RU2815674C1 - Способ определения комплексного значения совокупных технических потерь полной мощности в городских и промышленных системах электроснабжения - Google Patents
Способ определения комплексного значения совокупных технических потерь полной мощности в городских и промышленных системах электроснабжения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2815674C1 RU2815674C1 RU2023115863A RU2023115863A RU2815674C1 RU 2815674 C1 RU2815674 C1 RU 2815674C1 RU 2023115863 A RU2023115863 A RU 2023115863A RU 2023115863 A RU2023115863 A RU 2023115863A RU 2815674 C1 RU2815674 C1 RU 2815674C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- power
- winding
- power supply
- total
- active
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 24
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 139
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims description 35
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 claims description 15
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 abstract description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 16
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 description 6
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 102220355054 c.178G>A Human genes 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к системам электроснабжения, а именно к городским и промышленным системам электроснабжения, в частности к способу определения комплексного значения совокупных технических потерь полной мощности в оборудовании систем электроснабжения, используемом для транспортировки электрической энергии конечному потребителю. Изобретение позволяет определить комплексное значение технических потерь полной мощности в оборудовании систем электроснабжения, используемом для транспортировки электрической энергии конечному потребителю, для оценки эффективности их работы. Задача изобретения заключается в рассмотрении в целом совокупности элементов системы электроснабжения и нагрузки, связанных общим режимом работы, использовании при расчетах известных погонных параметров линий электропередачи и паспортных данных силовых трансформаторов, и синхронно измеряемых или произвольно задаваемых значениях питающего напряжения и нагрузки. Техническим результатом при реализации заявленного решения является повышение точности определения совокупных технических потерь полной мощности в городских и промышленных системах электроснабжения. 3 ил., 3 табл.
Description
Изобретение относится к системам электроснабжения, а именно к городским и промышленным системам электроснабжения, в частности к способу определения комплексного значения совокупных технических потерь полной мощности в оборудовании систем электроснабжения, используемом для транспортировки электрической энергии конечному потребителю.
Изобретение позволяет определить комплексное значения технических потерь полной мощности в оборудовании систем электроснабжения, используемом для транспортировки электрической энергии конечному потребителю, для оценки эффективности их работы.
Изобретение может быть использовано для достоверного и оперативного выявления систем электроснабжения с повышенным уровнем комплексного значения технических потерь полной мощности, что позволяет оперативно принимать технические и организационные меры по устранению причин возникновения потерь. Изобретение может быть применено при построении автоматизированных информационно-измерительных систем технического учета электроэнергии в качестве их дополнительной функции.
Значительная часть потерь электрической энергии, вырабатываемой на электростанциях, приходится на системы электроснабжения, так как линии электропередачи входящие в их состав имеют самую большую протяженность и мощность всех силовых трансформаторов, эксплуатируемых в них, превышает генераторную мощность в 6 - 7 раз [Цаплин Л.Н. Потери мощности и энергии в линиях и трансформаторах // Синергия наук. 2017. № 16. С. 362 - 369]. Работа энергетического оборудования, эксплуатируемого в системах электроснабжения, происходит в условиях непрерывно одновременно изменяющихся уровня напряжения, величины нагрузки, а также коэффициента мощности [Бухвал А.В., Шверк Р.Р., Юндин М.А. К вопросу о потерях электроэнергии в силовом трансформаторе 10/0,4 кВ // Инновации в сельском хозяйстве. 2015. № 1 (11). С. 26 - 28]. Определение технических потерь в оборудовании систем электроснабжения, используемом для транспортировки электрической энергии конечному потребителю, позволяет оценить эффективность их работы в различных режимах, так как режимы их работы оказывают влияние на уровень технических потерь в них и в ряде случаев их неэффективная работа может привести к необоснованному росту потерь. Определение величины технических потерь так же необходимо и при установке нового энергосберегающего оборудования, внедряемого в системы электроснабжения в целях снижение потерь электроэнергии при ее передаче по электрическим сетям, что является одним из приоритетных направлений развития электроэнергетики России, и находит отражение в «Стратегии развития электросетевого комплекса Российской Федерации» [Khismatullin A.S. Development of measures to optimize the transformers loading // International conference on industrial engineering, applications and manufacturing (ICIEAM). 2022. P. 1014 - 1018], с целью расчета сроков его окупаемости.
Известен способ определения технологических потерь электроэнергии в оборудовании тяговых подстанций, входящих в систему тягового электроснабжения [Патент RU 2573098 С2, МПК В60М 3/00, G01R 21/133], заключающийся в измерениях на тяговой подстанции постоянного тока напряжения и тока на уровне напряжения 3,3 кВ, отличающийся тем, что измерения на вводе преобразователей тяговых подстанций и дополнительно к ним устройствах усиления осуществляются синхронно с измерениями на стороне высокого напряжения переменного тока преобразовательного трансформатора, результаты измерений передаются на сервер обработки данных через корпоративную сеть передачи данных с тяговых подстанций, на основе которых определяются технологические потери электроэнергии на тягу в оборудовании тяговой подстанции за анализируемый период времени как разность между расходом электроэнергии, определяемым по данным автоматизированной системы коммерческого учета, и расходом электроэнергии по данным измерительных систем, установленных на вводах преобразовательных агрегатов тяговых подстанций постоянного тока, а также устройств усиления системы тягового электроснабжения.
Основным недостатком описанного способа является тот факт, что фиксируются и анализируются только показатели расхода электроэнергии, на основании разности которых технологические потери определяются по интервалам измерений, что не позволяет применять указанный способ для произвольного момента времени при различных величинах нагрузки.
Указанный способ также содержит в себе недостаток, связанный с высокой погрешностью определения технических потерь, поскольку при оценке потерь в системе электроснабжения на основании разности расхода электроэнергии, отсутствует возможность выделить технические потери, ввиду наличия коммерческих и инструментальных потерь, а также расхода электроэнергии на собственные нужды подстанции.
Известен способ определения технических потерь электроэнергии в электрических сетях, возникающих при ее передаче по электрическим сетям, состоящих из потерь, не зависящих от величины передаваемой мощности (нагрузки) - условно-постоянных потерь, и потерь, объем которых зависит от величины передаваемой мощности (нагрузки) - нагрузочных (переменных) потерь, которые рассчитываются в соответствии с Приложением 1 к приказу Министерства энергетики РФ от 30 декабря 2008 г. № 326 «Об организации в Министерстве энергетики Российской Федерации работы по утверждению нормативов технологических потерь электроэнергии при ее передаче по электрическим сетям».
В соответствии с разделом I «Методы расчета условно-постоянных потерь (не зависящих от нагрузки)» Приложения 1 к приказу № 326 Министерства энергетики условно-постоянные потери включают потери на холостой ход (ХХ) силовых трансформаторов, и если адаптировать формулу (1), приведенную в приказе № 326, для расчета потерь активной мощности, то они должны вычисляться по следующей формуле:
, кВт,
где ΔP X.ном - паспортное значение потерь ХХ силового трансформатора;
U i - напряжение на стороне высшего напряжения (ВН) силового трансформатора в i-м режиме, кВ;
U ном - номинальное напряжение обмотки ВН силового трансформатора, кВ.
При этом напряжение на силовом трансформаторе определяется с помощью измерений или с помощью расчета установившегося режима сети в соответствии с законами электротехники.
В соответствии с разделом III «Методы расчета нагрузочных потерь электроэнергии» Приложения 1 к приказу № 326 Министерства энергетики нагрузочные потери электроэнергии, включают в себя потери в линии электропередачи и силовом трансформаторе и рассчитываются отдельно друг от друга одним из двух методов, в зависимости от информационной обеспеченности: оперативных расчетов и средних нагрузок. Причем метод оперативных расчетов является более приемлемым, в виду точности получаемых результатов расчета.
В соответствии с методом оперативных расчетов нагрузочные потери активной мощности линии электропередачи или двухобмоточного трансформатора можно вычислить, если адаптировать формулу (16), приведенную в приказе № 326 Министерства энергетики. В этом случае она примет вид:
, кВт,
где R - активное сопротивление линии электропередачи или двухобмоточного трансформатора, Ом;
I j - токовая нагрузка линии электропередачи или двухобмоточного трансформатора, принимаемая на заданном интервале времени неизменной, А.
Указанный способ содержит в себе недостаток, связанный с погрешностью расчета технических потерь в системе электроснабжения, обусловленной тем, что величина полного сопротивления линии электропередачи влияет на режим работы силового двухобмоточного трансформатора, в то же время комплексные полные сопротивления параметров схемы замещения силового двухобмоточного трансформатора влияют на режим работы линии электропередачи, которая его питает. Также в работе [Гуков Д.В., Загуляев С.Д., Прищепа Д.Н. Повышение энергоэффективности силовых трансформаторов за счёт снижения магнитных потерь // Труды Военно-космической академии имени А.Ф. Можайского. 2018. № 663. С. 65 - 70.] показано, что с ростом нагрузки силового трехфазного двухобмоточного трансформатора значения намагничивающего тока и потери в ветви намагничивания увеличиваются. Таким образом, рассмотрение вопросов, связанных с расчетом потерь в системе электроснабжения порознь в линии электропередачи и силовом двухобмоточном трансформаторе, без учета их взаимного влияния друг на друга, приводит к погрешности расчета технических потерь в системе электроснабжения.
Задача изобретения заключается в рассмотрении в целом совокупности элементов системы электроснабжения и нагрузки, связанных общим режимом работы, использовании при расчетах известных погонных параметров линий электропередачи и паспортных данных силовых трансформаторов, и синхронно измеряемых или произвольно задаваемых значениях питающего напряжения и нагрузки.
Технический результат заключается в повышении точности определения совокупных технических потерь полной мощности в городских и промышленных системах электроснабжения.
Технический результат достигается за счет того, что в соответствии со способом определения комплексного значения совокупных технических потерь полной мощности в городских и промышленных системах электроснабжения на основании паспортных данных силового трехфазного двухобмоточного трансформатора, входящего в состав системы электроснабжения, выполняют расчет номинального тока в обмотке ВН, далее вычисляют активное, полное и индуктивное сопротивления обмоток силового трехфазного двухобмоточного трансформатора, после чего вычисляют активное и индуктивное сопротивления рассеяния обмотки ВН и приведенные активное и индуктивное сопротивления рассеяния обмотки низшего напряжения (НН) силового трехфазного двухобмоточного трансформатора, затем определяют величины комплексного полного сопротивления рассеяния обмотки высшего напряжения (ВН) и приведенного комплексного полного сопротивления рассеяния обмотки НН силового трехфазного двухобмоточного трансформатора. После чего выполняют расчет номинального тока холостового хода (ХХ) силового трехфазного двухобмоточного трансформатора и используя его значения рассчитывают совокупные активное, полное и индуктивное сопротивления ветви намагничивания и ветви рассеяния обмотки ВН силового трехфазного двухобмоточного трансформатора. Далее, зная величины активного и индуктивного сопротивлений ветви рассеяния обмотки ВН, находят активное и индуктивное сопротивления ветви намагничивания и определяют комплексное полное сопротивление ветви намагничивания силового трехфазного двухобмоточного трансформатора. На основании погонных параметров линии электропередачи, входящей в состав системы электроснабжения, находят активное и индуктивное сопротивления, а также комплексное полное сопротивление линии электропередачи, после чего вычисляют совокупное комплексное полное сопротивление линии электропередачи и рассеяния обмотки ВН силового трехфазного двухобмоточного трансформатора. На основании данных синхронно измеряемых с помощью измерительных приборов или заданных произвольно определяют напряжение питающей сети в точке подключения линии электропередачи системы электроснабжения, активную мощность, потребляемую нагрузкой, подключенной к силовому двухобмоточному трансформатору, силу тока в обмотке НН силового трехфазного двухобмоточного трансформатора и нагрузке и напряжение на зажимах обмотки НН силового трехфазного двухобмоточного трансформатора и нагрузке. После чего вычисляют активное, полное и индуктивное сопротивления нагрузки, подключенной к выводам обмотки НН силового трехфазного двухобмоточного трансформатора. Затем вычисляют значение коэффициента трансформации силового трехфазного двухобмоточного трансформатора, и, используя это значение, находят значение приведенного активное и индуктивного сопротивлений нагрузки, а так же комплексного полного сопротивления нагрузки, подключенной к выводам обмотки НН силового трехфазного двухобмоточного трансформатора. Затем вычисляют приведенное комплексное полное сопротивление рассеяния обмотки НН силового трехфазного двухобмоточного трансформатора и нагрузки и выполняют расчет комплексного значения совокупных технических потерь полной мощности в одной фазе системы электроснабжения.
На Фиг. 1 представлена схема замещения одной фазы системы электроснабжения.
На Фиг. 2 представлена однолинейная принципиальная электрическая схема системы электроснабжения.
На Фиг. 3 представлены результаты математического моделирования схемы замещения одной фазы, рассматриваемой системы электроснабжения, в программном комплексе Multisim.
Рассмотрим
пример
реализации
способа.
На основании паспортных данных силового трехфазного двухобмоточного трансформатора: потери ХХ (ΔР ХХ, кВт), потери короткого замыкания (КЗ) (ΔР КЗ, кВт), номинальная мощность (S н, кВА), напряжение КЗ (u КЗ, %), ток ХХ (I XX, %), номинальное напряжение обмотки ВН (U BH, кВ), номинальное напряжение обмотки НН (U HH, кВ), входящего в состав системы электроснабжения, выполняют расчет номинального тока в обмотке ВН:
, А.
Далее вычисляют активное сопротивление обмоток силового трехфазного двухобмоточного трансформатора:
, Ом,
полное сопротивление обмоток силового трехфазного двухобмоточного трансформатора:
, Ом,
и индуктивное сопротивление обмоток силового трехфазного двухобмоточного трансформатора:
, Ом.
Для реализации способа применяется Т-образная схема замещения силового трехфазного двухобмоточного трансформатора, которая принимается симметричной, пролагая полное сопротивление обмотки ВН, равным полному сопротивлению обмотки НН. Это допущение близко к действительности и не вносит ощутимых погрешностей в расчеты [Брускин Д.Э., Зорохович А.Е., Хвостов В.С. Электрические машины: В 2-х ч. Ч. 1: Учеб. для электротехн. спец. вузов. - 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1987, стр. 78].
Далее вычисляют активное сопротивление рассеяния обмотки ВН и приведенное активное сопротивление рассеяния обмотки НН силового трехфазного двухобмоточного трансформатора:
, Ом,
индуктивное сопротивление рассеяния обмотки ВН и приведенное индуктивное сопротивление рассеяния обмотки НН силового трехфазного двухобмоточного трансформатора:
, Ом.
Далее определяют величины комплексного полного сопротивления рассеяния обмотки ВН силового трехфазного двухобмоточного трансформатора
, Ом,
и приведенного комплексного полного сопротивления рассеяния обмотки НН силового трехфазного двухобмоточного трансформатора
, Ом.
После этого выполняют расчет номинального тока ХХ силового трехфазного двухобмоточного трансформатора:
, А.
Далее, используя полученное значение номинального тока ХХ, рассчитывают совокупное активное сопротивление ветви намагничивания и ветви рассеяния обмотки ВН силового трехфазного двухобмоточного трансформатора:
, Ом,
совокупное полное сопротивление ветви намагничивания и ветви рассеяния обмотки ВН силового трехфазного двухобмоточного трансформатора:
, Ом,
и совокупное индуктивное сопротивление ветви намагничивания и ветви рассеяния обмотки ВН силового трехфазного двухобмоточного трансформатора:
, Ом.
Зная величины активного и индуктивного сопротивлений ветви рассеяния обмотки ВН находят активное сопротивление ветви намагничивания силового трехфазного двухобмоточного трансформатора:
, Ом,
и индуктивное сопротивление ветви намагничивания силового трехфазного двухобмоточного трансформатора:
, Ом.
Далее определяют комплексное полное сопротивление ветви намагничивания силового трехфазного двухобмоточного трансформатора:
, Ом.
На основании погонных параметров линии электропередачи: погонное активное сопротивление (r п, Ом/км), погонное индуктивное сопротивление (x п, Ом/км), длина (L, км), входящей в состав системы электроснабжения, находят активное сопротивление линии электропередачи:
, Ом,
и индуктивное сопротивление линии электропередачи:
, Ом.
После чего определяют комплексное полное сопротивление линии электропередачи:
, Ом.
Затем вычисляют совокупное комплексное полное сопротивление линии электропередачи и рассеяния обмотки ВН силового трехфазного двухобмоточного трансформатора:
, Ом.
На основании данных (напряжение питающей сети в точке подключения линии электропередачи системы электроснабжения (, В), активная мощность, потребляемая нагрузкой, подключенной к силовому двухобмоточному трансформатору (P н, Вт), сила тока в обмотке НН силового трехфазного двухобмоточного трансформатора и нагрузке (I н, А); напряжение на зажимах обмотки НН силового трехфазного двухобмоточного трансформатора и нагрузке (U н, В),) синхронно измеряемых с помощью измерительных приборов (электронные приборы учета, анализаторы качества электрической энергии, измерители параметров электрической сети), установленных на фидере главной понизительной подстанции питающем систему электроснабжения и во вводной ячейке, питающей шину НН трансформаторной подстанции (ТП), к которой подключен конечный потребитель электрической энергии, вычисляют активное сопротивление нагрузки, подключенной к выводам обмотки НН силового трехфазного двухобмоточного трансформатора:
, Ом,
полное сопротивление нагрузки, подключенной к выводам обмотки НН силового трехфазного двухобмоточного трансформатора:
, Ом,
и индуктивное сопротивление нагрузки, подключенной к выводам обмотки НН силового трехфазного двухобмоточного трансформатора:
, Ом.
Указанные параметры (, P н, I н, U н), синхронно измеряемые с помощью измерительных приборов, могут быть заданы произвольно, что позволит рассчитать комплексные значения совокупных потерь полной мощности в системе электроснабжения для произвольного момента времени при различных величинах нагрузки.
Зная величины активного и индуктивного сопротивлений нагрузки, подключенной к выводам обмотки НН силового техфазного двухобмоточного трансформатора, а также коэффициент его трансформации равный
о.е.,
находят приведенное активное сопротивление нагрузки, подключенной к выводам обмотки НН силового трехфазного двухобмоточного трансформатора:
, Ом,
и приведенное индуктивное сопротивление нагрузки, подключенной к выводам обмотки НН силового трехфазного двухобмоточного трансформатора:
, Ом,
а также приведенное комплексное полное сопротивление нагрузки:
.
Затем вычисляют приведенное комплексное полное сопротивление рассеяния обмотки НН силового трехфазного двухобмоточного трансформатора и нагрузки:
, Ом.
На основании схемы замещения одной фазы системы электроснабжения, представленной на (Фиг. 1) выполняют расчет комплексного значения совокупных технических потерь полной мощности в одной фазе системы электроснабжения:
| , | (1) |
где , , ,
причем совокупные технические потери активной мощности в одной фазе системы электроснабжения будут равны вещественной части комплексной величины совокупных технических потерь полной мощности в одной фазе системы электроснабжения:
| . | (2) |
В табл. 1 приведены погонные параметры линии электропередачи, паспортные данные силового трехфазного двухобмоточного трансформатора, значения нагрузки, подключенной к системе электроснабжения.
| Таблица 1 | |
| Параметры линии электропередачи | |
| Погонное активное сопротивление | 1,94 Ом / км |
| Погонное индуктивное сопротивление | 0,113 Ом / км |
| Длина | 1 км |
| Параметры силового трехфазного двухобмоточного трансформатора | |
| Номинальная мощность | 250 кВА |
| Потери короткого замыкания | 4,2 кВт |
| Потери холостого хода | 0,57 кВт |
| Ток холостого хода | 0,9 % |
| Напряжение короткого замыкания | 4,5 % |
| Параметры нагрузки | |
| Активная мощность | 157,5 кВт |
| Реактивная мощность | 76,3 квар |
В табл. 2 приведены расчетные параметры схемы замещения одной фазы системы электроснабжения.
| Таблица 2 | |
| Наименование | Величина |
| для линии электропередачи | |
| Активное сопротивление (rЛ) | 1,94 Ом |
| Индуктивное сопротивление (xЛ) | 0,113 Ом |
| Индуктивность (LЛ) | 0,36 мГн |
| для силового двухобмоточного трансформатора | |
| Активное сопротивление рассеяния обмотки ВН (r1) | 3,36 Ом |
| Индуктивное сопротивление рассеяния обмотки ВН (x1) | 8,35 Ом |
| Индуктивность обмотки ВН (L1) | 26,59 мГн |
| Активное сопротивление ветви намагничивания (rμ) | 11,26 кОм |
| Индуктивное сопротивление ветви намагничивания (xμ) | 42,99 кОм |
| Индуктивность ветви намагничивания (Lμ) | 136,9 Гн |
| Приведенное активное сопротивление рассеяния обмотки НН (r2 /) | 3,36 Ом |
| Приведенное индуктивное сопротивление рассеяния обмотки НН (x2 /) | 8,35 Ом |
| Индуктивность обмотки НН (L2) | 26,59 мГн |
| для нагрузки, подключенной к выводам обмотки НН силового двухобмоточного трансформатора | |
| Приведенное активное сопротивление (rн /) | 514,5 Ом |
| Приведенное индуктивное сопротивление (xн /) | 249,2 Ом |
| Индуктивность (Lн) | 0,794 Гн |
В табл. 3 приведены результаты расчета величин модуля совокупных технических потерь полной мощности по формуле (1) и совокупных технических потерь активной мощности по формуле (2) в системе электроснабжения.
| Таблица 3 | ||
| Наименование | Математическая модель | Значения, рассчитанные в соответствии с разработанным способом |
| Совокупные технические потери активной мощности в системе электроснабжения, кВт | 3,747 | 3,742 |
| Модуль совокупных технических потерь полной мощности в системе электроснабжения, кВА | 9,292 | 9,297 |
Рассмотрим пример реализации способа определения комплексного значения совокупных технических потерь полной мощности в городских и промышленных системах электроснабжения, на примере системы электроснабжения, для которой приняты:
- линия электропередачи, выполненная трехжильным кабелем с алюминиевыми жилами сечением 16 мм2, рассчитанным на номинальное напряжение сети 10 кВ, протяженностью 1 км;
- силовой трехфазный двухобмоточный трансформатор марки ТМГ11 номинальной мощностью 250 кВА, с номинальными напряжениями обмоток ВН - 10 кВ и НН - 0,4 кВ, схема и группа соединения обмоток Δ / Υн-11;
- нагрузка, соответствующая коэффициенту загрузки силового трансформатора равному 0,7, при величине коэффициента мощности равного 0,9;
- напряжение питающей сети в точке подключения линии электропередачи равное 6351 В, что соответствует фазному напряжению сети при отклонении + 10 % от номинального значения 10 кВ.
Однолинейная принципиальная электрическая схема рассматриваемой системы электроснабжения приведена на (фиг. 1), а номинальные параметры оборудования, используемого для транспортировки электрической энергии конечному потребителю, эксплуатируемого в рассматриваемой системе электроснабжения и нагрузки, подключенной к ней, приведены в табл. 1
Расчетные параметры схемы замещения одной фазы рассматриваемой системы электроснабжения, представленной на Фиг. 1 приведены в табл. 2.
Результаты расчета величин модуля совокупных технических потерь полной мощности в рассматриваемой системе электроснабжения по формуле (1) и совокупных технических потерь активной мощности в рассматриваемой системе электроснабжения по формуле (2) приведены в табл. 3.
С целью проверки корректности применения способа определения комплексного значения совокупных технических потерь полной мощности в городских и промышленных системах электроснабжения, в программном комплексе Multisim, являющимся редактором схем и приложением для их симуляции, была разработана математическая модель схемы замещения одной фазы рассматриваемой системы электроснабжения, аналогичной приведенной на фиг. 1. Для формирования математической модели в программном комплексе Multisim использовались данные по величинам активных сопротивлений и индуктивностям, приведенные в табл. 2. Результаты математического моделирования схемы замещения одной фазы, рассматриваемой системы электроснабжения, в программном комплексе Multisim приведены на фиг. 3.
Из фиг. 3 (ваттметр XWM2) видно, что для 3-х фаз рассматриваемой системы электроснабжения величина потребляемой активной мощности составит 184,377 кВт при коэффициенте мощности равном 0,887. Соответственно комплексное значение полной мощности, потребляемой системой электроснабжения, равно 184,377 + j 95,986 кВА, а ее модуль имеет значение 207,866 кВА. Потери активной мощности в совокупности в линии электропередачи и силовом трансформаторе, рассматриваемой системы электроснабжения, можно вычислить как разность показаний ваттметров XWM2 и XWM3, показанных на фиг. 3, и они составят для 3-х фаз 3,747 кВт. Комплексное значение полной мощности нагрузки для 3-х фаз равно 180,63 + j 87,483 кВА, а ее модуль равен 200,7 кВА. Соответственно совокупные потери полной мощности в линии электропередачи и силовом двухобмоточном трансформаторе вычисляются как разность между комплексными значениями полной мощности системы электроснабжения и нагрузки, и составляют 3,747 + j 8,503 кВА, а их модуль равен 9,292 кВА.
Далее для сравнения выполним расчет технических потерь в рассматриваемой системе электроснабжения в соответствии с приложением 1 к приказу № 326 Министерства энергетики, принятому в качестве прототипа. В соответствии с законами электротехники падение напряжения на участке схемы, представляющей собой линию электропередачи, будет равно:
.
Комплексная величина силы тока в линии электропередачи и сетевой обмотке силового двухобмоточного трансформатора, в соответствии с результатами работы математической модели, приведенными на фиг. 3 (действующее значение силы тока - 10,910 А и коэффициента мощности - 0,887), составит:
А,
а комплексное полное сопротивление линии электропередачи, в соответствии с данными, приведенными в табл. 2, составит:
Ом,
тогда падение напряжения на участке схемы, представляющей собой линию электропередачи, будет иметь значение
В.
Следовательно, напряжение, приложенное к обмоткам ВН силового трехфазного двухобмоточного трансформатора, будет равно:
В.
Тогда для силового трехфазного двухобмоточного трансформатора в соответствии с разделом I «Методы расчета условно-постоянных потерь (не зависящих от нагрузки)» Приложения 1 к приказу № 326 Министерства энергетики условно-постоянные потери включающие потери на ХХ силового трехфазного двухобмоточного трансформатора будут равны:
кВт.
Активное сопротивление линии электропередачи, выполненной силовым кабелем, определяется в соответствии с паспортными данными и вычисляется по формуле (6), а активное сопротивление силового трехфазного двухобмоточного трансформатора - по формуле (8) приведенным в разделе II «Расчет активных сопротивлений линий, шинопроводов, обмоток трансформаторов (автотрансформаторов)» Приложения 1 к приказу № 326 Министерства энергетики. Их значения приведены в табл. 2, причем величина активного сопротивления силового трехфазного двухобмоточного трансформатора равна сумме (r 1 + r 2 /) и составляет 6,72 Ом.
В соответствии с разделом III «Методы расчета нагрузочных потерь электроэнергии» Приложения 1 к приказу № 326 Министерства энергетики нагрузочные потери электроэнергии, применительно к рассматриваемой системе электроснабжения, включают в себя потери в кабельной линии и силовом трансформаторе и рассчитываются отдельно друг от друга.
Следовательно, нагрузочные потери активной мощности кабельной линии, для рассматриваемой системы электроснабжения, учитывая величину силы тока в линии электропередачи и обмотке ВН силового трехфазного двухобмоточного трансформатора (10,901 А), указанную на фиг. 3, будут равны:
кВт.
В свою очередь, величина нагрузочных потерь активной мощности силового трехфазного двухобмоточного трансформатора, для рассматриваемой системы электроснабжения, учитывая величину силы тока в обмотке НН силового двухобмоточного трансформатора и нагрузке (10,817 А), указанную на фиг. 3 в соответствии с результатами работы математической модели, будет равна:
кВт.
Таким образом, суммарные потери активной мощности, в рассматриваемой системе электроснабжения, при расчете отдельно нагрузочных потерь в линии электропередачи и условно-постоянных и нагрузочных потерь в силовом трехфазном двухобмоточном трансформаторе в соответствии с приказом № 326 Министерства энергетики будут равны:
кВт.
Следовательно, величина относительной погрешности расчета суммарных технических потерь активной мощности, по сравнению с результатами, полученными в математической модели, рассматриваемой системы электроснабжения, в соответствии с приказом № 326 Министерства энергетики, составит 0,32 %, а при использовании предлагаемого способа - 0,13 %.
Указанные данные относительных погрешностей свидетельствуют о достижении технического результата - повышение точности определения совокупных технических потерь полной мощности в городских и промышленных системах электроснабжения.
Claims (1)
- Способ определения комплексного значения совокупных технических потерь полной мощности в городских и промышленных системах электроснабжения, заключающийся в том, что выполняют расчет номинального тока в обмотке высшего напряжения, далее вычисляют активное, полное и индуктивное сопротивления обмоток, после чего вычисляют активное и индуктивное сопротивления рассеяния обмотки высшего напряжения и приведенные активное и индуктивное сопротивления рассеяния обмотки низшего напряжения, затем определяют величины комплексного полного сопротивления рассеяния обмотки высшего напряжения и приведенного комплексного полного сопротивления рассеяния обмотки нижнего напряжения, после чего выполняют расчет номинального тока холостого хода силового трехфазного двухобмоточного трансформатора и, используя его значение, рассчитывают совокупные активное, полное и индуктивное сопротивления ветви намагничивания и ветви рассеяния обмотки высшего напряжения, после чего, зная величины активного и индуктивного сопротивлений ветви рассеяния обмотки высшего напряжения, находят активное и индуктивное сопротивления ветви намагничивания и определяют комплексное полное сопротивление ветви намагничивания, на основании погонных параметров линии электропередачи, входящей в состав системы электроснабжения, находят активное и индуктивное сопротивления, а также комплексное полное сопротивление линии электропередачи, после чего вычисляют совокупное комплексное полное сопротивление линии электропередачи и рассеяния обмотки высшего напряжения, на основании данных синхронно измеряемых с помощью измерительных приборов или заданных произвольно определяют напряжение питающей сети в точке подключения линии электропередачи системы электроснабжения, активную мощность, потребляемую нагрузкой, подключенной к силовому трехфазному двухобмоточному трансформатору, силу тока в обмотке нижнего напряжения и нагрузке и напряжение на зажимах обмотки нижнего напряжения, после чего вычисляют активное, полное и индуктивное сопротивления нагрузки, подключенной к выводам обмотки нижнего напряжения, после чего вычисляют значение коэффициента трансформации силового трехфазного двухобмоточного трансформатора, и, используя это значение, находят значение приведенного активного и индуктивного сопротивлений нагрузки, а также комплексного полного сопротивления нагрузки, подключенной к выводам обмотки нижнего напряжения, затем вычисляют приведенное комплексное полное сопротивление рассеяния обмотки нижнего напряжения и нагрузки и выполняют расчет комплексного значения совокупных технических потерь полной мощности в одной фазе системы электроснабжения.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2815674C1 true RU2815674C1 (ru) | 2024-03-19 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2826221C1 (ru) * | 2024-05-07 | 2024-09-05 | Сергей Сергеевич Костинский | Способ определения комплексного значения технических потерь полной мощности в силовых трехфазных двухобмоточных трансформаторах, эксплуатируемых в городских и промышленных системах электроснабжения |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5572438A (en) * | 1995-01-05 | 1996-11-05 | Teco Energy Management Services | Engery management and building automation system |
| RU2573098C2 (ru) * | 2014-03-19 | 2016-01-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС (ОмИИТ)) | Способ определения технологических потерь электроэнергии на тягу на тяговых подстанциях постоянного тока железнодорожного транспорта |
| RU2797028C1 (ru) * | 2022-05-03 | 2023-05-31 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Способ снижения потерь электроэнергии в системе промышленного электроснабжения |
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5572438A (en) * | 1995-01-05 | 1996-11-05 | Teco Energy Management Services | Engery management and building automation system |
| RU2573098C2 (ru) * | 2014-03-19 | 2016-01-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС (ОмИИТ)) | Способ определения технологических потерь электроэнергии на тягу на тяговых подстанциях постоянного тока железнодорожного транспорта |
| RU2797028C1 (ru) * | 2022-05-03 | 2023-05-31 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Способ снижения потерь электроэнергии в системе промышленного электроснабжения |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Technical Losses Ratio: Analysis of Electric Power Transmission and Distribution Network, IJCSNS International Journal of Computer Science and Network Security, Vol.18 No.9, September 2018. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2826221C1 (ru) * | 2024-05-07 | 2024-09-05 | Сергей Сергеевич Костинский | Способ определения комплексного значения технических потерь полной мощности в силовых трехфазных двухобмоточных трансформаторах, эксплуатируемых в городских и промышленных системах электроснабжения |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Papič et al. | A benchmark test system to evaluate methods of harmonic contribution determination | |
| CN110297203A (zh) | 一种用于对直流电压互感器进行宽频校验的系统及方法 | |
| US11105838B2 (en) | System and method for measuring turns ratio of a transformer | |
| Kaczmarek et al. | Application of the inductive high current testing transformer for supplying of the measuring circuit with distorted current | |
| Shirek et al. | Modeling secondary services in engineering and mapping | |
| Dao et al. | Voltage harmonic effect on losses in distribution transformers | |
| CN112379176A (zh) | 一种变压器损耗获取系统及方法 | |
| Huang et al. | Harmonic study of the Le Blanc transformer for Taiwan railway's electrification system | |
| CN104076226B (zh) | 基于电压差值和电流差值测量变压器能效的装置及方法 | |
| RU2815674C1 (ru) | Способ определения комплексного значения совокупных технических потерь полной мощности в городских и промышленных системах электроснабжения | |
| CN104808022A (zh) | 一种三相三绕组变压器三侧联合运行温升试验接线方法 | |
| Adesina et al. | On-load measurement method for the reliability of distribution transformers | |
| Skamyin et al. | Method for determining the source of power quality deterioration | |
| Al Riyami et al. | Power quality of Dhofar network with 50 MW wind farm connection | |
| Cataliotti et al. | Measurement uncertainty impact on simplified load flow analysis in MV smart grids | |
| CN115356676A (zh) | 一种单相电流表相线零线同步校准方法 | |
| Abdulkareem et al. | Power Flow Analysis of Abule-Egba 33-kV Distribution Grid System with real network Simulations. | |
| RU2826221C1 (ru) | Способ определения комплексного значения технических потерь полной мощности в силовых трехфазных двухобмоточных трансформаторах, эксплуатируемых в городских и промышленных системах электроснабжения | |
| Mirzaie et al. | Impacts of Non-Sinusoidal Load Currents on Distribution Transformer Losses-Part II: Standard Aspects and Experimental Measurement | |
| Hammer et al. | Testing methods for 1100 kV UHVDC transformer | |
| Kaczmarek et al. | Simulation of the influence of conductive disturbances on accuracy of the voltage transformers during measurements of the power quality | |
| Bolduc et al. | Overhead-ground-wire power supply regulation by IVACE | |
| Miroshnyk et al. | Researching and modelling of unbalanced regimes in systems of household electric power consumers | |
| CN204479622U (zh) | 一种三相三绕组变压器三侧联合运行温升试验接线 | |
| Nakhodchi et al. | Estimation of Safe Harmonic Hosting Capacity |