
)
R
(
n
)
C
(
n
)
L
(
n
)
C
(
n
)
R
(
n
)
C
(
n
)
Рис
. 3.
Пример
схемы
замещения
системы
электроснабжения
Рис
. 4.
Пример
графиков
АЧХ
и
ФЧХ
входного
сопротивле
-
ния
относительно
узла
сети
при
нормальной
схеме
и
при
отключении
ВЛ
110
кВ
5
10
15
20
25
40
35
30
5
10
15
20
25
40
35
30
13
16
17 19
13
16
17
19
1333
17
1666
1999
177
19
Резонансы
напряжений
Z
, Ом
n
300
200
100
90
60
30
0
30
60
n
M
Z
, град
ЧХ при нормальной схеме сети
ЧХ при отключении ВЛ-110
R
1
= 50 Ом
R
R
R
R
2
= 100 Ом
Резонансы
напряжений
Резонансы токов
Резонансы токов
Увеличение
импеданса
Качество
электроэнергии
15
моник
напряжения
будет
максимальным
,
но
передача
гар
-
моник
тока
в
питающую
сеть
затруднена
вследствие
боль
-
шого
значения
входного
сопротивления
.
В
литературе
[4–6]
отмечено
,
что
включение
конденса
-
торных
батарей
оказывает
значительное
влияние
на
изме
-
нение
амплитудно
-
частотных
(
АЧХ
)
и
фазо
-
частотных
харак
-
теристик
(
ФЧХ
)
входного
сопротивления
относительно
узлов
электрической
сети
.
Пример
графиков
АЧХ
и
ФЧХ
входного
сопротивления
относительно
узла
сети
при
нормальной
схе
-
ме
и
при
отключении
ВЛ
110
кВ
приведен
на
рисунке
4.
По
-
ложения
ГОСТ
Р
56744-2015 [7]
указывают
на
возможность
возникновения
резонанса
при
включении
КБ
между
самой
батареей
и
эквивалентным
сопротивлением
системы
элек
-
троснабжения
на
частоте
,
определяемой
соотношением
(1):
_______
N
=
√
S
/
Q
, (1)
где
N
—
порядок
гармоники
,
на
частоте
которой
происхо
-
дит
резонанс
;
S
—
мощность
короткого
замыкания
в
точке
подключения
конденсатора
,
МВА
;
Q
—
номи
-
нальная
мощность
подключаемого
конденсато
-
ра
,
Мвар
.
Следует
отметить
,
что
,
строго
говоря
,
пред
-
ставление
сети
эквивалентным
сопротивлением
короткого
замыкания
является
некорректным
,
так
как
в
этом
случае
игнорируются
ее
реальные
ча
-
стотные
характеристики
[4, 5].
В
то
же
время
для
сетей
0,4
кВ
,
выполненных
преимущественно
воздушными
линиями
или
кабельными
линия
-
ми
малой
протяженности
,
данный
подход
может
быть
использован
в
диапазоне
частот
до
первой
резонансной
частоты
,
так
как
реактивные
сопро
-
тивления
элементов
сети
носят
преимущественно
индуктивный
характер
.
На
рисунке
5
показаны
графики
АЧХ
входного
сопротивления
относительно
точки
подключения
КБ
для
описанных
выше
условий
.
Видно
,
что
при
подключении
КБ
возникает
характерный
максимум
АЧХ
,
соответ
-
ствующий
резонансу
токов
.
С
учетом
того
,
что
,
как
было
[
Z
], Ом
f
, Гц
Импеданс при
отсутсвиии КБ
Импеданс при
наличии КБ
Импеданс при
наличии КБ
дросселем
f
1
f
рт
f
рн
Спектр гармоник, имеющихся в сети
Рис
. 5.
АЧХ
входного
сопротивления
относительно
точки
подключения
конденсаторной
батареи
(
КБ
)
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
7.00
8.00
9.00
10:00 10:14 10:28 10:42 10:56 11:10 11:24 11:38 11:52 12:06 12:20 12:34 12:48 13:02 13:16 13:30 13:44 13:58 14:12 14:26 14:40 14:54 15:08 15:22 15:36 15:50 16:04 16:18 16:32 16:46 17:00 17:14 17:28 17:42 17:56 18:10 18:24 18:38 18:52 19:06 19:20 19:34 19:48 20:02 20:16 20:30 20:44 20:58 21:12 21:26 21:40 21:54
K
U
(5)
— НДЗ
K
U
(7)
— НДЗ
K
U
(5)
— факт
K
U
(7)
— факт
K
U
(11)
— факт
K
U
(13)
— факт
Отключение
ВЛ-110 № 3
От
кл
юч
ен
ие
1
Т
Включение КБ
Q~800 квар
Включение 1Т
Отключение
КБ Q~700квар
3,9
7,0
4,1
8,2
7,4
Рис
. 6.
Временные
зависи
-
мости
значений
коэффици
-
ентов
5-
й
, 7-
й
, 11-
й
и
13-
й
гармонических
составляющих
напряжения
на
2
секции
шин
6
кВ
двухтрансформаторной
ПС
110/6
кВ
при
проведении
переключений
в
питающей
сети
и
изменении
состава
включенных
конденсаторных
батарей
(
КБ
) 0,4
кВ
отмечено
,
при
резонансе
токов
могут
наблюдаться
сверхнор
-
мативные
уровни
высших
гармоник
напряжения
,
в
ГОСТ
Р
56744-2015 [7]
рекомендовано
применение
антирезонансных
дросселей
,
включаемых
последовательно
с
КБ
.
С
учетом
рассмотренных
выше
теоретических
положе
-
ний
был
проведен
анализ
изменений
уровней
гармоник
тока
и
напряжения
в
различных
схемно
-
режимных
ситуациях
.
АНАЛИЗ
РЕЗУЛЬТАТОВ
ИЗМЕРЕНИЙ
УРОВНЕЙ
ВЫСШИХ
ГАРМОНИК
ТОКОВ
И
НАПРЯЖЕНИЙ
В
ТОЧКЕ
ПРИСОЕДИНЕНИЯ
ПОТРЕБИТЕЛЯ
В
РАЗЛИЧНЫХ
РЕЖИМАХ
РАБОТЫ
СИСТЕМЫ
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
Измерения
режимных
параметров
и
ПКЭ
на
секциях
шин
6
кВ
были
произведены
посредством
стационарных
средств
измерения
ПКЭ
.
На
рисунке
6
представлены
временные
зависимости
коэффициентов
гармоник
на
-
пряжения
.
16
Ежеквартальный
спецвыпуск
№
4 (23),
декабрь
2021
В
ходе
измерений
на
ПС
110
кВ
и
в
сети
потребителя
за
рассматриваемый
период
последовательно
проводились
следующие
переключения
:
–
отключение
ВЛ
110
кВ
№
3;
–
отключение
КБ
0,4
кВ
потребителя
(
ступенчатое
);
–
отключение
трансформатора
1
Т
110/6
кВ
;
–
включение
КБ
0,4
кВ
потребителя
(
ступенчатое
);
–
включение
трансформатора
1
Т
.
Приведенные
зависимости
демонстрируют
следующее
.
При
отключении
ВЛ
110
кВ
№
3
наблюдалось
резкое
уве
-
личение
уровня
K
U
(5)
на
секциях
шин
6
кВ
ПС
с
3,9
до
7,0%
(
свыше
предельно
допустимого
значения
по
ГОСТ
32144-
2013 [1],
равного
6,0%)
и
уровня
7-
й
гармоники
напряжения
с
2,0
до
3,0%,
связанное
с
изменением
частотных
характе
-
ристик
входного
сопротивления
относительно
секции
шин
6
кВ
вследствие
перевода
питания
ПС
на
тупиковую
схему
.
Дальнейшее
последовательное
отключение
КБ
0,4
кВ
сум
-
марной
мощностью
порядка
700
квар
привело
к
уменьше
-
нию
K
U
(5)
и
K
U
(7)
до
уровней
,
предшествовавших
отключению
ВЛ
110
кВ
,
вследствие
изменения
частотных
характеристик
входного
сопротивления
относительно
секции
шин
6
кВ
ПС
.
Отключение
трансформатора
1
Т
при
отключенных
КБ
практически
не
повлияло
на
уровни
анализируемых
ПКЭ
.
Последовательное
вклю
-
чение
КБ
0,4
кВ
суммарной
мощностью
порядка
800
квар
при
отключенном
трансфор
-
маторе
1
Т
обусловило
рост
K
U
(5)
и
K
U
(7)
до
максимальных
уровней
за
весь
период
из
-
мерений
,
причем
максималь
-
ное
значение
K
U
(5)
(8,2%)
превосходило
в
1,4
раза
предельно
допустимое
зна
-
чение
.
При
значении
номи
-
нальной
мощности
вклю
-
ченных
КБ
порядка
600
квар
уровень
K
U
(5)
возрастал
,
а
K
U
(7)
—
начал
снижаться
.
Вместе
с
тем
в
тот
же
са
-
мый
временной
промежуток
характер
изменения
K
U
(11)
носил
качественно
иной
ха
-
рактер
:
при
включении
КБ
наблюдался
сначала
резкий
всплеск
значения
коэффици
-
ента
,
а
затем
его
снижение
до
минимальных
значений
за
весь
период
наблюдения
.
В
дальнейшем
КБ
не
включались
для
исключения
возможности
возникновения
технологических
нарушений
у
потребителя
.
После
включе
-
ния
трансформатора
1
Т
значения
коэффициентов
измени
-
лись
до
уровней
после
отключения
ВЛ
110
кВ
№
3,
причем
K
U
(5)
и
K
U
(7)
снизились
,
а
K
U
(11)
—
увеличился
.
При
восста
-
новлении
нормальной
схемы
уровни
гармоник
напряжения
вернулись
к
исходным
значениям
(
на
рисунке
6
не
показано
).
Отдельный
интерес
представляют
также
закономер
-
ности
изменения
гармонических
составляющих
токов
,
про
-
текавших
через
вводы
трансформатора
110/6
кВ
2
Т
.
В
ходе
отдельной
серии
измерений
были
получены
временные
зависимости
коэффициентов
5-
й
и
7-
й
гармонических
со
-
ставляющих
напряжения
на
секции
шин
6
кВ
ПС
и
спектры
тока
через
вводы
низшего
напряжения
трансформатора
2
Т
при
отключении
второго
трансформатора
и
изменении
коли
-
чества
включенных
КБ
0,4
кВ
потребителя
(
рисунок
7);
при
этом
ВЛ
110
кВ
№
3
не
отключалась
.
Из
приведенных
графиков
видно
,
что
при
отключении
трансформатора
1
Т
и
дальнейшем
отключении
КБ
0,4
кВ
уровни
K
U
(5)
и
K
U
(7)
сначала
возрастают
(
при
уменьшении
мощности
включенных
КБ
с
800
до
600
квар
),
а
далее
—
сни
-
жаются
,
причем
K
U
(5)
снижается
до
допустимых
значений
.
При
включении
КБ
отмечается
рост
K
U
(5)
и
K
U
(7)
практически
Рис
. 7.
Временные
зависимости
значений
коэффициентов
5-
й
и
7-
й
гармоник
напряжения
на
2
секции
шин
6
кВ
двухтрансформаторной
ПС
110/6
кВ
и
тока
во
вводах
НН
2
Т
при
отключении
1
Т
и
изменении
состава
включенных
конденсаторных
батарей
(
КБ
) 0,4
кВ
0,00
200,00
400,00
600,00
800,00
1000,00
11:00 11:08 11:16 11:24 11:32 11:40 11:48 11:56 12:04 12:12 12:20 12:28 12:36 12:44 12:52 13:00 13:08 13:16 13:24 13:32 13:40 13:48 13:56 14:04 14:12 14:20 14:28 14:36 14:44 14:52 15:00 15:08 15:16 15:24 15:32 15:40 15:48 15:56 16:04 16:12 16:20 16:28 16:36 16:44 16:52 17:00
Q
(квар) включенных КБ
Q (квар) включенных КБ
0,00
50,00
100,00
150,00
11:0
0
11:0
5
11:1
0
11:1
5
11:2
0
11:2
5
11:3
0
11:3
5
11:4
0
11:4
5
11:5
0
11:5
5
12:0
0
12:0
5
12:1
0
12:1
5
12:2
0
12:2
5
12:3
0
12:3
5
12:4
0
12:4
5
12:5
0
12:5
5
13:0
0
13:0
5
13:1
0
13:1
5
13:2
0
13:2
5
13:3
0
13:3
5
13:4
0
13:4
5
13:5
0
13:5
5
14:0
0
14:0
5
14:1
0
14:1
5
14:2
0
14:2
5
14:3
0
14:3
5
14:4
0
14:4
5
14:5
0
14:5
5
15:0
0
15:0
5
15:1
0
15:1
5
15:2
0
15:2
5
15:3
0
15:3
5
15:4
0
15:4
5
15:5
0
15:5
5
16:0
0
16:0
5
16:1
0
16:1
5
16:2
0
16:2
5
16:3
0
16:3
5
16:4
0
16:4
5
16:5
0
16:5
5
17:0
0
В-6 2Т, токи высших гармоник 1, 5 и 7 порядка
I
1
, А
I
5
, А
I
7
, А
0,00
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
11
:0
0
11
:0
7
11
:1
4
11
:2
1
11
:2
8
11
:3
5
11
:4
2
11
:4
9
11
:5
6
12
:0
3
12
:1
0
12
:1
7
12
:2
4
12
:3
1
12
:3
8
12
:4
5
12
:5
2
12
:5
9
13
:0
6
13
:1
3
13
:2
0
13
:2
7
13
:3
4
13
:4
1
13
:4
8
13
:5
5
14
:0
2
14
:0
9
14
:1
6
14
:2
3
14
:3
0
14
:3
7
14
:4
4
14
:5
1
14
:5
8
15
:0
5
15
:1
2
15
:1
9
15
:2
6
15
:3
3
15
:4
0
15
:4
7
15
:5
4
16
:0
1
16
:0
8
16
:1
5
16
:2
2
16
:2
9
16
:3
6
16
:4
3
16
:5
0
16
:5
7
2С-6,
K
U
(5)
и
K
U
(7)
(%)
K
U
(5)
— факт
K
U
(5)
— НДЗ
K
U
(7)
— факт
129 А
55 А
161 А
7,7 А
Качество
электроэнергии
17
до
исходных
уровней
,
а
при
дальнейшем
увеличении
мощ
-
ности
включенных
КБ
—
резкое
возрастание
K
U
(5)
свыше
предельно
допустимого
значения
и
уменьшение
K
U
(7)
.
Дан
-
ная
закономерность
отличается
от
характера
изменения
указанных
показателей
при
отключении
ВЛ
110
кВ
№
3.
Важно
отметить
,
что
при
отключенных
КБ
0,4
кВ
значе
-
ние
тока
основной
частоты
I
(1)
составляло
порядка
160
А
,
тока
с
частотой
пятой
гармоники
I
(5) — 8
А
,
а
при
мощности
находящихся
в
работе
КБ
0,4
кВ
свыше
800
квар
значение
тока
I
(5)
возросло
до
55
А
и
стало
сопоставимым
с
I
(1),
рав
-
ным
129
А
,
что
может
косвенно
свидетельствовать
об
около
-
резонансном
режиме
на
частоте
5-
й
гармоники
.
ПРЕДЛОЖЕНИЯ
ПО
МЕРОПРИЯТИЯМ
,
НАПРАВЛЕННЫМ
НА
СНИЖЕНИЕ
УРОВНЕЙ
ВЫСШИХ
ГАРМОНИК
НАПРЯЖЕНИЯ
ДЛЯ
РАССМАТРИВАЕМОГО
ПОТРЕБИТЕЛЯ
По
результатам
проведенного
анализа
для
обеспечения
нормативных
уровней
ПКЭ
были
разработаны
следующие
организационные
мероприятия
:
–
вывод
потребителем
в
резерв
КБ
0,4
кВ
,
работа
которых
не
является
обязательной
для
обеспечения
требуемого
коэффициента
мощности
;
–
определен
порядок
взаимодействия
потребителя
с
сете
-
вой
организацией
при
возникновении
ремонтных
схем
:
в
случае
вывода
в
ремонт
ВЛ
110
кВ
№
3
или
одного
из
трансформаторов
110/6
кВ
оперативный
персонал
потребителя
осуществляет
отключение
КБ
0,4
кВ
.
Перечисленные
выше
меры
по
своей
сути
являются
временными
на
период
разработки
постоянных
технических
решений
по
обеспечению
нормативных
уровней
высших
гар
-
моник
напряжения
в
точках
передачи
электроэнергии
.
К
их
числу
относятся
:
–
установка
антирезонансных
дросселей
в
цепях
КБ
0,4
кВ
потребителя
;
–
установка
фильтрокомпенсирующих
устройств
.
Важно
особо
отметить
,
что
для
определения
количества
,
параметров
и
оптимальных
мест
установки
дополнительно
-
го
оборудования
в
первую
очередь
необходимо
провести
расчеты
частотных
характеристик
входного
сопротивления
относительно
точек
передачи
электроэнергии
при
различ
-
ных
схемно
-
режимных
условиях
для
корректного
учета
ча
-
стотных
свойств
как
питающей
сети
110
кВ
,
так
и
внутренней
сети
потребителя
.
ВЫВОДЫ
1.
На
основании
результатов
измерений
ПКЭ
показана
воз
-
можность
изменения
в
широких
пределах
значений
коэф
-
фициентов
n-
ных
гармонических
составляющих
напряже
-
ния
на
шинах
6
кВ
одной
из
ПС
как
вследствие
изменения
коммутационного
состояния
элементов
питающей
сети
110
кВ
,
так
и
КБ
,
установленных
в
сети
0,4
кВ
.
При
этом
могут
создаваться
предпосылки
для
нарушения
нормаль
-
ного
функционирования
электроустановок
потребителей
.
2.
Одной
из
причин
изменений
уровней
гармонических
ис
-
кажений
напряжения
в
точке
сети
является
качествен
-
ное
изменение
частотных
характеристик
входного
со
-
противления
относительно
данной
точки
при
включении
или
отключения
сетевых
элементов
и
компенсирующих
устройств
.
Следствием
этого
является
возможность
воз
-
никновения
крайне
нежелательных
с
эксплуатационной
точки
зрения
резонансных
режимов
,
причем
резонанс
-
ные
частоты
могут
отличаться
при
различных
сочетани
-
ях
отключаемых
(
включаемых
)
элементов
.
3.
Сильная
зависимость
значений
коэффициентов
n-
ных
гармонических
составляющих
напряжения
от
схемно
-
ре
-
жимных
условий
обуславливает
необходимость
прове
-
дения
силами
сетевых
организаций
постоянного
мони
-
торинга
КЭ
вместо
периодического
.
Соответствие
ПКЭ
регламентированным
ГОСТ
32144-2013 [1]
требованиям
,
установленное
по
результатам
периодических
измере
-
ний
,
проводимых
непродолжительно
и
преимуществен
-
но
при
нормальной
схеме
сети
,
совсем
не
означает
,
что
указанные
требования
будут
обеспечены
при
любых
ре
-
жимах
работы
сети
и
электроустановок
потребителей
.
4.
На
основании
анализа
результатов
двух
серий
измере
-
ний
были
определены
закономерности
изменения
уров
-
ней
отдельных
гармонических
составляющих
напряже
-
ний
и
токов
в
сети
6
кВ
в
зависимости
от
коммутационного
состояния
ВЛ
110
кВ
,
трансформаторного
оборудования
и
потребительских
КБ
0,4
кВ
.
Посредством
указанных
за
-
кономерностей
определены
временные
технические
ме
-
роприятия
,
направленные
на
обеспечение
допустимых
значений
ПКЭ
в
точке
передачи
электрической
энергии
.
5.
Для
разработки
постоянных
технических
мероприятий
необходим
расчет
и
подробный
анализ
частотных
ха
-
рактеристик
входного
сопротивления
сети
относительно
точки
передачи
электроэнергии
в
различных
схемно
-
ре
-
жимных
ситуациях
.
ЛИТЕРАТУРА
1.
ГОСТ
32144-2013.
Электрическая
энергия
.
Совместимость
технических
средств
электромагнитная
.
Нормы
качества
электрической
энергии
в
системах
электроснабжения
общего
назначения
. URL: https://docs.
cntd.ru/document/1200104301.
2.
Зевеке
Г
.
В
.,
Ионкин
П
.
А
.,
Нетушил
А
.
В
.,
Страхов
С
.
В
.
Основы
теории
цепей
.
Учебник
для
вузов
. 5-
е
изд
.,
перераб
.
М
.:
Энергоатомиздат
,
1989. 528
с
.
3.
Карташев
И
.
И
.,
Тульский
В
.
Н
.,
Шамонов
Р
.
Г
.
и
др
.
Управление
каче
-
ством
электроэнергии
.
Учебное
пособие
под
ред
.
Ю
.
В
.
Шарова
, 3-
е
изд
.,
перераб
.
и
доп
.
М
.:
Издательский
дом
МЭИ
, 2017.
4. Das J.C. Power System Harmonics and Passive Filter Designs. Picastaway:
IEEE Press, 2015, 844 p.
5. CIGRE C4/B4 Technical Brochure
№
766. Network modelling for harmonic
studies. Ed. by M. Val Escudero, G. Lietz. CIGRE, 2019, 241 p.
6. Eghtedarpour N., Karimi M.A., Tavakoli M. Harmonic resonance in Power
Systems – A Documented Case. Proceedings of the 2014 16th International
Conference on Harmonics and Quality of Power (ICHQP). 2014, pp. 857-861.
7.
ГОСТ
Р
56744-2015.
Конденсаторы
силовые
.
Установки
конденсатор
-
ные
низковольтные
для
повышения
коэффициента
мощности
. URL:
https://docs.cntd.ru/document/1200127200.
В статье представителя АО «Россети Тюмень», написанной в соавторстве с экспертом компании «ЭТС-Энерго» обоснована принципиальная необходимость организации постоянного мониторинга качества электроэнергии для определения режимов работы сети, при которых возможны нарушения требований ГОСТ 32144-2013 в части допустимых уровней коэффициентов n-ных гармонических составляющих напряжения, а также определена целесообразность дальнейшего исследования частотных характеристик сети расчетными методами.
