Разработка математической модели совместной работы электроприемников с резкопеременной нагрузкой и коммунальных потребителей Автор проекта: Калинина Екатерина Андреевна г. Киров

1.1Понятие колебаний напряжения Колебания напряжения быстро изменяющиеся отклонения напряжения длительностью от полупериода до нескольких секунд. Колебания напряжения возникают в результате быстрого изменения потерь напряжения в элементах сети при резком изменении передаваемых по ним активной и реактивной мощностей. Появление колебаний напряжения в системе электроснабжения отрицательно сказывается на работе чувствительных к ним электроприёмников и, в первую очередь, на работу установок электрического освещения. Источниками колебаний напряжения являются мощные электроприёмники с импульсным, резкопеременным характером потребления активной и реактивной мощности: дуговые и индукционные печи; электросварочные машины; электродвигатели при пуске, пилорамы, козловые и мостовые краны. Колебания напряжения характеризуются следующими показателями: - размахом изменения напряжения; - дозой фликера.

1.2Исследование режимов электропотребления Для исследования уровней колебаний напряжения были произведены измерения электрических нагрузок на шинах 0,4 кВ трансформаторной подстанции и отходящем фидере при помощи прибора «Ресурс UF2М». Рисунок 1.2 – Схема электроснабжения электроприемников

1.2 Исследование режимов электропотребления Таблица Результаты измерений активной мощности Таблица Результаты измерений реактивной мощности Точка измерений Значение активной мощности, кВт Максимальноеминимальноесреднее ТП 400 кВА, ввод128,275444, ,28 ТП 400 кВА, фидер 7 11,6342,9468,96 Точка измерений Значение реактивной мощности, кВт максимальноеминимальноесреднее ТП 400 кВА, ввод31, , ,91 ТП 400 кВА, фидер 7 17,4265,83815,19

1.2 Исследование режимов электропотребления Рисунок 1.3 – График изменения активной и реактивной мощностей на вводе (точка 1)

1.2 Исследование режимов электропотребления Рисунок 1.4 – График изменения активной и реактивной мощностей на фидере (точка 2)

1.2 Исследование режимов электропотребления Таблица Результаты измерений коэффициента мощности Точка измерений Значение коэффициента мощности максимальноеминимальноесреднее ТП 400 кВА, ввод0,9860,8460,93 ТП 400 кВА, фидер 7 0,6600,4380,51

1.2 Исследование режимов электропотребления Рисунок 1.4 – График изменения коэффициента мощности на вводе (точка 1)

1.2 Исследование режимов электропотребления Рисунок 1.5 – График изменения коэффициента мощности на фидере (точка 2)

1.2 Исследование режимов электропотребления Таблица Результаты измерений напряжений по фазам Точка измерений Фаза Значение напряжения, В максимальноеминимальноесреднее ТП 400 кВА, ввод а237,183220, ,21 в235, , ,99 с237, , ,71 ТП 400 кВА, фидер 7 а237,097220,321230,21 в235,774219,868227,82 с237,325220,453229,65

1.2 Исследование режимов электропотребления Рисунок 1.6 – График изменения напряжения на вводе (точка 1)

1.2 Исследование режимов электропотребления Рисунок 1.7 – График изменения напряжения на фидере (точка 2)

1.3 Расчёт колебаний напряжения Таблица 1.5 – Результаты вычислений колебаний напряжения на фазе А Точка измерений Значение колебаний напряжения, U, В, % максимальноеминимальноесреднее ТП 400 кВА, фидер 7 5,8560,0000,63 2,66 %0,00 %0,29 %

1.3 Расчёт колебаний напряжения Таблица 1.6 – Данные для построения гистограммы изменения размахов напряжения, возникающих при работе оборудования с резкопеременным характером нагрузки (для фазы А) Интервал, U, В U min / U max, % Количество попаданий, n i ni/Nni/N Интервал времени между колебаниями Δt, мин Допустимые значения δU доп, % 0-0,400,186170,429- 0,4-0,90,180,414850,3371,7510,95 0,9-1,40,410,642160,1504,2701,30 1,4-1,90,640,86760,05311,8931,70 1,9-2,40,861,09250,01731,9782,20 2,4-2,91,091,32100,00771,9502,80 2,9-3,41,321,5550,003143,9003,45 3,4-3,91,551,7710,001287,8004,40 > 3,91,77> 1,7740,003359,7504,70

1.3 Расчёт колебаний напряжения Рисунок 1.8 – Гистограмма размахов изменения напряжения на фидере 7, возникающих при работе оборудования с резкопеременным характером нагрузки (для фазы А)

1.3 Расчёт колебаний напряжения Таблица 1.7 – Результаты вычислений колебаний напряжения на фазе В Точка измерений Значение колебаний напряжения, U, В, % максимальноеминимальноесреднее ТП 400 кВА, фидер 7 5,0210,0000,59 2,28 %0,00 %0,27 %

1.3 Расчёт колебаний напряжения Таблица 1.8 – Данные для построения гистограммы изменения размахов напряжения, возникающих при работе электрооборудования с резкопеременным графиком нагрузки (для фазы В) Интервал, U, В U min / U max, % Количество попада ний, n i ni/Nni/N Интервал времени между колебани ями Δt, мин Допустимые значения δU доп, % 0-0,400,186300,438- 0,4-0,90,180,415050,3511,7790,95 0,9-1,40,410,642190,1524,7341,27 1,4-1,90,640,86510,03516,9291,80 1,9-2,40,861,09190,01342,3242,40 2,4-2,91,091,3280,00695,9333,00 2,9-3,41,321,5500,000205,5713,80 3,4-3,91,551,7720,001205,5713,80 > 3,91,77> 1,7750,003287,8004,50

1.3 Расчёт колебаний напряжения Рисунок 1.9 – Гистограмма размахов изменения напряжения на фидере 7, возникающих при работе оборудования с резкопеременным графиком нагрузки (для фазы В)

1.3 Расчёт колебаний напряжения Таблица 1.9 – Результаты вычислений колебаний напряжения на фазе С Точка измерений Значение колебаний напряжения, U, В, % максимальноеминимальноесреднее ТП 400 кВА, фидер 7 6,0610,0000,59 2,76 %0,00 %0,27 %

1.3 Расчёт колебаний напряжения Таблица 1.10 – Данные для построения гистограммы изменения размахов напряжения, возникающих при работе электроприемников с резкопеременным графиком нагрузки (для фазы С) Интервал, U, В U min / U max, % Количество попаданий, n i ni/Nni/N Интервал времени между колебаниями Δt, мин Допустимые значения δU доп, % 0-0,400,186280,437- 0,4-0,90,180,414980,3461,7740,95 0,9-1,40,410,642220,1544,5971,27 1,4-1,90,640,86620,04315,8131,75 1,9-2,40,861,09170,01249,6212,50 2,4-2,91,091,3250,003119,9173,20 2,9-3,41,321,5520,001205,5713,80 3,4-3,91,551,7720,001287,8004,50 > 3,91,77> 1,7730,002479,6675,20

1.3 Расчёт колебаний напряжения Рисунок 1.10 – Гистограмма размахов изменения напряжения на фидере 7, возникающих при работе электрооборудования с резкопеременным графиком работы нагрузки (для фазы С)

1.4Расчёт колебаний напряжения при помощи расчётной модели, возникающих при подключении нового оборудования По существующей схеме требуется дополнительно подключить электроприёмник с резкопеременным характером нагрузки – в данном случае им является козловой кран марки ККС-10 (Рном=42 кВт) (рис. 1.8). Рисунок 1.11 – Кран ККС-10

1.4Расчёт колебаний напряжения при помощи расчётной модели, возникающих при подключении нового оборудования Таблица 1.11 – Технические характеристики крана ККС-10 Грузоподъемность, тонн10 Режим работысредний Пролет, м32 и 20 Вылет консоли, м: - правый7,5 - левый8,5 Высота подъема груза, м10 Скорости, м/мин: - подъема груза15 - передвижения грузовой тележки36 - передвижения крана40 Род тока и напряжениепеременный, 380 В Мощность электродвигателей, кВт42 Управление краномиз кабины Тип подкранового рельсаР43 ГОСТ , Р50 ГОСТ Масса, кг42 000

1.4Расчёт колебаний напряжения при помощи расчётной модели, возникающих при подключении нового оборудования При помощи расчётной модели были определены уровни напряжения на фидере 7 при работе нового подключенного оборудования. Определялась потеря напряжения по формуле: где Р – суммарная активная нагрузка лесопильного оборудования и нового оборудования, Q – суммарная реактивная нагрузка лесопильного оборудования и нового оборудования. В точке 2 напряжение после подключения оборудования определяется по следующему выражению: где - напряжение до подключения оборудования точке 2.

1.4Расчёт колебаний напряжения при помощи расчётной модели, возникающих при подключении нового оборудования Таблица 1.12 Результаты расчёта активной мощности Таблица 1.13 Результаты расчёта реактивной мощности Точка измерений Значение активной мощности, кВт максимальноеминимальноесреднее ТП 400 кВА, кран ККС-10, фидер 7 52,6794,78817,72 Точка измерений Значение реактивной мощности, кВт максимальноеминимальноесреднее ТП 400 кВА, кран ККС-10, фидер 7 55,4086,21732,00

1.4Расчёт колебаний напряжения при помощи расчётной модели, возникающих при подключении нового оборудования Рисунок 1.12 – График изменения активной и реактивной мощностей на фидере (точка 2) после подключения электроприёмника с резкопеременным характером нагрузки (кран ККС-10)

1.4Расчёт колебаний напряжения при помощи расчётной модели, возникающих при подключении нового оборудования Таблица 1.14 Результаты расчёта напряжений по фазам Точка измерений фаза Значение напряжения, В максимальноеминимальноесреднее ТП 400 кВА, кран ККС-10, фидер 7 а236,623219,881229,75 в234,785219,050226,95 с236,851220,013229,19

1.4Расчёт колебаний напряжения при помощи расчётной модели, возникающих при подключении нового оборудования Таблица 1.15 Результаты вычислений колебаний напряжения на фазе А Точка измерений Значение колебаний напряжения, U, В, % максимальноеминимальноесреднее ТП 400 кВА, кран ККС-10, фидер 7 5,8440,0000,63 2,66 %0,00 %0,29 %

1.4 Расчёт колебаний напряжения при помощи расчётной модели, возникающих при подключении нового оборудования Таблица 1.16 – Данные для построения гистограммы изменения размахов напряжения, возникающих при работе крана ККС-10 (для фазы А) Интервал, U, В U min / U max, % Количество попада ний, n i ni/Nni/N Интервал времени между колебани ями Δt, мин Допустимые значения δU доп, % 0-0,400,186180,430- 0,4-0,90,180,414840,3371,7530,92 0,9-1,40,410,642170,1514,2701,25 1,4-1,90,640,86770,05411,9921,70 1,9-2,40,861,09230,01633,4652,25 2,4-2,91,091,32100,00771,9502,70 2,9-3,41,321,5550,003143,9003,40 3,4-3,91,551,7710,001287,8004,45 > 3,91,77> 1,7740,003359,7504,70

1.4Расчёт колебаний напряжения при помощи расчётной модели, возникающих при подключении нового оборудования Рисунок 1.13 – Гистограмма размахов изменения напряжения, возникающих при работе крана ККС-10 (для фазы А), фидер 7

1.4Расчёт колебаний напряжения при помощи расчётной модели, возникающих при подключении нового оборудования Таблица 1.17 Результаты вычислений колебаний напряжения на фазе В Точка измерений Значение колебаний напряжения, U, В, % максимальноеминимальноесреднее ТП 400 кВА, кран ККС-10, фидер 7 4,9990,0010,59 2,27 %0,00 %0,27 %

1.4 Расчёт колебаний напряжения при помощи расчётной модели, возникающих при подключении нового оборудования Таблица 1.18– Данные для построения гистограммы изменения размахов напряжения, возникающих при работе крана ККС-10 (для фазы В) Интервал, U, В U min / U max, % Количество попаданий, n i ni/Nni/N Интервал времени между колебаниями Δt, мин Допустимые значения δU доп, % 0-0,400, , ,4-0,90,180, ,3491,779 0,95 0,9-1,40,410, ,1554,687 1,27 1,4-1,90,640,86 530,03717,131 1,80 1,9-2,40,861,09 160,01146,419 2,45 2,4-2,91,091,32 80,00695,933 3,00 2,9-3,41,321,55 00,000205,571 3,80 3,4-3,91,551,77 30,002205,571 3,80 > 3,91,77> 1,77 40,003359,750 4,70

1.4Расчёт колебаний напряжения при помощи расчётной модели, возникающих при подключении нового оборудования Рисунок 1.14 – Гистограмма размахов изменения напряжения, возникающих при работе крана ККС-10 (для фазы В), фидер 7

1.4Расчёт колебаний напряжения при помощи расчётной модели, возникающих при подключении нового оборудования Таблица 1.19 Результаты вычислений колебаний напряжения на фазе С Точка измерений Значение колебаний напряжения, U, В, % максимальноеминимальноесреднее ТП 400 кВА, кран ККС-10, фидер 7 6,0490,0000,59 2,75 %0,00 %0,27 %

1.4 Расчёт колебаний напряжения при помощи расчётной модели, возникающих при подключении нового оборудования Таблица 1.18– Данные для построения гистограммы изменения размахов напряжения, возникающих при работе крана ККС-10 (для фазы С) Интервал, U, В U min / U max, % Количество попаданий, n i ni/Nni/N Интервал времени между колебаниями Δt, мин Допустимые значения δU доп, % 0-0,400, , ,4-0,90,180, ,3461,774 0,95 0,9-1,40,410, ,1544,597 1,27 1,4-1,90,640,86 620,04315,813 1,75 1,9-2,40,861,09 170,01249,621 2,50 2,4-2,91,091,32 60,004119,917 3,20 2,9-3,41,321,55 20,001239,833 4,00 3,4-3,91,551,77 10,001359,750 4,60 > 3,91,77> 1,77 30,002479,667 5,20

1.4Расчёт колебаний напряжения при помощи расчётной модели, возникающих при подключении нового оборудования Рисунок 1.14 – Гистограмма размахов изменения напряжения, возникающих при работе крана ККС-10 (для фазы С), фидер 7

В результате проведенных исследований можно сделать следующие выводы: В данном случае совместное питание исследуемых электроприемников с резкопеременной нагрузкой (кран ККС-10) с коммунально-бытовыми потребителями (жилые дома, хозяйственные постройки) возможно. Т.е. разработанная методика позволяет определить уровни колебаний напряжений и оценить возможность подключения электроприемников с резкопеременной нагрузкой к уже существующим трансформаторным подстанциям без проведения дополнительных измерений на стадии утверждения технических присоединений.

Планируемая эффективность и результативность реализации проекта Внедрение работы Увеличение срока службы оборудования Снижение потерь электроэнергии при транспортировке Сертификация качества электроэнергии по показателям колебаний напряжения для коммунальных потребителей