XIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2021

Несимметричный режим работы сетей характеризуется неодинаковыми по величине токами в фазах и наличием тока в нулевом проводе. Как следствие, в сетях с таким режимом возникают дополнительные потери в линиях и трансформаторах. Кроме того, из-за наличия нулевого тока возникает напряжение смещения нейтрали, которое искажает фазные напряжения, что отрицательно сказывается на работе электрооборудования, т.к. снижается качество электроэнергии.

В большей мере недостатки несимметричного режима проявляются в электрических сетях сельскохозяйственного назначения из-за их большой протяженности и рассредоточенности присоединенных к ним однофазных потребителей.

Применение симметрирующих устройств приводит к значительной экономии при обслуживании электроустановок, а также приводит к снижению электропотребления из сети. и соответствует Федеральному закону от 23 ноября 2009 г. №261-ФЗ «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации». Симметрирующие устройства бывают трех видов:

1.Конденсаторные и электромагнитные шунто-симметрирующие устройства (ШСУ), за счет подключения в сеть реакторов и конденсаторных батарей, основанных на минимальном сопротивлении токам нулевой последовательности, за счет шунтирования замыкания на себя этих токов.

2.Компенсационные СУ – за счет включения в рассечку нулевого провода трансформатора компенсационной обмотки СУ.

3.Преобразующие СУ – за счет использования преобразующих статических устройств как-то: выпрямители, тиристорные регуляторы, высокочастотные преобразователи электромашины постоянного тока, использование электронных балластов в осветительных газоразрядных приборах и так далее. 

Таким образом, применение симметрирующих устройств в сельских сетях является перспективной и необходимой задачей. Решение данной задачи будет способствовать повышению качества электроэнергии, улучшению электробезопасности. Приведет к энергосбережению и повышение энергетической эффективности.

С каждым годом в сельских распределительных сетях 0,38 кВ наблюдается рост коммунально-бытовых нагрузок. Причём увеличивается, как правило, мощность однофазных потребителей (электроплиты, электрочайники и т.п.). Следствием этого является увеличение несимметрии токов и напряжений, то есть значений их симметричных составляющих обратной и нулевой последовательностей. К одним из основных показателей качества электрической энергии в распределительных сетях 0,38 кВ относят коэффициенты несимметрии обратной и нулевой последовательностей.

Снизить сопротивление нулевой последовательности сети можно также с помощью специальных устройств, имеющих минимальное сопротивление нулевой последовательности. Такие устройства получили название шунто-симметрирующие устройств (ШСУ). Их устанавливают в начале или конце линии и подключают параллельно нагрузке. В этом случае токи нулевой последовательности замыкаются на контур «нагрузка – ШСУ» и не протекают в линии и трансформаторе. Напряжение нулевой последовательности на нагрузке будет минимальным и определится только сопротивлением нулевой последовательности ШСУ. Таким образом, подключение таких устройств в значительной степени улучшает качество напряжения у потребителей и повышает симметрию токов в линии и трансформаторе. Достоинством ШСУ является так же, что его параметры не зависят от нагрузки, и, следовательно, они могут изготавливаться нерегулируемыми.

Устройства с минимальным сопротивлением нулевой последовательности могут быть выполнены как с электромагнитными связями (трансформаторного типа), так и с электрическими связями (на индуктивно-ёмкостных элементах).

Н
а рисунке 1 представлено ШСУ электромагнитного типа, выполненное с трехстержневом магнитопроводе со схемой соединения обмоток «встречный зигзаг». Такие устройства получили название нейтраллеров, т.к. применялись для создания искусственной нулевой точки в трехпроводных сетях. Следует отметить, что ШСУ электромагнитного типа, является индуктивной нагрузкой, увеличивают реактивную составляющую тока прямой последовательности, что приводит к снижению коэффициента мощности сети.

Ри.1- ШСУ электромагнитного типа

ШСУ на индуктивно-ёмкостных элементах имеют более простую конструкцию. Схема такого устройства с тремя емкостными и одним индуктивным элементом, соединенных по схеме четырех-лучевой звезды, представлена на рисунке 1.4.2. Емкостные элементы этого ШСУ подключаются к фазам сети, а индуктивный – к нейтральному проводу. Очевидно, что такое устройство помимо эффекта симметрирования может осуществлять компенсацию реактивной мощности токов прямой п
оследовательности.

Рис.2 - ШСУ на индуктивно-ёмкостных элементах

Существенным достоинством ШСУ всех типов является, то что симметрирующий эффект, создаваемый ими, не зависит от уровня несимметрии нагрузок, т.е. не требуется регулирование их параметров в процессе работы.

Список литературы

Косоухов Ф. Д., Наумов И. В. «Несимметрия напряжений и токов сельских распределительных сетях», 2003г. – 228 с.

ГОСТ 32144-2013 Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. – Введ. 2013. – М.: Росстандарт, 2013.

Косоухов Ф.Д., Петров В.Ф., Теремецкий М.Ю., Криштопа Н.Ю. Снижение потерь электроэнергии в сельских сетях 0,38 кВ при несимметричной нагрузке // Техника в сельском хозяйстве, 2013 № 5, С. 14-17.

Троицкий, А.И. Методы и средства снижения потерь электроэнергии в сельских и коммунальных распределительных электрических сетях при несимметричной нагрузке: автореф. дис. докт. техн. наук: 05.14.02 / Троицкий Анатолий Иванович. – Ставрополь, 2007. – 30 с.

Сукьясов, С.В. Применение технических средств симметрирования нагрузок в сельских распределительных сетях 0,38 кВ для повышения качества и снижения потерь электрической энергии: дис. … канд. техн. наук: 05.20.02 / Сукьясов Сергей Владимирович. – Иркутск, 2004. – 206 с.