ТЕХНИЧЕСКИЕ ПОТЕРИ ОТ ПЕРЕКОСА ФАЗ И МЕРЫ ПО ИХ СНИЖЕНИЮ

СОВРЕМЕННАЯ НАУКА: АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ И ПУТИ ИХ РЕШЕНИЯ, ФЕВРАЛЬ, 2014

~32~

УДК 621.316

АНДРЕЕВА З.А. ВЕНЕДИКТОВ С.В. БОГОМОЛОВ А.А. ДЕРЖАВИН А.С.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ПОТЕРИ ОТ ПЕРЕКОСА ФАЗ И МЕРЫ ПО ИХ СНИЖЕНИЮ

Аннотация. Проведена оценка потерь электроэнергии в распределительных сетях,

рассмотрены технические средства по их снижению и предложена новая

автоматизированная система контроля и управления параметрами РЭС.

Ключевые слова: потери электроэнергии; несимметрия нагрузки; контроль и

управление параметрами сети

ANDREYEVA Z.A., VENEDIKTOV S. V., BOGOMOLOV A.A., DERZHAVIN A.S.

TECHNICAL LOSSES FROM THE DISTORTION OF PHASES AND THE MEASURE

FOR THEIR DECREASE

Abstract. The assessment of losses of the electric power in distributive networks is carried out,

technical means on their decrease are considered and the new automated control and management

system for the RES parameters is offered.

Keywords: electric power losses; asymmetry of loading; control and management of network

parameters.

В настоящее время структура рынка электроэнергии такова, что потери энергии в

электрических сетях целиком ложатся на сетевые организации, занимающиеся

транспортировкой электроэнергии от источника к потребителю. Вследствие этого, вопрос

снижения потерь стоит достаточно остро, и для его решения используются различные

технические и информационные системы.

В целом потери электроэнергии состоят из потерь технологических (14 - 15% от

передаваемой мощности), вызванных передачей энергии, и потерь коммерческих,

возникающих из-за несовершенства системы контроля и учета электроэнергии, а также

хищений. Потери технологические возникают из совокупности различных факторов, в

частности несимметрии нагрузки (4 - 6%), влияние которой особенно сильно в сетях

коммунального электроснабжения. Если рассматривать потери электрической энергии в

сельском среднестатистическом районе, то наглядно это видно на примере диаграмм

нагрузок по фазам снятых в сети 0,4 кВ Семеновских РЭС ОАО МРСК «Центра и

Приволжья».

Рис. 1 Нагрузка на фазах 0,4 кВ КТП 318


~33~

Рис. 2 Нагрузка на фазах фидера 0,4 кВ

В качестве среднестатистического города рассматривался г. Козьмодемьянск, на примере

сетей ОАО «Энергия». В частности по фидеру 1003 ПС 110/10 были получены результаты,

явно свидетельствующие о наличии существенного перекоса нагрузки фаз, безусловно

влекущего за собой потери электроэнергии.

Анализ выполнен по результатам замеров дневных нагрузок в летний период на шинах

0,4 кВ ТП. Расчетные нагрузки фаз фидера получены путем суммирования нагрузок

потребителей с учетом потерь в линиях. Фактические потери вследствие неравномерности

загрузки фаз рассчитаны с применением коэффициента дополнительных потерь,

учитывающий неравномерность загрузки фаз сети 0,4 кВ, рассчитываемый по формуле:

Ф

Н

Ф

Н

2

СBA

2

C

2

B

2

A

ДПR

R5,1

R

R5,11

)III(

III3К

Ниже в табл. 1,2 и рис.3,4 приведены результаты расчета.

Таблица 1. Расчетная нагрузка на фазах фидера 1003

Период

измерения

Расчетная суммарная нагрузка на фазах с учетом потерь в линиях,

кВт

Фаза А Фаза В Фаза С

2008 213,4 198,3 195,5

2009 244,4 238,1 219,3

2010 204,9 211,7 183,3

2011 179,3 175,1 156,0

2012 185,7 186,1 177,4

Рис. 3 Расчетная нагрузка на фазах фидера 1003


~34~

Таблица 2. Потери электроэнергии вследствие неравномерности загрузки фаз

Год Коэффициент

дополнительных потерь

Потери электроэнергии,

кВт.ч

2008 1,004224 3642,719

2009 1,005817 4216,919

2010 1,010265 3620,574

2011 1,009946 3079,441

2012 1,001344 3285,314

Рис. 4. Потери электроэнергии вследствие неравномерности загрузки фаз

Вышеизложенные результаты наглядно раскрывают актуальность научно-технической

проблемы, требующей решения.

В настоящее время рассматриваются следующие технические средства, позволяющие

снижать технологические потери в сетях:

- стабилизаторы напряжения сети;

- Трансформаторы с симметрирующими устройствами (ТМСУ);

- симметрирующие автотрансформаторы (Симметрирующий АТС-С);

- реле напряжения, перекоса и последовательности фаз (Реле РНПП - 311);

- приборы защитные релейные (Семейство ПЗР-2-3-3);

- устройства контроля параметров сети (PZS 10).

Рассмотренные средства или требуют значительных капитальных вложений, или

работают на отдельного потребителя, или решают частные задачи.

Для автоматического управления параметрами распределительных электрических сетей

предлагается использование автоматизированной системы контроля и управления

параметрами РЭС. Структурная схема ИАС КиУ РЭС представлена на рис. 5.

Рис.5 Структурная схема ИАС КиУ РЭС

Интернет

КПС

АФП

КПС

АКН

КПС

АВСН

GSM-модем

ПЛК

Маршрутизатор

ЦУП

АРМ АРМ

Трансформаторная

подстанция

Фидеры

Диспетчерская


~35~

Она состоит из отдельных, способных работать в автоматическом режиме,

функционально законченных модулей:

- автоматического фидерного переключателя (АФП);

- автоматического коммутатора нагрузки (АКН);

- автоматического выключателя силовой нагрузки 0,4 кВ (АВСН);

- контроля параметров сети (КПС);

- центральной управляющей платформы (ЦУП).

Силовая часть модуля АКН представляет собой блок переключателей. Этот блок

реализован в виде макета, который используется для исследования работы системы, и

представлен ниже на рис.6.

Рис. 6 Макет силовой части блока

С помощью автоматического выключателя подается напряжение на фазу А, при этом

загорается световая индикация рабочей фазы и лампы нагрузки. При поступлении сигнала о

возникшей несимметрии, переключатель конкретной фазы срабатывает и переключает часть

нагрузки перегруженной фазы на свою. Тем самым нагрузка между ними выравнивается. На

макете это реализуется вручную. Аналогично происходит переключение между другими

фазами. Имеющаяся на стенде светодиодная индикация позволяет отслеживать

переключение нагрузки между фазами, а наличие измерительных приборов – осуществлять

постоянный контроль электрических параметров.

В реальных сетях работа блока невозможна без использования принципов АСУ. Для

автоматизации процесса контроля и управления несимметрией фаз разрабатывается

программно-аппаратный комплекс, который позволит осуществлять контроль и управление

несимметрией без вмешательства оперативного персонала, а именно, модуль КПС,

фунциональная схема которого представлена на рис. 7.

Рис. 7 Функциональная схема модуля КПС

Модуль КПС может отслеживать несколько параметров сети, и при возникновении

перекоса фаз по нагрузке, в частности, отдавать сигнал с выдержкой времени на блок

переключателей для последующего переключения фаз. Выдержка времени и уставка

срабатывания вводятся во избежание частых срабатываний блока.

При необходимости контроля работы системы со стороны оперативного персонала

сетевой организации в силовые модули кроме модуля КПС вводится модем для установления

связи по каналу GSM.


~36~

Работу всей системы контролирует ЦУП, способная накапливать и обрабатывать

информацию по экономии электроэнергии, рассчитанную по методике:

По воздушной линии 0,4 кВ за год передается 120000 кВт ч электроэнергии.

Максимальная нагрузка составляет 40 кВт. До выравнивания нагрузки токи по фазам были

60, 40, 20 А. После переключения однофазных нагрузок удалось токи выравнить до значений

45, 40, 35 А. Определить экономию электроэнергии, если отношение R

R

N

ф

составляет 1,2.

Потеря напряжения в первом случае 19 В, во втором 15 В.

Решение:

47,18,127,38,18,214400

56003

8,18,1114400

4001600360032,15,12,15,11

204060

2040603

2

222

нер

k

кнер , , , ,

, , , , ,

1

2 2 2

2345 40 35

45 40 351 18 18 3

2025 1600 1225

144001 18 18

34850

144002 8 18 2 83 18 1 03

Число часов использования максимума:

ТW

Рмакс

макс

120000

403000 ч

Время максимальных потерь:

0124

100008760 0124 0 3 8760 0 424 8760 1575

22 2, , , ,

Тмакс ч

к11575

30000 325 ,

W

0 7120000

1000 325 1 47 19 103 15 273 27 93 15 45

273 12 48 3407

, , , , , ,

,

В результате переключения однофазных электроприемников на другие фазы и

выравнивания токов экономия электроэнергии составит 3407 кВт ч или 2,84 % от всей

передаваемой электроэнергии.

Вывод: Предварительные расчеты показывают, что внедрение вышеизложенной

автоматизированной системы приведет к снижению потерь электроэнергии при ее

транспортировке на 3-4% от общего объема передаваемой энергии. А невысокая цена блока

и простота эксплуатации позволят быстро окупить понесенные затраты.

Список литературы

1. Андреева З.А., Венедиктов С.В., Богомолов А.А., Егошин Ю.Ю. Автоматизированная

система контроля и управления параметрами распределительной электрической сети //

Материалы Восьмой международной научной школы «Наука и инновации-2013» ISS «SI-

2013» - Йошкар-Ола, ГБОУ ДПО (ПК) С «Марийский институт образования», 2013. -313 с.

2. Андреева З.А. Автоматизированная система контроля и управления несимметрией фаз

//Материалы VIII Республиканского конкурса инновационных проектов по программе

«Участник молодежного научно-инновационного конкурса» (УМНИК-2013) в рамках


~37~

Открытой научной конференции молодежи и студентов «Молодая инновационная Чувашия:

творчество и активность» 14-15 марта 2013 г. – Чебоксары, 2013. – 124 с.

3. Андреева З.А., Венедиктов С.В., Богомолов А.А., Егошин Ю.Ю. Автоматизированная

система контроля и управления параметрами распределительной электрической сети

//Инновации в образовательном процессе: сборник трудов науч.-практ. конф. – Чебоксары:

ЧПИ МГОУ, 2013. – Вып. 11. – 444 с.

ДАННЫЕ ОБ АВТОРАХ

Андреева Зинаида Анатольевна, преподаватель кафедры ЭПП, Чебоксарский

политехнический институт (филиал) федерального государственного бюджетного

образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский

государственный машиностроительный университет (МАМИ)» ул. Карла Маркса, д.54,

г.Чебоксары, 428000, Российская Федерация. E-mail: [email protected]

Венедиктов Сергей Васильевич, заведующий кафедрой ЭПП, к.т.н., доцент,

Чебоксарский политехнический институт (филиал) федерального государственного

бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования

«Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ)» ул. Карла

Маркса, д. 54, г. Чебоксары, 428000, Российская Федерация. E-mail: [email protected]

Богомолов Алексей Андреевич, главный специалист по микропроцессорным системам

ООО "Каскад-АСУ", проезд Машиностроителей д. 1, г. Чебоксары, 428000, Российская

Федерация

Державин Андрей Сергеевич, директор, ООО "Промавтоматизация", ул. Кривова

д. 4а, г. Чебоксары, 428000, Российская Федерация. E-mail: [email protected]

УДК 621.311.171

БРОВЦИНОВА Л.М., САМОСЕЙКО В.Ф., САУШЕВ А.В., РУМЯНЦЕВ А.Ю.

ПЕРСПЕКТИВНОСТЬ ГРЕБНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ УСТАНОВОК

С УНИПОЛЯРНЫМИ МАШИНАМИ

Аннотация. Рассматривается возможность и перспективность применения

униполярных электрических машин в структуре гребных электрических установок.

Показано, что по своим технико-экономическим показателям униполярные машины имеют

ряд преимуществ перед классическими видами машин.

Ключевые слова: гребная установка; униполярная машина; массогабаритные

показатели.

BROVTSINOVA L.M.; SAMOSEYKO V. F.; SAUSHEV A.V.; RUMYANTSEV A.YU.

PROSPECTS OF ROWING ELECTRICAL UNITS WITH UNIPOLAR CARS

Abstract. Opportunity and prospects of use of unipolar electric cars in structure of rowing

electrical units is considered. It is shown that on the technical and economic indicators unipolar

cars have a number of advantages before classical types of cars.

Keywords: rowing installation; unipolar car; mass-dimensional indicators.

Гребная установка – комплекс, образованный двигателем, движителем и системой их

сопряжения. Наиболее целесообразным типом силовой установки для современных судов,

где происходит частая смена режимов движения, повышенные требования к

маневрированию, считается гребная электрическая установка (ГЭУ). Таким образом,

электрическая передача является одним из прогрессивных видов передач на судах и

находится в поле зрения специалистов как в России, так и в других странах.

mailto:[email protected]



Documents

ТЕХНИЧЕСКИЕ ПОТЕРИ ОТ ПЕРЕКОСА ФАЗ И МЕРЫ ПО ИХ СНИЖЕНИЮ