КОНТРОЛЬ НЕСИНУСОИДАЛЬНОСТИ НАПРЯЖЕНИЯ
В РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЯХ 10 кВ РЕСПУБЛИКИ МАРИЙ ЭЛ
ЗА ПЕРИОД 2009–2010 гг.
Н. С. Ефремов, К. М. Воробьёв, аспиранты, eef@marsu.ru
Марийский государственный университет
Как известно, ухудшение качества электроэнергии приводит к дополнительным потерям активной мощности. Поэтому поддержание показателей качества электрической энергии в заданных пределах должно определяться не только стандартами – в нём должны быть заинтересованы сами потребители.
В работе проводится оценка качества электроэнергии по несинусоидальности для распределительных электрических сетей (РЭС) 10 кВ Республики Марий Эл (РМЭ). Протяжённость РЭС 10 кВ в Республике в настоящее время составляет более 7600 км, в них действуют около 3000 трансформаторных подстанций 10/0,4 кВ и 51 распределительная трансформаторная подстанция (РТП) на напряжения 110/35/10(6), 110/10(6), 35/10(6) кВ.
Совместно с АО "Мариэнерго" сотрудниками кафедры в 2009 г. было проведено 89 измерений на шинах 10 кВ РЭС, из них отобрано 14 – на шинах 10 кВ РТП с наиболее характерными графиками по искажению синусоидальности.
№ |
Пункт измерения |
Дата измерений |
1 |
Медведево |
|
2 |
Краснооктябрьск |
11.02 |
3 |
Табашино |
14.06 |
4 |
Данилово |
24.08 |
5 |
Н. Торъял |
01.09 |
6 |
Косолапово |
24.10 |
7 |
Шиньша |
11.02 |
8 |
Морки |
06.04 |
9 |
Параты |
07.07 |
10 |
Памары |
07.08 |
11 |
Кокшайск |
24.11 |
12 |
Визимьяры |
01.06 |
13 |
ОКБ |
04.05 |
14 |
Луговая |
24.12 |
Подстанции, для которых был осуществлён контроль качества электроэнергии по коэффициенту искажения синусоидальности кривой напряжения КU, обозначены цифрами на рис. 1 (понижающие трансформаторы 110/35/10 и 110/10 кВ на рисунке не указаны). Измерения производились в течение 2009–2010 гг. в точках общего присоединения согласно ГОСТ 13109–97 [1] и ГОСТ Р 53333–2008 [2] в нормальном режиме работы сети прибором "Ресурс-ПКЭ-1.5", который позволяет контролировать все требуемые [1] показатели качества электроэнергии.
Рис. 1. Схема электроснабжения Республики Марий Эл в нормальном режиме работы (линии 110 кВ)
Результаты измерений коэффициентов искажения синусоидальности (см. данные таблицы), для выделенных точек схемы показаны в виде графиков на рис. 2. Согласно [1], нормально допустимое и предельно допустимое значения коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения 10 кВ не должны превышать 5 и 8 % соответственно, эти границы указаны на графиках горизонтальными линиями. Представленные графики для пунктов 1, 2, 7, 14 имеют ярко выраженные возмущения несинусоидальности, что, по-видимому, связано с зимним характером нагрузки, однако КU находится в пределах нормы. В остальных пунктах КU не превышает 1,5–2 %. Кроме того, заметного увеличения искажения синусоидальности в часы максимума нагрузок не отмечено (кроме п. 5), из чего можно предварительно заключить, что увеличение нагрузки потребителей не оказывает существенного влияния на значение КU.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 2. Суточные графики коэффициентов искажения синусоидальности кривой напряжения
в пунктах измерений 1–14.
На основании проведённых в течение года измерений можно сказать, что качество электроэнергии по несинусоидальности на шинах 10 кВ подстанций РЭС в Республике соблюдается. Однако в связи с наблюдаемой тенденцией роста энергомощностей существует вероятность превышения границ, регламентированных [1].
В совокупности с КU авторами измерялись коэффициенты искажения n-х гармонических составляющих КU(п) (графики в данной статье не приводятся). В ряде случаев требования [1] не соблюдаются – например, на подстанциях "Медведево", "Шиньша", "Краснооктябрьск" коэффициент 3-й гармоники превышает установленные 3 %, что, скорее всего, связано с преобладанием бытовых электроприёмников.
Для снижения уровня высших гармоник в электрических сетях существует два основных метода: улучшение формы кривой тока, потребляемого нелинейной нагрузкой из питающей сети, и рациональное построение сети. В первом случае используются специальные режимы работы трансформаторов с компенсацией высших гармоник, совершенствование схем преобразователей и др.; второй – предусматривает питание нелинейных потребителей от отдельных трансформаторов, подключение нелинейной нагрузки в точку с наибольшей мощностью короткого замыкания, использование силовых фильтров и др. [3].
В ходе исследований отсутствовали данные по несинусоидальности напряжения на выводах узловых подстанций системы электроснабжения Республики Марий Эл (ПС "Чигашево", Йошкар-Олинская ТЭЦ), которые отражали бы качество поставляемой электроэнергии. Эти измерения не представляют большой ценности для контроля качества электроэнергии, однако они необходимы для комплексного анализа, что позволило бы сделать вывод о местоположении источника искажения синусоидальности: сеть получает электроэнергию ненадлежащего качества от внешних источников или источники искажений находятся в самóй энергосистеме? Кроме того, разовые измерения показателей качества электроэнергии не могут гарантировать соблюдение стандарта в течение года: необходим постоянный мониторинг в течение года и с учётом динамики нагрузок региона. С этой целью очередные измерения намечены на пик зимней нагрузки – на декабрь и январь. Собранная информация поможет определить состояние распределительных сетей по соблюдению качества электроэнергии и наметить необходимые мероприятия.
Список литературы
1. ГОСТ 13109–97. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. Минск: ИПК "Изд-во стандартов", 1998. 35 с.
2. ГОСТ Р 53333–2008. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Контроль качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. М.: Стандартинформ, 2009. 28 с.
3. Буре А. Б. Силовые гибридные фильтры для улучшения электромагниитной обстановки в промышленных сетях / А. Б. Буре, И. Г. Буре, И. М. Хевсуриани // Главный энергетик. 2009. № 10. С. 35–42.