Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Электрические станции, сети и системы

Диссертационная работа:

Шамонов Роман Геннадьевич. Разработка методики оценки влияния качества электроэнергии на потери мощности и энергии в электрических сетях : Дис. ... канд. техн. наук : 05.14.02 : Москва, 2003 155 c. РГБ ОД, 61:04-5/941

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение 4

Глава 1 Потери мощности и энергии в электрических системах 9

  1. Структура потерь в электрических сетях 9

  2. Методы расчетов потерь в электрических сетях 13

  1. Методы расчетов потерь 14

  2. Информационная обеспеченность расчетов потерь 17

1.3 Современные средства контроля показателей качества электро
энергии 18

  1. Цели и задачи, стоящие при контроле качества электроэнергии 18

  2. Основные характеристики современных средств измерения показателей качества электроэнергии 20

  3. Характеристики измерительных преобразователей тока и напряжения 27

1.4 Выводы 30

Глава 2 Характеристики несинусоидальных и несимметричных режи- _1

мов ЭЭС

2.1 Характеристики несинусоидальных и несимметричных токов и
напряжений

  1. Несинусоидальность токов и напряжений 31

  2. Несимметрия токов и напряжений 33

  3. Состояние качества электроэнергии в действующих электрических системах 35

2.2 Составляющие мощности при несинусоидальных и несимметрич
ных токах и напряжениях 42

2.2.1 Направление потока электроэнергии в электрических сетях 42

2.2.2. Мощности при синусоидальных и симметричных токах и . -

напряжениях

  1. Мощности при несинусоидальных токах и напряжениях 45

  2. Мощности при несимметричных токах и напряжениях 50

  3. Мощности в несимметричной и нелинейной системе 53

  4. Энергетические преобразования при искажениях токов и напряжений в установившихся режимах 54

  5. Результаты анализа методов расчета составляющих мощности и энергии в несинусоидальных и несимметричных режимах 59

2.3 Анализ составляющих мощности при несинусоидальных/ несим
метричных токах и напряжениях по результатам измерений 61

2.3.1 Система электроснабжения с мощной преобразовательной на -
грузкой 62

2.3.2 Составляющие мощности в электрических сетях 0,4 - 10 кВ 72

2.4 Выводы 75

Глава 3 Влияние несимметрии и несинусоидальности токов и напряже- _,
ний на учет электроэнергии

3.1 Дополнительные погрешности приборов учета ЭЭ в несинусои- _
дальных/несимметричных режимах

  1. Классы приборов учета 77

  2. Погрешности учета электроэнергии в несинусоидальных ре- _ жимах

3.2 Экспериментальная оценка влияния несинусоидальности и несим- „<.
метрии токов и напряжений на приборы учета

  1. Цели эксперимента 85

  2. Описание экспериментальной установки 86

  3. Характеристики исследованных режимов 89

  4. Результаты эксперимента 92

  5. Анализ результатов эксперимента 96

  1. Дополнительные инструментальные потери в несинусоидаль- 1 „„ ных/несимметричных режимах

  2. Методические рекомендации по учету дополнительных инстру- 1 ментальных потерь в электрических сетях

3.5 Выводы 103

Глава 4. Методика определения дополнительных потерь мощности и
электроэнергии, обусловленных несинусоидальностью и несимметрией 1 п
токов и напряжений

4.1 Алгоритм определения дополнительных потерь в несинусоидаль
ных и несимметричных режимах 105

4.1.1 Постановка задачи и исходные данные для оценки дополни
тельных потерь 108

4.1.2 Измерения, обработка и результаты оценки дополнительных
потерь 113

4.2 Дополнительные потери мощности и электроэнергии в системе
электроснабжения, содержащей мощную преобразовательную нагру
зку

4.3 Выводы 129

Заключение 130

Библиографический список использованной литературы 132

Приложения 135

Приложение 1 Параметры режимов при оценке влияния несинусои- . - ,

дальности и несимметрии токов и напряжений на учет электроэнергии.
Приложение 2 Методические рекомендации по инструментально- -

расчетной оценке дополнительных потерь в отдельных элементах ЭЭС. Приложение 3 Параметры режима в СЭС с преобразовательной

нагрузкой 152

Приложение 4 Краткое описание программного комплекса «Мустанг-

95» 155

Введение к работе:

Актуальность темы. Последние годы значительное внимание уделяется повышению эффективности генерации, передачи и потребления электрической энергии (ЭЭ). На каждом из этапов имеются возможности снизить расход энергоресурсов. По оценкам специалистов, в настоящее время всего лишь 30 % содержащейся в энергоресурсах потенциальной энергии расходуется в качестве "полезной энергии" [16].

На эффективность использования ЭЭ влияет большое количество факторов конструктивного, технологического и эксплуатационного характера. Одной из важнейших составляющих комплекса энергосберегающих мероприятий является снижение потерь ЭЭ в электрических сетях. Потери ЭЭ в сетях бывшего СССР колебались в диапазоне 9-10 % отпуска электроэнергии в сеть [16, 45]. С начала 90-х годов и до недавнего времени наблюдалось снижение электропотребления по России в целом. Так, например, в 2001 г. потребление ЭЭ составило лишь 75 % от уровня потребления 1990 г. При этом суммарные потери ЭЭ

* в энергосистемах России с 199Г по 2001 гг. непрерывно росли с 79 до 103,5
млрд. кВт*ч, и в процентах от отпуска в сеть от 8,51 до 13,1 [17, 34]. Основны
ми причинами роста потерь в настоящее время являются [17, 30, 31]:

- эксплуатация физически и морально устаревшего оборудования, что
обусловлено отсутствием требуемых капитальных вложений;

- значительный рост коммерческой составляющей потерь ЭЭ.
Разработка и успешное выполнение мероприятий по снижению потерь не

* возможны без тщательного анализа всех составляющих потерь и причин их по
явления. Основные факторы, определяющие потери в электрических сетях, хо
рошо известны и исследованы. Появление новых многофункциональных
средств измерения (СИ) параметров электрических режимов позволяет глубже

исследовать влияние дополнительных факторов, которыми ранее при анализе пренебрегали.

К числу дополнительных и мало исследованных факторов относится низкое качество электроэнергии (КЭ) и, в первую очередь, несинусоидальность и несимметрия токов и напряжений. Наряду с увеличением относительного и абсолютного значения потерь ЭЭ, в отечественных энергосистемах остро стоят вопросы, связанные с ухудшением КЭ в электрических сетях всех классов напряжений. В первую очередь это связано с увеличением количества и повышением установленной мощности электроприемников (ЭП) с нелинейным и несимметричным характером нагрузок. Основная доля искажающей нагрузки приходится на крупные промышленные предприятия, к которым относятся предприятия черной и цветной металлургии, машиностроения, химической промышленности, а также электрифицированный транспорт. Однако следует отметить и увеличение доли бытовой нагрузки, имеющей в своем составе нелинейные и несимметричные ЭП.

Наряду с вопросами снижения потерь, последние десять лет усилия широких кругов специалистов направлены на решение задач по улучшению КЭ в электрических сетях всех классов напряжения. Значительный вклад в решение рассматриваемых проблем внесли отечественные ученые: Вагин Г.Я., Ворот-ницкий В.Э., Жежеленко И.В., Железко Ю.С., Иванов B.C., Казанцев В.Н., Кор-дюков Е.И., Кузнецов В.Г., Курбатский В.Г., Кучумов Л.А., Пекелис В.Г., Поспелов Г.Е., Саенко Ю.Л., Смирнов С.С, Соколов В.И., Сыч Н.М., Черепанов В.В., Шидловский А.К.

Основными научными работами в области КЭ были исследования, направленные на определение влияния различных ЭП на показатели качества электроэнергии (ПКЭ) в узлах электрических сетей. В этих работах исследованы режимы и составлены модели различных нагрузок и элементов электрических сетей при снижении КЭ, позволяющие с определенной точностью оцени-

вать ПКЭ на стадии проектирования, т.е. без проведения экспериментальных исследований, а также разрабатывать мероприятий по улучшению КЭ.

Что касается значений дополнительных потерь в режимах, в которых КЭ не соответствует требованиям [9], то приводимые в литературе цифры нередко противоречивы и сильно различаются. Тем не менее, большинство авторов отмечают, что значения этих потерь могут быть существенными, и пренебрегать ими недопустимо.

В [36] отмечается, что дополнительные технические потери в сети при несинусоидальности менее 5 % незначительны, а при возрастании К и до 7-15% потери от высших гармоник (ВГ) могут достигать 10-12%. А в сетях электрифицированного железнодорожного транспорта уровень дополнительных потерь активной мощности от ВГ может составлять до 10-15% от потерь при синусоидальном напряжении [21, 39].

Несимметрия напряжения приводит к увеличению потерь мощности и ЭЭ во всех элементах электрической сети, что обусловлено протеканием токов обратной и нулевой последовательностей. В соответствии с [46] при Коі^2 % добавочные потери в обмотках асинхронных двигателей АРдоб составляют 8 % от основных потерь прямой последовательности АР0СШ а при К2ц=5 % АРдоб равны половине АР0СП.

Таким образом, для оценки эффективности передачи и распределения ЭЭ при пониженном КЭ необходимо учитывать и дополнительные потери ЭЭ. Возможности существующих специализированных СИ ПКЭ позволяют инструментально определять значения дополнительных потерь.

В связи с этим целью данной диссертационной работы является разработка и апробация методики инструментально-расчетной оценки дополнительных потерь в действующих электрических сетях на основе современных специализированных СИ. Основными задачами, решаемыми в диссертационной работе, являются:

- определение структуры и значений дополнительных потерь мощности и
ЭЭ в несинусоидальных и несимметричных режимах путем проведения изме
рений в реальных электрических системах 0,4 - 500 кВ;

экспериментальное исследование влияния несинусоидальности и несимметрии токов и напряжений на показания приборов учета (ПУ) различных типов;

инструментально-расчетная оценка дополнительных потерь мощности и ЭЭ в системе электроснабжения (СЭС) с мощной преобразовательной нагрузкой;

Методы и средства исследований. Поставленные в работе задачи решались на основе теории электрических цепей, математического моделирования, а также экспериментальным исследованием на физической модели и путем проведения измерений в действующих электрических системах с использованием современных сертифицированных СИ.

Научная новизна работы заключается в следующем:

  1. теоретически обоснован метод определения дополнительных потерь мощности и энергии при несинусоидальных и несимметричных токах и напряжениях; показано, что определение потерь должно выполняться для отдельных гармонических и симметричных составляющих;

  2. разработана методика инструментально-расчетной оценки дополнительных потерь в электрических сетях в несинусоидальных и несимметричных режимах с применением специализированных современных СИ ПКЭ и вспомогательных параметров электроэнергии;

  3. показано путем сравнительной оценки дополнительных потерь, определенных инструментальным и расчетным .методами, что предпочтение следует отдавать инструментальным методам;

  4. в соответствии с разработанной методикой выполнена инструментальная оценка дополнительных потерь в системе электроснабжения мощной пре-

образовательной нагрузки и показано, что уровень этих потерь в сети 10 - 220 кВ может составлять 4,3 % от потерь на основной частоте или 0,051 % от суммарной активной мощности потребляемой нагрузкой;

5) выполнено экспериментальное исследование и показано, что приборы учета индукционного и электронного типов в несинусоидальном и несимметричном режиме при Ки <12 %, Х7<17%, К й 3 %, К2}<25 %, Кои < 3,5 %, і0/ 17 % работают с погрешностями в пределах, установленных их классами точности, при этом дополнительные инструментальные потери не превышают 0,35 % от суммарной электроэнергии в точке учета.

Практическое значение диссертации. Предложенная методика позволяет достоверно определять дополнительные потери мощности и энергии в несинусоидальных и несимметричных режимах энергосистем, что должно использоваться при оценке потерь в электрических системах, содержащих мощные нелинейные и несимметричные нагрузки; технико-экономическом обосновании при разработке мероприятий, направленных на улучшение качества электроэнергии; а также при совершенствовании коммерческих взаимоотношений в области учета электроэнергии между энергоснабжающими организациями и потребителями.

Подобные работы
Филиппов Сергей Альбионович
Методики определения потерь мощности и энергии в электрических сетях 6-220 КВ и анализ погрешности результатов
Филянович Людмила Прокофьевна
Расчет потерь энергии в распределительных электрических сетях на основе факторно-кластерных моделей
Хо Ань Шанг
Разработка защиты тяговой сети метрополитена по полусумме токов фидеров смежных подстанций
Гаврилко Аркадий Иванович
Исследование режимов эксплуатации и разработка мероприятий, повышающих надежность сетей собственных нужд атомных электростанций
Мохамед Али Салех
Исследование и разработка мероприятий по повышению надежности электростанций и сетей Республики Йемен
Петрищев Алексей Васильевич
Разработка экспертной системы анализа коммутационного состояния электрических сетей
Олейник Сергей Иванович
Разработка защиты от однофазных замыканий, селективной в сетях с изолированной и компенсированной нейтралью
Михель Александр Альбертович
Разработка способов определения места однофазного замыкания в сетях (6-10) кВ газовой промышленности
Петров Антон Васильевич
Разработка инженерных методов оценки несимметрии напряжений в сетях 10-0,4 кВ
Паздерин Андрей Владимирович
Разработка моделей и методов расчета и анализа энергораспределения в электрических сетях

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net