Исследование потерь мощности от несинусоидальных токов в сельских электрических сетях 0,38 кВ

Исследование потерь мощности от несинусоидальных токов. Гармонический состав токов, протекающих в фазных и нулевом проводниках при использовании различных трансформаторов и вариантах нелинейной нагрузки. Расчёт потерь мощности в трансформаторе и линии.

Рубрика Физика и энергетика
Вид статья
Язык русский
Дата добавления 03.06.2021
Размер файла 1,8 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

ООО «КОНТЕЛ»

Исследование потерь мощности от несинусоидальных токов в сельских электрических сетях 0,38 кВ

Горбунов А.О.

Аннотация

В статье приводятся результаты экспериментальных исследований потерь мощности от несинусоидальных токов в сельских электрических сетях 0,38 кВ. Дано описание экспериментальной установки, представлена программа экспериментальных исследований. Произведён расчёт потерь мощности от несинусоидальных токов в трансформаторе и линии.

Ключевые слова: потери мощности, несинусоидальные токи, экспериментальная установка, нелинейная нагрузка, критерий потерь

Проблеме потерь мощности в сельских электрических сетях посвящено достаточное количество работ, в частности, [1-6]. В этих работах в качестве нагрузки применяются резистивные элементы и трёхфазные асинхронные двигатели, то есть по своему характеру нагрузка является линейной.

Однако в реальных сетях в качестве энергопотребляющих устройств могут применяться и применяются элементы, вольт-амперная характеристика (ВАХ) которых нелинейна. Такими потребителями являются, например, импульсные блоки питания, газоразрядные лампы.

Реакцией на гармоническое напряжение у таких потребителей является периодический негармонический ток [7]. Этот ток, протекая по таким элементам сети, как линии электропередачи и трансформаторы, вызывает в них потери мощности и энергии.

Величина таких потерь будет больше, чем если бы та же самая мощность передавалась потребителю при гармонической форме кривой тока. Разница в величине потерь при гармонической и негармонической форме кривой тока и гармоническом напряжении носит название потерь мощности от несинусоидальных токов [8].

Цель экспериментального исследования - получение данных о гармоническом составе токов, протекающих в фазных и нулевом проводниках при использовании различных трансформаторов и различных вариантах нелинейной нагрузки.

Для достижения поставленной цели и оценки величины таких потерь на учебной электростанции кафедры Электроэнергетики и электрооборудования Санкт-Петербургского государственного аграрного университета была собрана экспериментальная установка, схема которой представлена на рис. 1.

Характерными элементами установки являются:

- три однофазных автотрансформатора (АТ);

- трансформатор;

- воздушная линия электропередачи, выполненная проводом марки СИП-4 сечением 25 мм2, длиной 370 м.

Рис. 1. Схема экспериментальной установки для исследования потерь мощности от несинусоидальных токов

потеря мощность несинусоидальный фазный трансформатор

В качестве нагрузки используются лампы типа VIALOX NAV-E 400W E40 в количестве 54 штуки, равномерно распределённые по фазам, то есть в каждую фазу включено 18 таких ламп (с использованием пускорегулирующей аппаратуры), причём эти 18 ламп сгруппированы в четыре группы в каждой фазе (две группы по три лампы и две группы по шесть ламп) таким образом, что имеется возможность независимо включать или выключать каждую из этих четырёх групп ламп. Параллельно лампам включены конденсаторы для компенсации реактивной мощности ламп.

При проведении эксперимента использовались трансформаторы номинальной мощностью 25 кВА с коэффициентом трансформации, равным единице, и номинальным напряжением 0,38 кВ.

Измерение электроэнергетических величин и показателей качества электроэнергии производилось тремя измерительными приборами «Энергомонитор 3.3T1» (ЭМ) в трёх точках: на входе трансформатора, на входе и на выходе линии.

Программа экспериментальных исследований включала измерение электроэнергетических величин при одинаковой нагрузке во всех трёх фазах. При этом в опыте №1 число ламп в каждой фазе равнялось трём, в опыте №2 - шести (3+3), в опыте №3 - двенадцати (3+3+6) и в опыте №4 - восемнадцати (3+3+6+6).

В таблицах 1-3 приведены экспериментальные данные, полученные автором статьи лично при проведении экспериментов с использованием трансформатора со схемой соединения обмоток «звезда-звезда с нулём» (Y/Yн), трансформатора со схемой соединения обмоток «звезда-звезда с нулём с симметрирующим устройством» (Y/YнСУ) и трансформатора со схемой соединения обмоток «звезда-зигзаг с нулём» (Y/Zн).

Таблица 1

Результаты экспериментальных исследований потерь мощности от несинусоидальных токов в сети 0,38 кВ с трансформатором Y/Yн

ЭМ

Измер. величина

Единицы измерения

Номер опыта

1

2

3

4

№1

UAB

В

380,2

380,9

380,7

381,6

UBC

В

380,3

380,3

380,8

381,2

UCA

В

380,1

380,4

380,9

381,5

IA

А

5,9

11,2

21,3

30,6

IB

А

6,2

11,3

21,5

30,8

IC

А

5,8

10,99

20,6

29,9

PВХ

Вт

3839

7277

13860

19947

OВХ

вар

553

918

0

1523

SВХ

ВА

3877

7340

13860

20004

K2U

%

0,01

0,1

0,05

0,03

№2

Uab

В

378,4

377,7

374,4

371,8

Ubc

В

378,4

377,3

374,3

371,5

Uca

В

379

377

374,5

372,1

Ua

В

220,3

219,5

218

215,8

Ub

В

218,8

217,9

216,4

214,4

Uc

В

217,6

217

214,4

214

Ia

А

6,16

11,2

21,4

30,5

Ib

А

6

11,1

21

30,5

Ic

А

5,9

11,1

20,9

30,2

PВЫХ

Вт

3724

7216

13692

19580

QВЫХ

вар

361

-400

350

1300

SВЫХ

ВА

3955

7320

13740

19616

I(a)(1)

А

5,87

11,13

21,38

30,48

I(a)(3)

%

22,2

8,9

3,9

4

I(a)(5)

%

6,3

8,2

4,4

2,8

I(a)(7)

%

22,4

9,4

3,3

1,7

I(a)(9)

%

1,2

0,5

0,25

0,13

I(a)(11)

%

4

1,3

0,62

0,4

I(a)(13)

%

2,1

0,95

0,37

0,27

U1(1)

В

378,1

377,3

374,2

371,6

U2(1)

В

0,2

0,6

0,1

0,4

U0(1)

В

1,5

1,3

2

1

K2U(1)

%

0,06

0,15

0,05

0,1

K0U(1)

%

0,7

0,58

0,93

0,5

I1(1)

А

5,7

11

21,1

30,3

I2(1)

А

0,3

0,32

0,5

0,49

I0(1)

А

0,33

0,3

0,46

0,29

In

А

3,99

3,19

2,9

2,49

№3

U'ab

В

373,3

368,5

355,4

345,8

U'bc

В

373,7

368

356

345,8

U'ca

В

373,9

367,8

356,6

346,9

U'a

В

217,6

214,4

207,4

201,5

U'b

В

216,4

212,9

206,3

199,5

U'c

В

214,5

211,3

203,4

198,7

P'ВЫХ

Вт

3676

7066

12984

18237

Q'ВЫХ

вар

366

-420

333

1316

S'ВЫХ

ВА

3903

7180

13040

18284

U'1(1)

В

373,6

367,7

355,9

346

U'2(1)

В

0,5

0,3

0,7

0,7

U'0(1)

В

2

1,7

2,6

1,6

K'2U(1)

%

0,13

0,08

0,2

0,2

K'0U(1)

%

0,93

0,8

1,29

0,8

Таблица 2

Результаты экспериментальных исследований потерь мощности от несинусоидальных токов в сети 0,38 кВ c трансформатором Y/YнСУ

ЭМ

Измер. величина

Единицы измерения

Номер опыта

1

2

3

4

№1

UAB

В

379,5

380,5

380,5

379,8

UBC

В

379,7

380,1

380,3

379,8

UCA

В

380

380,7

380,1

379,4

IA

А

5,9

11,3

21,2

30,4

IB

А

6,1

11,3

21,2

30,6

IC

А

5,7

11,2

20,7

30,1

PВХ

Вт

3910

7429

13890

19880

OВХ

вар

0

700

0

0

SВХ

ВА

3880

7465

13860

19860

K2U

%

0,05

0,07

0,1

0,07

№2

Uab

В

378,5

377,2

373,8

370

Ubc

В

378,7

377

373,3

369,3

Uca

В

378,7

377,5

373,7

369,5

Ua

В

219

218,4

216,5

213,8

Ub

В

218,7

217,5

215,9

213,6

Uc

В

218,4

217,6

215

213,1

Ia

А

6,1

11,4

21,3

30,1

Ib

А

5,89

11,2

20,8

30,2

Ic

А

5,94

11,3

20,9

29,8

PВЫХ

Вт

3760

7220

13520

19200

QВЫХ

вар

-1142

-623

345

110

SВЫХ

ВА

3932

7420

13640

19250

I(a)(1)

А

5,94

11,17

21,28

29,96

I(a)(3)

%

26,5

20,4

10,4

8,5

I(a)(5)

%

8

9,7

5,4

2,5

I(a)(7)

%

2,5

0,8

0,7

0

I(a)(9)

%

0

0

0

0

I(a)(11)

%

5,2

2,3

0,4

0,86

I(a)(13)

%

1

0,5

0,4

0

U1(1)

В

378

376,4

374,1

370

U2(1)

В

0,2

0,8

0,3

0,2

U0(1)

В

0,46

0,4

0,7

0,3

K2U(1)

%

0,05

0,2

0,1

0,07

K0U(1)

%

0,2

0,18

0,3

0,15

I1(1)

А

5,76

11

20,9

29,9

I2(1)

А

0,31

0,2

0,5

0,38

I0(1)

А

0,34

0,29

0,5

0,2

In

А

4,69

6,64

5,85

4,87

№3

U'ab

В

372,5

366,8

355,3

343,3

U'bc

В

371,5

366,2

355,1

342,5

U'ca

В

372,2

367,5

350,5

343,3

U'a

В

215,6

213,3

206,4

199,3

U'b

В

215,5

212

206,1

198,1

U'c

В

213

210,3

203,3

196,6

P'ВЫХ

Вт

3716

7066

12960

17870

Q'ВЫХ

вар

-500

-682

-630

180

S'ВЫХ

ВА

3922

7289

13100

17940

U'1(1)

В

372,2

366,5

354,6

342,5

U'2(1)

В

0,4

0,6

0,6

0,5

U'0(1)

В

1,4

1,4

1,97

1,1

K'2U(1)

%

0,1

0,15

0,14

0,14

K'0U(1)

%

0,68

0,66

0,96

0,58

Таблица 3: Результаты экспериментальных исследований потерь мощности от несинусоидальных токов в сети 0,38 кВ с трансформатором Y/Zн

ЭМ

Измер. величина

Единицы измерения

Номер опыта

1

2

3

4

№1

UAB

В

380,5

380,3

380

380,3

UBC

В

380,9

380,9

379,9

380,4

UCA

В

380,1

380,3

379,9

380,3

IA

А

5,9

11,6

21,3

30,6

IB

А

6,4

11,9

22

31,2

IC

А

6,1

11,6

21,3

30,9

PВХ

Вт

3920

7515

14130

20320

OВХ

вар

594

1860

715

1220

SВХ

ВА

3960

7710

14130

20300

K2U

%

0,05

0,08

0,11

0,08

№2

Uab

В

380,2

378,9

375,5

373

Ubc

В

380

378,9

374,5

372

Uca

В

380,4

378,6

375,4

372,6

Ua

В

219,9

218,5

216,9

215,5

Ub

В

219,5

218,5

216,4

215,1

Uc

В

219,6

218,5

216,3

215

Ia

А

6,3

11,9

21,9

30,8

Ib

А

5,9

11,6

21,2

30,6

Ic

А

6,1

11,8

21,7

30,6

PВЫХ

Вт

3804

7266

13800

19665

QВЫХ

вар

-250

400

-220

360

SВЫХ

ВА

4029

7695

14020

19830

I(a)(1)

А

5,94

11,1

21,4

30,55

I(a)(3)

%

22,9

21,6

17

12,3

I(a)(5)

%

23,5

32,6

12

7,5

I(a)(7)

%

21,7

7,5

1

1,5

I(a)(9)

%

1

0,5

0

0,2

I(a)(11)

%

7,5

3,4

1,8

1

I(a)(13)

%

0

0

0

0

U1(1)

В

380

376,1

375

373

U2(1)

В

0,05

0,5

0,6

0,7

U0(1)

В

0,02

0,03

0,04

0,04

K2U(1)

%

0

0,14

0,15

0,15

K0U(1)

%

0,01

0,01

0,02

0,01

I1(1)

А

5,79

11,1

21,2

30,4

I2(1)

А

0,3

0,2

0,39

0,3

I0(1)

А

0,3

0,3

0,55

0,27

In

А

3,63

6,08

8,2

8,19

№3

U'ab

В

374,2

365,7

355,9

345,7

U'bc

В

374

366,4

355,6

345

U'ca

В

374,7

365,5

356,4

345,8

U'a

В

216,3

211,7

206,5

206

U'b

В

216,5

212

205,9

199,5

U'c

В

215,8

210,6

204,2

198,7

P'ВЫХ

Вт

3775

7060

13072

18300

Q'ВЫХ

вар

-260

280

-260

440

S'ВЫХ

ВА

3994

7404

13330

18490

U'1(1)

В

375,1

368

356

345,8

U'2(1)

В

0,1

0,4

0,5

0,8

U'0(1)

В

0,76

0,7

1,26

0,7

K'2U(1)

%

0,02

0,14

0,14

0,2

K'0U(1)

%

0,35

0,35

0,6

0,38

Как видно из таблиц 1-3, гармонический состав кривой тока в фазе «А» во всех опытах и всех вариантах нагрузки, помимо гармоники основной частоты, содержит также и нечётные гармоники. Приведённые данные указывают на превалирование третьей гармоники (I(a)(3)), причём в худших случаях её величина достигает 26,5% от величины гармоники основной частоты (табл. 2, опыт №1).

Известно [9], что даже при одинаковой нагрузке в фазах и симметричной системе напряжений источника при соединении фаз приёмника в «звезду» и при наличии в гармоническом составе фазных токов гармоник, кратных трём, эти гармоники в нулевой точке нагрузки не скомпенсируются, а вызовут ток, протекающий в нулевом проводнике и имеющий частоту, в три раза большую частоты питающего напряжения.

При проведении эксперимента этот эффект наблюдался, причём величина этого тока в ряде случаев достигала 60% от тока фазного проводника (табл. 2, опыт №2).

С целью снижения потерь мощности и энергии, приведения кривой тока в фазном проводнике к форме, близкой к синусоиде, а также уменьшения тока в нулевом проводнике при одинаковой нелинейной нагрузке в фазах, было поставлено три дополнительных эксперимента с различными схемами соединения нагрузки. В этих экспериментах применялся трансформатор Y/Yн, так как именно эта схема соединения обмоток наиболее широко распространена в сельских электрических сетях, следовательно, изучение именно такого типа трансформаторов должно представлять наибольший интерес. Результаты этих трёх экспериментов приведены в таблицах 4-6.

Таблица 4

Результаты экспериментальных исследований потерь мощности от несинусоидальных токов в сети 0,38 кВ с трансформатором Y/Yн и схемой соединения нагрузки, изображённой на рис. 2

ЭМ

Измер. величина

Единицы измерения

Номер опыта

1

2

3

4

№1

UAB

В

380,8

380,4

380

380,4

UBC

В

380,6

379,8

380

380,1

UCA

В

380

380,4

380,8

380,3

IA

А

5,9

11,3

21,2

30,49

IB

А

6,5

11,59

21,9

30,9

IC

А

5,7

11,1

20,7

29,9

PВХ

Вт

3867

7357

13903

19903

OВХ

вар

0

645

0

988

SВХ

ВА

3839

7380

13803

19933

K2U

%

0,03

0,15

0,1

0,01

№2

Uab

В

377,2

376,7

373,9

370,8

Ubc

В

377

376

373,6

370,3

Uca

В

377,3

377,2

374,5

370,9

Ua

В

217,8

317,7

215,9

213,9

Ub

В

218

217,2

215,7

214

Uc

В

217,8

217,6

216

214,2

Ia

А

5,7

11,2

21

30,4

Ib

А

6,4

11,5

21,8

30,8

Ic

А

5,6

10,9

20,6

29,8

PВЫХ

Вт

3760

7266

13682

19489

QВЫХ

вар

-322

-1084

356

992

SВЫХ

ВА

3870

7341

13716

19515

I(a)(1)

А

5,46

11,17

21

30,4

I(a)(3)

%

4

2,4

2

0,5

I(a)(5)

%

8,8

11,8

4,3

2,7

I(a)(7)

%

19

7,7

3,4

1,9

I(a)(9)

%

1,6

0,6

0,1

0,05

I(a)(11)

%

4

1,3

0,7

0,4

I(a)(13)

%

1,6

0,9

0,28

0,37

U1(1)

В

377,2

376,7

373,8

370,5

U2(1)

В

0,5

0,7

0,6

0,4

U0(1)

В

0,16

0,18

0,23

0,1

K2U(1)

%

0,15

0,21

0,13

0,1

K0U(1)

%

0,07

0,08

0,1

0,08

I1(1)

А

5,7

11,1

21,1

30,2

I2(1)

А

0,4

0,32

0,5

0,52

I0(1)

А

0

0

0

0

In

А

0

0

0

0

№3

U'ab

В

372,9

367,3

355,3

344,1

U'bc

В

371,6

366,3

354,7

343,7

U'ca

В

372,2

368,1

356,2

344,7

U'a

В

215,9

212,4

205,7

198,8

U'b

В

215,9

211,5

204,7

198,1

U'c

В

215,3

212,1

205,6

198,7

P'ВЫХ

Вт

3712

7081

13036

18047

Q'ВЫХ

вар

-283

-1069

-233

868

S'ВЫХ

ВА

3820

7164

13065

18066

U'1(1)

В

373,8

367

355,9

344,3

U'2(1)

В

0,7

0,9

0,8

0,5

U'0(1)

В

0,11

0,1

0,1

0,1

K'2U(1)

%

0,2

0,28

0,2

0,2

K'0U(1)

%

0,05

0,04

0,04

0,05

Рис. 2: Схема включения ламп №2

Таблица 5

Результаты экспериментальных исследований потерь мощности от несинусоидальных токов в сети 0,38 кВ с трансформатором Y/Yн и схемой соединения нагрузки, изображённой на рис. 3

ЭМ

Измер. величина

Единицы измерения

Номер опыта

1

2

3

4

№1

UAB

В

380,8

380,4

379,8

380,3

UBC

В

380,6

380

379,9

380,5

UCA

В

380,1

380,2

380

380,5

IA

А

6,5

12,3

22,8

32,7

IB

А

6,8

12,4

22,7

32,9

IC

А

6,3

12,1

22,3

32,3

PВХ

Вт

4234

8030

14805

21340

OВХ

вар

-415

988

1800

2192

SВХ

ВА

4251

8095

14914

21450

K2U

%

0,06

0,02

0,04

0,07

№2

Uab

В

378,7

376,6

372,6

370,3

Ubc

В

378,8

375,8

372,3

370,7

Uca

В

378,6

376,2

372,4

370,5

Ua

В

219

217,9

214,7

212,9

Ub

В

218,5

217,2

216,4

215,7

Uc

В

218

216,2

213,8

213,2

Ia

А

6,6

12,5

23,4

33,1

Ib

А

6,6

12

22,5

32,4

Ic

А

6,39

12,2

22,3

32,2

PВЫХ

Вт

4195

7962

14678

20967

QВЫХ

вар

-973

-1101

247

917

SВЫХ

ВА

4312

8042

14715

20973

I(a)(1)

А

6,47

12,5

23,5

33,1

I(a)(3)

%

2,6

0,67

1,1

1,8

I(a)(5)

%

9,2

10

4,5

2,2

I(a)(7)

%

17,2

7,1

2,8

1,7

I(a)(9)

%

1

0,3

0,15

0

I(a)(11)

%

4,2

1,4

0,68

0,6

I(a)(13)

%

2,3

1,1

0,5

0,2

U1(1)

В

378,4

376,2

372,6

370,4

U2(1)

В

0,3

0,5

0,1

0,2

U0(1)

В

0,68

0,95

1,5

1,69

K2U(1)

%

0,09

0,14

0,04

0,07

K0U(1)

%

0,31

0,44

0,71

0,79

I1(1)

А

6,4

12,23

22,8

32,5

I2(1)

А

0,37

0,19

0,34

0,1

I0(1)

А

0,22

0,3

0,45

0,5

In

А

0,62

1,04

0,92

1,34

№3

U'ab

В

372,8

365,4

352,6

342,1

U'bc

В

373,3

365,5

353

342,2

U'ca

В

73

366,1

353,2

341,7

U'a

В

216

211,8

202,8

195,8

U'b

В

215,5

211,6

205,6

199,4

U'c

В

214,6

210

203

197

P'ВЫХ

Вт

4144

7742

13988

19268

Q'ВЫХ

вар

-1000

-1125

-320

905

S'ВЫХ

ВА

4258

7828

14010

19295

U'1(1)

В

372,6

365,7

353,4

342

U'2(1)

В

0,37

0,6

0,5

0,1

U'0(1)

В

1

1,38

1,92

1,99

K'2U(1)

%

0,1

0,15

0,13

0,02

K'0U(1)

%

0,48

0,65

0,94

1

Рис. 3. Схема включения ламп №3

Таблица 6

Результаты экспериментальных исследований потерь мощности от несинусоидальных токов в сети 0,38 кВ c трансформатором Y/Yн и схемой соединения нагрузки, изображённой на рис. 4

ЭМ

Измер. величина

Единицы измерения

Номер опыта

1

2

3

4

№1

UAB

В

380,2

380,2

380,3

380,5

UBC

В

380,4

380,5

380,5

380,7

UCA

В

380,9

380,8

380,2

381

IA

А

6,59

12,4

23,2

32,7

IB

А

6,88

12,6

23,4

32,9

IC

А

6,39

12,19

22,6

32,3

PВХ

Вт

4263

8081

15103

21330

OВХ

вар

-413

841

980

2151

SВХ

ВА

4285

8129

15130

21441

K2U

%

0,11

0,11

0,12

0,05

№2

Uab

В

378,3

376,5

373

369,6

Ubc

В

378,7

377,1

373,2

370,2

Uca

В

379

377,2

372,8

370,2

Ua

В

218,5

217,3

214,9

213,4

Ub

В

218,5

217,5

215,5

213,6

Uc

В

218,9

218

215,5

214,2

Ia

А

6,65

12,5

23,2

32,6

Ib

А

6,85

12,5

23,2

32,7

Ic

А

6,2

12,1

22,4

32,2

PВЫХ

Вт

4204

8021

14832

20839

QВЫХ

вар

-961

-1107

-345

944

SВЫХ

ВА

4313

8097

14860

20871

I(a)(1)

А

6,51

12,4

23,17

32,6

I(a)(3)

%

1,3

1

1,4

0,9

I(a)(5)

%

9,5

9,8

5

3

I(a)(7)

%

18,2

8

2,4

1,8

I(a)(9)

%

1,7

0,3

0,1

0,1

I(a)(11)

%

3,8

1,4

0,6

0,37

I(a)(13)

%

1,7

0,7

0,45

0,27

U1(1)

В

378,3

377

372,7

370

U2(1)

В

0,4

0,4

0,3

0,4

U0(1)

В

0,16

0,18

0,2

0,26

K2U(1)

%

0,09

0,08

0,1

0,13

K0U(1)

%

0,07

0,08

0,1

0,12

I1(1)

А

6,44

12,3

22,9

32,5

I2(1)

А

0,3

0,2

0,48

0,2

I0(1)

А

0

0

0

0

In

А

0

0

0

0

№3

U'ab

В

372,6

365,8

352,7

341,5

U'bc

В

372,8

366,6

353,6

342,3

U'ca

В

374

367

354

342,4

U'a

В

215,5

211,4

204

197,2

U'b

В

215

211,4

203,6

196,9

U'c

В

215,9

211,8

204,5

198

P'ВЫХ

Вт

4154

7797

14012

19260

Q'ВЫХ

вар

-949

-1193

-912

882

S'ВЫХ

ВА

4268

7887

14043

19280

U'1(1)

В

373,6

366,3

353

342

U'2(1)

В

0,7

0,7

0,7

0,8

U'0(1)

В

0,11

0,08

0,1

0,1

K'2U(1)

%

0,2

0,16

0,2

0,24

K'0U(1)

%

0,05

0,04

0,05

0,08

Рис. 4: Схема включения ламп №4

На основе полученных экспериментальных данных автором были произведены расчёты величин гармоник тока фазы «А» (I(а)) в амперах, потерь мощности в трансформаторе и линии от несинусоидальных токов (ДРщТ, ДРщЛ), потери мощности от тока первой гармоники в трансформаторе и линии (ДP(1)Т, ДP(1)Л), суммарных потерь мощности в трансформаторе и линии (ДPТ, ДPЛ), а также критерия потерь (Кщ) [8] для каждого опыта. Результаты расчётов сведены в таблицы 7-12.

Таблица 7

Результаты расчёта потерь мощности от несинусоидальных токов в сети 0,38 кВ по данным таблицы 1

Рассчит. величина

Единицы измерения

Номер опыта

1

2

3

4

I(a)(3)

А

1,3

0,99

0,83

1,22

I(a)(5)

А

0,37

0,91

0,94

0,85

I(a)(7)

А

1,31

1,05

0,71

0,52

I(a)(9)

А

0,07

0,06

0,05

0,04

I(a)(11)

А

0,23

0,14

0,13

0,12

I(a)(13)

А

0,12

0,11

0,08

0,08

ДP(1)Т

Вт

20,88

75,07

277,01

562,99

ДPщТ

Вт

15,07

9,22

6,55

12,76

ДPТ

Вт

115

61

168

367

КщЛ

о. е.

0,72

0,12

0,02

0,02

ДP(1)Л

Вт

47,76

171,69

633,55

1287,64

ДPщЛ

Вт

9,9

6,88

4,9

7,71

ДPЛ

Вт

48

150

708

1343

КщЛ

о. е.

0,21

0,04

0,01

0,01

Таблица 8

Результаты расчёта потерь мощности от несинусоидальных токов в сети 0,38 кВ по данным таблицы 2

Рассчит. величина

Единицы измерения

Номер опыта

1

2

3

4

I(a)(3)

А

1,57

2,28

2,21

2,55

I(a)(5)

А

0,48

1,08

1,15

0,75

I(a)(7)

А

0,15

0,09

0,15

0

I(a)(9)

А

0

0

0

0

I(a)(11)

А

0,31

0,26

0,09

0,26

I(a)(13)

А

0,06

0,06

0,09

0

ДP(1)Т

Вт

21,38

75,6

274,42

543,95

ДPщТ

Вт

2,22

4,98

4,8

5,65

ДPТ

Вт

150

209

370

680

КщЛ

о. е.

0,1

0,07

0,02

0,01

ДP(1)Л

Вт

48,9

172,93

627,63

1244,08

ДPщЛ

Вт

10,97

23,71

22,61

28,32

ДPЛ

Вт

44

154

560

1330

КщЛ

о. е.

0,22

0,14

0,04

0,02

Таблица 9

Результаты расчёта потерь мощности от несинусоидальных токов в сети 0,38 кВ по данным таблицы 3

Рассчит. величина

Единицы измерения

Номер опыта

1

2

3

4

I(a)(3)

А

1,36

2,4

3,64

3,76

I(a)(5)

А

1,4

3,62

2,57

2,29

I(a)(7)

А

1,29

0,83

0,21

0,46

I(a)(9)

А

0,06

0,06

0

0,06

I(a)(11)

А

0,45

0,38

0,39

0,31

I(a)(13)

А

0

0

0

0

ДP(1)Т

Вт

24,35

85,02

315,99

643,98

ДPщТ

Вт

3,06

10,94

7,74

7,09

ДPТ

Вт

116

249

330

655

КщЛ

о. е.

0,13

0,13

0,02

0,01

ДP(1)Л

Вт

48,9

170,77

634,73

1293,56

ДPщЛ

Вт

13,13

43,65

65,42

67,48

ДPЛ

Вт

29

206

728

1365

КщЛ

о. е.

0,27

0,26

0,1

0,05

Таблица 10

Результаты расчёта потерь мощности от несинусоидальных токов в сети 0,38 кВ по данным таблицы 4

Рассчит. величина

Единицы измерения

Номер опыта

1

2

3

4

I(a)(3)

А

0,22

0,27

0,42

0,15

I(a)(5)

А

0,48

1,32

0,9

0,82

I(a)(7)

А

1,04

0,86

0,71

0,58

I(a)(9)

А

0,09

0,07

0,02

0,02

I(a)(11)

А

0,22

0,15

0,15

0,12

I(a)(13)

А

0,09

0,1

0,06

0,11

ДP(1)Т

Вт

18,07

75,61

267,25

560,04

ДPщТ

Вт

1,28

2,14

2,26

0,82

ДPТ

Вт

107

91

221

414

КщЛ

о. е.

0,07

0,03

0,01

0

ДP(1)Л

Вт

41,32

172,93

611,23

1280,89

ДPщЛ

Вт

2,12

3,8

2,62

1,53

ДPЛ

Вт

48

185

646

1442

КщЛ

о. е.

0,05

0,02

0

0

Таблица 11

Результаты расчёта потерь мощности от несинусоидальных токов в сети 0,38 кВ по данным таблицы 5

Рассчит. величина

Единицы измерения

Номер опыта

1

2

3

4

I(a)(3)

А

0,17

0,08

0,26

0,6

I(a)(5)

А

0,6

1,25

1,06

0,73

I(a)(7)

А

1,11

0,89

0,66

0,56

I(a)(9)

А

0,06

0,04

0,04

0

I(a)(11)

А

0,27

0,18

0,16

0,2

I(a)(13)

А

0,15

0,14

0,12

0,07

ДP(1)Т

Вт

25,37

94,69

334,66

663,94

ДPщТ

Вт

1,29

1,52

1,52

3,44

ДPТ

Вт

39

68

127

373

КщЛ

о. е.

0,05

0,02

0

0,01

ДP(1)Л

Вт

58

216,56

765,42

1518,52

ДPщЛ

Вт

2,48

3,36

2,49

2,74

ДPЛ

Вт

51

220

690

1699

КщЛ

о. е.

0,04

0,02

0

0

Таблица 12

Результаты расчёта потерь мощности от несинусоидальных токов в сети 0,38 кВ по данным таблицы 6

Рассчит. величина

Единицы измерения

Номер опыта

1

2

3

4

I(a)(3)

А

0,08

0,12

0,32

0,29

I(a)(5)

А

0,62

1,22

1,16

0,98

I(a)(7)

А

1,18

0,99

0,56

0,59

I(a)(9)

А

0,11

0,04

0,02

0,03

I(a)(11)

А

0,25

0,17

0,14

0,12

I(a)(13)

А

0,11

0,09

0,1

0,09

ДP(1)Т

Вт

25,68

93,18

325,33

644,03

ДPщТ

Вт

1,29

1,65

1,88

1,51

ДPТ

Вт

59

60

271

491

КщЛ

о. е.

0,05

0,02

0,01

0

ДP(1)Л

Вт

58,74

213,11

744,07

1472,99

ДPщЛ

Вт

2,66

3,53

2,78

2,2

ДPЛ

Вт

50

224

820

1579

КщЛ

о. е.

0,05

0,02

0

0

Выводы

1. Автором статьи проведены экспериментальные исследования потерь мощности от несинусоидальных токов по представленной программе.

2. Дано описание экспериментальной установки и методики проведения эксперимента.

3. Проведённые эксперименты показывают, что при нелинейной нагрузке фазный ток содержит высшие гармоники, а ток нулевого провода достигает значительных величин даже при одинаковой загрузке фаз.

4. На основании проведённых экспериментальных исследований выполнен расчёт потерь мощности от несинусоидальных токов в трансформаторе и линии.

Список использованных источников

1. Добрусин Л.А. Проблема качества электроэнергии и электросбережения в России // Энергоэксперт. - 2008, №4. - С. 14-19.

2. Косоухов Ф.Д., ГорбуновА.О., ОстровскийС.В. Дополнительные потери мощности и напряжения в сельских электрических сетях 0,38 кВ при несимметричной нагрузке // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. - 2009, №13. - C. 125-128.

3. Косоухов Ф.Д., Васильев Н.В., Горбунов А.О., Теремецкий М.Ю. Снижение потерь и повышение качества электрической энергии в сельских сетях 0,38 кВ // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2014, №6. - C. 16-20.

4. Косоухов Ф.Д., Васильев Н.В., Филиппов А.О. Снижение потерь от несимметрии токов и повышение качества электрической энергии в сетях 0,38 кВ с коммунально-бытовыми нагрузками // Электротехника. - 2014, №6. - С. 8-12.

5. Косоухов Ф.Д., Васильев Н.В., Филиппов А.О., Борошнин А.Л., Горбунов А.О. Энергосбережение при транспортировке электрической энергии по линиям 0,38 кВ при несимметричной нагрузке // Электроэнергия. Передача и распределение. - 2017, №5 (44). - С. 64-71.

6. Косоухов Ф.Д., Васильев Н.В., Гущинский А.Г., Коломыцев М.В., Борошнин А.Л., Горбунов А.О. Расчёт потерь электроэнергии в электрических сетях 0,38 кВ при несимметричной нагрузке // Энергоэксперт. - 2018, №2 (66). - С. 27-30.

7. Минин Г.П. Несинусоидальные токи и их измерение. - М.: Энергия. - 1979. - 112 с.

8. Косоухов Ф.Д., Васильев Н.В., Кузнецова Е.С. Новые научные направления в энергосбережении // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. - 2017, №2 (47). - C. 300-309.

9. Григорьев О., Петухов В., Соколов В., Красилов И. Компьютер в нагрузку // Компьютерра. Компьютерный еженедельник. - 2002, №47 (472). - C. 40-44.

Размещено на allbest.ru


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.