Введение к работе
Актуальность темы. Исследования эксплуатационных режимов сельских электрических сетей 0,38кВ с коммунально-бытовыми и смешанными нагрузками, проведённые вузами и научно-исследовательскими институтами показали, что в сети возникает значительная несимметрия токов, то есть режимы работы сельских сетей 0,38кВ являются объективно несимметричными. Несимметрия токов в сети вызывает несимметрию напряжений на зажимах трёхфазных электроприёмников, коэффициент нулевой последовательности напряжений во многих случаях превышает в 2...2,5 раза допустимое ГОСТ 13109-97 значение. Электрооборудование, используемое в электрических сетях и электроустановках, рассчитано для работы в симметричном режиме, поэтому несимметрия токов и напряжений в сети приводит к снижению эффективности его работы. При величине коэффициентов несимметрии токов обратной и нулевой последовательности в сети, равной 25...30%, потери мощности и электрической энергии в линиях 0,38кВ и трансформаторах потребительских ТП увеличиваются на 30...50% по сравнению с симметричным режимом работы.
В указе Президента Российской Федерации от 4 июня 2008 года №889 «О некоторых мерах по повышению энергетической и экологической 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». В соответствии с этим указом в ближайшие десять лет 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.
В сельских сетях 0,38 кВ существенного снижения потерь и повышения качества электроэнергии можно достигнуть за счёт уменьшения несимметрии токов с помощью специальных силовых трансформаторов с малым сопротивлением нулевой последовательности, а так же симметрирующих устройств, применением электроустановок для компенсации реактивной мощности.
В Федеральном законе Российской Федерации №261 от 23 ноября 2009 года «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» отмечается: «Значение целевых показателей в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности должны отражать сокращение потерь энергетических ресурсов при их передаче».
Таким образом, решение задач энергосбережения и улучшения качества электрической энергии в низковольтных сетях 0,38 кВ является важной задачей в области сельской электроэнергетики.
Объект исследования. Электрические сети 0,38кВ с трансформаторами со схемой соединения обмоток «звезда - звезда с нулём с симметрирующим устройством» (Y/Yh СУ).
Предмет исследования. Потери и качественные показатели электроэнергии в сетях 0,38кВ с трансформаторами со схемой соединения обмоток Y/Yh СУ.
Цель работы. Снижение потерь и повышение качества электроэнергии в сельских распределительных сетях 0,38кВ при несимметричной нагрузке с помощью трансформатора Y/Yh СУ.
Задачи исследования:
Разработка метода расчета показателей несимметрии токов и напряжений в сельской сети 0,3 8кВ с трёхфазной несимметричной нагрузкой и симметрирующим устройством с учётом несимметрии напряжения источника питания.
Создание физической модели сельской сети 0,38кВ для экспериментального исследования потерь мощности и качества электрической энергии в сети.
Проведение экспериментальных исследований потерь мощности, качества электрической энергии на физической модели сети 0,38кВ с трансформатором Y/Yh СУ и Y/Yh.
Технико-экономические показатели применения трансформатора Y/Yh СУ для снижения потерь и повышения качества электрической энергии в сельских сетях 0,38 кВ.
Основные положения диссертации выносимые на защиту:
- метод расчёта показателей несимметрии токов и напряжений в сельской сети 0,38
кВ с симметрирующим устройством с учётом несимметрии напряжения источника
питания;
- физическая модель сельской сети для экспериментального исследования потерь
мощности и качественных показателей электроэнергии в сети с трансформаторами
Y/Yh СУ, Y/Yh;
- результаты экспериментального исследования потерь мощности и качественных
показателей электроэнергии в сети;
- технико-экономические показатели применения в сельских сетях 0,3 8кВ
трансформатора ТМГСУ.
Научная новизна работы состоит в следующем:
- разработан метод расчёта показателей несимметрии токов и напряжений в сети
0,38 кВ с трёхфазной несимметричной нагрузкой и симметрирующим устройством
с учётом несимметрии напряжения источника питания;
- проведена экспериментальная проверка метода расчёта показателей несимметрии
токов и напряжений в сельской сети 0,38 кВ;
разработана физическая модель сельской сети 0,38 кВ для экспериментального исследования потерь мощности и качества электрической энергии в сети;
получены результаты экспериментального исследования потерь мощности и качества электроэнергии в сети 0,38 кВ с трансформаторами Y/Yh СУ и Y/Yh.
Практическая значимость работы заключается в снижений несимметрии токов и напряжений в сельских сетях 0,38 кВ путём применения трансформатора со схемой соединения обмоток Y/Yh СУ, в результате этого снижаются потери мощности и электроэнергии в этих сетях.
Апробация. Основные положения и результаты научной работы докладывались и обсуждались на научных конференциях СПбГАУ 2008-2010 г.г.
Внедрение. Материалы исследования электрической сети 0,3 8кВ с трансформатором со схемой соединения обмоток Y/Yh СУ приняты к внедрению в филиале ООО «Энергоконтроль» «Гатчинское отделение».
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 6 печатных работах, в том числе 4 в изданиях, рекомендованных ВАК.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов и списка литературы из 69 наименований, 6 приложений; включает 160 страниц, 36 рисунков, 35 таблиц.
