Разработка саморегулируемого симметрирующего устройства и метода расчета его параметров для сельских электрических сетей 0,4 кВ тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Якупова Марина Андреевна

• Якупова Марина Андреевна
• кандидат наук
• 2024

Оглавление диссертации кандидат наук Якупова Марина Андреевна

ВВЕДЕНИЕ

1 НЕСИММЕТРИЧНЫЕ РЕЖИМЫ РАБОТЫ СЕЛЬСКИХ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ 0,4 кВ

1.1 Анализ состояния сельских электрических сетей Иркутской области

1.2 Характеристика несимметричных режимов

1.3 Влияние несимметричного режима электросетей на работу электрооборудования

1.4 Качество электрической энергии и дополнительные потери мощности в электрической сети 0,4 кВ

1.5 Способы и технические средства симметрирования режимов работы в сельских распределительных сетях 0,4 кВ

Выводы по главе

2 МЕТОДЫ РАСЧЕТА НЕСИММЕТРИЧНЫХ РЕЖИМОВ И СИММЕТРИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ

0,4 кВ

2.1 Анализ существующих методов определения симметричных составляющих токов и напряжений

2.2 Модульный метод расчёта показателей несимметрии

2.3 Методы расчета показателей несимметрии токов и напряжений для

сети 0,4 кВ с симметрирующим устройством

2.4 Методы определения параметров симметрирующих устройств

Выводы по главе

3 МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕЖИМОВ НЕСИММЕТРИЧНОГО ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЯ В СЕЛЬСКИХ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЯХ 0,4 кВ

3.1 Программа моделирования и расчета несимметричных режимов работы электрических сетей 0,4 кВ с распределенной нагрузкой и симметрирующим устройством

3.2 Имитационная модель для исследования несимметричных режимов сети

0,4 кВ с распределенной нагрузкой и симметрирующим устройством

3.2.1 Сеть 0,4 кВ с трехфазными симметричной, несимметричной нагрузками и симметрирующим устройством

3.2.2 Сеть 0,4 кВ с трехфазной симметричной, двухфазной нагрузками и

СУ

3.3.3 Сеть 0,4 кВ с трехфазной симметричной, однофазной нагрузками и

СУ

Выводы по главе

ГЛАВА 4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

4.1 Алгоритм проведения эксперимента

4.2 Анализ показателей несимметрии токов и напряжений, и дополнительных потерь мощности

4.3 Экономическая эффективность применения ССУ

Выводы по главе

Заключение

Список литературы

Приложение А - Результаты исследования несимметричных режимов в

сельских распределительных сетях 0,4 кВ Иркутской области

Приложение Б - Средства управления несимметричными потоками в системах электроснабжения

Приложение В - Результаты научно-исследовательской работы

Приложение Г - Функциональная схема реализации операций по программе моделирования и расчета несимметричных режимов работы электрических сетей 0,4 кВ с распределенной нагрузкой и симметрирующим устройством

Список сокращений и обозначений

АД - асинхронный двигатель

АКЭ - анализатор качества электрической энергии

АПК - агропромышленный комплекс

АФ - активный фильтр

ГФ - гибридный фильтр

ИЖД - индивидуальный жилой дом

КШСУ - шунто-симметрирующее устройство конденсаторного типа

КЭ - качество электроэнергии

ЛЭП - линия электропередачи

НТ - несимметрия токов

ПКЭ - показатели качества электроэнергии

ПС - подстанция

СС - симметричные составляющие

ССУ - саморегулируемое симметрирующее устройство

СТАТКОМ - статический компенсатор реактивной мощности

СУ - симметрирующее устройство

СЭС - системы электроснабжения

ФСУ - фильтросимметрирующее устройство

ШИМ - широтно-импульсная модуляция

ШСУ - шунто-симметрирующее устройство

ЭВМ - электронная вычислительная машина

ЭШСУ - электромагнитное шунто-симметрирующее устройство

ЭС - электрическая сеть

ЭЭ - электрическая энергия

а - оператор поворота

а - ширина стержня, см

Вмакс - максимальная магнитная индукция, Тл Ь - толщина пакета сердечника, см

С - постоянный коэффициент с - ширина окна сердечника, см соэ^ - коэффициент мощности

Е1,Е2 - приближенное значение действующих ЭДС в обмотках, В Ев - ЭДС одного витка, В d - диаметр провода без изоляции, мм2 dи - диаметр провода с изоляцией, мм2

^ - площадь окна сердечника, необходимая для размещения всех обмоток трансформатора, см2 / - частота электрической сети, Гц

^1, §2, Оо - суммарные комплексные проводимости прямой и обратной и нулевой последовательностей линии 10 кВ, трансформатора Т2 и линии 0,4 кВ, См ^^, &2ьа, Ооьа - комплексные значения проводимостей прямой, обратной и нулевой последовательностей СУ, См

Олфа+Б), Огфа+Б) - суммарные комплексные проводимости прямой, обратной последовательностей СУ и симметричной нагрузки, См

Оле, , Оое - эквивалентные проводимости прямой, обратной и нулевой последовательностей, См

От, 02п, Ооп - проводимости прямой, обратной и нулевой последовательностей на участке линии от узла нагрузки с СУ до точки "п", См

011У,С2У - суммарное значение комплексных проводимостей СУ и симметричной нагрузки, См

Олб , - комплексные значения проводимостей прямой и обратной

последовательностей симметричной нагрузки, См

Сл,^в,С_с - комплексные значения проводимостей несимметричной нагрузки, См

- введенная переменная (2.62), См4

- введенная переменная (2.32), См3 Сн - введенная переменная (2.30), См2 ^ - введённая переменная (2.30), См

- введенная переменная (2.32), См3

- введенная переменная (2.32), См2 Ом - введенная переменная (2.44), См

- масса меди обмотки, кг

- введенная переменная (2.44), См2

3

0_р - введенная переменная (2.59), См Од - введенная переменная (2.56), См2 Од - введенная переменная (2.52), См2

- введенная переменная (2.52), См 0_т - введенная переменная (2.68), См Су - введенная переменная (2.68), См

- введенная переменная (2.68), См4

- введенная переменная (2.77), См3

- введенная переменная (2.77), См3

- введенная переменная (2.77), См3 Сст - масса стали, кг

h - высота окна сердечника, см

^з1 - расстояние от обмотки до ярма, мм

Ким - толщина наружной изоляции, мм

1л, 1в, - комплексные значения токов в фазах А, В и С, А

1дС - комплексное значение суммарного тока, А

¡я - комплексное значение тока в нулевом проводе, А

ЪйА> Ьас - ток в фазах симметрирующего устройства, А

11> 12, 10 - токи прямой, обратной и нулевой последовательностей, А

У - мнимая единица

]ср - плотность тока, А/мм2

К21, К01 - коэффициенты несимметрии токов по обратной и нулевой последовательностям, %

К2ц, К011 - коэффициенты несимметрии токов по обратной и нулевой последовательностям в линии, о.е.

Ку1 - коэффициент укладки провода в осевом направлении К12 - коэффициент трансформации

КР - коэффициент дополнительных потерь мощности, о.е.

К2и, Кои - коэффициенты несимметрии напряжений по обратной и нулевой последовательностям, %

^ - коэффициент выпучивания в радиальном направлении ^2 - коэффициент укладки обмотки в радиальном направлении kмс - коэффициент неплотности междуслоев изоляции kм0 - коэффициент неплотности между обмоточной изоляции &но - коэффициент неплотности намотки наружной изоляции

- коэффициент, зависящий от температуры провода L - индуктивность катушки, Гн I - суммарная длина фидерных ЛЭП, км 1в - средняя длина витка обмотки, мм

1ст - средняя длина силовых линий магнитного потока в сердечнике, мм т - количество фаз, шт. т 1 - число слоев обмотки, слои

п 1 - число витков первичной обмотки в одном слое, вит. Рм - потери в меди обмоток электромагнитного устройства, Вт Рст - потери в стали, Вт

Ра, Рь> Рс - относительные мощности однофазных нагрузок в фазах А, В и С, о.е. рп - относительная мощность несимметричной нагрузки, о.е. р5 - относительная мощность симметричной нагрузки, о.е. ц - площадь поперечного сечения провода обмотки, мм2 Qcт.рaсч. - поперечное сечение стержня сердечника, см2

@полн. - полное поперечное сечение стержня с учетом межлистовой изоляции, см2 г - активное сопротивление, Ом

г0) г1- сопротивления нулевой и прямой последовательностей, Ом.

ГФ - активные сопротивления нулевого и фазного проводов линии, Ом. ЦА, Цв, Ц£ - комплексные значения напряжений в фазах А, В и С, В и0 - стандартное номинальное напряжение В

^НБ, ^НМ - наибольшее и наименьшее действующие значения из трех междуфазных напряжений, В

^НБ.ф, ^НМ.ф - наибольшее и наименьшее действующие значения из трехфазных напряжений, В

им(-), им(+) - напряжения электропитания, меньше и0 и больше и0, соответственно,

усредненные в интервале 10 мин в соответствии с требованиями ГОСТ 30804.4.302013 «Методы измерений показателей качества электрической энергии» [3], В т - напряжение короткого замыкания, % у1,у2, у_0 - введенные переменные (2.74), о.е.

и1, и2, и0 - напряжения прямой, обратной и нулевой последовательностей, В S - полная мощность первичной обмотки, ВА

5д, 5В, 5С - полные мощности несимметричной нагрузки в фазах А, В и С, ВА

- полные мощности симметричной нагрузки, ВА

5ссу - мощность саморегулируемого симметрирующего устройства, ВА Т - время осуществления эксперимента, ч

- начальное значение времени интервала усреднения показателя, мин.

- конечное значение времени интервала усреднения показателя, мин. w1,w2 - число витков обмоток, вит.

—1(ю кВ) = —2(юл-£) - комплексные сопротивления прямой и обратной последовательностей линии 10 кВ, Ом

2¡(о,4кВ)), 22(0,4кВ)), ^0(0,4кВ) - комплексные значения сопротивлений прямой, обратной и нулевой последовательностей линии 0,4 кВ, Ом

^лт, - комплексные сопротивления прямой, обратной и нулевой

последовательностей трансформатора Т2, Ом а - отношение массы стали к массе меди ш - угловая частота, рад/с

Л1В, Л1С - добавки к токам фаз «В» и «С», принимающие как положительные, так и отрицательные значения, А. 3 - толщина обмотки, мм

Зи(., +) - установившееся отклонение напряжения электропитания, %

Ли0% - падение напряжения в соответствующей обмотке при нагрузке в процентах от

номинального напряжения, %

^ - коэффициент полезного действия, %

АРН - потери мощности в несимметричном режиме, Вт

АРС - потери мощности в симметричном режиме, Вт

АРссу - потери мощности в саморегулируемом симметрирующим устройстве, Вт

АЖ- потери электроэнергии, Вт-ч

К - стоимость устройства, руб.

ЗЭ - стоимость электроэнергии, руб./ кВт • ч

Р - относительные издержки на амортизацию и обслуживание, %

Ток - срок окупаемости, лет

Э - годовой экономия, руб.

11

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка саморегулируемого симметрирующего устройства и метода расчета его параметров для сельских электрических сетей 0,4 кВ»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Современная сельская электроэнергетика России характеризуется активным ростом агропромышленного комплекса (АПК) и увеличением объемов использования электроприемников (ЭП) в бытовом секторе. По опубликованным данным ежегодный прирост мощностей ЭП, используемых в АПК, составляет 5-7% [37, 78], что выдвигает более высокие требования к показателям качества электрической энергии. Так, например, превышение нормируемого значения коэффициента несимметрии напряжений более чем на 1% приводит к сокращению срока службы асинхронных двигателей, имеющих долю от всего электропотребления в технологических процессах АПК 80-85%, почти в два раза [18, 77].

Сельские распределительные электрические сети Иркутской области отличаются своей разветвленностью и рассредоточенностью, обеспечивая снабжение электроэнергией как сельские населенные пункты, отдаленные друг от друга, так и множество небольших объектов, распределенных по всей территории региона. Средняя длина магистралей сельских линий электропередачи 0,4 кВ составляет 0,8 км [37, 78]. Так как данные электрические сети обновляются по остаточному принципу, их техническое состояние находится в неудовлетворительном состоянии, в среднем коэффициент износа для воздушных линий составляет 81%, для трансформаторных подстанций - 79% [37, 78]. Следствием износа электрических сетей является увеличение потерь электрической энергии (ЭЭ - до 15%) [21, 22, 64], что, наряду со снижением качества ЭЭ, оказывает значительное влияние на эксплуатационные режимы элементов электрических сетей и электрооборудования.

Кроме того, еще одной причиной снижения качества и увеличения потерь ЭЭ в сельских электрических сетях 0,4 кВ является несимметрия токов и напряжений. Мониторинг режимов работы действующих электрических сетей 0,4 кВ Иркутской области показал, что увеличение потерь, обусловленных несимметрией фазных токов, может составлять от 70 до 300% [66, 124-127 131] по сравнению с условно-симметричным режимом работы сети, а показатели качества электроэнергии, характеризующие несимметрию трёхфазной системы напряжений, выходят за

пределы государственного стандарта в 70-85% произведённых измерений [66, 124127, 131, 132, 135, 145, 155].

Согласно приказу Министерства энергетики Российской Федерации №690 от 23.08.2023 г. сетевая организация должна обеспечить выполнения норм качества электрической энергии в части несимметрии напряжений в трехфазных системах напряжением ниже 1 кВ.

Мероприятия, проводимые электросетевыми организациями по сокращению указанных потерь, позволяют получить их снижение не более чем на 3%. Например, в Иркутской электросетевой компании снижение потерь от несимметрии фазных токов за счет перераспределения нагрузок по фазам трёхфазной системы в 2022 г. позволило снизить указанные потери всего на 0,04% [37], тогда, как использование специальных технических средств, таких как симметрирующие устройства (СУ), позволяет снизить данные потери до 40% и более [69].

Большинство предлагаемых СУ имеют нерегулируемые параметры, а устройства с регулируемыми параметрами отличаются сложной структурой коммутационной аппаратуры и требуют разработки специальных средств автоматического управления параметрами этих устройств. Для повышения эффективности использования СУ необходимо разрабатывать такие решения, главной особенностью которых является простота конструкции устройства и средств его управления. При этом такое устройство должно обладать минимальным собственным электропотреблением.

В связи с этим исследование возможностей повышения эффективности симметрирования напряжений и токов в трехфазной системе является актуальной задачей сельской электроэнергетики.

Степень разработанности темы.

Разработкой методов расчета показателей несимметрии напряжений (токов), потерь электрической энергии, а также средств минимизации этих потерь, занимались такие ученые, как: Воротницкий В.Э., Железко Ю.С., (исследования в области качества электроэнергии и электроснабжения в России); Косоухов Ф.Д. (разработка методов расчета показателей несимметрии в электрических сетях, обеспечивающих

более точные расчеты и оптимизацию работы системы); Виноградова А.В., Иванов Д.А., Наумов И.В., Лещинская Т.Б., Подъячих С.В., Сукьясов С.В. (исследование потерь и качества электроэнергии, и разработка путей их снижения); Кузнецов В.Г. (управление средствами симметрирования); Бугаков В.Г., Василенко В.Д., Гончаров Н.С., Шидловский А.К., Шишкин С.А., Юндин М.А. (разработка средств симметрирования); Лоскутов А.Б., Алтунин Б.Ю., Н. Akagi (применение активных фильтров для компенсации несимметрии); J. Dixon (методы оценки и управления несимметрией в электрических сетях).

Вместе с этим непрерывно изменяющиеся условия несбалансированного электропотребления требуют разработки новых симметрирующих устройств и инструментариев расчета режимов работы электрических сетей.

Цель диссертации - снижение потерь электрической энергии и повышение её качества в сельских распределительных электрических сетях 0,4 кВ за счет разработки саморегулируемого симметрирующего устройства.

Для достижения указанной цели поставлен ряд задач, подлежащих решению:

1) провести исследования несимметричных режимов в действующих сельских электрических сетях напряжением 0,4 кВ Иркутской области;

2) проанализировать существующие способы и технические средства симметрирования и разработать новое саморегулируемое симметрирующее устройство для повышения качества электрической энергии и уменьшения её потерь, вызванных несбалансированным электропотреблением;

3) разработать методы расчёта параметров саморегулируемого симметрирующего устройства (ССУ) и показателей несимметрии токов и напряжений в условиях несимметричного электропотребления в электрической сети 0,4 кВ с установленными ССУ;

4) реализовать разработанные методы расчета параметров ССУ и показателей несимметрии в программном обеспечении для расчета показателей несимметрии токов и напряжений при осуществлении имитационных и экспериментальных исследований;

5) изготовить экспериментальный образец ССУ и провести экспериментальные исследования на физической модели электрической сети в лабораторных условиях;

6) определить экономическую эффективность разработанного ССУ в сельских распределительных сетях на основе проведения имитационных исследований.

Объект исследования - сельские электрические сети 0,4 кВ Иркутской области.

Предмет исследования - несимметричные режимы работы электрических сетей 0,4 кВ, и их влияние на показатели качества и дополнительные потери электрической энергии.

Научная новизна исследований.

При выполнении диссертационной работы получены следующие результаты:

- впервые разработан метод расчёта параметров ССУ в зависимости от изменяющейся несимметричной нагрузки;

- предложен новый метод расчёта показателей несимметрии токов и напряжений с симметрирующим устройством, отличающийся от ранее предложенных динамичным изменением параметров ССУ в каждый момент времени;

- созданы программы для ЭВМ, позволяющие осуществлять имитационные и экспериментальные исследования несимметричных режимов с любыми параметрами электрической сети, нагрузки и СУ;

- получены результаты имитационного моделирования и экспериментальных исследований несимметричных режимов с применением ССУ.

Научная новизна подтверждена свидетельствами о регистрации программ для ЭВМ № 2021667376, № 2022662841, № 2022610925, патентами РФ на изобретение № 2796074, № 2788078.

Теоретическая значимость.

Впервые разработан метод расчёта параметров ССУ в зависимости от изменяющейся несимметричной нагрузки, а также предложен новый метод расчёта показателей несимметрии токов и напряжений с симметрирующим устройством, отличающийся от ранее предложенных динамичным изменением параметров ССУ в каждый момент времени.

Практическая значимость работы.

Созданы пакеты прикладных программ, позволяющие производить имитационное моделирование несимметричных режимов, а также производить расчёты этих режимов в действующих низковольтных электрических сетях с любыми параметрами.

Разработано два новых устройства, одно из которых позволяет эффективно симметрировать режимы работы сельских электрических сетей, второе - исключать их, за счет преобразования трёхфазной системы напряжения электропитания в однофазную.

Методология и методы исследования. Методологической базой достижения указанной цели являются принципы теории цепей, метод симметричных составляющих, модульный метод расчёта показателей несимметрии, общенаучные методы обработки результатов исследований, пакеты прикладных программ MATLAB, Microsoft Excel, а также авторские пакеты программного обеспечения.

Положения, выносимые на защиту:

1. Полученные результаты мониторинга качества и потерь ЭЭ в действующих сельских электрических сетях 0,4 кВ позволили установить уровень несимметричного электропотребления в электрических сетях Иркутской области. Показатели, характеризующие несимметрию трёхфазной системы в среднем превышают установленные нормы более чем на 40%, что вызывает преждевременный выход из строя электрооборудования, используемого в технологических процессах предприятий агропромышленного комплекса.

2. Разработанные устройства, в отличие от существующих, позволяют: а) снижать дополнительные потери ЭЭ более чем на 50% (коэффициент потерь при включении ССУ снижается со значения 4,26 до величины 1,2); улучшать качество ЭЭ более чем в 4 раза (коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности при включении ССУ снизился со значения 5,08% до величины 1,4%); иметь более низкую стоимость по сравнению с аналогами (почти в 10 раз); б) исключать несбалансированные режимы в индивидуальных жилых домах и

сооружениях за счет преобразования трёхфазной системы напряжений в однофазную (при регулировании мощности однофазной нагрузки).

3. Созданные методы и программное обеспечение для расчета параметров разработанного симметрирующего устройства и показателей несимметрии токов и напряжений при его использовании, отличающиеся от используемых динамичным изменением параметров СУ в зависимости от несимметричного электропотребления, позволяют производить необходимые достоверные расчеты как для имитационных моделей, так и для действующих низковольтных сельских электрических сетей с СУ.

4. Полученные результаты имитационного моделирования и экспериментальных исследований позволяют оценить эффективность использования разработанного симметрирующего устройства для снижения негативных эффектов от несимметричных режимов работы электрических сетей 0,4 кВ.

Достоверность научных результатов, содержащихся в диссертационной работе, подтверждена корректностью методов, использованных при расчёте показателей несимметрии, поскольку их определение позволяет учитывать изменение не только модулей, но и аргументов комплексных параметров. Кроме того, результаты и выводы произведенных имитационных исследований подтверждаются данными экспериментальных исследований, произведенных в лабораторных условиях и в действующих электрических сетях.

Обоснование соответствия диссертации паспорту научной специальности 4.3.2. «Электротехнологии, электрооборудование и энергоснабжение агропромышленного комплекса». Работа соответствует паспорту специальности. Основные результаты работы соответствуют пункту «Способы и технические средства передачи и распределения электроэнергии, принципы построения сельских электрических сетей и их компонентов, надежность и качество электроснабжения, средства мониторинга, автоматизации и интеллектуализации электроснабжения».

Личный вклад автора состоит в формулировании цели и задач исследования, научной новизны, в разработке методов и программного обеспечения для расчетов несимметричных режимов, в создании лабораторной установки, в разработке нового саморегулируемого симметрирующего устройства и проведении экспериментальных

исследований, в апробации результатов, а также в подготовке публикаций по выполненным исследованиям. В совместных публикациях вклад автора составляет 65%.

Апробация. Основные положения и результаты исследований докладывались и обсуждались: на Всероссийской научно-практической конференции «Научные исследования студентов в решении актуальных проблем АПК» Иркутск, 2019; на Международной научно-практической конференции «Энергетика XXI века: устойчивое развитие и интеллектуальное управление» Красноярск, 2020; на Международной научно-практической конференции «Научные исследования и разработки к внедрению в АПК» п. Молодежный, 2020; на Международной научно-практической конференции «АгроТех (AgroTech): «Умные» инновации в сельском хозяйстве в интересах устойчивого развития на базе искусственного интеллекта (AI), Больших данных (Big Data) и Интернета вещей (IoT)» Ставрополь, 2021; на 4-ой Международной научно-практической конференции по актуальным проблемам энергетического комплекса: физические процессы, добыча, производство, передача, переработка и охрана окружающей среды, APEC-IV 2021, онлайн, 2021; на II Международной научно-практической конференции «Обеспечение устойчивого развития в контексте сельского хозяйства, зеленой энергетики, экологии и наук о земле» Смоленск, 2022.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 22 печатные работы, из них 2 публикации в изданиях, входящих в перечень ВАК Минобрнауки РФ, 5 публикаций в изданиях, входящих в Scopus, 10 публикации в изданиях, включенных в РИНЦ, 2 патента на изобретение РФ, 3 свидетельства на регистрацию программы для ЭВМ. Объем публикаций составляет 9,58 п.л., из которых доля авторского вклада 6,25 п.л. На работы, выполненные в соавторстве, и заимствованный материал сделаны соответствующие ссылки в тексте диссертации и нет недостоверных сведений о публикациях.

Диссертация изложена на 170 страницах, состоит из введения, основной части, содержащей 41 рисунка, 10 таблиц, заключения, принятых сокращений, списка

литературы, включающей 160 наименования, в том числе 26 - на иностранном языке и 4 приложений.

1 НЕСИММЕТРИЧНЫЕ РЕЖИМЫ РАБОТЫ СЕЛЬСКИХ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ 0,4 КВ

1.1 Анализ состояния сельских электрических сетей Иркутской области

Общая протяженность электрических сетей составляет 39919,522 км. Из них на долю воздушных линий электропередачи приходится 91,62% (36575,189 км), на долю кабельных линий электропередачи — 8,38% (3344,333 км). Протяженность электрических сетей 0,4 кВ составляет 1404,239 км (3,52%). На балансе Иркутской электросетевой компании (ОАО «ИЭСК») состоит 9463 подстанции (ПС), из них на долю ПС 10 (6)/0,4 кВ приходится 95,73% (9059 шт., общей мощностью 3200,968 тыс. кВА) [72].

Передача электрической энергии из сетей 0,4 кВ в год в сеть в среднем составляет 1117,67 тыс. кВт-ч, а ежегодный отпуск из сети составляет в среднем 7965097,812 тыс. кВт-ч [37, 75, 78].

Уровень потерь ЭЭ в электрических сетях напряжений не имеет стабильного снижения или увеличения. Среднегодовое значение потерь в сетях 0,4 кВ составляет 579 803,942 тыс. кВт-ч. что соответствует 19,81% от общей среднегодовой величины потерь в сетях всех уровней напряжений (2 926 957,247 тыс. кВт-ч). При этом среднегодовая стоимость суммарных потерь ЭЭ в соответствие с изменяющимся уровнем оплаты за них составила 3 870 861 руб.

Динамика фактических потерь электроэнергии по данным отчетов электросетевых компаний, осуществляющих деятельность по передаче электроэнергии на территории Иркутской области, ОАО «ИЭСК» [124] и ОГУЭП «ОБЛКОММУНЭНЕРГО» представлена на рисунке 1.1-1.2 [37, 78, 132]. Анализ (рис. 1.1, 1.2) показал, что потери электроэнергии в этих электрических сетях в среднем составляют на 9% и 12% соответственно, от отпуска электрической энергии в сеть.

Рассматриваемые потери включают следующие составляющие: условно-постоянные потери (не зависят от передаваемой мощности), нагрузочные потери (зависят от передаваемой мощности), потери на собственные нужды, потери, обусловленные погрешностями приборами учета и коммерческие потери [22, 23,132].

« О

14 000 ^ р^ 12 000 н щ 10 000 8 000 6 000

о *

иЁ 4 000

2 000 § 0

□ Потери ЭЭ

□ Отпуск ЭЭ

2018 г. 781 8 091

2019 г. 566 8 302

2020 г. 716 8 369

2021 г. 870 9 634

2022 г. 1 156 10 593

Рисунок 1.1 - Динамика потерь электроэнергии за 2018 - 2022 гг. ОАО «ИЭСК»

« о

л н

О

ЕР М

§ Ж §

3 500 3 000 2 500 2 000 1 500 1 000 500 0

□ Потери ЭЭ

2018 г. 342

□ Отпуск ЭЭ 2 349

2019 г. 329 2 341

2020 г. 314 2 268

2021 г. 351 2 544

2022 г. 374 2 763

Рисунок 1.2 - Динамика потерь электроэнергии за 2018 - 2022 гг.

ОГУЭП «ОБЛКОММУНЭНЕРГО»

Следует отметить, что износ основных фондов, к основным из которых относят кабельные, воздушные линии электропередачи и трансформаторные подстанции электросетевых компаний, является основной составляющей условно-постоянных потерь. Коэффициент износа основных фондов электросетевых компаний ОАО «ИЭСК» и ОГУЭП «ОБЛКОММУНЭНЕРГО» (среднее значение) на 31 декабря 2022 г. составил более 60% [132] по всем составляющим (кабельные ЛЭП - 66%, воздушные ЛЭП - 81%, трансформаторные подстанции - 79% [37, 78]. При этом

следует отметить, что под износом понимается постепенное изменение физико-химических свойств объекта вследствие изменения эксплуатационных режимных характеристик этого объекта. Но, кроме того, существует и естественное старение оборудования этого объекта [132]. Соответственно возникающему износу, происходит разбалансировка узлов и конструкций элементов электрических сетей (линий электропередачи, силовых трансформаторов трансформаторных подстанций), увеличиваются стрелы провеса проводов воздушных ЛЭП, увеличиваются аварийные ситуации в сетях, возникают неполнофазные режимы работы, создающие дополнительное (усиливающие существующее) несимметричное

электропотребление. Таким образом для того, чтобы воздействовать на сокращении потерь электрической энергии, необходимо учитывать оба этих фактора: и старение, и непосредственно износ.

Для сокращения потерь электроэнергии в сетях 0,4 кВ электросетевыми компаниями проводится ряд мероприятий (рис. 1.3).

0,06% 2,24%

68,52%

Организационные мероприятия -1 Технические мероприятия

ч' Мероприятия по совершенствованию систем коммерческого и технического учета

электрической энергии м Мероприятия по снижению коммерческих потерь электрической энергии

Рисунок 1.3 - Организационные и технические мероприятия по снижению потерь электроэнергии в сетях 0,4 кВ ОГУЭП «ОБЛКОММУНЭНЕРГО» и ОАО «ИЭСК»

[37, 78]

1. Мероприятия по снижению коммерческих потерь ЭЭ (выявление неучтенной ЭЭ в результате проведения рейдов).

2. Мероприятия по совершенствованию систем коммерческого и технического учета электрической энергии (перенос приборов учета ЭЭ на границы балансовой принадлежности) [132].

3. Технические мероприятия (замена проводов на перегруженных линиях электропередачи, установка и ввод в работу дополнительных силовых трансформаторов на эксплуатируемых подстанциях) [132].

4. Организационные мероприятия (снижение несимметрии загрузки фаз -путем перераспределения однофазных нагрузок в трёхфазной системе).

В представленных мероприятиях наибольшее внимание, с точки зрения минимизации несимметричных режимов, необходимо уделять 3 и 4 пунктам, поскольку данные мероприятия влекут за собой преимущественно уменьшение потоков нулевой последовательности и, как следствие, снижение несимметрии по нулевой последовательности токов и напряжений, ведущей к уменьшению потерь электроэнергии и повышению ее качества.

1.2 Характеристика несимметричных режимов

Режим электрической распределительной сети, при котором ее параметры (ток, напряжение, мощность) отдельных фаз или элемента электрической сети оказываются не одинаковыми, называется несимметричным. Впервые несимметричные режимы описаны Ч. Фортескью, который и предложил метод для расчета этих режимов [14].

Метод симметричных координат - это математический метод, применяемый для анализа и расчета трехфазных электрических систем, особенно в контексте несимметричных условий и несбалансированных нагрузок. Он базируется на представлении трехфазных переменных токов и напряжений в виде их симметричных компонентов.

Исходные трехфазные переменные токи и напряжения преобразуются в их симметричные компоненты - прямую, обратную и нулевую последовательности (рис. 1.4) [14].

Рисунок 1.4 - Векторные диаграммы последовательностей: а) прямая;

б) обратная; в) нулевая [14]

Токи 1А, 1В, ¿с раскладываются на симметричные составляющие:

La = L i +L2 +L з

lB = a2 Li + aL2+L3, (ii)

2

Le = ali + a l2+L3

где La, LB, Le - комплексные значения токов в фазах А, В и C, А;

L i, L 2, L о - токи прямой, обратной и нулевой последовательностей, А;

а - оператор поворота а = eJ'2n/3 = е~]'4л/3 = —

Решая систему уравнений (i.i) относительно L i, L 2, L 3 получим:

К 2 ч

Li = 3(La + aI_B + a Le)

i 2

i_2 = 3(LA + a LB + ale). (i 2)

i,

L 0 = 3( LA + LB + Le)

Для напряжений применяются те же преобразования:

иА = и 1 + и 2 + и 3

ив = а и 1 + аи2 + и3,

2

ис = аи 1 + а и2 + и3

(1.3)

1 3

и 1 ^ (иА + аив + а2ис)

1 2 и 2 = 3 (и а + а2 ив + аис),

и о=3(иА+ив+ис)

(1.4)

где и а , ив, ис - комплексные значения напряжений в фазах А, В и С, В;

и 1, и 2, и 3 - напряжения прямой, обратной и нулевой последовательностей,

В.

Несимметричные режимы работы распределительных электрических сетей можно разделить на следующие виды: кратковременные и длительные, случайные и систематические.

Аварийные процессы в системах электроснабжения, такие как короткие замыкания, обрывы линий электропередачи, которые приводят к возникновению неполнофазных режимов трехфазных сетей, являются причиной несимметричных режимов кратковременного характера [49].

Длительные несимметричные режимы появляются в случае пофазного различия параметров системы [49], возникающего вследствие неравномерного распределения однофазных электроприёмников в трехфазных сетях и их вероятностного характера коммутаций. До недавнего времени существенной причиной длительных несимметричных режимов были еще неполнофазные ответвления. В настоящее время влияние данной причины уменьшается, так как все чаще производится трехфазное подключение потребителей к электрическим сетям [64].

Неравномерное распределение однофазных электроприемников по фазам, приводит к перегрузке одних и недогрузке других фаз, вследствие чего возникает систематическая несимметрия.

<

<

Причиной возникновения случайной (вероятностной) несимметрии является случайные включения и отключения отдельных однофазных электроприемников. В целом, указанные причины приводят к несбалансированному потреблению электрической энергии, что в значительной степени снижает качество и увеличивает потери электрической энергии.

Значение показателей качества электрической энергии регламентирует ГОСТ 32144-2013 «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения» [2]. Уровень несимметрии напряжений в трехфазных системах характеризуется:

- коэффициентом несимметрии напряжений по обратной последовательности

К2и, %;

- коэффициентом несимметрии напряжений по нулевой последовательности Кои, %.

и2 и0

^ = — 100%, Кои^-100%, (1.5)

где и±, и2, и0 - напряжения прямой, обратной и нулевой последовательностей, В.

Для указанных показателей и в соответствии с ГОСТ 32144-2013 установлены следующие нормы:

- значения коэффициентов несимметрии напряжений по обратной последовательности и несимметрии напряжений по нулевой последовательности в точке передачи электрической энергии, усредненные в интервале времени 10 мин, не должны превышать 2% в течение 95% времени интервала в одну неделю;

- значения коэффициентов несимметрии напряжений по обратной последовательности и несимметрии напряжений по нулевой последовательности в точке передачи электрической энергии, усредненные в интервале времени 10 мин, не должны превышать 4% в течение 100% времени интервала в одну неделю.

Кроме того, к указанным критериям могут быть отнесены показатели, характеризующие установившееся отклонение напряжения электропитания Зи(.,+), %:

ди(-) = ин~им(-) -100%, (1.6)

( ) и 0

и(+) = ин-им(++ -100%, (1.7)

( ) и 0

где и0 - стандартное номинальное напряжение В;

им(-), им(+) - напряжения электропитания, меньше и0 и больше и0,

соответственно, усредненные в интервале 10 мин в соответствии с требованиями ГОСТ 30804.4.30-2013 «Методы измерений показателей качества электрической энергии» [3], В.

К показателям качества, не имеющим установленных нормативных требований, следует отнести:

- коэффициент несимметрии тока по обратной последовательности К21, %;

- коэффициент несимметрии тока по нулевой последовательности К01, %.

К21 =-2-100%, К01=-0-100%, (1.8)

где 11, /2, /0 - токи прямой, обратной и нулевой последовательностей, А.

1.3 Влияние несимметричного режима электросетей на работу

электрооборудования

Несимметричные токи, проходящие через компоненты системы электроснабжения, вызывают несимметричные потери напряжения, что приводит к несимметричной системе напряжений на выходе электроприемников. Это может привести к превышению установленных пределов для отклонений напряжения, а также к снижению надежности работы электрооборудования и всей системы электроснабжения в целом, так как условия эксплуатации электроприемников значительно ухудшаются при несимметричном режиме.

Несимметрия напряжений и токов в электрических сетях приводит к следующим негативным последствиям:

повышенные потери энергии. Несимметрия токов приводит к несбалансированным магнитным полям в системе, что может вызывать дополнительные потери энергии в проводах, трансформаторах и других устройствах

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Якупова Марина Андреевна, 2024 год

с. •

■

С О

и .«С 1.8

2 <

х -с

.ч с 1 4

-е- t 5

е> П S

¿ X 3

Г- а

о § 1,0

а) узел 1; б) узел 2; в) узел 3; г) узел 4

А> без СУ - Кр с СУ

ь х

•е- ч

о гт

0,025

0,063 0,101 0,139 0,177 0,215

Мощность трехфазной несимметричной нагрузки, рл o.e.

а)

0,253

Рисунок 3.5 - Изменение коэффициента потерь мощности а) узел 1; б) узел 2; в) узел 3; г) узел 4

Коэффициенты К2и и К0и во всех узлах (рис. 3.4 а-г) повышаются при увеличении однофазных нагрузок в фазах А, В и С, среднее значение К2и составляет в узле 1 - 7,72%, в узле 2 - 16,13%, в узле 3 - 16,11%, в 4 узле - 14,33%. При включении СУ в первый узел значение К2и принимают следующие значения: 1 узел -10,22%, 2 узел - 10,23%, 3 узел - 9,42 %, 4 узел - 7,41%. В первом узле К2и незначительно возрастает, в остальных узлах данный коэффициент снижается. Незначительное повышение К2и обусловлено тем, что значение данного коэффициента, в основном, определяется работой двигательной нагрузки.

К0и в узле нагрузок зависит от уровня несимметричной нагрузки и длины линии. Анализ К0и показал, что он уменьшается с ростом длины линии и уменьшением несимметричной нагрузки.

Так в узле 1, который находится на расстоянии 250 м К0и = 22,9%, в узле 2 - на расстоянии 500 м К0и = 12,6%, в узле 3 - на расстоянии 750 м К0и =9,8 %, а в 4 узле, который расположен на расстоянии 1000 м К0и =5,5%.

Таблица 3.7 - Результаты имитационного моделирования эффективности СУ при различных видах несимметричной нагрузки

Вид несимметричной нагрузки Узел нагрузки Коэффициент, К2и, % Коэффициент, Кои, % Коэффициент, Кр, о.е.

Без СУ С СУ Без СУ С СУ Без СУ С СУ

Трёхфазная несимметричная 1 7,72 10,22 22,9 6,0 1,4 1,077

2 16,13 10,23 12,6 3,6 1,36 1,058

3 16,11 9,42 9,8 2,41 1,28 1,054

4 14,33 7,41 5,5 1,61 1,27 1,052

Двухфазная несимметричная 1 15,29 27,8 44,3 11,38 9,07 1,46

2 44,31 26,33 26,73 6,68 7,55 1,43

3 41,38 24,58 19,2 4,72 5,46 1,42

4 37,18 18,26 13,11 2,91 2,9 1,45

Однофазная несимметричная 1 25,29 20,0 42,08 11,4 9,0 1,96

2 52,38 16,0 15,8 5,68 8,8 1,99

3 50,48 12,0 13,19 4,64 7,3 1,98

4 43,35 7,0 9,49 3,08 5,5 2,01

Из анализа полученных графиков (рис. 3.4, табл. 3.7) видно, что наибольшая эффективность СУ по снижению коэффициентов К2и и Кои наблюдается при его включении в 1 узле: снижение указанных показателей происходит на 73,8%.

Показателен эффект симметрирования и на примере коэффициента дополнительных потерь мощности (рис. 3.5 а-г - табл. 3.7). Наибольшая эффективность СУ по снижению коэффициента КР наблюдается также в 1-м узле нагрузок. Среднее снижение этого показателя при включении СУ составило 23,5%.

3.2.2 Сеть 0,4 кВ с трехфазной симметричной, двухфазной нагрузками и СУ

Временные диаграммы изменения исследуемых показателей представлены на рис. 3.6, 3.7. Результаты анализа этих зависимостей представлены в табл. 3.7.

Рисунок 3.6 - Изменение коэффициентов К2и и К0и а) узел 1; б) узел 2; в) узел 3; г) узел 4

Рисунок 3.7 - Изменение коэффициента дополнительных потерь мощности

а) узел 1; б) узел 2; в) узел 3; г) узел 4 Как видно из проведенного анализа наибольшая эффективность использования СУ в этом случае также достигается при его включении в 1-м узле нагрузок. При этом показатели, характеризующие качество ЭЭ (К2и и Кои) снижаются на 74,3%, а коэффициент потерь мощности (КР), характеризующий их превышение в несимметричном режиме над аналогичными потерями только от токов прямой последовательности - снижается на 84,3%.

3.2.3 Сеть 0,4 кВ с трехфазной симметричной, однофазной нагрузками и СУ

Исследуем изменение коэффициентов К0и, К2и и КР для четырех узлов при однофазной нагрузке. Изменение мощностей нагрузки выполнялось в соответствии с таблицей 3.5.

На рисунках 3.8, 3.9 представлены изменения коэффициентов К0и, К2ии КР в каждом узле с увеличением однофазной нагрузки.

0.017 0,053 0.08S 0,123 0,159

Мощность однофазной несимметричной нагрузки, рп o.e.

а)

0,017 0,053 0.088 0.123 0.159

Мощность однофазной несимметричной нагрузки, рп о.е.

б)

0,017 0,053 0,0SS 0,123 0.159

Мощность однофазной несимметричной нагрузки, рп o.e.

В)

Рисунок 3.8 - Изменение коэффициентов К2и и К0и а) узел 1; б) узел 2; в) узел 3; г) узел 4

Рисунок 3.9 - Изменение коэффициента дополнительных потерь мощности

а) узел 1; б) узел 2; в) узел 3; г) узел 4

Из рассматриваемых режимов наиболее неблагоприятный режим по показателям несимметрии и потерям мощности в сети 0,4 кВ создается наличием только однофазной нагрузки, так как в этом случае К0и, К2и и КР с увеличением доли несимметричной нагрузки, растут значительно быстрее, чем при двухфазных и трехфазных несимметричных нагрузках.

Произведенный анализ диаграмм 3.8-3.9 позволил получить данные, представленные в табл. 3.7. На основании данного анализа установлено, что наибольшая эффективность использования СУ также, как и при трёхфазной и двухфазной несимметричных нагрузок, соответствует его подключению в 1-м узле нагрузки. В этом случае снижение соответствующих показателей КЭЭ (К2и и Кои) составило в среднем 55,9%, коэффициента КР - 78,22%.

Выводы по главе 3

В результате проведенного имитационного моделирования и анализа полученных результатов можно сделать следующие выводы:

- изменение коэффициента несимметрии напряжений по обратной последовательности во многом определяется наличием двигательной (производственной) нагрузки при этом включение СУ в электрической сети практически не влияет на изменения этого показателя;

- наибольший эффект симметрирования режима работы электрической сети наблюдается при подключении симметрирующего устройства в ближайшем (первом) к шинам источника питания узле нагрузок. В этом случае качество электрической энергии по Кои повышается более чем на 70%, а снижение дополнительных потерь электрической энергии, обусловленных несбалансированным потреблением электроэнергии, составляет более 50%.

Расчет исследуемых показателей, реализованный с использованием предлагаемой программы, доказывает несомненный эффект при включении симметрирующего устройства. Программа позволяет осуществлять исследования несимметричных режимов с любыми параметрами электрической сети: различные длины, марки и сечения проводов, а также номиналы мощностей трансформатора.

4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

С целью подтверждения результатов имитационного моделирования, произведенных в главе 3, проведем экспериментальные исследования несимметричных режимов на действующей модели электрической сети 0,4 кВ в лабораторных условиях.

Экспериментальная установка. Для изучения эффективности работы СУ при физическом моделировании несимметричных режимов работы сельских распределительных сетей 0,4 кВ спроектирована и реализована следующая установка в лабораторных условиях.

Принципиальная электрическая схема установки представлена на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1 - Схема физической модели линии 0,4 кВ

Расчет параметров физической модели сети 0,4 кВ проведен через масштабные коэффициенты (К^ К, Ки, Кг). Параметры исследуемой сети (индекс 0) и модели (индекс М) пропорциональны.

ио = киим ;

10 = к11ы ; (4.1)

S0 = ; го = кггм.

Коэффициенты К\, К^ Кг находятся по следующим выражениям:

К3 = КиК, = ^;Кг = К-К = К- (4.2.)

к2 к, кг

Имитационная модель участка сети имеет следующие коэффициенты: Ки = 1, К = 0,1, К! = 10, ^ = 10.

Для создания активного и реактивного сопротивления участков линии электропередачи использовались собранные катушки индуктивности с резистором. Параметры определены в соответствии с масштабными коэффициентами ^=2,17 Ом, Х=0,2 Ом).

Несимметричное электропотребление имитируется лампами накаливания мощностью 500 Вт, 200 Вт и 95 Вт с возможностью подключения в любой участок сети (рис. 4.2). В качестве симметричной трехфазной нагрузки использовался асинхронный двигатель. Для контроля параметров электрической сети использовался регистратор напряжения и тока «Парма РК6.05М» [114].

Рисунок 4.2 - Установка для имитации несимметричных режимов электрической

сети

1 - лампы накаливания 200 Вт; 2 - лампы накаливания 95 Вт; 3 - лампы накаливания 500 Вт; 4 -асинхронный двигатель; 5 - катушки индуктивности с резисторами

Главный корпус Иркутского ГАУ получает питание от силового трансформатора ТМГ 630 кВА. В качестве допущения принимаем условие, что

система напряжения на шинах низкого напряжения силового трансформатора симметрична. Результаты измерения на вводе 3-фазной системы в лаборатории показали, что фазные напряжения иА«ив«ис«220 В и линейные напряжения иАВ «ивс «иСА «380 В.

Физическая модель саморегулируемого симметрирующего устройства. Устройство для симметрирования токов и напряжений с саморегулируемой индуктивностью содержит трехфазный электромагнитный аппарат (рис. 4.3).

Рисунок 4.3 - Саморегулируемое симметрирующее устройство

Исходя из максимального уровня несимметричного электропотребления, который был создан на представленной модели, по полученным данным (табл. 4.1) рассчитаны проводимости и мощность СУ.

Электромагнитный аппарат рассчитан по принципу трехфазного двухобмоточного силового трансформатора. Методика расчета и справочные данные, необходимые для расчёта, описаны в [104, 112]. Основными элементами конструкции трансформатора являются магнитопровод и катушки с обмотками.

Таблица 4.1 - Данные параметров несимметричной нагрузки экспериментальной модели сети и саморегулируемого симметрирующего устройства

Измеренные данные Рассчитанные данные Формула в тексе

параметр значение параметр значение

1а, А 5,1 Ь, А 1,7391 + j 0,6640; 1,86 (2.4)

1в, А 0,9 12, А 2,3441 - j 0,0062; 2,34 (2.4)

1с, А 3,2 1о, А 1,0168 - j 0,6639; 1,21 (2.4)

1вс, А 2,85 К21, о.е. 1,26 (2.6)

Ы А 3,64 К01, о.е. 0,65 (2.6)

Кр, о.е. 4,29 (1.12)

иА, в 256 иг, В 256,87 - j 2,6302; 256,88 (2.10)

ив, В 258 и2, В - 25,613 - j 0,0558; 25,61 (2.10)

ис, В 264 иоВ 24,7415 + j 2,6860; 24,88 (2.10)

Шв, В 424 К2и, о.е. 0,0997 (2.12)

ивс, В 425 Кои, о.е. 0,0968 (2.12)

исА, В 425

Gl, См 0,000476 + ] 0,000188; 0,000512 (2.110)

G2, См 0,000476 + j 0,000188 0,000512 (2.110)

Gо, См 0,2267 - j 0,1849 0,29 (2.110)

^ссу = ^.ном. X (и0 X £0) = 220х(24,88х0,29)=1587,34 ВА=1,6 кВА.

Расчет конструкции сердечника, обмоток, потери в сердечнике и обмотках.

Исходными данными для расчета являются данные технического задания, которое включает в себя информацию о количестве фаз т = 3, Sссу = 2 кВА, f = 50 Гц, и1/и2 = 1, щ = 3,6%; cos^ = 0,93; система охлаждения - естественное воздушное.

Определяем основные электрические величины и±ф, и2ф, К12, , 12ф. Номинальные фазные напряжения (для трехфазных трансформаторов, при условии, что иг ф = ^2ф):

и± 380

^ф = = = 220 В. (4.3)

кф = Ьф =^1= = = 5,3 А. (4.4)

Коэффициент трансформации К12« 1. Определим номинальные фазные токи (при условии, что 1±ф = 12ф):

5 _ 2000 = 38073

Электромагнитный аппарат саморегулируемого симметрирующего устройства приближен по типу к разделительным трансформаторам с воздушным охлаждением без регулировки напряжения. Тип магнитопровода выбран стержневым с вертикальными стержнями и концентрическими обмотками. При / = 50 Гц и расчётном условии на минимум стоимости выбираем сталь марки 5112 толщиной 0,35 мм. Выберем предварительные значения магнитной индукции Вмакс«1,2 Тл, плотности тока ]ср«3,5 А/мм2, коэффициента заполнения окна кОк«0,33 и коэффициента заполнения магнитопровода кст«0,9 [100].

Далее воспользуемся упрощенным расчетом и определим предварительные значения площадей поперечных сечений проводов обмоток:

^1/2 л 2 = а? = -—« 1,52 мм .

Ч1 = Ч2 = « 1,52 мм2. (4.5)

]ср

По таблице стандартных сечений и диаметров проводов выбираем окончательные сечения проводов обмоток = q2 = 1,54 мм2), их диаметры без изоляции ^ = d2 = 1,40 мм) и их диаметры с изоляцией ^и1 = dи2 = 1,48 мм). Применяем провод марки ПТЭВ-2 d=1,50 мм, с допустимой температурой нагрева 1300 С.

Определим поперечное сечение стержня сердечника (по стали):

Фст.расч. С '

ч

аБ

= 0,6-

!^макс!ср -у

5-2000

4,1 см2, (4.6)

50-1,2-3,5

где С - постоянный коэффициент (С = 0,6), а - отношение массы стали Сст к массе меди См (при расчете на минимум массы принимаем а = 5), S - полная мощность первичной обмотки.

Полное поперечное сечение стержня с учетом межлистовой изоляции:

„ Qст.рaсч.л 2 глп\

Qполн. = ^-= 4,5 см2. (4.7)

К-ст

Приближенное значение действующих ЭДС в обмотках:

Ег = и (1 - = 220 (1 - ~ 213 В; (4.8)

Е2 = ^(1+ = 220(1 +—) * 230 В ,

2 V 100 У V 100У '

где Аи0/о - падение напряжения в соответствующей обмотке при нагрузке в процентах от номинального напряжения.

ЭДС одного витка:

Ев = 4,44/Бмакс^ст.расч. = 4,44 • 50 • 1,2 • 4,1* 1,09 В . (4.9)

Определим число витков обмоток электромагнитного аппарата по общему принципу, округляя до целого числа:

Е, 213

=_£ = __ * 196 вит. (4.10)

1 Ев 1,09 7

Ег 230 = — = „ ^ ^ * 211 вит.

2 Ев 1,09

Площадь окна сердечника необходимая для размещения всех обмоток трансформатора, определяется по формуле:

= ^1+^2 = 2,776-196+2,766-211 = 34 19 см2 (4 11)

0 100^0£ 100-0,33 ' v ' '

К основным размерам сердечника относят высоту окна И ширину окна с, ширину стержня а, толщину пакета Ь. Для выбора сердечника электромагнитного аппарата учитываем, что его форма и размеры оказывают значительное влияние на величину намагничивания, расход стали и меди. Для дальнейшего расчета принимаем оптимальное отношение Ь/а = 1,5 И/с = 2,5. Далее определим размеры магнитопровода.

ь = 7&т.расч.(Ь/а) = 74,1 • 1,5 = 6,15 см; (4.12)

к = 7^(к/с) = 734,19 • 2,5 = 8,55 см; (4.13)

Ь 6,15

а = (ь/^ = —4Д см; (414)

к 85,5

с=сщ—=5,7 см- (415)

Уточненная магнитная индукция стержня:

Фст.полн 1 1 ~ 4,5

-= 1 19--

Q, , 4,1

Вс = Всрасч.-^тп^ = 1,19~=1,31 Тл; (4.16)

№1пред 195,6

Всрасч. = * 1,19 Тл. (4.17)

Размеры выбранного сердечника для стержневого трансформатора должны удовлетворять следующим требованиям. Площадь поперечного сечения стержня сердечника должна быть равна или близка к расчетной а площадь окна

должна быть достаточной для размещения обмоток кс > Р0 . Условия выполняются.

Для проверки пригодности выбранного ранее сердечника определяется радиальная толщина обмоток трансформатора. Определим число витков первичной обмотки в одном слое п

к - 2киз1 85,5-2-2 ^1=1^ = 1-48-1045- 57 вит. (418)

где киз1 - расстояние от обмотки до ярма, мм, киз1 = 2 мм; Ку1 - коэффициент

укладки провода в осевом направлении, Ку1 = 1,045.

Число слоев первичной обмотки т1 трансформатора составит:

Ш1/2 196/2

тл=--= ——— -1,02- 2 слоя. (4.19)

1 2 •п1 2-57 v у

Толщина первичной обмотки 3\ и вторичной обмотки составит: 8Х = ку2т1йи + кмс(т1 - 1)у = 1,055 -1 -1,48 + 1,08(2 - 1)0,05-4,15 мм, где ку2 - коэффициент укладки обмотки в радиальном направлении, ку2 = 1,055; кмс - коэффициент неплотности междуслоевой изоляции определяется по кривым, в зависимости от диаметра провода и толщины изоляции кмс=1,08; у =0,05.

Аналогичные расчеты проведены для вторичной обмотки. По результатам расчета число витков вторичной обмотки в одном слое п2 = 47, число слоев вторичной обмотки т2 =1,22-2 слоя. Толщина первичной обмотки 32 = 4,15 мм.

Определяем наружные размеры каркаса катушки:

аК = а + 2Л + 2кизоснкв = 41 + 2-0,5 + 2-1,5-1- 45мм; (4.20)

ЬК = Ь + 2А + 2кизоснкв = 61,5 + 2-0,5 + 2-1,5-1- 65,5 мм, (4.21)

где - коэффициент выпучивания в радиальном направлении, равный 1; &но -коэффициент неплотности намотки наружной изоляции, принимается равным 1,7. Толщину каркаса принимаем равной 1,5 мм.

Применяем кабельную бумагу марки К-12 толщиной 0,12 мм в два слоя при величине рабочего напряжения первичной обмотки до 500 В, Иизос = 1,62 мм.

Толщину наружной изоляции кизм выбираем в соответствии с рабочим напряжением последней обмотки. При и <500 В наружную изоляцию выполняют из двух слоёв бумаги К-12 и одного слоя батистовой ленты толщиной 0,16 мм, кизн = 0,4 мм. Толщина изоляции между обмотками определяется в зависимости от величины испытательного напряжения обмотки с наивысшим напряжением. При ^исп до 1600 В - соответственно три слоя К-12 Ииз.мо = 2-0,12 = 0,24 мм.

Определим среднюю длину витка обмоток. Средняя длина витка обмоток в случае, когда обмотки намотаны на катушке в порядке: первая - вторая определим следующим образом:

/вЛ = 2 ■ (ак + 6к) + 2яг1 = 2 ■ (45 + 65,5) + 2 - 3,14 - 20,75 *35 мм. (4.22) /вЛ = 2 ■ (ак + Ьк) + 2яг2 = 2 ■ (45 + 65,5) + 2 - 3,14 - 61,95 * 61, 5 мм, где г1 и г2 средние радиусы закруглений обмоток:

§ 41,5

1 = у ^в = -у - -1=20,75 мм, (4.23)

Г2 = (§2 + ^,мокмо + у) = (41,5+0,24-1,25+ ~у~) 1=61,95 мм, (4.24)

2 1 = (41 5+0 24-1 25+-^

где &мо - коэффициент неплотности между обмоточной изоляции, равный 1,25. Определим массы меди первичных и вторичных обмоток по формуле:

^ = 8900^^1. (4.25)

По результатам расчета получены следующие величины £м1 * 1,002 кг, 6м2 * 1,280 кг. Тогда суммарная масса всех обмоток £ £м1 * 6,8 кг.

Далее определим потери в меди обмоток электромагнитного устройства по принципу трансформатора (принимаем коэффициент &с=2,84, зависящий от температуры провода марки ПТЭВ-2 с допустимой температурой нагрева 1300 С): Рм1 = ^Л2£м10-12*2,84 - 3,52 -1,002 - 10-12 - 3*104,57 - 10-12 Вт;

Рм2 = кг)2см10-12 - 2,84 - 3,52 - 1,280 -10-12 - 3-176,57 -10-12 Вт; (4.26)

£Рм - 283,1636 -10-12 Вт. Потери в стали 1512 определяем по формуле (величина удельных потерь Руд = 8 Вт/кг)

Рст = РудСст = 8-13,583-108,7 Вт, (4.27)

где Сст - масса стали, которая определяется по формуле (у - удельный вес стали принимаем равным 7800 кг/м3),

Сст = Уст 1^ст = 7800-0,387-4,5-10-3=13,583 кг, (4.28)

Общие потери мощности в саморегулируемом симметрирующим устройстве: АРссу = %Рм + Рст= 283,1636 - 10-12 + 108,7 = 109 Вт где 1ст - средняя длина силовых линий магнитного потока в сердечнике.

1СГ = 2^ (к + с + а) = 2<85,5+57+51)=387-10"3м. (4.29)

На основании произведенных расчетов изготовлена физическая модель предлагаемого саморегулируемого симметрирующего устройства, общий вид которой представлен на рисунке 4.3.

4.1 Алгоритм проведения эксперимента

Измерения проводились, начиная с симметричного режима работы сети, при котором относительные мощности нагрузок в фазах были одинаковы. Затем включались в каждом узле по порядку, начиная с конца линии лампы накаливания. В фазе «А» мощность лампы составляла 500 Вт, в фазе «В» 200 Вт и в фазе «С» 95 Вт.

Модульным методом (разделе 2.1) рассчитывались показателей несимметрии токов и напряжений и по полученным результатам были построены графики зависимости исследуемых коэффициентов К0и, КР от мощности несимметричной нагрузки.

4.2 Анализ показателей несимметрии токов, напряжений и дополнительных потерь мощности

Анализ графиков (рис. 4.4, 4.5) показал, что среднее значение Кои при возрастании несимметричной нагрузки и при отсутствии ССУ составляет 5,08%, при включении асинхронного двигателя происходит некоторый симметрирующий эффект - Кои снижается на 16%.

♦ только лампы ■ лампы + АД ▲ лампы+АД+СУ

Линейная (только лампы) Линейная (лампы + АД) Линейная (лампы+АД+СУ)

несимметричной нагрузки, рп, о.е.

Рисунок 4.4 - Зависимость коэффициента Кои в сети 0,4 кВ от мощности трехфазной

несимметричной нагрузки

♦ только лампы ■ лампы + АД ▲ лампы+АД+СУ

Линейная (только лампы) Линейная (лампы + АД) Линейная (лампы+АД+СУ)

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

Мощность трехфазной несимметричной нагрузки, рп, о.е.

Рисунок 4.5 - Зависимости коэффициента Кр в сети 0,4 кВ от мощности трехфазной

несимметричной нагрузки

При включении ССУ среднее значение коэффициента Кои составило 1,4 %, то есть произошло уменьшение этого коэффициента в 3 раза (на 72,4%). Максимальное значение коэффициента ^ без ССУ (рис. 19, б) составляло 4,29. Включение АД позволило снизить данный коэффициент на 33% При включении ССУ значение ^ снижается до 1,2 (на 71,2%).

Таким образом, созданная физическая модель сети 0,4 кВ позволяет моделировать разноуровневые ситуации несимметричного электропотребления, производить подбор и оценку наиболее целесообразных способов повышения качества, и снижение дополнительных потерь электрической энергии.

В результате проведенного экспериментального исследования показателей качества электрической энергии в лабораторных условиях можно сделать вывод об эффективности предлагаемого ССУ.

Таким образом результаты экспериментального исследования подтверждают результаты имитационного моделирования и доказывают, что для достижения максимального эффекта симметрирования ССУ необходимо устанавливать в 1-м узле нагрузок. В этом случае значительно улучшается качество электрической энергии

уменьшается на 70,8 % при имитационном моделировании и на 72,4% при экспериментальном исследовании) и снижаются ее потери (^ уменьшается на 40% при имитационном моделировании и на 71,2% при экспериментальном исследовании).

4.3 Экономическая эффективность применения ССУ

Эффективность снижения потерь электрической энергии в сетях 0,4 кВ за счет уменьшения несимметрии токов. Экономический эффект использования ССУ в действующих электрических сетях рассмотрим на примере использованных данных исследований, проведенных в п. Вишняково Киренского района Иркутской области (раздел 1.3). На основании произведенных измерений с использованием программы для ЭВМ «ЦпЬа1апсе-2» [98] получены следующие временные диаграммы изменения исследуемых показателей (рис. 4.6). Полученные данные при измерении на подстанции 10/0,4 кВ п. Вяшняково были обработаны программой для ЭВМ «ЦпЬа1апсе-2» [98] и получены диаграммы (рис. 4.6) позволяющие оценить

эффективность применения саморегулируемого симметрирующего устройства для исследуемой сельской электрической сети 0,4 кВ.

Ь

л а. в

с ®

й. 2 •<

-е- ч "Г Р

5 2

и £

в ч

г э

о

— Кои с ССУ

— Кос без ССУ

500 750

Время, и мин.

а)

1000

- Л> с ССУ

1250

— Л> без ССУ

25»

500 750

Время, Г. мин.

1000

1250

Рисунок 4.6 - Временные диаграммы изменения исследуемых показателей при отсутствии и включении в сети ССУ: а) коэффициент нулевой

последовательности по напряжению, б) коэффициент потерь мощности

Анализ диаграмм (рис. 4.6 а, б) показал, что при включении ССУ произошло снижение усредненных значений показателей в десятиминутном промежутке: для К0и: с 2,33% до 1,3% (эффект симметрирования 55,8 %); для КР со значения 1,83 до величины 1,03 (эффект симметрирования составил 56,3%).

Исходя из максимального уровня несимметричного электропотребления, исследуемой сети рассчитаны проводимости (2.95) и мощность СУ: G1=G2=0,028См, Go=90,6 См, 5=28,8 кВА.

Потери электроэнергии при несимметричном режиме по данным главы 1 составили А\¥Н = 171 030 кВт-ч, а годовые потери электроэнергии в сети при симметричном режиме А\¥С= 90 016 кВт • ч.

Включение ССУ снижает коэффициент потерь до 1,03, потери при данном значении коэффициента составят:

дш = 90016-1,03 = 92716кВт-ч

к Р=1,03

Применение ССУ в исследуемой сельской распределительной сети 0,4 кВ позволит снизить потери на 46%.

Потери мощности в саморегулируемом симметрирующим устройстве (АРссу ) согласно расчетам в раздел 4.1 составляют 6% от его мощности ССУ. Для исследуемой действующей электрической сети мощность ССУ изменяется в пределах от 28,4 кВт до 2,7 кВт в течение суток (рис. 4.7), соответственно меняются и потери в ССУ от 0,28 кВт до 0,03 кВт (рис. 4.8).

о

о н

л

15 >т

0 о

1

о

30 25 20 15 10 5

11 I 11 11 I 11 I 11 I 11 11 I 11 I 11 I 11 I 11 11 I 11 I 11 I 11 11 I 11 I 11 I 11 I 11 11 I 11 I 11 I 11 11 I 11 I 11 I 11 I 11 11 I 11 I 11 I 11 11 I 11 I 11 I 11 I 11 11 I 11 I 11 I 11 I 11 11 I I и

ооооооооооооооооооооооооооооо

11111111111122222

Время, ^ часы

Рисунок 4.7 - Диаграмма изменения мощности ССУ

о,зоо

0,250 0,200

ОД 50

а И

я и

§ ^ 111 =

^ О & < - - -= -

Н О

С

О,ООО Мим || МШИМ II II МИШИ И ИМИ! И И И ИМ ИИ II 11111 II II II II III II ИИ II III II II II II 11111 II ИИ 11111 II II II 1111111 II МШИМ II II МММ1II II ооооооооооооооооооооооооооооо

с—1тНт—1т—1с—1тНс—1с—1сНт—1т—1с—

Время, часы

Рисунок 4.8 - Диаграмма изменения потерь мощности в ССУ

За год потери электроэнергии в ССУ ( АШссу) составят 6 935 кВтч. Снижение потерь электрической энергии в сетях за счет уменьшения несимметрии токов и напряжения с учетом потерь в ССУ:

АШ = АШН - AWK „ - АШссу,

п Лр = 1,03 ссУ'

(4.31)

0

ЛШ = 171 030 - 92 716 - 6935 = 71 379 кВт • ч в год Для определения годовой экономии от внедрения саморегулируемого симметрирующего устройства, которое будет сокращать потери электроэнергии в сетях 0,4 кВ посредством уменьшения несимметрии токов используется следующая формула:

Э = ЗЭ • ЛЖ, (4.32)

где ЗЭ - стоимость 1 кВт • ч (для сельской местности Иркутской обл., ЗЭ= 0,91 руб./кВт • ч);

Определим срок окупаемости Ток, лет саморегулируемого симметрирующего устройства:

т = ^ /

Г0К" /^-^П (4 33)

где К - стоимость ССУ (руб.),

Р - относительные издержки на амортизацию и обслуживание Р = 10 %. Стоимость саморегулируемого симметрирующего устройства равна: К = К + К + Кз = 85 000 + 1000 + 4000 = 90 000 руб. где К1 - стоимость силового разделительного трансформатора типа ТСЗИ-30 (85 000 руб.) [145];

К2 - стоимость пружины сжатия из стали (1000 руб.) [102]; К3 - стоимость монтажных работ (4000 руб.). Срок окупаемости в соответствии с (4.33): 90 000

- /(0,91 • 71 379 - 0,1 • 90000) - 1,6 года. Годовой экономия от внедрения ССУ для снижения потерь электрической энергии в линии 0,4 кВ за счет уменьшения несимметрии токов в соответствии с (4.32):

Э - 71 379-0,91=64 954,89 руб. Для сравнения экономических показателей выполнен аналогичный расчет применения симметрирующего устройства, в случае если параметры не изменяются

в зависимости от несбалансированного электропотребления, т.е. устройства, работающего на полную мощность в течение всего времени ГМ = 8760 ч.

ЛЖСУ - 1,8 • 8 760 - 15 768 кВт • ч в год ЛЖ - 171 030 - 92 716 - 15 768 - 62 546 кВт • ч в год 85 000

- /(0,91 • 62 546 - 0,1 • 85 000) - 1,7 года. Э - 62 546 • 0,91 - 56 916,86 руб. Таблица 4.2 - Результаты сравнения основных экономических показателей

Показатели эффективности Исследуемая сеть без СУ Исследуемая сеть с ССУ Исследуемая сеть СУ с не регулируемыми

параметрами

Стоимость СУ, К, руб. - 90 000 85 000

Потери электроэнергии в СУ, ЛЖСУ, кВт • ч в год - 6 935 15 768

Снижение потерь ЭЭ, ЛЖ, кВт • ч в год - 71 379 62 546

Годовая экономия, Э, руб. - 64 955 56 917

Срок окупаемости, год - 1,6 1,7

Потери ЭЭ ЛЖгод, кВт • ч в год 171 030 99652 108 484

Как видно из данного примера потери электроэнергии в саморегулируемом симметрирующим устройстве на 14,2% меньше соответствующих потерь в СУ с нерегулируемыми параметрами.

Выводы по главе 4

1. Экспериментальные исследования, произведенные на физической модели сети 0,4 кВ демонстрируют эффективность предложенного ССУ, позволяя в значительной степени снизить коэффициент нулевой последовательности напряжения (в 3 раза) и коэффициент дополнительных потерь мощности (в 3-3,5 раза).

2. Применение предлагаемого саморегулируемого симметрирующего устройства в действующей электрической сети 0,4 кВ (на примере ТП п. Вишняково Киренского района Иркутской области) позволит снизить потери мощности на 56,3%,

а коэффициент несимметрии по нулевой последовательности по напряжению на 55,8%.

3. Произведенный расчет экономической эффективности показал, что:

- годовой экономический эффект от внедрения одного устройства составит 45 450 руб.;

- срок окупаемости предлагаемого устройства составит 1,6 года;

- использование разработанного ССУ позволит уменьшить потери электрической энергии на 71 379 кВт • ч в год.

118

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные результаты настоящего исследования позволяют сформулировать следующие выводы:

1. Проведенные выборочные исследования на 23 объектах действующих сельских электрических сетях 0,4 кВ Иркутской области подтверждают данные в опубликованной литературе и позволили установить высокий уровень несимметрии токов и напряжений. Так коэффициент несимметрии напряжения по нулевой последовательности в 2,5 раза превышает установленные ГОСТ 32144-2013 значения, а дополнительные потери активной мощности, обусловленные несимметричным электропотреблением, более чем в 2 раза превышают потери для условно-симметричного режима.

2. На основании произведенного анализа установлено, что существующие средства симметрирования имеют ряд недостатков, так, СУ с нерегулируемыми параметрами имеют значительное собственное электропотребление (свыше 14% от уровня мощности симметрируемой нагрузки), а предлагаемые СУ с регулируемыми параметрами имеют сложную систему автоматического управления, содержащую большое количество нелинейных элементов, увеличивающих несбалансированность режима и соответствующие потери энергии. Разработаны структурные схемы новых средств симметрирования, позволяющие либо исключить несимметрию трёхфазной системы (устройство преобразования трёхфазной системы напряжений в однофазную), либо значительно минимизировать последствия несимметричных режимов, повышая качество электроэнергии более чем на 50% (в лабораторных условиях на модели сети - на 72,4%, в действующей сети при имитационном моделировании - на 55,8%) и снижая потери электроэнергии также, более, чем на 50% (в лабораторных условиях - на 71,2%, в действующей электросети - на 56,3%).

3. Разработан метод определения параметров ССУ в условиях изменяющейся несимметричной нагрузки, а также методы расчета показателей несимметрии токов и напряжений, отличающиеся от существующих динамичным изменением параметров ССУ в зависимости от уровня несбалансированного

электропотребления, что позволяет рационально использовать мощность ССУ, снижая потери электроэнергии в устройстве более, чем на 40 % ежесуточно.

4. Для разработанных методов расчета параметров ССУ и показателей несимметрии токов и напряжений создано новое программное обеспечение, позволяющее осуществлять имитационное моделирование (на основании данных реальных измерений параметров электроэнергии в действующих электрических сетях) и экспериментальное исследование несимметричных режимов в действующих электрических сетях. Использование предлагаемых пакетов программ позволяет оценить эффективность разработанной модели ССУ в динамике электропотребления за счет значительного (более чем на 50%) снижения потерь электроэнергии и повышения ее качества, при проектировании и создании конкретных ССУ для реальных электрических сетей.

5. Для проведения лабораторных исследований несимметричных режимов работы разработана физическая модель низковольтной электрической сети, питающей несимметричную нагрузку потребителей и создана экспериментальная модель симметрирующего устройства с регулируемыми параметрами, включение которого позволяет более, чем на 50% повышать качество электроэнергии за счет снижения коэффициента несимметрии напряжений по нулевой последовательности и сокращать ее потери.

6. На основании произведенных имитационных и экспериментальных исследований установлено, что включение ССУ в ближайшем к шинам источника питания узле электрической нагрузок позволяет сократить потери ЭЭ более чем на 50% за счет снижения коэффициента несимметрии токов по нулевой последовательности. При этом применение ССУ в исследуемой электрической сети позволит снизить потери электрической энергии на 71 379 кВт-ч в год, получить годовую экономию от внедрения в размере 64 955 руб.

Дальнейшее направление исследований связано с разработкой нового компенсирующего устройства, позволяющего минимизировать последствия несбалансированных режимов, обусловленных не только несимметрией трёхфазной системы напряжений, но и эмиссией высших гармонических составляющих.

Список литературы

1. Об утверждении приоритетных направлений развития науки, технологий и техники в Российской Федерации и перечня критических технологий Российской Федерации: Указ Президента России от 7 июля 2011 г. № 899. - Текст: непосредственный // Собрание законодательства РФ. - 2011. - 28. - Ст. 4168.

2. ГОСТ 32144-2013. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения: межгосударственный стандарт: дата введения 2014-07-01. - Москва: Стандартинформ 2014. - 16 с. - Текст: непосредственный.

3. ГОСТ 30804.4.30-2013 Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Методы измерений показателей качества электрической энергии. Межгосударственный стандарт: дата введения 2014-01-01. - Москва: Стандартинформ 2014. - 52 с. - Текст: непосредственный.

4. ГОСТ IEC 60034-26-2015. Машины электрические вращающиеся. Часть 26: Влияние несбалансированных напряжений на рабочие характеристики трехфазных асинхронных двигателей: межгосударственный стандарт: дата введения 2017-03-01. -Москва: Стандартинформ, 2016. - 10 с. - Текст: непосредственный.

5. Анализ обстановки с пожарами и их последствиями на территории Российской Федерации за 3 месяца 2020 года / МЧС России. Департамент надзорной деятельности и профилактической работы. - Москва, 2020. - 16 с.

6. Аррилага, Дж. Гармоники в электрических системах: пер. с англ. / Дж. Аррилага, Д. Брэдли, П. Боджер. - Москва: Энергоатомиздат, 1990. - 320 с. - Текст: электронный. - URL: https://www.elec.ru/Hbrary/nauchnaya-i-tehnicheskaya-literatura/garmoniki-v-el-sistemah/ (дата обращения: 11.09.2022).

7. Аксёнов В.А. Устройства симметрирования напряжения в электрических сетях: принцип работы, опыт внедрения и перспективы применения / В.А. Аксёнов, В.С. Чупиков // Усть-Каменогорский конденсатор. [Электронный ресурс]. - 2024. -Текст: электронный. - URL: https://ukkm.ru/articles/ustrojstva-simmetrirovaniya-

napryazheniya-v-elektricheskih-setyah-printsip-raboty-opyt-vnedreniya-i-perspektivy-primeneniya/ (дата обращения: 20.01.2024).

8. Баркан, Я. Д. Несимметрия в сетях низкого напряжения / Я. Д. Баркан. -Текст: непосредственный // Электричество. - 1970. - № 3. - С. 78-81.

9. Башкатова, Ю. В. Реактивная мощность и средства ее компенсации / Ю. В. Башкатова, А. П. Кондратенко. - Текст: электронный // Образование, наука, производство. - Белгород, 2015. - С. 2901-2904. - URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=25571998 (дата обращения: 11.09.2022).

10. Браславский, И. Я. Энергосберегающий асинхронный электропривод / И. Я. Браславский, З. Ш. Ишматов, В. Н. Поляков. - Москва: Академия, 2004. - 256 с. -Текст: электронный. - URL: https://www.elec.ru/library/nauchnaya-i-tehnicheskaya-literatura/asinhronnyj-elektroprivod/ (дата обращения: 11.09.2022).

11. Бессонов, Л.А. Теоретические основы электротехники / Л.А. Бессонов - М.: Гардарики, 2007. - 317 с.

12. Будзко, И. А. Электроснабжение сельского хозяйства / И. А. Будзко, Т. Б. Лещинская, В. Н. Сукманов. - Москва: Колос, 2000. - 560 с. - Текст: непосредственный.

13. Вагин, Г. Я. К вопросу об экономической целесообразности применения синхронных двигателей для компенсации реактивной мощности на промышленных предприятиях / Г. Я. Вагин, Н. Н. Головкин, С. Н. Юртаев. - Текст: электронный // Промышленная энергетика. - 2009. - № 6. - С. 41-47. — URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=22553869 (дата обращения: 11.09.2022).

14. Вагнер, К. Ф. Метод симметричных составляющих / К. Ф. Вагнер, Р. Д. Эванс. - Москва-Ленинград: ОНТИ НКПТ СССР, 1933. - 185 с. - Текст: электронный.

- URL: https://www.studmed.ru/vagner-k-f-evans-r-d-metod-simmetrichnyh-sostavlyayuschih_3ba952fc556.html (дата обращения: 11.09.2022).

15. Валид, Омар Баша Мохамед. Технико-экономическое обоснование применения симметрирующих устройств в условиях промышленных предприятий Сирии: специальность 05.09.03: дис. ... канд. техн. наук / Омар Баша Мохамед Валид.

- Москва, 1984. - 164 с. - Текст: непосредственный.

16. Виноградова, А.В. Выявление участков ЛЭП с повышенными потерями электроэнергии с помощью мобильных портативных таймеров-электросчетчиков / А. В. Виноградов, А. В. Букреев, А. В. Виноградова, В. Е. Большев // Электротехнологии и электрооборудование в АПК. - 2020. - Т. 67, № 3(40). - С. 31-36. - DOI 10.22314/2658-4859-2020-67-3-31-36. - EDN ECDKJH.

17. Виноградова, А.В. Технико-экономические способы повышения эффективности систем электроснабжения сельских потребителей / А. В. Виноградов, В. Е. Большев, А. В. Виноградова [и др.] // Вестник аграрной науки Дона. - 2019. - № 3(47). - С. 59-67. - EDN CDLIHP.

18. Виноградов, А. В. Проблемы повышения эффективности систем электроснабжения сельских потребителей / А. В. Виноградов, А. В. Виноградова, В. Е. Большев // Энергия: экономика, техника, экология. - 2019. - № 11. - С. 60-67. -DOI 10.7868/S0233361919110089. - EDN UVMSEK.

19. Воротницкий, В. Э. Снижение потерь электроэнергии в распределительных электрических сетях / В. Э. Воротницкий, А. В. Могиленко // Библиотечка электротехника. - 2021. - № 11-12(275-276). - С. 1-136. - EDN TSBQNQ.

20. Воротницкий, В. Э. Обеспечение надежности, качества и экономичности электроснабжения потребителей - комплексная задача развития электрических сетей России / В. Э. Воротницкий, Ю. А. Дементьев, Г. Б. Лазарев // Энергетическая политика. - 2017. - № 6. - С. 63-70. - EDN XORWHJ.

21. Воротницкий, В. Э. Основные направления снижения потерь электроэнергии в электрических сетях / В. Э. Воротницкий // Энергия единой сети. -

2013. - № 2(7). - С. 24-35. - EDN VXCBOX.

22. Воротницкий, В. Э. О принципах нормирования потерь электроэнергии в электрических сетях / В. Э. Воротницкий, В. И. Эдельман, Н. А. Броерская, М. А. Калинкина // Вестник Федеральной энергетической комиссии России. - 1998. - № 1112. - С. 68-70. - EDN UPFINO.

23. Воротницкий, В. Э. Снижение потерь электроэнергии - важнейший путь энергосбережения в электрических сетях / В. Э. Воротницкий // Энергосбережение. -

2014. - № 4. - С. 52-58. - EDN SGHVAH.

24. Гантулга Дамдинсурэнгийн Способы нормализации качества и снижения потерь электрической энергии в сельских распределительных сетях 0,38 кВ Монголии: специальность 05.20.02: дис. канд. техн. наук / Гантулга Дамдинсурэнгийн. - Иркутск, 2015. - 190 с. - Текст: непосредственный.

25. Гриб, О. Г. Контроль и регулирование несимметричных режимов в системах электроснабжения / О. Г. Гриб. - Харьков: ХНАГХ, 2004. - 180 с. - Текст: электронный. - URL: https://eprints.kname.edu.ua/10929/ (дата обращения: 11.09.2022).

26. Дед, А. В. Учет несимметричного характера нагрузки при расчетах потерь мощности в распределительных сетях 0,38 кВ : специальность 05.14.02 : дис. ... канд. техн. наук / Дед Александр Викторович. - Омск, 2018. - 247 с. - Текст: непосредственный.

27. Дерунов, В. А. Методы и устройства симметрирования напряжения в системах электроснабжения: специальность 05.09.03: дис. ... канд. техн. наук / Дерунов Владимир Александрович. - Саратов, 2005. - 146 с. - Текст: непосредственный.

28. Додонов, О. А. Компенсаторы реактивной мощности / О. А. Додонов. -Текст: непосредственный // Новая наука: проблемы и перспективы. - 2016. - № 2-1(61). - С. 128-138.

29. Дьяконов, В. MATLAB. Анализ, идентификация и моделирование систем. Специальный справочник / В. Дьяконов, В. Круглов. - СПб.: Питер, 2001. - 448 с.

30. Жилин Е.В. Минимизация потерь электроэнергии в системах электроснабжения индивидуального жилищного строительства: специальность 05.14.02: дис. ... канд. техн. наук / Жилин Евгений Витальевич. - Красноярск, 2018. -200 с. - Текст: непосредственный.

31. Железко, Ю.С. Компенсация реактивной мощности и повышение качества электроэнергии. М.: Энергоатомиздат, 1985.

32. Железко, Ю. С. Новые нормативные документы, определяющие взаимоотношения сетевых организаций и покупателей электроэнергии в части условий потребления реактивной мощности / Ю. С. Железко. - Текст: непосредственный // Электрические станции. - 2008. - № 5. - С. 27-31.

33. Иванов, Д. А. Повышение качества электрической энергии в сельских распределительных сетях 0,38 кВ, питающихся от тяговых подстанций железных дорог: специальность 05.20.02: дис. ... канд. техн. наук / Иванов Дмитрий Александрович. - Красноярск, 2008. - 200 с. - Текст: непосредственный.

34. Иванов, Д. Г. Влияние схем соединения трансформаторов 6-10/0,4 кВ на качество электрической энергии / Д. Г. Иванов, А. И. Кузьмичев, В. В. Андреев. -Текст: электронный. - URL: http://www.cap.ru/home/125/vliyanie.htm (дата обращения: 11.09.2022).

35. Иванов, Д. А. Исследование потерь электрической энергии в сети 0.38 кВ / Д. А. Иванов, И. В. Наумов, С. В. Подъячих // Вестник ИрГСХА. - 2017. - № 81-2. -С. 70-77. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=29957867 (дата обращения: 10.01.2020).

36. Информационное письмо ГУ МЧС России по Иркутской области от 27 ноября 2014 г. За № 2-8-12-2793. - 15 с.

37. Иркутская электросетевая компания [Электронный ресурс] - https://irk-esk.ru (дата обращения: 11.01.2023)

38. Исследование загрузки силовых трансформаторов в системах сельского электроснабжения / И. В. Наумов, Д. Н. Карамов, А. Н. Третьяков [и др.] / Текст: электронный // Надежность и безопасность энергетики. - 2020. - Т. 13. - № 4. - С. 282-289. - URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=44710104 (дата обращения: 11.09.2022).

39. Карташев, И. И. Качество электроэнергии в системах электроснабжения. Способы его контроля и обеспечения / И. И. Карташев; под ред. М. А. Калугиной. -Москва: Издательство МЭИ, 2000. - 120 с. - Текст: непосредственный.

40. Киселев М.Г. Исследование и разработка методов симметрирования токов в трехфазных системах электроснабжения на основе силовых электронных устройств компенсации неактивной мощности потерь: специальность 05.09.01: дис. канд. техн. наук / Киселев Михаил Геннадьевич. -Москва, 2017. - 160 с. - Текст: непосредственный

41. Кирюхин А. Ю. Разработка и оптимизация параметров гибридного фильтра с компенсирующим трансформатором: специальность 05.09.03: дис. канд. техн. наук/ Кирюхин Александр Юрьевич. - Москва, 2008 - 144 с.

42. Коваленко, П. В. Анализ потерь мощности в электрических сетях при неравномерной и несимметричной нагрузке / П. В. Коваленко, О. А. Смышляева. -Текст: электронный // Электрика. - 2009. - № 9. - С. 18-22. - URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=13046760 (дата обращения: 11.09.2022).

43. Коваленко, П. В. Обобщенные показатели несимметрии напряжений в электрических сетях / П. В. Коваленко. - Текст: электронный // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. - 2008. - № 3. - С. 62-65. - URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=12159932 (дата обращения: 11.09.2022).

44. Коваленко, П. В. Потери и качество электроэнергии в системах электроснабжения при несимметрии токов и напряжений / П. В. Коваленко. -Новочеркасск: Оникс+, 2007. - 227 с. - Текст: непосредственный.

45. Кондраненкова Т.Е., Разработка регулируемого симметрирующего устройства для сельских электрических сетей 0,4 кВ.: специальность 4.3.2: дис. ... канд. техн. наук /Кондраненкова Татьяна Евгеньевна. - Княгино, 2023. - 205 с. -Текст: непосредственный.

46. Косоухов, Ф. Д. Зависимость потерь мощности от несимметрии токов в силовых трансформаторах от их сопротивления нулевой последовательности / Ф. Д. Косоухов, Н. В. Васильев, Н. Ю. Криштопа. - Текст: электронный // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. - 2014. - № 35. - С. 319325. - URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=21686090 (дата обращения: 11.09.2022).

47. Косоухов, Ф. Д. Метод расчёта потерь мощности и показателей несимметрии токов и напряжений в сельских электрических сетях 0,38 КВ при распределённой несимметричной нагрузке / Ф. Д. Косоухов, А. Г. Гущинский, М. В. Коломыцев. - Текст: электронный // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. - 2012. - № 26. - С. 422-428. - URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=18217123 (дата обращения: 11.09.2022).

48. Косоухов, Ф. Д. Методы расчета и анализа показателей несимметрии токов и напряжений в сельских распределительных сетях : учебное пособие / Ф. Д. Косоухов. - Ленинград: ЛСХИ, 1984. - 42 с. - Текст: непосредственный.

49. Косоухов, Ф. Д. Несимметрия напряжений и токов в сельских распределительных сетях: монография / Ф. Д. Косоухов, И. В. Наумов. - Иркутск: ИрГСХА, 2003. - 257 с. - Текст: непосредственный.

50. Косоухов, Ф. Д. Снижение потерь от несимметрии токов и повышение качества электрической энергии в сетях 0,38 кВ с коммунально-бытовыми нагрузками / Ф. Д. Косоухов, Н. В. Васильев, А. О. Филиппов. - Текст: электронный // Электротехника. - 2014. - № 6. - С. 8-12. -URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=21507784 (дата обращения: 11.09.2022).

51. Косоухов, Ф.Д. Методы расчета, способы и средства снижения потерь эклектической энергии и повышения ее качества в сельских распределительных сетях 0,38 кВ при несимметричной нагрузке: дис.докт. Техн. Наук. - Л.; Пушкин, 1991. -507 с.

52. Косоухов, Ф.Д. Модульный метод расчета показателей несимметрии токов и напряжений в четырехпроводных электрических сетях// Методы и средства интенсификации моб. и станц. техн. процессов в растениеводстве: сб. науч. Тр. ЛСХИ. - Л., 1988. - С. 72-80.

53. Кузнецов, В. Г. Выбор схем и параметров трехфазных фильтросимметрирующих устройств / В. Г. Кузнецов. - Текст: непосредственный // Электричество. -1986. - № 7. - С. 21-25.

54. Кулагин, С. А. Способы и средства повышения качества электрической энергии в сельских распределительных сетях 0,38 кВ при несимметричной нагрузке: специальность 05.20.02: дис. ... канд. техн. наук / Кулагин С. А. - Ленинград, 1990. -190 с. - Текст: непосредственный.

55. Лепанов, М. Г. Режимы работы многофункционального регулятора качества электроэнергии на основе преобразователя с индуктивным накопителем / М. Г. Лепанов, Ю. К. Розанов. - Текст: непосредственный // Электротехника. - 2012. - № 5. - С. 20-27.