Оценка надежности потребителей с учетом влияния показателей качества электроэнергии в системах электроснабжения

background image

background image

74

ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЕ

В

 

системах

 

электроснабжения

 (

СЭС

широко

 

применяются

 

асинхронные

 

электродвига

-

тели

 (

АЭД

в

 

качестве

 

привода

 

различных

 

технологических

 

установок

С

 

учетом

 

от

-

ветственности

 

АЭД

 

в

 

технологических

 

процессах

 

на

 

объектах

 

топливно

-

энергетического

 

комплекса

 

(

ТЭК

и

 

минерально

-

сырьевого

 

комплекса

  (

МСК

они

 

оказывают

 

большое

 

влияние

 

на

 

надежность

 

СЭС

Параметры

 

АЭД

 

рассчитываются

 

на

 

работу

 

в

 

продолжительном

кратковременном

 

или

 

по

-

вторно

-

кратковременном

 

режиме

Если

 

АЭД

 

по

-

лучает

 

питание

 

от

 

сети

 

с

 

ухудшенными

 

показа

-

телями

 

качества

 

электроэнергии

  (

ПКЭ

), 

то

 

под

 

воздействием

 

токов

 

высших

 

гармоник

 

и

 

токов

 

об

-

ратной

 

последовательности

 

в

 

любом

 

из

 

этих

 

ре

-

жимов

 

происходит

 

повышенный

 

нагрев

 

изоляции

 

обмотки

 

статора

а

 

также

 

ускоренное

 

ее

 

старение

 

из

-

за

 

многократных

 

колебаний

 

температуры

По

-

этому

 

учет

 

влияния

 

ПКЭ

 

на

 

сработку

 

ресурса

 

АЭД

 

является

 

актуальной

 

задачей

 

обеспечения

 

надеж

-

ности

 

СЭС

ПОКАЗАТЕЛИ

 

КАЧЕСТВА

 

ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Согласно

 

ГОСТ

 32144-2013 [1] 

выделяются

 

следу

-

ющие

 

ПКЭ

:

1) 

продолжительные

 

изменения

 

характеристик

 

на

-

пряжения

  (

отклонение

 

частоты

медленные

 

из

-

менения

 

напряжения

колебания

 

напряжения

 

и

 

фликер

не

 

синусоидальность

 

напряжения

не

 

симметрия

 

напряжений

 

в

 

трехфазных

 

сис

 

темах

);

Оценка надежности 
потребителей с учетом 
влияния показателей 
качества электроэнергии 
в системах электроснабжения

УДК

 621.3.019.3 

Назарычев

 

А

.

Н

., 

д

.

т

.

н

., 

профессор

 

кафедры

 

ЭиЭМ

 

ФГБОУ

 

ВО

 «

СПГУ

» 

Скамьин

 

А

.

Н

., 

к

.

т

.

н

., 

доцент

 

кафедры

 

ЭиЭМ

 

ФГБОУ

 

ВО

 «

СПГУ

»  

Добуш

 

Ю

.

В

., 

к

.

т

.

н

., 

ассистент

 

кафедры

 

ЭиЭМ

 

ФГБОУ

 

ВО

 «

СПГУ

»  

Педро

 

Антонио

,

к

.

т

.

н

., 

директор

 Instituto 

Politécnico Katyavala Bwila

Пугачев

 

А

.

А

., 

к

.

т

.

н

., 

доцент

 

кафедры

 

МПиУК

 

ФГБОУ

 

ВО

 «

СПГУ

»

Ключевые

 

слова

электроснабжение

система

 

электроснабже

-

ния

надежность

потре

-

бители

 

электроэнергии

асинхронные

 

электродви

-

гатели

техническое

 

состояние

показатели

 

качества

 

электроэнергии

Рассмотрены

 

вопросы

 

влияния

 

показателей

 

качества

 

электро

-

энергии

 (

ПКЭ

на

 

надежность

 

потребителей

 

в

 

системах

 

элек

-

троснабжения

 (

СЭС

). 

Показано

 

негативное

 

влияние

 

высших

 

гармоник

 

тока

 

и

 

напряжения

 

в

 

СЭС

 

на

 

повреждаемость

 

асин

-

хронных

 

электродвигателей

 (

АЭД

), 

установленных

 

у

 

потреби

-

телей

Представлены

 

примеры

 

расчета

 

технического

 

ресурса

 

АЭД

 

с

 

учетом

 

негативного

 

воздействия

 

несоответствующих

 

установленным

 

требованиям

 

ПКЭ

Предложен

 

подход

 

по

 

обес

-

печению

 

надежности

 

СЭС

заключающийся

 

в

 

учете

 

влияния

 

ПКЭ

 

на

 

состояние

 

АЭД

.


background image

75

2) 

случайные

 

события

  (

прерывания

 

напряжения

провалы

 

напряжения

 

и

 

перенапряжения

им

-

пульсные

 

напряжения

).

Все

 

перечисленные

 

ПКЭ

 

влияют

 

на

 

надежность

 

работы

 

АЭД

Однако

 

в

 

данной

 

статье

 

будем

 

рассмат

-

ривать

 

влияние

 

на

 

сработку

 

ресурса

 

АЭД

 

несинусои

-

дальности

 

напряжения

 

в

 

СЭС

.

МЕТОДОЛОГИЯ

 

РАСЧЕТОВ

В

 [2] 

более

 35 

лет

 

назад

 

было

 

предложено

 

следу

-

ющее

 

выражение

 

для

 

определения

 

относительного

 

значения

 

продолжительности

 

жизни

 (

ресурса

изоля

-

ции

 

обмоток

 

статора

 

Z

 

электродвигателей

 

при

 

нали

-

чии

 

высших

 

гармоник

 

напряжения

 

z

 =   = 

, (1)

где

 

Z

 — 

продолжительность

 

жизни

 

изоляции

 

при

 

температуре

обусловленной

 

питающим

 

напря

-

жением

 

основной

 

частоты

 

и

 

высшими

 

гармониче

-

скими

 

составляющими

Z

н

 — 

продолжительность

 

жизни

  (

ресурс

изоляции

 

при

 

номинальной

 

тем

-

пературе

h

 — 

номер

 

гармоники

U

h

 — 

отношение

 

напряжения

 

гармоники

 

h

 

к

 

номинальному

 

зна

-

чению

.

За

 

последние

 

годы

 

появились

 

новые

 

типы

 

АЭД

новые

 

изоляционные

 

материалы

что

 

требует

 

про

-

верки

 

и

 

уточнения

 

выражения

 (1). 

В

 

исследовани

-

ях

 [3, 4] 

отмечается

что

 

ухудшение

 

технического

 

состояния

 

АЭД

 

в

 

СЭС

 

обусловлено

 

воздействием

 

практически

 

всех

 

групп

 

эксплуатационных

 

фак

-

торов

  (

электрических

механических

тепловых

химических

 

и

 

др

.). 

Однако

 

основной

 

причиной

 

сработки

 

технического

 

ресурса

 

АЭД

 

является

 

тем

-

пература

Несинусоидальность

 

питающего

 

напря

-

жения

 

приводит

 

к

 

протеканию

 

токов

 

высших

 

гар

-

моник

 

в

 

обмотке

 

статора

 

АЭД

дополнительному

 

нагреву

что

 

влияет

 

на

 

сработку

 

его

 

технического

 

ресурса

Методика

 

определения

 

технического

 

ресурса

приведенная

 

в

 [3], 

позволяет

 

учитывать

 

температур

-

ный

 

фактор

 

как

 

в

 

стационарном

так

 

и

 

в

 

пусковом

 

режиме

 

работы

 

АЭД

Общая

 

модель

 

комплексной

 

оценки

 

технического

 

состояния

разработанная

 

в

 [3], 

позволяет

 

учесть

 

влияние

 

ПКЭ

 (

несинусоидальность

 

питающего

 

напряжения

на

 

изменение

 

технического

 

ресурса

 

АЭД

В

 [5, 6] 

для

 

оценки

 

теплового

 

износа

 

изоляции

 

АЭД

 

предлагается

 

использовать

 

подход

основанный

 

на

 



-

градусном

 

правиле

С

 

учетом

 

этого

 

в

 [3] 

по

-

лучены

 

выражения

 

для

 

определения

 

фактического

 

сработанного

 

и

 

фактического

 

остаточного

 

ресурсов

 

изоляции

 

АЭД

:

 

R

*

 = 

R

*

0

 + 

 

, (2)

 

R

*

ост

 = 

R

*

0.

ост

 – 

 

, (3)

где

 

R

*

 

и

 

R

*

ост

 — 

значения

 

фактического

 

сработанно

-

го

 

и

 

остаточный

 

ресурс

 

АЭД

 (

о

.

е

.) 

соответственно

R

*

0

 

и

 

R

*

0.

ост

 — 

значения

 

нормативного

 

ресурса

 

и

 

норма

-

тивного

 

остаточного

 

ресурса

 

соответственно

dr

*

 —

интервал

 

наработки

на

 

котором

 

dr

*

 

 0; 

j

 = 1

K

 — 

количество

 

интервалов

на

 

которых

 

наблюдаются

 

ненормативные

 

условия

 

эксплуатации

 

АЭД

  (

от

-

клонение

 

ПКЭ

); 

R

*

j

 — 

фактический

 

сработанный

 

ресурс

 

на

 

j

-

м

 

интервале

 

наработки

 

в

 

нормативных

 

условиях

 

эксплуатации

*

 = 

 / 

0

 — 

относитель

-

ное

 

значение

  (

кратность

фактической

 

темпера

-

туры

 

АЭД

 

 

к

 

номинальному

  (

базовому

значению

 

температуры

 

0



*

 = 



 / 

0

 — 

относительное

 

зна

-

чение

 

отклонения

 (

превышения

температуры

 

АЭД

 



 

к

 

номинальному

 (

базовому

значению

 

темпера

-

туры

 

0

.

Уравнение

 

нагрева

 

АЭД

 

имеет

 

вид

:

 

д

 = 



д

.0

 + (



д

.

уст

 – 



д

.0

, (4)

где

 



д

.0



д

.

уст

 — 

начальное

 

и

 

установившееся

 

пре

-

вышения

 

температур

 

АЭД

 

над

 

температурой

 

окру

-

жающей

 

среды

 

соответственно

r

 — 

время

 

нагрева

T

д

 — 

тепловая

 

постоянная

 

АЭД

.

Установившееся

 

превышение

 

температуры

 



д

.

уст

 

(

или

 



д

.0

определяется

 

по

 

формуле

 [5]:



д

.

уст

 = 

, (5)

где

 

P

 — 

мощность

 

потерь

 

в

 

АЭД

C

 — 

полная

 

тепло

-

емкость

 

АЭД

Чем

 

больше

 

напряжение

 

отклоняется

 

от

 

синусоидального

тем

 

выше

 

мощность

 

потерь

 

P

 

в

 

АЭД

 

и

соответственно

тем

 

выше

 

превышение

 

температуры

 



д

.

уст

.

Рассмотрим

 

АЭД

 

серии

 

АО

основного

 

исполне

-

ния

теплоемкость

 

которых

 

для

 1–3 

габарита

 

приве

-

дена

 

в

 

таблице

 1 [5].

Тепловая

 

постоянная

 

времени

 

T

д

 

равна

 

отноше

-

нию

 

полной

 

теплоемкости

 

C

 

к

 

суммарной

 

теплоотда

-

че

 

A

 [5]:

 

T

д

 =  . (6)

Значение

 

С

 

теплоемкости

 

АЭД

 

является

 

ве

-

личиной

 

практически

 

постоянной

 

и

 

не

 

зависит

 

от

 

характера

 

нагрузки

а

 

значение

 

А

 

теплоотдачи

 

об

-

мотки

 

даже

 

при

 

постоянной

 

нагрузке

 

зависит

 

от

 

температуры

 

прилегающих

 

к

 

ней

 

частей

 

АЭД

ко

-

торая

 

изменяется

 

в

 

процессе

 

нагрева

достигая

 

некоторого

 

установившегося

 

значения

  (

превыше

-

ние

 

температуры

 



д

.

уст

). 

Следовательно

тепло

-

вая

 

постоянная

 

времени

 

T

д

 

изменяется

 

в

 

процессе

 

нагрева

.

Величина

 

А

 

может

 

быть

 

приближенно

 

определена

 

по

 

выражению

:

 

A

 = 0,0072

Dl

, (7)

где

 

l

 — 

длина

 

корпуса

 

электродвигателя

D

 — 

диа

-

метр

 

пакета

 

статора

.

Подставив

 

формулу

 (7) 

в

 (6), 

получим

 

выражение

 

для

 

приближенного

 

определения

 

величины

 

T

д

:

 

T

д

 = 138,9

. (8)

Подставив

 

формулу

 (8) 

в

 (5), 

получим

 

выражение

 

для

 

приближенного

 

расчета

 

установившейся

 

темпе

-

 5 (74) 2022


background image

76

ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЕ

ратуры

 

АЭД

 

при

 

длительной

 

работе

 

с

 

потерями

 

P

возникающими

 

от

 

нарушения

 

ПКЭ

:

 



д

.

уст

 = 138,9

. (9)

Согласно

 [5], 

постоянную

 

времени

 

необдуваемого

 

АЭД

 

можно

 

принять

 

приближенно

 

равной

 2,5

T

0

где

 

T

0

 — 

начальное

 

значение

 

постоянной

 

времени

Ве

-

личина

 

T

0

 

известна

 

и

 

приведена

 

в

 

таблице

 1 [5] 

для

 

двигателей

 1–3 

габаритов

 

серии

 

АО

основного

 

ис

-

полнения

.

Величина

 

потерь

 

P

 

может

 

быть

 

определена

 

по

 

формуле

:

 

P

 = 

, (10)

где

 

P

дв

 — 

мощность

 

и

 

КПД

 

АЭД

Значение

 

КПД

 

АЭД

 

зависит

 

от

 

его

 

нагрузки

 

и

 

опре

-

деляется

 

по

 

рабочим

 

характеристикам

построенным

 

при

 

синусоидальном

  (

с

 

учетом

 

нормально

 

допусти

-

мых

 

отклонений

напряжении

 

и

 

постоянной

 

частоте

 

питающей

 

сети

 

в

 

СЭС

При

 

отклонении

 

напряжения

 

от

 

синусоидального

 

КПД

 

АЭД

 

уменьшается

а

 

вели

-

чина

 

потерь

следовательно

увеличивается

Примеры

 

рабочих

 

характеристик

 

АЭД

 

по

 

данным

 

типовых

 

испытаний

 

приведены

 

в

 [5].

Для

 

АЭД

 

серии

 

АО

используют

 

значения

 



 

для

 

различных

 

классов

 

изоляции

 [5]: 1/



= 0,083 

для

 

класса

 

А

то

 

есть

 12,048°

С

; 1/



 = 0,065 — 

для

 

клас

-

са

 

В

то

 

есть

 15,385°

С

; 1/



 = 0,035 — 

для

 

класса

 F, 

то

 

есть

 28,571°

С

.

Температура

 

АЭД

 

в

 

установившемся

 

режиме

 

д

.

уст

 

определяется

:

д

.

уст

 = 

охл

 + 



д

.

уст

. (11)

С

 

учетом

 

выражения

 (11) 

при

 

условии

 

учета

 

рабо

-

ты

 

АЭД

 

только

 

в

 

установившемся

 

режиме

когда

 

дей

-

ствует

 

фактор

 

несинусоидальности

 

питающего

 

на

-

пряжения

 

на

 

изменение

 

ресурса

 

АЭД

 (

наблюдается

 

повышенная

 

мощность

 

потерь

 

P

 

и

соответственно

повышенный

 

нагрев

 

АЭД

), 

можно

 

получить

 

значения

 

его

 

фактического

 

сработанного

 

и

 

остаточного

 

ресур

-

сов

Для

 

этого

 

подставим

 

выражение

 (11) 

с

 

учетом

 

(5) 

или

 (9) 

в

 

формулы

 (2) 

и

 (3), 

предварительно

 

раз

-

делив

 

д

.

уст

 

на

 

0

получим

 

выражения

 

для

 

оценки

 

сработанного

 

и

 

остаточного

 

ресурсов

:

 

R

*

 = 

R

*

0

 + 

 

R

*

j

 

, (12)

 

R

*

 = 

R

*

0

 + 

 

R

*

j

 

, (13)

 

 

R

*

ост

 = 

R

*

0.

ост

 – 

 

R

*

j

 

, (14)

 

R

*

ост

 = 

R

*

0.

ост

 – 

 

R

*

j

 

.

 (15)

 

Табл

. 1. 

Параметры

 

двигателей

 

серии

 

АО

основного

 

исполнения

Тип

 

электро

-

двигателя

P

ном

кВт

n

ном

об

/

мин

s

ном

%

I

н

А

K

i

о

.

е

.

C

АО

2

/

C

АОЛ

2

,

кДж

/

0

С

T

0

мин

T

д

 

= 2,5

T

0

мин

АО

2 (

АОЛ

2)-10-2

0,8

2830

0,239

1,8

5,7

7,32/6,30

10

25

АО

2 (

АОЛ

2)-12-2

1,1

2830

0,302

2,4

6,13

8,03/6,90

12

30

АО

2 (

АОЛ

2)-21-2

1,5

2860

0,399

3,3

6,31

9,75/8,75

9

22,5

АО

2 (

АОЛ

2)-22-2

2,2

2860

0,450

4,5

7,15

11,50/10,40

8

20

АО

2 (

АОЛ

2)-31-2

3,0

2880

0,571

6,1

6,75

14,65/13,30

12

30

АО

2 (

АОЛ

2)-32-2

4,0

2880

0,678

8,0

7,4

18,00/16,1

16

40

АО

2 (

АОЛ

)-11-4

0,6

1350

0,245

1,7

4,0

7,32/6,30

12

30

АО

2 (

АОЛ

)-12-4

0,8

1350

0,289

2,1

4,4

8,03/6,90

14

35

АО

2 (

АОЛ

)-21-4

1,1

1400

0,310

2,7

5,75

9,75/8,75

10

25

АО

2 (

АОЛ

)-22-4

1,5

1400

0,375

3,5

5,5

11,50/10,4

16

40

АО

2 (

АОЛ

)-31-4

2,2

1430

0,467

4,9

5,4

14,65/13,3

24

60

АО

2 (

АОЛ

)-32-4

3,0

1430

0,615

6,6

6,3

18,00/16,10

20

50

АО

2-41-4

4,0

1450

0,652

8,3

5,5

25,9/–

14

35

АО

2-42-4

5,5

1450

0,822

11,2

6,7

30,9/–

20

50

АО

2 (

АОЛ

2)-11-6

0,4

910

1,4

8,3

7,32/6,30

14

35

АО

2 (

АОЛ

2)-12-6

0,6

910

2,0

11,3

8,03/6,90

12

30

АО

2 (

АОЛ

2)-22-6

1,1

930

3,0

4,4

11,50/10,4

14

35

АО

2 (

АОЛ

2)-31-6

1,5

950

3,9

5,1

14,65/13,3

24

60

АО

2 (

АОЛ

2)-32-6

2,2

950

5,4

5,3

18,00/16,10

18

45


background image

77

МЕТОДОЛОГИЯ

 

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ

 

ИССЛЕДОВАНИЙ

Для

 

определения

 

сработанного

 

ресурса

а

 

как

 

след

-

ствие

и

 

снижения

 

срока

 

службы

 

АЭД

 

из

-

за

 

влияния

 

несинусоидального

 

напряжения

 

был

 

проведен

 

ряд

 

экспериментальных

 

исследований

 

как

 

в

 

лаборатор

-

ных

так

 

и

 

на

 

реально

 

действующих

 

производствах

Детальное

 

описание

 

экспериментов

 

представлено

 

ниже

.

Лабораторные

 

эксперименты

 

проводились

 

на

 

установке

 

с

 

линейным

 

напряжением

 380 

В

Ла

-

бораторный

 

стенд

общий

 

вид

 

и

 

структурная

 

схе

-

ма

 

которого

 

представлены

 

на

 

рисунке

 1, 

включа

-

ет

 

в

 

себя

трехфазный

 

источник

 

напряжения

 

U

0

три

 

катушки

 

L

S

 

переменной

 

индуктивности

три

 

резистора

 

R

s

 = 2,2 

Ом

асинхронный

 

двигатель

 

типа

 

АИР

 90L6 (

M

), 

тиристорный

 

выпрямитель

 

ТВН

-3-L-230-125 (

ТВ

), 

трехфазный

 

тиристорный

 

регулятор

 

мощности

 

ТРМ

-3M-30 (

ТРМ

), 

воздуш

-

ные

 

тепло

-

электронагреватели

 

мощностью

 6 

кВт

 

и

 1,5 

кВт

  (

ТЭН

и

 

ТЭН

2). 

Измерения

 

напряжений

 

проводились

 

в

 

точке

 

общего

 

присоединения

 

элек

-

троприемников

 

при

 

помощи

 

анализатора

 

качества

 

электроэнергии

 Fluke 125 B, 

позволяющего

 

опреде

-

лять

 

амплитуды

 

и

 

фазы

 

измеряемых

 

напряжений

 

и

 

токов

 

с

 1-

й

 

по

 40-

ю

 

гармоники

.

Было

 

проведено

 

четыре

 

серии

 

экспериментов

 

с

 

учетом

 

типичных

 

спектров

 

изменения

 

напряжения

.

Эксперимент

 1.

 

К

 

лабораторному

 

стенду

 

под

-

ключены

 

М

 

и

 

ТВ

Режим

 

работы

 

М

 — 

номинальный

Режим

 

работы

 

ТВ

 

регулируется

 

величиной

 

напря

-

жения

 

стороны

 

постоянного

 

тока

 

ТВ

 

U

d

 

в

 

процент

-

ном

 

соотношении

 

от

 

максимального

 

в

 

пределах

 

15÷55%.

Эксперимент

 2.

 

К

 

лабораторному

 

стенду

 

под

-

ключен

 

М

 

и

 

ТРМ

Режим

 

работы

 

М

 — 

номинальный

Режим

 

работы

 

ТРМ

 

регулируется

 

величиной

 

выход

-

ного

 

напряжения

 

U

c

 

в

 

процентном

 

соотношении

 

от

 

максимального

 

в

 

пределах

 10÷50%.

Эксперимент

 3.

 

К

 

лабораторному

 

стенду

 

под

-

ключен

 

М

ТВ

 

и

 

ТРМ

Режим

 

работы

 

М

 — 

номиналь

-

ный

Режим

 

работы

 

ТРМ

 — 

постоянный

 

с

 

величи

-

ной

 

выходного

 

напряжения

 

U

c

 40%. 

Режим

 

работы

 

ТВ

 

регулируется

 

величиной

 

напряжения

 

стороны

 

постоянного

 

тока

 

ТВ

 

U

d

 

в

 

процентном

 

соотношении

 

от

 

максимального

 

в

 

пределах

 15÷55%.

Эксперимент

 4.

 

Проводилось

 

моделирование

 

искажений

 

напряжения

вызванных

 

не

 

только

 

элек

-

троприемниками

подключенными

 

к

 

одной

 

точке

 

об

-

щего

 

присоединения

но

 

также

 

источниками

 

со

 

сто

-

роны

 

внешней

 

системы

 

электроснабжения

Такие

 

искажения

 

были

 

смоделированы

 

при

 

помощи

 

ТРМ

 

и

 

резисторов

 

R

s

как

 

показано

 

на

 

рисунке

 2. 

Режим

 

работы

 

М

 — 

номинальный

Режим

 

работы

 

ТРМ

 — 

постоянный

 

с

 

величиной

 

выходного

 

напряжения

 

U

c

 40%. 

Режим

 

работы

 

ТВ

 

регулируется

 

величиной

 

напряжения

 

стороны

 

постоянного

 

тока

 

ТВ

 

U

d

 

в

 

про

-

центном

 

соотношении

 

от

 

максимального

 

в

 

преде

-

лах

 15÷55%.

Производственные

 

эксперименты

 

проводи

-

лись

 

на

 

различных

 

предприятиях

 

ТЭК

 

и

 

МСК

При

 

а

)

б

)

Рис

. 1. 

Лабораторный

 

стенд

а

общий

 

вид

б

структур

-

ная

 

схема

 

TPM

M

ТЭН

TB

L

s

I

(

h

)

0

I

M

(

h

)

I

(

h

)

TRM

U

0

I

(

h

)

ТВ

T

РМ

ТЭН

2

M

ТЭН

1

ТВ

Рис

. 2. 

Структурная

 

схема

 

лабораторного

 

стенда

 

при

 

искажениях

 

со

 

стороны

 

СЭС

L

s

R

s

I

M

(

h

)

U

0

I

(

h

)

ТВ

T

РМ

ТЭН

2

M

ТЭН

1

ТВ

I

(

h

)

ТОП

помощи

 

измерителя

 

качества

 

электроэнергии

 

проводились

 

измерения

 

питающего

 

напряжения

 

с

 1-

й

 

по

 50-

ю

 

гармоники

 

непосредственно

 

в

 

точке

 

подключения

 

АЭД

Измерение

 1. 

Электродвигатель

 

с

 

линейным

 

на

-

пряжением

 380 

В

Было

 

проведено

 117 

замеров

 

с

 

ин

-

тервалом

 10 

минут

.

Измерение

 2. 

Электродвигатель

 

с

 

линейным

 

на

-

пряжением

 10 

кВ

Было

 

проведено

 98 

замеров

 

с

 

ин

-

тервалом

 3 

секунды

.

ОБРАБОТКА

 

РЕЗУЛЬТАТОВ

 

Все

 

измерения

проведенные

 

в

 

ходе

 

лабораторных

 

и

 

производственных

 

экспериментов

были

 

обработа

-

ны

и

 

получены

 

исходные

 

данные

 

для

 

определения

 

сработанного

 

и

 

остаточного

 

технического

 

ресурсов

 

 5 (74) 2022


background image

78

(

продолжительности

 

жизни

изо

-

ляции

 

обмоток

 

статора

 

АЭД

 

с

 

уче

-

том

 

коэффициента

 

нелинейных

 

искажений

 

напряжения

 

THDu

Ре

-

зультаты

 

расчетов

 

представлены

 

на

 

рисунке

 3. 

Из

 

полученных

 

результатов

 

следует

что

 

снижение

 

техниче

-

ского

 

ресурса

  (

срока

 

службы

изоляции

 

зависит

 

не

 

только

 

от

 

коэффициента

 

THDu

но

 

и

 

от

 

па

-

раметров

 

спектра

 

напряжения

проложенного

 

к

 

обмоткам

 

статора

Спектры

 

напряжений

полученных

 

в

 

ходе

 

экспериментов

 1–4, 

пред

-

ставлены

 

на

 

рисунках

 4–7, 

полу

-

ченных

 

в

 

результате

 

измерений

 

10 

кВ

 — 

на

 

рисунке

 8, 

в

 

результа

-

те

 

измерений

 380 

В

 — 

на

 

рисун

-

ке

 9. 

По

 

оси

 

ординат

 

обозначены

 

коэффициенты

 

K

u

(

h

гармониче

-

ской

 

составляющей

 

напряжения

 

h

 

в

 

процентах

 

от

 

составляющей

 

основной

 

гармоники

 

U

1

.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенные

 

исследования

 

по

-

казывают

что

 

на

 

надежность

 

по

-

требителей

 

в

 

СЭС

 

и

в

 

частно

-

сти

на

 

надежность

 

АЭД

 

влияют

 

отличающиеся

 

от

 

нормативных

 

ПКЭ

Рассмотрено

 

влияние

 

неси

-

нусоидальности

 

напряжения

 

на

 

ресурс

 

АЭД

Получены

 

выраже

-

ния

 

оценки

 

сработанного

 

и

 

оста

-

точного

 

ресурсов

 

АЭД

позволя

-

ющие

 

учесть

 

влияние

 

ПКЭ

На

 

основе

 

лабораторных

 

и

 

реальных

 

ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЕ

Рис

. 3. 

Результаты

 

расчетов

 

технического

 

ресурса

 (

продолжительности

 

жизни

изоляции

 

обмоток

 

стато

-

ра

 

АЭД

Рис

. 4. 

Спектр

 

напряжения

 

эксперимента

 1

Рис

. 5. 

Спектр

 

напряжения

 

эксперимента

 2

Рис

. 6. 

Спектр

 

напряжения

 

эксперимента

 3


background image

79

ЛИТЕРАТУРА

1. 

ГОСТ

 32144-2013. 

Электрическая

 

энергия

Совместимость

 

техниче

-

ских

 

средств

 

электромагнитная

Нормы

 

качества

 

электрической

 

энергии

 

в

 

системах

 

электроснабже

-

ния

 

общего

 

назначения

. URL: https://

docs.cntd.ru/document/1200104301.

2. 

Шидловский

 

А

.

К

., 

Кузнецов

 

В

.

Г

Повышение

 

качества

 

энергии

 

в

 

электрических

 

сетях

Киев

Нау

-

кова

 

думка

, 1985. 268 

с

.

3. 

Назарычев

 

А

.

Н

., 

Андреев

 

Д

.

А

Ме

-

тоды

 

и

 

математические

 

модели

 

комплексной

 

оценки

 

технического

 

состояния

 

электрооборудования

Иваново

Иван

гос

энерг

ун

-

т

2005. 224 

с

.

4. 

Назарычев

 

А

.

Н

Оценка

 

техниче

-

ского

 

состояния

 

и

 

расчет

 

эксплу

-

атационной

 

надежности

 

электро

-

двигателей

 // 

Энергоэксперт

, 2011, 

 3. 

С

. 62–66.

5. 

Бухман

 

Е

.

И

., 

Мейстель

 

А

.

М

., 

Най

-

дис

 

В

.

А

Рекомендации

 

по

 

выбору

 

асинхронных

 

двигателей

 

для

 

ме

-

таллорежущих

 

станков

  (

на

 

при

-

мере

 

двигателей

 

серии

 

АО

2). 

М

.: 

ЭНИМС

, 1972. 70 

с

.

6. 

Таран

 

В

.

П

Техническая

 

диагно

-

стика

 

при

 

эксплуатации

 

электро

-

оборудования

Киев

Урожай

1978. 152 

с

.

REFERENCES
1.  State standard GOST 32144-2013. 

Electric energy. Electromagnetic 
compatibility of technical equipment. 
Power quality limits in the public 
power supply systems. URL: https://
docs.cntd.ru/document/1200104301.

2. Shidlovskiy A.K., Kuznetsov V.G. 

Power quality improvement in elec-
trical networks. Kiev, Naukova dum-
ka Publ., 1985. 268 p. 

3. Nazarychev A.N., Andreev D.A. 

Methods and mathematical models 
of complex evaluation of equipment 
technical condition. Ivanovo, Ivano-
vo State Power Engineering Univer-
sity, 2005. 224 p. (In Russian)

4.  Nazarychev A.N. Evaluation of tech-

nical condition and calculation of op-
erating reliability of electrical motors // 
Energoekspert Publ., 2011, no. 3, 
pp. 62-66. (In Russian)

5. Bukhman E.I., Meystel A.M., Nay-

dis V.A. Recommendations on se-
lection of asynchronous motors for 
metal-cutting machines (by example 
of motors of series AO2). Moscow, 
ENIMS Publ., 1972. 70 p. (In Rus-
sian)

6.  Taran V.P. Technical diagnosis dur-

ing electrical equipment operation. 
Kiev, Urozhay Publ., 1978. 152 p.

экспериментальных

 

данных

 

по

-

лучены

 

зависимости

 

техническо

-

го

 

ресурса

  (

продолжительности

 

жизни

изоляции

 

обмоток

 

статора

 

АЭД

 

от

 

коэффициента

 

нелиней

-

ных

 

искажений

 

напряжения

 

для

 

АЭД

 

в

 

СЭС

 

на

 

предприятиях

 

ТЭК

 

и

 

МСК

Установлено

что

 

из

-

за

 

протекания

 

высших

 

гармоник

 

по

-

является

 

дополнительный

 

нагрев

 

изоляции

приводящий

 

к

 

сокраще

-

нию

 

ее

 

нормативного

 

техническо

-

го

 

ресурса

Приведенные

 

результаты

 

дают

 

основание

 

для

 

проведения

 

даль

-

нейших

 

исследований

 

по

 

коли

-

чественной

 

оценке

 

сработанного

 

и

 

остаточного

 

ресурсов

 

АЭД

 

с

 

по

-

мощью

 

разработанной

 

матема

-

тической

 

модели

 

с

 

целью

 

оценки

 

материального

 

ущерба

 

от

 

проте

-

кания

 

токов

 

высших

 

гармоник

 

по

 

обмотке

 

статора

А

 

исходя

 

из

 

того

какое

 

время

 

ПКЭ

 

не

 

соответство

-

вали

 

стандарту

 

и

 

какой

 

вклад

 

в

 

искажение

 

напряжения

 

вносили

 

отдельные

 

потребители

 

или

 

СЭС

 

в

 

целом

можно

 

распределить

 

от

-

ветственность

 

за

 

компенсацию

 

ущерба

 

от

 

сверхнормативной

 

сра

-

ботки

 

ресурса

 

АЭД

 

между

 

потре

-

бителями

 

и

 

энергоснабжающей

 

организацией

Исследование

 

выполнено

 

за

 

счет

 

гранта

 

Российского

 

научного

 

фонда

 

 21-79-10027. 

Рис

. 9. 

Спектр

 

напряжения

 

измерения

 380 

В

Рис

. 7. 

Спектр

 

напряжения

 

эксперимента

 4

Рис

. 8. 

Спектр

 

напряжения

 

измерения

 10 

кВ

 5 (74) 2022


Оригинал статьи: Оценка надежности потребителей с учетом влияния показателей качества электроэнергии в системах электроснабжения

Ключевые слова: электроснабжение, система электроснабжения, надежность, потребители электроэнергии, асинхронные электродвигатели, техническое состояние, показатели качества электроэнергии

Читать онлайн

Рассмотрены вопросы влияния показателей качества электроэнергии (ПКЭ) на надежность потребителей в системах электроснабжения (СЭС). Показано негативное влияние высших гармоник тока и напряжения в СЭС на повреждаемость асинхронных электродвигателей (АЭД), установленных у потребителей. Представлены примеры расчета технического ресурса АЭД с учетом негативного воздействия несоответствующих установленным требованиям ПКЭ. Предложен подход по обеспечению надежности СЭС, заключающийся в учете влияния ПКЭ на состояние АЭД.

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 1(82), январь-февраль 2024

Исследование влияния объектов микрогенерации на уровень напряжения в электрических сетях низкого напряжения

Возобновляемая энергетика / Накопители Учет электроэнергии / Тарифообразование / Качество электроэнергии
Харитонов М.С. Кугучева Д.К.
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 6(81), ноябрь-декабрь 2023

Критерий потерь мощности от несимметричных токов в трехфазных трансформаторах и четырехпроводных линиях

Учет электроэнергии / Тарифообразование / Качество электроэнергии
Косоухов Ф.Д. Епифанов А.П. Васильев Н.В. Криштопа Н.Ю. Горбунов А.О. Борошнин А.Л.
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 6(81), ноябрь-декабрь 2023

Методика определения мест установки средств компенсации перемежающейся несимметрии напряжений в электрической сети с тяговой нагрузкой

Учет электроэнергии / Тарифообразование / Качество электроэнергии
Тульский В.Н. Силаев М.А. Шиш К.В. Бордадын П.А. Шиш М.Р. Семешко Д.А.
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 6(81), ноябрь-декабрь 2023

О влиянии провалов и прерываний напряжения на режимы функционирования промышленных систем электроснабжения

Учет электроэнергии / Тарифообразование / Качество электроэнергии Диагностика и мониторинг
Севостьянов А.А.
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»