Введение к работе
Актуальность темы. Исследования эксплуатационных режимов сельских сетей 0,38 кВ, проведённые вузами и научно-исследовательскими институтами, показали, что в сетях с коммунально-бытовыми и смешанными нагрузками возникает значительная несимметрия токов, то есть режимы работы сельских сетей 0,38 кВ являются объективно несимметричными. Несимметрия токов в сети вызывает несимметрию напряжений на зажимах трёхфазных электроприёмников, которая во многих случаях превышает в 2…2,5 раза допустимое ГОСТ 13109-97 значение. При величине коэффициентов несимметрии токов обратной и нулевой последовательности в сети, равной 0,25…0,30, потери мощности и электрической энергии в линиях 0,38 кВ и трансформаторах потребительских подстанций возрастают на 30…50% по сравнению с симметричным режимом работы.
В указе Президента Российской Федерации №889 от 4.06.2008 г. «О некоторых мерах по повышению энергетической эффективности российской экономики» отмечается: в целях снижения энергоёмкости валового внутреннего продукта Российской Федерации, обеспечения рационального и экологически ответственного использования энергии и энергетических ресурсов энергоёмкость российской экономики к 2020 году должна быть снижена на 40% по сравнению с 2007 годом.
Данный указ Президента РФ является руководящим документом для всех электросетевых компаний России на ближайшие двенадцать лет, в течение которых предстоит снизить потери электроэнергии в электрических сетях России на 40 % по сравнению с 2007 годом, повысить эффективность передачи и распределения электроэнергии до уровня промышленно развитых стран. Суммарные относительные потери электроэнергии в электрических сетях России составляют примерно 15 % , что в 2 – 2,5 раза выше, чем, например в сетях Японии и Германии и более чем в 1,5 раза выше, чем в других промышленно развитых странах.
В Федеральном Законе Российской Федерации №261-ФЗ от 23 ноября 2009 года отмечается: «Значение целевых показателей в области электроснабжения и повышения энергетической эффективности должны отражать сокращение потерь энергетических ресурсов при их передаче».
Таким образом, сокращение потерь электрической энергии в сельских сетях 0,38 кВ является важной задачей в области сельской электроэнергетики.
Объект исследования. Сельские электрические сети 0,38 кВ.
Предмет исследования. Снижение потерь электрической энергии в трансформаторах потребительских подстанций и сельских линиях 0,38 кВ.
Цель работы. Снижение потерь электрической энергии в сельских сетях 0,38 кВ с помощью трансформаторного симметрирующего устройства (ТСУ).
Задачи исследования:
-
Разработка метода теоретического анализа трансформаторного симметрирующего устройства.
-
Анализ ТСУ для определения зависимостей изменения параметров симметрирующих элементов, токов, напряжений и мощностей трансформатора и конденсаторных батарей от тока однофазной нагрузки.
-
Изучение механизма симметрирования тока однофазной нагрузки в трёхфазную симметричную систему токов ТСУ.
-
Экспериментальное исследование ТСУ для установления работоспособности устройства и проверки результатов теоретического анализа.
Основные положения диссертации выносимые на защиту:
метод теоретического анализа трансформаторного симметрирующего устройства;
результаты анализа трансформаторного симметрирующего устройства;
принцип действия ТСУ по преобразованию тока однофазной нагрузки в трёхфазную симметричную систему токов;
методика экспериментального исследования ТСУ;
результаты экспериментального исследования ТСУ.
Научная новизна работы состоит в следующем:
разработан метод теоретического анализа трансформаторного симметрирующего устройства;
получены математические выражения для параметров симметрирующих элементов, токов, напряжений и мощностей трансформатора и конденсаторных батарей в зависимости от тока однофазной нагрузки;
раскрыт механизм преобразования тока однофазной нагрузки в трёхфазную симметричную систему токов ТСУ;
предложена методика экспериментального исследования ТСУ.
Практическая значимость работы заключается в снижении несимметрии токов в сельских сетях 0,38 кВ путём применения трансформаторных симметрирующих устройств для симметрирования мощных однофазных нагрузок (стабилизаторы напряжения, сварочные трансформаторы и др.), в результате этого снижаются потери мощности и электроэнергии в этих сетях.
Апробация. Основные положения и результаты исследований представлены, обсуждены и одобрены на ежегодных научных конференциях Санкт-Петербургского государственного аграрного университета в 2008 – 2010 гг. Диссертационная работа обсуждалась на секции «Технических наук» III тура Всероссийского конкурса на лучшую научную работу среди студентов, аспирантов и молодых учёных высших учебных заведений Министерства сельского хозяйства РФ в Саратовском государственном аграрном университете 25 – 26 мая 2010 г., а также на научно-практической конференции молодых специалистов ОАО «СевЗап НТЦ» в Санкт-Петербурге, в 2007 г.; на конференции молодых специалистов ОАО «Инженерный центр ЕЭС», Хотьково, сентябрь 2008 г. За участие в работе конференций и выступление с докладами соискатель награждён 5 дипломами.
Внедрение. Материалы исследования трансформаторного симметрирующего устройства приняты к внедрению в филиале ОАО «ЛОЭСК» «Кировские городские электрические сети»
Публикации. По результатам исследований опубликованы 9 статей, в том числе три – в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объём диссертации. Диссертационная работа состоится из введения, 5 глав, общих выводов, списка литературы из 73 наименований и 4 приложений, изложена на 115 страницах, включает 17 таблиц и 39 рисунков.
