ИССЛЕДОВАНИЕ ДОБАВОЧНЫХ ПОТЕРЬ ВСЛЕДСТВИЕ НЕСИНУСОИДАЛЬНОСТИ И НЕСИММТРИИ ТОКОВ И НАПРЯЖЕНИЙ В РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЯХ 110 кВ
|
1 Анализ проблемы потерь и снижения качества электроэнергии при ее
транспортировке
1.1 Природа потерь электроэнергии при передаче и распределении и их структура
1.1.1 Структура потерь электроэнергии
1.1.2 Технологические потери
1.1.3 Технические потери
1.1.4 Коммерческие потери
1.2 Методы расчета нагрузочных потерь в электрических сетях
1.3 Высшие гармонические составляющие тока и напряжений и их источники в
электрических сетях
1.4 Основные мероприятия по сокращению технологических потерь
Выводы к главе 1
2 Проведение инструментальных обследований режимов
2.1 Описание переносного электроанализатора AR.5
2.1.1 Подключение прибора AR.5 к электрической сети
2.1.2 Порядок работы с приборами AR.5
2.1.3 Технические характеристики прибораAR.5
2.2 Инструментальное энергообследование подстанции 110/35/10 кВ «Новокормиловская»
2.2.1 Линия 110 кВ «Новокормиловская» — «Валерино т.» (С-123) ..
2.2.2 Линия 110 кВ «Новокармиловская» — «Валерино т.» (С-124) .. .
2.2.3 Линия 110 кВ «Густафьево» — «Новокармиловская» (С-13)
2.2.4 Линия 110 кВ «Густафьево» — «Новокармиловская» (С-14)
2.2.5 Линия 110 кВ «Новокармиловская» — «Победитель» (С-58)
3 Математическое описание режима и программное обеспечение
3.1 Математическая модель для определения добавочных потерь .
3.2 Метод расчета основных и добавочных потерь при несинусоидальном и
несимметричном режиме
3.3 Описание программы для расчета основных и добавочных потерь в линиях
электропередачи
3.3.1 Инструкция по пользованию программой
Вывод к главе 3
5 . Финансовый менеджмент, ресурс эффективность и ресурсосбережение
5.1 Анализ и оценка научно-технического уровня проект (НТУ) ...
5.2 Организация и планирование работ по проведению эксперимента
5.3 Продолжительность этапов работ
5.4 Расчет сметы затрат на проведение эксперимента
5.4.1 Расчет затрат на материалы
5.4.2 Расчет заработной платы
5.4.3 Расчет основной заработной платы
5.4.4 Расчет отчислений от заработной платы
5.4.5 Расчет затрат на электроэнергию
5.4.6 Расчет прочих расходов
5.4.7 Расчет общей себестоимости разработки
5.4.8 Оценка рисков проекта
Вывод к главе 5
транспортировке
1.1 Природа потерь электроэнергии при передаче и распределении и их структура
1.1.1 Структура потерь электроэнергии
1.1.2 Технологические потери
1.1.3 Технические потери
1.1.4 Коммерческие потери
1.2 Методы расчета нагрузочных потерь в электрических сетях
1.3 Высшие гармонические составляющие тока и напряжений и их источники в
электрических сетях
1.4 Основные мероприятия по сокращению технологических потерь
Выводы к главе 1
2 Проведение инструментальных обследований режимов
2.1 Описание переносного электроанализатора AR.5
2.1.1 Подключение прибора AR.5 к электрической сети
2.1.2 Порядок работы с приборами AR.5
2.1.3 Технические характеристики прибораAR.5
2.2 Инструментальное энергообследование подстанции 110/35/10 кВ «Новокормиловская»
2.2.1 Линия 110 кВ «Новокормиловская» — «Валерино т.» (С-123) ..
2.2.2 Линия 110 кВ «Новокармиловская» — «Валерино т.» (С-124) .. .
2.2.3 Линия 110 кВ «Густафьево» — «Новокармиловская» (С-13)
2.2.4 Линия 110 кВ «Густафьево» — «Новокармиловская» (С-14)
2.2.5 Линия 110 кВ «Новокармиловская» — «Победитель» (С-58)
3 Математическое описание режима и программное обеспечение
3.1 Математическая модель для определения добавочных потерь .
3.2 Метод расчета основных и добавочных потерь при несинусоидальном и
несимметричном режиме
3.3 Описание программы для расчета основных и добавочных потерь в линиях
электропередачи
3.3.1 Инструкция по пользованию программой
Вывод к главе 3
5 . Финансовый менеджмент, ресурс эффективность и ресурсосбережение
5.1 Анализ и оценка научно-технического уровня проект (НТУ) ...
5.2 Организация и планирование работ по проведению эксперимента
5.3 Продолжительность этапов работ
5.4 Расчет сметы затрат на проведение эксперимента
5.4.1 Расчет затрат на материалы
5.4.2 Расчет заработной платы
5.4.3 Расчет основной заработной платы
5.4.4 Расчет отчислений от заработной платы
5.4.5 Расчет затрат на электроэнергию
5.4.6 Расчет прочих расходов
5.4.7 Расчет общей себестоимости разработки
5.4.8 Оценка рисков проекта
Вывод к главе 5
Актуальность проблемы. В ХХ веке начиная приблизительно 1950-х годов в связи с развитием промышленности и появлением новых технологии в электроэнергетике, наблюдается рост потребления электрической энергии, при этом возрастает расход ЭЭ, необходимый для осуществления ее транспортировки и распределения. В электрических сетях повышение энергоэффективности и снижение потерь мощности всегда было чрезвычайно актуальной проблемой. Потери ЭЭ в электрических сетях РФ за 2014 г. составил 11.04% от всей ЭЭ отданной в сеть, это показатель больше на 4-8% по сравнению с развитыми странами. Потери ЭЭ в электрических сетях должны снизиться до 8 % до 2030 г. согласно «Энергетической стратегии России на период до 2030 г.».
Одной из значительных причин увеличения потерь ЭЭ в электрических сетях является постоянный рост число потребителей с нелинейными и несимметричными характеристиками. К таким нагрузкам, прежде всего, относятся черная и цветная металлургия, сварочные машины, электрифицированный железнодорожный транспорт, офисное оборудование, бытовые электроприборы и т.д. Эти нагрузки потребляют из сети несинусоидальный ток, содержащий кроме основной гармоники частотой 50 Гц высшие гармоники, с частотами, превышающими основную частоту. Искаженные токи протекая по элементам электрических сетей, вызывают падения напряжения в них. В результате, на зажимах нелинейных потребителей, а также на зажимах всех остальных потребителей, подключенных к этой сети, проявляются искаженные кривых напряжения или, другими словами несинусоидальные напряжения. Несинусоидальные токи содержащие высшие гармоники в электрических сетях снижают качество электроэнергии по двум показателям несинусоидальности и несимметрия напряжения, кроме этого они вызывают добавочные потери мощности. Добавочные потери возникают также вследствие несимметрии параметров элементов сети и несимметрии режимов.
В настоящее время расчет технологических потерь ЭЭ в электрических сетях производятся по методикам Минэнерго РФ от 30.12.2008 г. .№326. В этом нормативном документе расчет добавочных потерь ЭЭ не регламентируются. Соответственно, при формировании тарифов на электроэнергию и других расчетах усложняется составление баланса переданной и потребленной электроэнергии т.к. недоучет добавочных потерь электроэнергии приводит к тому, что они автоматически попадают в разряд коммерческих потерь, которые не включается в тариф на транспорт ЭЭ.
Актуальность темы:
1. Пониженное качество ЭЭ приводит к увеличению затрат на транспорт ЭЭ и экономическому ущербу. В настоящей работе сделана попытка оценить одну из составляющих этого ущерба, а именно добавочные потери, вызванные несинусоидальности и несимметрией напряжений и токов в линиях, питающих тяговую общепромышленную нагрузку;
2. Полученные результаты далее возможность отценить уровни потерь в электрических сетях, вызванные работой тяговой нагрузки;
3. Результаты данного исследования можно использовать более точного учета потерь ЭЭ;
4. Итогом исследования является создание основы для более современного программного комплекса определения добавочных потерь мощности.
Цель и задачи исследования.
Цель диссертация - исследование добавочных потерь мощности и электроэнергии от несинусоидальности и несимметрии токов в распределительных сетях 110 кВ.
Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:
5. Изучено математическое описание режима и потерь учитывающее:
• все провода и грозозащитные тросы;
• геометрию подвески проводов;
• несинусоидальность и несимметрию напряжений и токов.
6. Освоена работа с программным комплексом, реализуещим рассматриваемую модель.
7. Выполнены инструментальные энергообследования режимов линий.
8. Проведены необходимые расчеты режимов и потерь отходящих линий от ПС 110 кВ Новокормиловская:
• линии 110 кВ «Новокормиловская» - «Валерино тяговая» (С-123, С-124);
• линии 110 кВ «Густафьево» — «Новокормиловская» (С-13, С-14);
• линия 110 кВ «Новокомиловская» — «Победитель» (С-58).
9. Выполнен анализ полученных результатов.
Объект исследования. Объектом исследования являются режимы подстанция 110 кВ «Новокормиловская» и присоединений (ЛЭП 110 кВ).
Предмет исследования - предметом исследования являются основные потери мощности (вызванные протеканием токов прямой последовательности основной частоты в фазных проводах и наведенными токами в грозозащитных тросах) и добавочные потери (вызванные несимметрией токов основной частоты и токами высших гармонических составляющих также в фазных проводах и наведенными токами в грозозащитных тросах). Причиной появления добавочных потерь может являться несимметрия и несинусоидальность питающего напряжения и несимметрия и нелинейность питаемых нагрухок. Определенную роль здесь играет и несимметрия подвески проводов между фазами, грозозащитными тросами и относительно земли.
Ожидаемые результаты. Режимы отходящих линий ПС 110 кВ Новокормиловская, показатели качества напряжения и гармонических составляющих токов; абсолютные и относительные значения добавочных потерь мощности и ЭЭ.
Методы исследований. Пассивный эксперимент при выполнении энергообследования; математическое моделирование режимов линий; численные эксперименты для оценивания потерь.
Личный вклад автора. Проведен анализ режимов отходящих линий от ПС 110 кВ Ноаокормиловская, определены показатели качества электроэнергии на шинах 110 кВ, изучен гармонических состав токов и напряжений, определена геометрия подвески проводов. Освоена работа с программным комплексом для расчета основных и добавочных потерь мощности и ЭЭ. Определены суточные графики изменения режимных параметров и добавочных потерь мощности. Установлены абсолютные и относительные значения добавочных потерь, вызванных от несинусоидальности и несимметрией напряжений и токов.
Апробация работы. Выступление на научном семинаре в центре ресурсосбережения ЭНИН ТПУ.
Публикация. По материалам диссертация подготовлена научная статья.
Одной из значительных причин увеличения потерь ЭЭ в электрических сетях является постоянный рост число потребителей с нелинейными и несимметричными характеристиками. К таким нагрузкам, прежде всего, относятся черная и цветная металлургия, сварочные машины, электрифицированный железнодорожный транспорт, офисное оборудование, бытовые электроприборы и т.д. Эти нагрузки потребляют из сети несинусоидальный ток, содержащий кроме основной гармоники частотой 50 Гц высшие гармоники, с частотами, превышающими основную частоту. Искаженные токи протекая по элементам электрических сетей, вызывают падения напряжения в них. В результате, на зажимах нелинейных потребителей, а также на зажимах всех остальных потребителей, подключенных к этой сети, проявляются искаженные кривых напряжения или, другими словами несинусоидальные напряжения. Несинусоидальные токи содержащие высшие гармоники в электрических сетях снижают качество электроэнергии по двум показателям несинусоидальности и несимметрия напряжения, кроме этого они вызывают добавочные потери мощности. Добавочные потери возникают также вследствие несимметрии параметров элементов сети и несимметрии режимов.
В настоящее время расчет технологических потерь ЭЭ в электрических сетях производятся по методикам Минэнерго РФ от 30.12.2008 г. .№326. В этом нормативном документе расчет добавочных потерь ЭЭ не регламентируются. Соответственно, при формировании тарифов на электроэнергию и других расчетах усложняется составление баланса переданной и потребленной электроэнергии т.к. недоучет добавочных потерь электроэнергии приводит к тому, что они автоматически попадают в разряд коммерческих потерь, которые не включается в тариф на транспорт ЭЭ.
Актуальность темы:
1. Пониженное качество ЭЭ приводит к увеличению затрат на транспорт ЭЭ и экономическому ущербу. В настоящей работе сделана попытка оценить одну из составляющих этого ущерба, а именно добавочные потери, вызванные несинусоидальности и несимметрией напряжений и токов в линиях, питающих тяговую общепромышленную нагрузку;
2. Полученные результаты далее возможность отценить уровни потерь в электрических сетях, вызванные работой тяговой нагрузки;
3. Результаты данного исследования можно использовать более точного учета потерь ЭЭ;
4. Итогом исследования является создание основы для более современного программного комплекса определения добавочных потерь мощности.
Цель и задачи исследования.
Цель диссертация - исследование добавочных потерь мощности и электроэнергии от несинусоидальности и несимметрии токов в распределительных сетях 110 кВ.
Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:
5. Изучено математическое описание режима и потерь учитывающее:
• все провода и грозозащитные тросы;
• геометрию подвески проводов;
• несинусоидальность и несимметрию напряжений и токов.
6. Освоена работа с программным комплексом, реализуещим рассматриваемую модель.
7. Выполнены инструментальные энергообследования режимов линий.
8. Проведены необходимые расчеты режимов и потерь отходящих линий от ПС 110 кВ Новокормиловская:
• линии 110 кВ «Новокормиловская» - «Валерино тяговая» (С-123, С-124);
• линии 110 кВ «Густафьево» — «Новокормиловская» (С-13, С-14);
• линия 110 кВ «Новокомиловская» — «Победитель» (С-58).
9. Выполнен анализ полученных результатов.
Объект исследования. Объектом исследования являются режимы подстанция 110 кВ «Новокормиловская» и присоединений (ЛЭП 110 кВ).
Предмет исследования - предметом исследования являются основные потери мощности (вызванные протеканием токов прямой последовательности основной частоты в фазных проводах и наведенными токами в грозозащитных тросах) и добавочные потери (вызванные несимметрией токов основной частоты и токами высших гармонических составляющих также в фазных проводах и наведенными токами в грозозащитных тросах). Причиной появления добавочных потерь может являться несимметрия и несинусоидальность питающего напряжения и несимметрия и нелинейность питаемых нагрухок. Определенную роль здесь играет и несимметрия подвески проводов между фазами, грозозащитными тросами и относительно земли.
Ожидаемые результаты. Режимы отходящих линий ПС 110 кВ Новокормиловская, показатели качества напряжения и гармонических составляющих токов; абсолютные и относительные значения добавочных потерь мощности и ЭЭ.
Методы исследований. Пассивный эксперимент при выполнении энергообследования; математическое моделирование режимов линий; численные эксперименты для оценивания потерь.
Личный вклад автора. Проведен анализ режимов отходящих линий от ПС 110 кВ Ноаокормиловская, определены показатели качества электроэнергии на шинах 110 кВ, изучен гармонических состав токов и напряжений, определена геометрия подвески проводов. Освоена работа с программным комплексом для расчета основных и добавочных потерь мощности и ЭЭ. Определены суточные графики изменения режимных параметров и добавочных потерь мощности. Установлены абсолютные и относительные значения добавочных потерь, вызванных от несинусоидальности и несимметрией напряжений и токов.
Апробация работы. Выступление на научном семинаре в центре ресурсосбережения ЭНИН ТПУ.
Публикация. По материалам диссертация подготовлена научная статья.