Содержание к диссертации
стр.
ВВДЕНЙЕ .... 5
ГЛАВА I. ВЛИЯНИЕ ШСЙММЕТРЩ ТОКОВ НА ТЕХШКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ .
ПОКАЗАТЕЛИ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ И СУЩЕСТВУЮЩИЕ СПО
СОБЫ ЕГО УМЕНЬШЕНИЯ "
1.1. Влияние качества напряжения на технические харак-
'теристнки осветительного оборудования П
Влияние качества питающего напряжения на динамические характеристики асинхронных двигателей '2
Обзор и анализ способов и средств симметрирования в распределительных сетях сельскохозяйственного
- назначения ..*. 14
Обзор существующих устройств -'симметрирования че-тырехпроводных трехфазных сетей.. *. 19
Обзор существующих методов исследования несимметрии сетей 0,38 кВ 23
Заключение по главе 26
ГЛАВА 2. СПОСОБ СШШТИРОВШЙЯ ЧЕТЫРЕХПРОКЩШХ ТРЕХФАЗНЫХ
СЕТЕЙ МЕТОДОМ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ЧАСТИ ОДНОФАЗНОЙ НАГРУЗ
КИ ПЕРЕГРУЖЕННОЙ ШАЗЫ НА НЕДОГРУЖЕННУЮ. .
2.1. Обоснование способа симметрирования, основанного
на переключении части однофазной нагрузки перег
руженной фазы на недогруженную. 28
Определение необходимого числа симметрирующих нагрузок и их мощности при реализации способа симметрирования переключением части однофазной нагрузки с перегруженной фазы на недогруженную 31
Симметрирование при равном коэффициенте неуравновешенности .... 35
стр.
Влияние несимметричного режима на дополнительные потери напряжения участка сети 37
Способ управления симметрирующим устройством....38
Сравнение эффективности способа симметрирования, основанного на переключении части однофазной нагрузки 'перегруженной фазы на недогруженную, с существующими способами симметрирования 39
2.7. Еыбор места установки СУ в сети 43
Заключение по главе. 45
ГЛАВА 3. МЕТОДИКА ПРОЩЕНИЯ НА ЭШ МАШИННОГО ЭКСПЕРИМЕНТА
ПО МОДЕЛИРОВАНИЮ СХЕМ СЕТЕЙ 0,38 кВ И РЕЖИМОВ Ж
РАБОТЫ С УЧЕТОМ НЕСИММЕТРИЧНОГО РЕЖИМА И ИМИТАЦИЙ
РАБОТЕ СИММЕТРИРУЮЩЕГО УСТРОЙСТВА
Постановка вопроса .47
Алгоритм моделирования сетей .50
Алгоритм выбора сечений проводов .51
Моделирование графиков нагрузки .54
Алгоритм расчета сети .55
Алгоритм расчета потерь энергии J59
Расчет характеристик несимметрии 50
Выделение I сим по графикам нагрузки головного участка 51
Алгоритм моделирования симметрирования. 51
3.10. Расчет эффекта по потерям 52
3. II. Выбор факторов 53
Заключение по главе 56
ГЛАВА 4. ПОСТРОЕНИЕ И АНАЖЗ РЕГРЕССИОННЫХ ЗАВИСИМОСТЕЙ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ВОЗДУШНЫХ СЕЛЬСКИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ 0,38 кВ В НЕСИММЕТРИЧНЫХ РЕЖИМАХ..
стр.
4.1.. Анализ полученных регрессионных зависимостей 67
4.2. Влияние эффективной симметрирующей нагрузки на ре
жим сети при симметрировании 71
Заключение по главе. 76
ГЛАВА 5. УСТРОЙСТВО СЙ1ШЕТРЙР0ВАНЙЯ ТОКОВ
Блок-схема устройства. 76
функциональная схема устройства симметрирования токов 78
Принципиальная схема устройства симметрирования токов 81
5.4. Надежность симметрирующего устройства. 86
Заключение по главе 91
ГЛАВА 6. МЕТОДИКА ПОЙШЕНИЯ КАЧЕСТМ НАПРЯЖЕНИЯ, СНИЖЕНИЯ ПО
ТЕРЬ ЭНЕРГИЙ' В ЭССН-0,38 кВ С ПРИМЕНЕНИЕМ УСТРОЙСТВ
СИММЕТРИРОВАНИЯ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРЕД
ЛАГАЕМОГО СПОСОБА СЙММЕТРМРОВШЙЯ
6.1. Методика повьмения качества напряжения и снижения
потерь энергии в ЭССН-0,38 кВ с применением уст
ройств симметрирования. 91
6.2. Оценка экономического эффекта от внедрения способа
симметрирования токов в ЭССН-0,38 кВ. ^
Заключение по работе -^
ЛИТЕРАТУРА 102
ПРИЛОЖЕНИЯ пз
Введение к работе
Решения ХХУІ съезда КПСС и "Продовольственная программа СССР на период до 1990 года", одобренная майским /1982 г./ пленумом ЦК КПСС, предусматривают неуклонный и планомерный рост производства и потребления электроэнергии. Энерговооруженность труда в сельском хозяйстве должна возрасти в 1,4-1,5 раза, и электропотребление в сельском хозяйстве к 1990 году составит 190-200 миллиардов киловатт-часов /1,2/. Наряду с увеличением производства электроэнергии для нужд народного хозяйства "Основными направлениями экономического и социального развития СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 года" предусмотрено обеспечить повышение надежности и качества электроснабжения и экономию топливно-энергетических ресурсов, а также обеспечить улучшение технико-экономических показателей энергетического оборудования /I/.
Высокое качество электроснабжения, необходимое для повышения технико-экономических показателей работы электрооборудования, немыслимо без улучшения режима работы электрических сетей. Как известно /3,4,5/, одним из основных нежелательных факторов, значительно ухудшающих качество электроснабжения, является не-
"Л
симметричный режим работы электрических сетей. Несимметричный режим обусловливается либо неравномерным распределением однофазных нагрузок по фазам, либо тем, что графики нагрузок однофазных потребителей носят случайный характер, либо тем и другим одновременно /6,7,8/.
Несимметричный режим работы сетей характеризуется неодинаковыми по величине токами в фазах и наличием тока в нулевом проводе. Как следствие, в сетях с таким режимом возникают дополнительные потери в линиях и трансформаторах. Кроме того, из-за наличия нулевого тока возникает напряжение смещения нейтрали,
которое искажает фазные напряжения, что отрицательно сказывается на работе электрооборудования, т.к. снижается качество электроэнергии.
В большей мере недостатки несимметричного режима проявляются в электрических сетях сельскохозяйственного назначения /ЭССН/ из-за их большой протяженности и рассредоточенности присоединенных к ним однофазных потребителей /9,10/.
К настоящему времени разработано нескольш способов симметрирования режима распределительных сетей. Но существующие способы недостаточно эффективно решают проблему несимметрии, т.к. они либо уменьшают влияние несимметрии только на режим работы трансформатора, либо способствуют снижению дополнительных потерь энергии только .в сети, либо имеют ограниченные возможности применения.
Поэтому разработка способа симметрирования токов в ЭССН, позволяющего в комплексе решить вопросы уменьшения напряжения смещения нейтрали и снижения дополнительных потерь энергии как в трансформаторах, так и в сетях, является актуальной технике-экономической задачей.
Цель настоящей работы: Разработать и исследовать способ симметрирования токов фаз в ЭССН-0,38 кВ.
Способ симметрирования токов фаз в электрических сетях должен отвечать следующим требованиям:
Способ должен быть универсальным, позволяющим симметрировать токи в фазах, и таким образом, эффективно уменьшать напряжение смещения нейтрали и снижать дополнительные потери энергии в трансформаторах и сетях.
Разработанные средства симметрирования токов фаз по технико-экономическим показателям должны превосходить существующие.
Разработанная методика применения средств симметрирования токов фаз должна быть несложной. Она должна обеспечить определение характеристик несимметричного режима до и после применения средств симметрирования токов фаз.
Исходные данные для расчета возможности применения разработанных средств симметрирования и их эффективности для расчитываемой сети не должны требовать большого объема сетевых замеров.
Точность расчета должна находиться в пределах, допустимых для практических целей.
В качестве основных методов исследований в работе использованы метод симметричных составляющих и метод математического моделирования режима работы сетей.
Проведение эксперимента и обработка его результатов основаны на стратегии последовательного активно-пассивного эксперимента с использованием методов шагового регрессионного анализа.
Научная новизна заключается в том, что:
Разработан способ симметрирования трехфазных четырех-проводных электрических сетей методом автоматического перераспределения однофазных нагрузок.
Получено аналитическое выражение изменения неуравновешенности в зависимости от величин переключаемых симметрирующих нагрузок. Оно позволяет определить необходимое количество симметрирующих нагрузок, их величины и последовательность переключе- . ния. Кроме того, оно позволяет разработать способ управлении симметрирующим устройством /СУ/.
Предложена методика проведения эксперимента по имитации работы ЭССН-0,38 кВ с установленными в ней СУ. Также разработана имитационная математическая модель работы сети, позволяющая исследовать режим работы сети в обычных условиях и при условии
установки в сети СУ.
Получены новые регрессионные модели для определения характеристик несимметричного режима работы сельских электрических сетей 0,38 кВ, использующие минимум исходной информации.
Определена эффективность предлагаемого способа симметрирования токов фаз.
Показана возможность использования аналитического выражения функциональной зависимости изменения неуравновешенности в условиях случайного, вероятностного характера работы сетей сельскохозяйственного назначения.
На основании полученных результатов разработаны инженерные, мето дики применения способа симметрирования, основанного на перераспределении однофазных нагрузок.
Практическая ценность работы заключается в том, что проведенные исследования позволили разработать способ повышения качества электрической энергии, основанный на автоматическом перераспределении однофазных нагрузок по фазам. Получены новые регрессионные зависимости, определяющие показатели несимметрии в функции конструктивных и режимных факторов сети. Разработано и исследовано устройство для симметрирования токов и напряжений в электрических сетях, позволяющее эффективно снижать несимметрию в сетях 0,38 кВ. Разработана методика проведения имитационного эксперимента на ЭВМ по моделированию режима работы сетей 0,38 кВ с учетом несимметричного режима и имитации работы симметрирующего устройства.
Кроме того, полученные инженерные методики и программы целесообразно использовать в самых разнообразных случаях при исследовании и разработке мероприятий и средств повышения качества электрической энергии в ЭССН-0,38 кВ.
"Методика и программа оптимального выбора мероприятий по
_ g -
снижению несимметрии в электрических сетях" внедрены в промыл -ленную эксплуатацию в РУ Южказэнерго с годовым .экономическим эффектом 95,58 т.руб. и в ВГПЙ и НИИ "Сельэнергопроект" с годовым экономическим эффектом 115,6 т.руб., о чем имеются акты внедрения.
В настоящее время в МЭ и Э УзССР проводятся совместные работы по опытному внедрению "Методики повышения качества напряжения и снижения потерь энергии с применением устройств симметрирования". Ожидаемый годовой экономический эффект составил 200 т.руб., о чем имеется акт сдачи и приема результатов работы для внедрения в народное хозяйство.
Основные результаты работы докладывались и обсуждались:
на научно-технической конференции "Режимы нейтрали в электрических сетях напряжением до 35 кВ /г.Киев, 1980 г./ ;
на научно-технической конференции "Повышение эффективности использования топливно-энергетических ресурсов республики , /г.Ташкент, 1981 г./ ;
на научно-технической конференции "Опыт эксплуатации и перспективы развития электронно-вычислительной техники в Узбекистане" /г.Ташкент, 1981 г./ ;
на научно-технической конференции по проблеме "Надежность электроустановок в сельском хозяйстве" /г.Челябинск, 1982 г./ ;
на республиканском научно-техническом совещании "Электрификация и автоматизация технологических процессов орошения, возделывания, уборки и переработки хлопка-сырца" /г.Ташкент, 1982 г./.
По результатам выполненной диссертации получено 2 авторских свидетельства на изобретение и зарегистрировано 3 отчета по НИР, опубликовано 7 печатных работ.
Предлагаемая работа содержит следующие основные положения:
Симметрирование токов фаз в ЭССН, позволяющее повысить технико-экономические показатели энергетического электрооборудования, является актуальной задачей.
Разработанный способ симметрирования ЭССН методом автоматического перераспределения однофазных нагрузок позволяет в комплексе решать вопросы уменьшения напряжения смещения нейтрали и снижения дополнительных потерь энергии от несимметричного режима как в трансформаторах, так и в сетях.
Имитационный эксперимент на ЭЦВМ является эффективным методом научных исследований электрических сетей.
Математическая модель сети подобна реальной сети.
Выводы, полученные в результате малинного эксперимента, можно распространить на реальные сети.
Полученные регрессионные модели адекватны экспериментальным данным и не противоречат физическому смыслу.
?. Предлагаемая методика снижения несимметрии в воздушных линиях сельских электрических сетей позволяет произвести оценку характеристик несимметрии, а также эффективность способа симме трирования.
Метод отвечает предъявленным к нему требованиям и может применяться для решения большого круга задач, связанных с повышением качества электрической энергии.
Предлагаемый способ подключения симметрирующей нагрузки /А.С. Р І034ІІ9 опуб. в Б.Й. № 29, 1983 г./ позволяет учитывать законы управления симметрирующим устройством /СУ/ как
в условиях случайного, вероятностного характера работы однофазных потребителей в сети, так и в цепях с заданными параметрами.
10. Предлагаемое устройство симметрирования токов и напря
жений /А.С.Р 993389 опуб.в Б.И. Р 4, 1983 г./ позволяет эффек-
- II -
тивно симметрировать токи в фазах.
