Влияние переключений потребителей в распределительной сети 0,4 кВ на значение установившегося отклонения напряжения

УДК 621.316.13

АС. РАТОВ

ВЛИЯНИЕ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЙ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ В РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ СЕТИ 0,4 кВ НА ЗНАЧЕНИЕ УСТАНОВИВШЕГОСЯ ОТКЛОНЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ

Ключевые слова: переключение потребителей, распределительная сеть, отклонение напряжения.

На основе анализа расчета потерь напряжения в распределительных сетях выбрана трансформаторная подстанция со значительными потерями напряжения в сети 0,4 кВ. Произведен перерасчет потерь напряжения при переключении потребителями нагрузок с одной секции данной трансформаторной подстанции на другую. Дана оценка влияния этих переключений на изменение установившегося отклонения напряжения. Приведены основные способы уменьшения влияния переключений потребителей на изменение отклонений напряжения.

A.S. RATOV EFFECT OF SWITCHING CONSUMERS IN THE DISTRIBUTION NETWORK 0,4 kV THE VALUE VOLTAGE DEVIATIONS Key words: switching consumers, distribution system, the deviation voltage.

On the basis of calculating the voltage drops in the distribution channel chosen transformer substation with significant loss of voltage to 0,4 kV. Recalculated loss voltage switching consumers of loads with one section of the transformer substation, to another. The estimation of the impact of these switches to change the steady-state voltage deviation. The main ways to reduce the influence of switching consumers to the change of voltage deviations.

Для определения величины влияния переключений потребителей на значение установившегося отклонения напряжения проведен анализ расчета потерь напряжения в распределительных сетях ОСП «Новочебоксарские электрические сети», расчет которых произвел ООО «Инженерный центр» по методике, изложенной в [4].

В основе данной методики лежит расчет сети с использованием метода удельных потерь напряжения. Данные по удельным потерям напряжения приведены в виде вспомогательных таблиц в [4].

Исходными данными для проведения расчетов потерь напряжения послужили:

- расчетные графики нагрузки зимнего режимного дня на шинах 10 кВ центров питания (ЦП);

- суточные почасовые графики нагрузки зимнего режимного дня входящих и отходящих линий 10 кВ распределительных подстанций;

- однолинейные схемы электрических сетей низкого (0,38 кВ) напряжения;

- однолинейные схемы электрических сетей среднего (10 кВ) напряжения;

- результаты измерений нагрузок участков линий 0,38 кВ и нагрузки трансформаторов.

Анализ расчетов показал только одну проблемную, в плане рассматриваемого нами вопроса, трансформаторную подстанцию (ТП). Результаты расчета потерь напряжения для данной ТП сведем в табл. 1, а рассчитанные, на основе этой таблицы, допускаемые граничные значения установившегося отклонения напряжения - в табл. 2.

Согласно [3] устройства регулирования напряжения должны обеспечивать поддержание напряжения на шинах напряжением 3-20 кВ электростанций и подстанций, к которым присоединены распределительные сети, в пределах не ниже 105% номинального в период наибольших нагрузок и не выше 100% номиналь-

ного в период наименьших нагрузок этих сетей. С учетом того, что на ЦП установлены трехобмоточные трансформаторы с регулированием под нагрузкой (РПН), классом напряжения 110 кВ, нижний предел в период наибольших нагрузок ЦП составляет 105,34%; так как ступень регулирования РПН данного трансформатора составляет ±1,78% [2].

Таблица 1

Потери напряжения от центра питания до конечных потребителей рассматриваемой трансформаторной подстанции

№ трансформатора Режим нагрузки ЦП тіп ди„„, % тах лиш, % лиТ, % ли™ % лит + лисн, %

1 наибольший 2,16 8,29 2,23 0,94 3,17

наименьший 0,89 3,08 0,91 0,26 1,17

2 наибольший 0,63 4,35 0,87 0,94 1,82

наименьший 0,26 1,46 0,36 0,26 0,61

Таблица 2

Допускаемые граничные значения установившегося отклонения напряжения

№ трансформатора Режим нагрузки ЦП би± на зажимах ЭП, % лиУ, % Ет.кор, % йив.ди ^ йин.ди, %

верхнее нижнее ближнее удаленное

1 наибольший 5,00 -5,00 5,33 11,46 2,5 7,83 3,96

наименьший 5,00 -5,00 2,06 4,25 4,56 -3,25

2 наибольший 5,00 -5,00 2,45 6,17 7,45 1,17

наименьший 5,00 -5,00 0,87 2,07 5,87 -2,92

Рассчитанные и скорректированные диапазоны установившегося отклонения напряжения, приведенные к ЦП, включают значение напряжения на центре питания как в часы наибольших, так и в часы наименьших его нагрузок для обоих трансформаторов данной ТП.

Таким образом, эти граничные условия обеспечивают отклонение напряжения у конечных потребителей в допустимых пределах, согласно [1].

Из-за значительных потерь напряжения в распределительной сети в часы наибольших нагрузок ЦП потребовалось переключение ПБВ первого трансформатора рассматриваемой ТП на одну ступень регулирования напряжения вверх, что соответствует +2,5%. Для второго трансформатора такое регулирующее воздействие не вносят, так как рассчитанные для него граничные значения обеспечивают отклонения напряжения в допустимых пределах. Определение регулировочных ответвлений на понизительных трансформаторах 10/0,4 кВ в [4] осуществляется исходя из суммы потерь напряжения в сети 10 кВ и трансформаторе. Однако анализ проведенных расчетов показал, что значительное влияние на необходимость регулирующего воздействия оказывают потери напряжения в сети 0,4 кВ.

Переключения, производимые потребителями в своих сетях, меняют конфигурацию распределительной сети 0,4 кВ, что не лучшим образом сказывается на перераспределении потерь напряжения. На основе рассматриваемой ТП и результатов табл. 1 и 2 мы допустили переключение наиболее удаленного и значительного потребителя, который ранее питался с первого трансформатора (с потерями напряжения в сети 0,4 кВ, равными 8,29%); согласно однолинейной схеме этой ТП им является жилой дом с двумя встроенными в дом магазинами. Произведя перерасчеты по методике, изложенной в [4], получим следующие результаты, которые занесем в табл. 3 и 4.

Таблица 3

Потери напряжения от центра питания до конечных потребителей рассматриваемой трансформаторной подстанции с учетом возможного переключения потребителя

№ трансформатора Режим нагрузки ЦП тіп ЛПШ, % тах ЛПШ, % ЛПт, % ЛПсн, % ЛПт + ЛПсн, %

1 наибольший 2,16 6,57 1,25 0,94 2,19

наименьший 0,89 2,37 0,51 0,26 0,77

2 наибольший 0,63 8,11 1,85 0,94 2,79

наименьший 0,26 3,03 0,76 0,26 1,02

Таблица 4

Изменение граничных значений установившегося отклонения напряжения в связи с возможным переключением потребителя

№ трансформатора Режим нагрузки ЦП 6П± на зажимах ЭП, % ЛПу, % Ет.кор, % 6ПВ.ЦИ ^ бПн.ЦП, %

верхнее нижнее ближнее удаленное

1 наибольший 5,00 -5,00 4,35 8,76 2,5 6,85 1,26

наименьший 5,00 -5,00 1,66 3,14 4,16 -4,36

2 наибольший 5,00 -5,00 3,42 10,9 8,42 5,90

наименьший 5,00 -5,00 1,28 4,05 6,28 -0,95

По данным табл. 4 видно, что переключение наиболее удаленного и значительного потребителя привело к получению на втором трансформаторе граничных значений установившегося отклонения напряжения, не охватывающих значение 105,34% в часы наибольших нагрузок на ЦП. Таким образом, при поддержании на ЦП в часы наибольших нагрузок значения 105,34% от номинального напряжения, у потребителей напряжение выйдет за допустимые [1] пределы. В связи со сложившейся ситуацией необходимо произвести регулирующее воздействие - переключить ПБВ второго трансформатора на одно ответвление в сторону увеличения напряжения. Тогда граничные значения относительно второго трансформатора составят 5,92 ^ 3,40% для режима наибольших нагрузок ЦП и 3,78 ^ -3,45% для режима наименьших нагрузок ЦП - такие граничные значения допустимы.

Однако переключения, производимые потребителями в своих сетях, не контролируются сетевой организацией, и знать заранее, к какому трансформатору будет подключен тот или иной потребитель, невозможно. А произвести регулирующее воздействие заранее не всегда представляется возможным. Переключение ПБВ второго трансформатора на одно ответвление в сторону увеличения напряжения заранее вызовет недопустимое изменение граничных значений: 4,95 1,33% в часы наибольших нагрузок ЦП, которые не смогут

обеспечить должное напряжение у конечных потребителей, при поддержании на ЦП напряжения в 105,34% и выше от номинального.

Выходом из этой ситуации является уменьшение потерь напряжения в распределительной сети 0,4 кВ за счет увеличения сечения вновь прокладываемых питающих кабелей, прокладки параллельной кабельной линии головного участка цепи и питания потребителей отдельными кабельными линиями для ТП, в которых возможна подобная ситуация. В будущем необходимо заранее рассчитывать потери напряжения до вновь подключаемого потребителя и его вклад в потери напряжения других, уже существующих потребителей.

Литература

1. ГОСТ 13109-97 «Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах общего назначения». М.: Изд-во стандартов, 1998.

2. Крупович В.И. Справочник по проектированию электроснабжения. 3-е изд., переработ. и доп. / В.И. Крупович, Ю.Г. Барыбин, М.Л. Самовера. М.: Энергия, 1980.

3. Правила устройства электроустановок. 7-е изд. М.: Издательство НЦ ЭНАС, 2002.

4. Рабочая инструкция. Определение пунктов контроля в распределительной электрической сети и допустимого диапазона установившегося отклонения напряжения в этих пунктах. Чебоксары, 2006.

РАТОВ АЛЕКСАНДР СЕРГЕЕВИЧ - аспирант кафедры электроснабжения промышленных предприятий, Чувашский государственный университет, Россия, Чебоксары (unrealras@rambler.ru).

RATOV ALEXANDER SERGEEVICH - post-graduate student of Industrial Enterprises Electrical Supply Department, Chuvash State University, Russia, Cheboksary.

УДК 621.311.442.4

Л.Э. РОГИНСКАЯ, Е.Н. ГУЛЯЕВ

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ С СЕТЬЮ ПРИ ПИТАНИИ НАГРУЗКИ С НЕЛИНЕЙНОЙ ВОЛЬТ-АМПЕРНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКОЙ

Ключевые слова: электромагнитная совместимость, многофазный преобразователь, спектры высших гармонических составляющих, нелинейная нагрузка.

Рассмотрена электромагнитная совместимость полупроводниковых преобразователей с сетью при питании нелинейной нагрузки. Предложена схема многофазного преобразователя, позволяющего улучшить спектральный состав кривой тока и напряжения. Исследованы искажения, вносимые в сеть, при питании установки индукционного нагрева и генератора озона от трехфазного силового трансформатора и многофазного преобразователя.

L.K ROGINSKAYA, E.N. GULYAEV ELECTROMAGNETIC COMPATIBILITY OF SEMICONDUCTOR CONVERTER WITH NETWORK AT POWER SUPPLY OF LOADE WITH NONLINEAR VOLT-AMPERE CHARACTERISTIC

Key words: electromagnetic compatibility, the multiphase transducer, spectrums of the higher harmonic components, nonlinear load.

In the given article electromagnetic compatibility of semiconductor converter with network at power supply of load with nonlinear volt — ampere characteristic is condidered. The scheme of the multiphase transducer allowing improving spectral distribution of curve current and pressure is offered. The distortions insetting in network at power supply of plant of induction heating and generator of ozone of three — phase power transformer and the multiphase transducer are investigated.

В числе первоочередных проблем по энергообеспечению промышленного производства в настоящее время приобретает важное значение задача энергосбережения. Среди ее многочисленных аспектов важная роль принадлежит электромагнитной совместимости с сетью электроемких электротехнологических установок постоянного тока (электролиз алюминия и цветных металлов; электролиз водных растворов в химической промышленности; электротермическое оборудование в черной и цветной металлургии), электрифицированного железнодорожного транспорта, электропривода постоянного тока [1], а также совместимости источников выпрямленного напряжения с сетью и нагрузкой.

В ГОСТ на качество электроэнергии [2] нормируется, наряду с другими показателями, коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения, коэффициент n-й гармонической составляющей напряжения, при этом