В статье рассмотрено как низкие показатели качества электроэнергии влияют на потери электроэнергии в сетях с тяговой нагрузкой.
Ключевые слова: качество электроэнергии, показатели, тяга, потери.
Электроэнергия, как и любой другой товар, должна обладать определенным качеством, чтобы соответствовать требованиям рынка. Низкое качество электроэнергии (КЭ) приводит к значительному ущербу на всех уровнях электроэнергетической системы — от генерации до потребления. Ярким примером сетей с множественными искажающими нагрузками являются системы электроснабжения железных дорог.
Тяговая нагрузка от электрифицированных железных дорог отрицательно влияет на качество электрической энергии. Электрическая тяга оказывает своё влияние на такие показатели качества электрической энергии как:
– отклонение напряжения,
– несимметрия напряжения,
– колебания напряжения,
– нессинусоидальность напряжения.
Ухудшение качества электроэнергии ведёт к дополнительным потерям [3]. Определим, как низкие показатели качества электроэнергии влияют на потери электроэнергии.
В Амурской области 22 тяговых подстанций: 21 ПС напряжением 220кВ и одна ПС напряжением 110кВ. Для того чтобы увидеть влияние низкого качества электроэнергии на потери в электрической сети проведём анализ участка электрической сети ПС Амурская — ПС Завитая.
Данный участок включает в себя 4 тяговых подстанции: ПС М.Чесноковская/т, ПС Белогорск/т, ПС Короли/т и ПС Завитая/т.
Расчет значения суммарных коэффициентов гармонических составляющих напряжений показал, что на ПС Амурская и ПС Завитая фактическое расчетное значение суммарного коэффициента гармонических составляющих напряжения выше, чем значения, установленные ГОСТ 32144–2013 [1] и составляет 3,6 % и 3,8 % соответственно. Необходимо применение мер, способных обеспечить нормируемый уровень коэффициента гармонических составляющих.
После применения мер по улучшению качества электрической энергии был проведён расчет значения суммарных коэффициентов гармонических составляющих напряжений, который показал, что после установки резонансных фильтров на подстанциях с низкими показателями качества значительно снизились токи высших гармоник. Это, в свою очередь, привело к снижению и напряжения гармоник, а значение суммарных коэффициент гармонических составляющих напряжений уменьшился и составил 1,9 %, что соответствует нормируемому значению [1].
Дополнительные потери от низкого качества электроэнергии обусловлены влиянием высших гармоник. Определим потери в силовых трансформаторах с учетом влияния токов ВГ по формуле
(1)
где – сопротивление короткого замыкания силового трансформатора при промышленной частоте;
– коэффициент, учитывающий увеличение сопротивления короткого замыкания для ВГ вследствие влияния поверхностного эффекта и эффекта близости ; ; ; ; [2].
Проведя расчет, определили суммарные потери от токов высших гармоник в силовых трансформаторах на ПС Амурская и ПС Завитая. Результаты расчёта представлены в таблице 1.
Таблица 1
Результаты расчёта потерь вСТ, обусловленных низким качеством электроэнергии
|
ΔPСТn, МВт |
Номер гармоники |
Без фильтра |
С фильтром |
||
|
n |
ПС Завитая |
ПС Амурская |
ПС Завитая |
ПС Амурская |
|
|
3 |
0,043 |
0,019 |
3,542*10–3 |
1,84*10–3 |
|
|
5 |
0,045 |
0,021 |
5,25*10–3 |
2,631*10–3 |
|
|
7 |
0,055 |
0,025 |
9,646*10–3 |
4,731*10–3 |
|
|
Σ ΔPСТn,МВт |
0,142 |
0,066 |
0,018 |
9,202*10–3 |
|
Суммарные потери от токов высших гармоник в силовых трансформаторах составляют:
– на ПС Амурская — 0,004∆W (0,4 % от суммарных потерь);
– на ПС Завитая — 0,009∆W (0,9 % от суммарных потерь).
Суммарные потери от токов высших гармоник в силовых трансформаторах после установки фильтров составляют:
– на ПС Амурская — 0,0005 ∆W (0,05 % от суммарных потерь);
– на ПС Завитая — 0,001∆W (0,11 % от суммарных потерь).
Проанализировав полученные данные, пришли к выводу, что на рассматриваемом участке с мощными источниками ВГ тяговые подстанции появляются дополнительные потери от токов ВГ.
Таким образом определили влияние низкого качества электроэнергии на потери в электрических сетях с тяговой нагрузкой и пришли к выводу, что необходимо применение решений по улучшению качества электрической энергии в сети с тяговой нагрузкой, чтобы уменьшить дополнительные потери электроэнергии, которые обусловлены низким качеством электроэнергии.
Литература:
- ГОСТ 32144–2013 Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. — М.: Стандартинформ, 2014. — 20 с.
- Савина, Н. В. Методы расчёта и анализ потерь электроэнергии в электрических сетях: Учебное пособие / Н. В. Савина. — Благовещенск, Издательство АмГУ, 2014. — 150 с.
- Савина, Н. В. Качество электроэнергии: Учебное пособие / Н. В. Савина. — Благовещенск: Амурский гос. ун-т, 2014. — 182 с.
