Эффективное энергосбережение в сельских сетях 0,38 кВ

Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice

УДК 621.31                                        

Показателем эффективности решения задачи энергетического комплекса является уровень потерь электрической энергии в электрических сетях. Максимальные значения по проценту потерь установлены: к 2024 году — 8,7%; до 2025 года — 6,3%.

Анализ проблемы несимметрии 0,38 кВ в сельских сетях показал, что существующие методы расчета несимметрии и потерь мощности в этих сетях не позволяют определить закономерности их изменения по нагрузкам и параметрам сети, проанализировать потери при работе электрических приемников в различных режимах работы, разработать наиболее эффективные методы и средства расчета несимметрии и потерь мощности. Поскольку методы, доступные в методах, не позволяют нам определять закономерности их изменения в зависимости от нагрузки и параметров сети несимметрия тока в сетях учитывается приблизительными методами. Кроме того, в большинстве научных статей не рассматривается проблема качества электроэнергии в целом [1].

Материалы и методы исследований

Несимметрию токов и напряжений в сети 0,38 кВ с распределенной нагрузкой невозможно устранить только путем планирования мероприятий. Для ее устранения необходимо использовать устройства симметрирования различной конструкции. На основе анализа методов и технических подходов к симметричному режиму работы сетей 0,38 кВ установлено, что наиболее эффективным способом является использование шунтосимметрирующих устройств, обладающих наименьшим сопротивлением токам нулевой последовательности [2].

Большой вклад в разработку методов повышения эффективности электроснабжения, расчета потерь электроэнергии, а также способов и средств снижения этих потерь в сетях 0,38 кВ сделали ряд исследователей [1-5].

Шунто-симметрирующие устройства также могут быть отнесены к категориям так называемых фильтрующих цепей, особенностью которых является то, что они имеют минимально возможное сопротивление току нулевой последовательности. Из-за этого, большая часть токов нулевой последовательности сети 0,38 кВ замыкается на участке, где шунто-симметрирующее устройство подключается к сети и самим устройством. Другими словами, эти установки как бы замыкают на месте (шунтируют) то, что является основным последствием и точки не предлагают их на других участках линии 0,38 кВ [3].

Современные методы исследования несимметрии применяются в сетях напряжением 0,38 кВ, что приводит к увеличению потерь электрической энергии, а также к несимметрии или методам снижения потерь. Шунто-симметрирующее устройство который является предметом применения для снижения потерь, подключается к сети и самому устройству. Это устройство само блокирует (шунтирует) потоки нулевой последовательности и практически не подает их на другие участки линии 0,38 кВ [4].

Электрические сети напряжением 0,38 кВ играют важную роль в распределении электроэнергии от электростанций к потребителям. Они образуют конечное звено в цепи распределения и важны для обеспечения эффективного и надежного электроснабжения. Сети напряжением 0,38 кВ составляют около 40% от общей протяженности всех электросетей. Это свидетельствует о широком использовании таких сетей и их важности для общей инфраструктуры электроснабжения. Надежность и использование сетей 0,38 кВ оказывают решающее влияние на надежность, качество и эффективность электроснабжения потребителей. Необходимо принять соответствующие меры для обеспечения бесперебойной работы этих сетей и обеспечения их наилучшего использования. Точность расчета потерь в сетях 0,38 кВ также важна. Это позволяет выявлять и оценивать коммерческие потери, которые могут возникнуть при распределении электроэнергии по этим сетям. Более детальный расчет потерь позволяет эффективно контролировать и регулировать поток электроэнергии, что в конечном итоге способствует повышению эффективности и экономичности энергосистемы [5].

Сельские электрические сети 0,38 кВ с коммунально-бытовой нагрузкой, как правило, характеризуются распределенной нагрузкой (Рисунок).

Рисунок. Схемы участка электрической сети 0,38 кВ с распределительной нагрузкой

Используя выражения для показателей не симметрии напряжений в сети 0,38 кВ с сосредоточенной в узле 1 нагрузкой, полученные в п.п 2.1… 2.5, определим показатели не симметрии токов на участке 1-2 линии и показатели несимметрии напряжений в узле 2 (Рисунок). Система напряжений в узле несимметричная в комплексной форме: U , U , U . Разложим эту систему напряжений на симметричное составляющие U , U , U . Заменим комплексные коэффициенты не симметрии и неуравновешенности напряжений в узле 1:

^ UH1

U н2

^U н 1   ^;

^K uн 4

^Uн 0

U н 1

Вывод

На основе проведённого анализа способов и технических средств симметрирования режимов работы сетей 0,38 кВ установлено, что наиболее рациональным является применение шунто-симметрирующих устройств. Которые имеют минимально вероятное сопротивление токам нулевой последовательности, и, в первую очередь, устройств на основе индуктивно-емкостных элементах, применение которых допускается не только эффективно повысить энергосбережение, качество электроэнергии и уменьшить дополнительные потери мощности, обусловленные несимметрией токов, но и снизить потери электроэнергии.

Сельские распределительные сети характеризуются значительной несимметрией токов и напряжением 0,38 кВ, что является одной из основных причин снижения качества электроэнергии и увеличения мощности в сети.

Показано, что значительное снижение потерь электрической энергии из-за несимметрии токов в сельских распределительных сетях напряжением 0,38 кВ с коммунально-бытовыми нагрузками может быть достигнуто за счет использования методов и технических средств снижения тока в нулевой последовательности сети. К ним относятся способы и средства, снижающие несимметричность нагрузки, а также сопротивление нулевой последовательности в узле нагрузки с однофазными и несимметричными трехфазными электроприемниками, в частности, шунтирующе-симметричные устройства электромагнитного и индивидуально емкостного типа.