авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 |
-- [ Страница 1 ] --

Е. В. ПЕТРОВА

УДК 621.316.3

С. С. ГИРШИН

Н. В. КИРИЧЕНКО

ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 2 (120) 2013

Е. В. ПТИЦЫНА Е. А. КУЗНЕЦОВ Омский государственный технический университет ПРИМЕНЕНИЕ СТАНДАРТА CIGRE ДЛЯ ЭКСПЕРТНОЙ ОЦЕНКИ ПРОГРАММЫ РАСЧЕТА ПОТЕРЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ С УЧЕТОМ ТЕМПЕРАТУРЫ ПРОВОДНИКОВ В статье рассмотрены методы расчета потерь электрической энергии в неизолирован ных проводах воздушных линий электропередачи. Проведен анализ их применимости в плане точности моделирования температуры токопроводящих жил относительно стандарта CIGRE. Даны рекомендации для практических расчетов температуры неизо лированных проводов и потерь активной мощности.

Ключевые слова: температура, потери энергии, неизолированный провод, ветер, на грузка.

Работа проводилась при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации в рамках выполнения соглашения № 14.В37.21.0332 от 27 июля 2012 г.

туры проводов воздушных линий по методам № 1, Используемые в настоящее время в практике рас № 1(У), № 2–№ 4 при различных вариациях режим четов потерь методы не в полной мере учитывают ных и атмосферных факторов. Метод № 1(У) пред все многообразие факторов, воздействующих на ве ставляет собой переработанную версию метода № 1, личину потерь [1]. Одним из принимаемых допуще отличающуюся от исходного варианта использованием ний является в той или иной степени пренебрежение уравнений влиянием температуры на изменение величины со противления проводов воздушных линий электро [ ] [ энергетических систем при вариации режимов и eC 0 (273 + t пр )4 - (273 + t в )4 pd + a k (t пр климатических факторов. I= ® 0,95R20(1 + 0,004(t в - 20)) В соответствии с [2] при определении техноло гических потерь электрической энергии по электри ] ческим сетям необходимо учитывать температуру - t рад ) - t в pd ® провода, влияющую на величину активного сопро-, (1) тивления. Температура провода, в свою очередь, зави сит от режимных и климатических факторов: плот t пр 2 = a2 I 4 + b2 I 2 + c 2, (2) ности тока, температуры окружающего воздуха tв, силы и направления ветра, интенсивности солнечной которыми в [12] было предложено заменить исход радиации и др. [3–6]. Разработанные подходы опре ные выражения базового метода №1 [7] деления потерь электрической энергии с учетом тем пературы токопроводящих жил, в зависимости от [ ] используемых базовых выражений математических eC 0 (273 + t пр )4 pd + a k (t пр - t рад ) - t в pd ЭЛЕКТРОТЕХНИКА. ЭНЕРГЕТИКА I= моделей, можно условно разбить на четыре группы:, (3) 0,95R20 (1 + 0,004(t в - 20)) методы № 1 [7] и № 1(У) [1, 3, 8–12], метод № 2 [13], метод № 3 [14], метод № 4 [15, 16].

Данные методы были реализованы в программном t пр 2 = a2 I 2 + b2 I + c 2, (4) комплексе Ом1 [17] для расчета потерь энергии в где а2, b2, c2 — коэффициенты аппроксимации, tпр — проводах воздушных линий электроэнергетических температура провода, °C;

tрад — температура нагрева систем, созданном в Омском государственном тех солнечной радиацией, °C;

d — диаметр провода, м;

ническом университете на кафедре «Электроснаб R20 — сопротивление провода при температуре 20°C;

жение промышленных предприятий». Разработанный 198 комплекс позволяет производить расчет темпера- ak — коэффициент теплоотдачи конвекцией, Вт/(м2·К);

e — степень черноты поверхности провода;

С0 — площадь поверхности проводника, м2;

tв — темпера коэффициент излучения абсолютно черного тела, тура окружающей среды (воздуха), °С;

tнар — темпе С0=5,67·10–8 Вт/(м2·К4). ратура наружной поверхности изоляции провода, °С.

В результате опыта эксплуатации программы, Коэффициент KS определяется выражением:

ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 2 (120) реализованной по алгоритму, в основу которого по K S = PS (1 - aSиз DP20 (1 - 20a)), ложены уравнения базового метода № 1, а также анализа литературных источников по расчету по 1 r терь электрической энергии, в работе [12] предло- где Sиз = ln 2 — тепловое сопротивление изо 2plиз жены уравнения (3) и (4), уточняющие основные r уравнения базового метода № 1. В рамках предло- ляции [16];

lиз — коэффициент теплопроводности женных математических моделей в практике инже- изоляции;

PS — мощность притока теплоты на едини нерных расчетов потерь рекомендовано также ис- цу длины и в единицу времени солнечной радиации.

пользовать для коэффициента степени черноты по- Для неизолированных проводов Sиз=0, а tнар рав верхности провода значение e=0,6, а для коэффи- няется температуре провода tпр. Указанные условия циента kv, учитывающего влияние направления ветра позволяют упростить уравнение (5), которое для не к оси провода воздушной линии, значение, равное изолированных проводов принимает вид:

kv =0,75 [11, 12].

t [ k + 1] = Проведение замены уравнений (3), (4) на уравне- пр ния (1), (2), с точки зрения погрешности вычисления потерь электрической энергии, обосновано в рабо PS + D P20 (1 - 20 a )(1 + a t в ) = tв + тах [1, 12]., F пов (a к (t [ k ] ) + a и (t [ k ] )) - a D P20 (1 - 20 a ) (6) Метод № 1 имеет широкие возможности практи- пр пр ческого использования и является одним из наиболее Наиболее высокая точность определения aи на эффективных подходов расчета потерь электричес практике реализуется по закону Стефана–Больц кой энергии в проводах воздушных линий с учетом мана, согласно соотношению [16]:

температуры.

По сравнению с базовым методом № 1 усовер T нар - T в4 T нар - T в 4 шенствованный метод № 1(У) позволяет повысить = 4,56 10 - a и = eC 0, (7) D t нар D t нар точность расчета температуры. К достоинствам базо вого и усовершенствованного методов относятся где Tнар — абсолютная температура поверхности безитерационная процедура расчета и подтверж изоляции, K;

Tв — абсолютная температура воздуха, денная экспериментальными исследованиями фор K;

Dt=tнар–tв;

e — коэффициент черноты поверх мула для определения ak2.

ности провода;

C0=5,7·10–8 Вт/(м2·К4) — постоянная Кроме реализации метода № 1(У) на кафедре излучения абсолютно черного тела.

«Электроснабжение промышленных предприятий»

Исходя из критериальных уравнений конвектив Омского государственного технического универси ного теплообмена и критериев Нуссельта, Прандтля, тета получены два вида соотношений для расчета Рейнтгольца в [8], приведены выведенные уравнения потерь мощности и температуры изолированных и коэффициентов теплоотдачи при естественной и вы неизолированных проводов воздушных линий, нужденной конвекциях:

основанные на интегрировании дифференциальных уравнений, описывающих тепловые процессы в про P 4 Dt )0,, a k 7 = 0,044 kv (Pv0,4, воднике с током, и математических преобразованиях a k 6 = 0,0749 (8) Tв d с использованием уравнений граничных условий, (Tв d) полученных решений и закона Фурье.

где Р — атмосферное давление, Па;

d — диаметр Первый вариант реализуется при допущении, что коэффициент теплоотдачи излучением aи является провода, м2;

kv — коэффициент, учитывающий вли яние угла направления ветра к оси провода, v — ско линейной функцией температуры, а коэффициент теплоотдачи конвекцией aк от температуры не зави- рость ветра, м/с.

Уравнения (8) отличаются от известных выраже сит. В этом случае приближенное нахождение потерь ний тем, что позволяют проводить анализ темпера электрической энергии сводиться к необходимости туры провода и потерь мощности в неизолирован решения квадратного уравнения относительно тем ных и изолированных проводах с учетом атмосфер пературы провода.

ного давления.

Второй вариант соответствует произвольному Полученные уравнения (5)–(8) легли в основу изменению условий эксплуатации проводов воздуш создания алгоритма расчета потерь мощности и тем ных линий и предположению, что коэффициенты пературы изолированных и неизолированных про теплового излучения и конвекции зависят от темпе ратуры наружной поверхности провода, т.е. aк(tнар) водов воздушных линий. Данный алгоритм является и aи(tнар). Нахождение температуры для изолирован- составной частью комплекса алгоритмов и програм мных средств Ом1, реализующего четыре подхода ных проводов в этом случае может быть получено расчета (табл. 1) потерь в воздушных линиях элек итерационным методом на основе уравнения:

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА. ЭНЕРГЕТИКА троэнергетических систем с учетом температуры K S + D P20 (1 - 20 a )( токопроводящих жил [17].

t [ k + 1] = t в + ® нар F пов (1 - a S из D P20 (1 - 20 a ))( a к (t [ k ] ) + Проведенные в [1, 10, 15] исследования показали нар целесообразность использования методов № 1(У) и )(1 + a t в ) № 4 в задачах расчета потерь электрической энергии ®, (5) + a и (t [ k ] )) - a D P20 (1 - 20 a ) в линиях электропередачи с учетом температуры нар проводов Целью настоящей работы является дальнейшая где k — номер итерации;

tв — температура окружа ющей среды (воздуха), °С;

DР20=I2R20 — потери актив- оценка возможности применения методов № 1(У) и № 4 для определения температуры проводов воз ной мощности при температуре 20°С, Вт/м;

Fпов — Таблица Методы расчета потерь электрической энергии с учетом температуры проводников № Обозначение Организация, Сформированная Тип метода результатов использующая подход ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 2 (120) совокупность уравнений конвекции (подхода) расчета в настоящее время Филиал ОАО «НТЦ (kv v )0,71719 электроэнергетики» – a k 2 = 7, 1 вынужденная a, Воротн ВНИИЭ d 0, (г. Москва) (kv v )0,71719 Омский a k 2 = 7,80836 государственный d 0, 1(У) вынужденная a, Воротн (У) технический В отличии от метода университет изменены уравнения:

(г. Омск) I=f(tпр),tпр =f(I).

Сибирский a, Герасим v федеральный вынужденная a k1 = 1,7507 сV университет d (г. Красноярск) 2 Южно-Российский государственный (Dt)0, a k 3 = 1,61053 естественная a, Герасим технический d 0,25 университет (г. Новочеркасск) Dt 0,228 k HT 0, a k 4 = 4,83 естественная a, МЭИ Московский 0,274 0, Tср d энергетический институт kv (vkHT )0,6 (г. Москва) a k 5 = 25,884 вынужденная a, МЭИ с V Tср,298 d 0, P 4 Dt Омский a k 6 = 0,0749 естественная a, СИП государственный Tв d 4 технический университет kv (Pv )0, a k 7 = 0,044 (г. Омск) вынужденная a, СИП с V (Tв d)0, В таблице kНТ коэффициент, учитывающий изменение плотности воздуха от высоты;

Тср=(Тнар+Тв)/2, К.

Значения температуры по методам № 1(У)–№ душных линий с использованием разработанного определялись с применением программного комп комплекса программ Ом1.

лекса Ом1.

Результаты моделирования, выполненные в прог Наряду с величинами температуры провода в раммном комплексе Ом1, сравнивались с данными табл. 2 представлены абсолютные значения относи численного моделирования, приведенными в работе тельных отклонений температур, определяемые по [18]. Численное моделирование было проведено для формуле:

провода 429-AL1/56-ST1 A (428-А1/SIA-54/7 Zebra).

Условия численного эксперимента:

t пр,i - t пр,CIGRE — провод 429-AL1/56-ST1 A (диаметр d=28,6·10–3 м, (9) 100 %, R20=0,0674 Ом/м);

t пр,CIGRE — токовая нагрузка 600 А;

— температурный коэффициент электрического где tпр,CIGRE — значение температуры провода, най сопротивления a=0,00403 град–1;

денное по методу CIGRE;

tпр,i — значение темпера — степень черноты поверхности провода e=0,5;

туры провода, определяемое соответствующим мето — поправочный коэффициент на угол атаки ветра дом, приведенным в табл. 2.

kv=1;

Представляет интерес оценка влияния солнечной — атмосферные условия: температура воздуха радиации. Известно, что солнце по-разному влияет tв=40°C;

солнечная радиация Wр=980 Вт/м2;

высота на нагруженные и ненагруженные провода воздуш над уровнем моря 300 м;

скорость ветра 2 м/с. ных линий. Для ненагруженных проводов дополни Результаты расчетов температуры провода раз- тельный нагрев может составлять 10–12 °С, а при личными методами приведены в табл. 2. Обозначение нагрузке, порядка 2 А/мм2, увеличение температуры методов расшифровывается следующим образом: не превышает 3–5 °С. Указанные в табл. 2 для CIGRE — метод, основанный на стандарте рас- метода № 1(У) значение температуры без учета сол чета линий электропередач, разработанный Между- нечной радиации найдены на базе уравнений (3) и ЭЛЕКТРОТЕХНИКА. ЭНЕРГЕТИКА народным советом по большим электроэнергетичес- (4). Учет солнечной радиации в методе № 1(У) осуще ким системам;

ствлялся на основе уравнения [3]:

IEEE — метод, основанный на стандарте расчета линий электропередач, разработанный Институтом [ ] [ eC 0 (273 + t пр )4 - (273 + t в )4 pd + a k t пр инженеров электротехники и электроники;

I= ® 0,95 R20 (1 + 0,004 (t в - 20 )) МКЭ — метод расчета температуры проводника, основанный на современном численном методе – методе конечных элементов.

] t в pd - W S Значения температуры в табл. 2, соответствую 200 щие методам CIGRE, IEEE, МКЭ, взяты из работы [18]. ®, (10) Таблица Температура провода 429-AL1/56-ST1 A, рассчитанная различными методами Без учета солнечной радиации С учетом солнечной радиации Варианты расчета ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 2 (120) tпр,i - tпр,CIGRE Температура Температура t пр,i - t пр,CIGRE 100 % 100 % проводника проводника tпр, Метод tпр,CIGRE tпр,CIGRE tпр, °С °С CIGRE – – 55,7 IEEE – – 53,3 4, МКЭ – – 54 3, №1(У) 47,4 14,9 51,8 7, №2 55,9 0,4 60,3 8, №3 56,3 1,1 60,7 8, №4 49,5 11,1 53,9 3, где Ws — количество теплоты, полученное одним электроэнергетических систем с учетом влияния солнечной метром провода в единицу времени за счет солнеч- радиации / Н. В. Кириченко, Е. В. Петрова // Омский научный ной радиации. Величина Ws измеряется в Вт/м, а её вестник. – 2013. – № 1(117). – С. 164–168.

значение определяется по выражению, предложен- 4. Гиршин, С. С. Расчет и анализ потерь активной мощ ному в [18]: ности в элементах сети на основе аналитических выражений с учетом температурной зависимости сопротивлений / С. С. Гир Ws = eWp d. (11) шин, Е. В. Петрова, В. И. Суриков // Омский научный вест ник. – 2013. – № 1 (117). – С. 152–156.

Вычисления проводились при допущении в урав- 5. Гиршин, С. С. Упрощение уравнений теплового баланса нениях (3) и (10) равенства нулю значения tрад. Рас- воздушных линий электропередачи в задачах расчета потерь четы показали, что при заданной условиями числен- энергии / С. С. Гиршин, В. Н. Горюнов, Е. А. Кузнецов // ного эксперимента плотности тока, порядка 1 А/мм2, Омский научный вестник. – 2013. – № 1 (117). – С. 148–151.

дополнительный нагрев составляет 4,4 °C, что в целом 6. Анализ распределения температуры по сечению самонесу согласуется с оценкой в [19]. Значения tпр в табл. 2 щих изолированных проводов / А. А. Бубенчиков [и др.] // для методов № 2–№ 4 с учетом солнечной радиации Омский научный вестник. – 2009. – № 3(83). – С. 171–175.

были получены путем увеличения на 4,1°C темпе- 7. Воротницкий, В. Э. Оценка погрешностей расчета потерь ратуры провода, найденной без учета солнечной электроэнергии в ВЛ из–за неучёта метеоусловий / В. Э. Во радиации. ротницкий, О. В. Туркина // Электрические станции. – 2008. – Данный подход вносит определенную погреш- № 10. – С. 42–49.

ность при нахождении в табл. 2 значений отклонений 8. Анализ выражений для коэффициентов теплоотдачи температур по отдельным методам, но в целом поз- конвекцией используемых при тепловых расчетах воздушных воляет оценить тенденцию влияния солнечной ра- линий / В. Н. Горюнов [и др.] // Энергоэффективность :

диации. материалы Междунар. науч.-практ. конф. – Омск : Изд–во Представленные в таблице отклонения темпера- ОмГТУ, 2012. – С. 4–9.

тур указывают, с одной стороны, на то, что при 9. Петрова, Е. В. Оценка достоверности результатов моде учете солнечной радиации разработанные методы лирования комплексом программ для расчета потерь в воздуш № 1(У) и № 4 положительно отличаются наимень- ных линиях электроэнергетических систем с учетом темпера шими отклонениями от метода CIGRE, а с другой — туры токопроводящих жил / Е. В. Петрова, С. С. Гиршин, все сравниваемые методы характеризуются удовлет- Н. В. Кириченко // Научные проблемы транспорта Сибири и ворительными для практики значениями отклонений Дальнего Востока. – 2011. – № 2. – С. 302–306.

температур. 10. Петрова, Е. В. Совершенствование расчетов потерь в Данное заключение в целом соответствует вы- воздушных линиях электроэнергетических систем по резуль воду, основанному на сравнении тепловизионных татам численного моделирования в условиях вариации нагруз исследований температуры проводов в реальных ус- ки / Е. В. Петрова, А. Я. Бигун, Е. В. Птицына // Омский ловиях эксплуатации [9, 20] с результатами числен- научный вестник. – 2012. – № 1 (107). – С. 242–247.

ного моделирования программным комплексом Ом1. 11. Дед, А. В. Повышение точности расчета технологических потерь электрической энергии в ВЛ на основе учета режимных Библиографический список и климатических факторов / А. В. Дед, В. Н. Горюнов, С. С. Гиршин // Омский научный вестник. – 2010. – № 1(87). – 1. Петрова, Е. В. Исследование преимуществ усовершен- С. 114–119.

ствованного метода расчета потерь в воздушных линиях элек- 12. Вырва, А. А. Уточнение формул для анализа температуры тропередачи при вариации токов нагрузки и погодных усло- проводов ВЛ в задачах расчета потерь электрической энергии / ЭЛЕКТРОТЕХНИКА. ЭНЕРГЕТИКА вий / Е. В. Петрова, Н. В. Кириченко, Е. В. Птицына // Омский А. А. Вырва, В. Н. Горюнов, С. С. Гиршин, // Омский научный научный вестник. – 2012. – № 2(110). – С. 223–228. вестник. – 2010. – № 1 (87). – С. 120–126.

2. Инструкция по организации в Министерстве энергетики 13. Герасименко, А. А. Учет схемно-режимных и атмосфер РФ работы по расчету и обоснованию нормативов технологи- ных факторов при расчете технологических потерь электро ческих потерь электроэнергии при её передаче по электричес- энергии в распределительных сетях / А. А. Герасименко, ким сетям. Утв. Приказом Минэнерго РФ № 326 от 30.12.2008. И. В. Шульгин, Г. С. Тимофеев // Журнал Сибирского феде [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://kuzenergo. рального университета. Сер. Техника и технология. – 2008. – com/normativy_poter_elektroenergii (дата обращения: 20.01.2013). № 6. – С. 19–21.

3. Кириченко, Н. В. Анализ результатов моделирования 14. Зарудский, Г. К. Уточнение выражений для расчета температуры неизолированных проводов воздушных линий температуры проводов воздушных линий электропередачи сверхвысокого напряжения / Г. К. Зарудский, С. Ю. Сыромят- 20. Коррекция технологических потерь электрической ников // Вестник МЭИ. Электроэнергетика. – 2008. – № 2. – энергии ВЛ 35 кВ электрических сетей ООО «Роснефть С. 37–42. Юганскнефтегаз» на основе учета климатических и режимных 15. Петрова, Е. В. Математические модели для анализа условий / В. А. Бурчевский [и др.] // Омский научный вестник. – ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 2 (120) потерь мощности в проводах воздушных линий с учетом тем- 2010. – № 1(87). – С. 127–132.

пературы токопроводящих жил / Е. В. Петрова // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. – 2011. – № 2. – С. 306–309.

16. Петрова, Е. В. Разработка алгоритма расчета потерь в ПЕТРОВА Елена Владимировна, старший препода изолированных и неизолированных проводах воздушных ватель кафедры «Электроснабжение промышленных линий с учетом режимных и климатических факторов / предприятий».

Е. В. Петрова, А. А. Бубенчиков, Н. В. Кириченко // Омский ГИРШИН Станислав Сергеевич, кандидат техничес научный вестник. – 2011. – № 3(103). – С. 221–225.

ких наук, доцент кафедры «Электроснабжение 17. Разработка комплекса программ сравнения методов промышленных предприятий».

расчета потерь электрической энергии в воздушных линиях КИРИЧЕНКО Николай Васильевич, инженер кафед электроэнергетических систем с учетом режимных и климати ры «Электроснабжение промышленных предпри ческих факторов / Е. В. Петрова [и др.] // Энергетика и ятий».

энергосбережение : межвуз. темат. сб. науч. тр. – Омск. :

ПТИЦЫНА Елена Витальевна, доктор технических Изд-во ОмГТУ, 2011. – С. 201–211.

наук, профессор (Россия), профессор кафедры «Тео 18. Numerical study of the thermal behaviour of bare overhead ретическая и общая электротехника».

conductors in electrical power lines, F. Alvarez Gomez, J. M.

КУЗНЕЦОВ Евгений Александрович, студент группы Garcia De Maria, D. Garcia Puertas, A. Bairi, R. Granizo Arrabe, Э-419.

World Scientific and Engineering Academy and Society, p 143– Адрес для переписки: 644050, г. Омск, пр. Мира, 11.

153, USA 2011.

19. Левченко, И. И. Нагрузочная способность воздушных Статья поступила в редакцию 05.03.2013 г.

линий электропередачи в экстремальных погодных условиях / © Е. В. Петрова, С. С. Гиршин, Н. В. Кириченко, И. И. Левченко, Е. И. Сацук // Электричество. – 2008. – Е. В. Птицына, Е. А. Кузнецов № 4. – С. 2–8.

Информация Конкурс на соискание международной премии в области нанотехнологий RUSNANOPRIZE Дирекция международной премии RUSNANOPRIZE сообщает об открытии сезона «Премии 2013 года».

С 20 мая открыт прием заявок на соискание премии текущего года. В соответствии с решением правления ОАО «РОСНАНО» темой Премии RUSNANOPRIZE 2013 выбрано направление «Наноматериалы и модификация поверхности» — сфера с традиционно высоким спросом на разработки в области нанотехнологий.

Структурированные на наноуровне новые композитные материалы активно применяются в самых разнообразных областях наукоемкой промышленности — от создания новых аэрокосмических кораблей и электромобилей до новых источников тока на основе литиевых батареек и топливных элементов. Каждое новое открытие в данной научной области ведет к появлению новых амбициозных проектов с высоким коммерческим потенциалом.

Международная премия в области нанотехнологий RUSNANOPRIZE совместно учреждена ОАО «РОСНАНО» и Фондом инфраструктурных и образовательных программ.

Премия присуждается изобретателям, ученым и разработчикам (не более 3-х человек), являющимся авторами научно-технологической разработки в области нанотехнологий, и компании, внедрившей разработку в массовое производство с годовым объемом не менее 10 млн долларов и добившейся макси мального коммерческого успеха за счет внедрения данной разработки.

Денежная часть премии составляет 3 млн рублей.

Изобретатели, ученые и разработчики (всего не более трех человек), являющиеся авторами научно технологической разработки или разработок по направлению вручения премии в данном году, которые были внедрены в массовое производство, награждаются денежным призом, наградным символом ЭЛЕКТРОТЕХНИКА. ЭНЕРГЕТИКА и почетным дипломом премии.

Компания, впервые внедрившая эту разработку (разработки) в массовое производство или добившаяся максимального коммерческого успеха за счет внедрения данной разработки (разработок), награждается наградным символом и почетным дипломом премии.

Для подачи заявки на соискание премии требуется прислать заполненную и подписанную номина ционную анкету на электронный адрес дирекции премии в срок до 15 августа 2013 года.

Источник: http://www.rsci.ru/grants/grant_news/284/234489.php (дата обращения: 11.06.2013) Д. Г. САФОНОВ УДК 621.316. А. Г. ЛЮТАРЕВИЧ С. Ю. ДОЛИНГЕР ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 2 (120) С. В. БИРЮКОВ Омский государственный технический университет ВЛИЯНИЕ ОТКЛОНЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ НА ПОТЕРИ МОЩНОСТИ В ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ И ПОТРЕБИТЕЛЕЙ Данная статья посвящена вопросам влияния отклонения напряжения на работу электро оборудования. В статье рассматривается зависимость потерь мощности от уровня напряжения в силовых трансформаторах и линиях электропередач, электрических двигателях и источниках света, приводятся результаты расчетов дополнительных потерь мощности при отклонении напряжения в зависимости от загрузки электрооборудования.

Данные исследования проведены при финансовой поддержке государства в лице Минобрнауки России.

Ключевые слова: отклонение напряжения, потери мощности, реактивная мощность, коэффициент загрузки.

Работа проводилась при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации в рамках выполнения соглашения № 14.В37.21.0332 от 27 июля 2012 г.

Обеспечение качества электроснабжения потре- и электроэнергии в элементах электрической сети бителей является важнейшей задачей, которая ста- пропорциональны квадрату тока и обратно пропор вится перед электроснабжающей организацией, по- циональны квадрату напряжения, а потери холостого скольку качество электроэнергии (КЭ) оказывает хода пропорциональны квадрату напряжения. Сле значительное влияние на условия работы как элек- довательно, получим выражение для определения трической сети предприятия, так и непосредственно суммарных потерь мощности при ОН [3, 4]:

технологического оборудования [1].

Увеличение потерь электроэнергии в электричес- 2 100 + dU, DP = DPН.ном + DPX.ном ких сетях и электрооборудовании (ЭО) вследствие 100 + dU отклонения напряжения является одной из форм электромагнитного ущерба. где DPН.ном, DPX.ном — потери мощности нагрузочные Отклонение напряжения. Отклонение напряже- и холостого хода, рассчитанные при номинальном ния (ОН) определяется разностью между действу- напряжении, кВт;

dU — отклонение напряжения от ющим и номинальным значениями напряжения [2]: номинального, %.

Увеличение (снижение) потерь мощности по срав dU = U - U ном, В, нению с номинальным значением определяют по вы ражению [3]:

U - U ном dU = 100, %, dU U ном dP = (DPХ.ном - DPН.ном ), где U, Uном — действующее и номинальное значения где dP — изменение потерь мощности, кВт.

напряжения, В.

При условии, что в сети DPX.ном DPН.ном (при КЗ0,4) В трехфазных электрических сетях действующее значение напряжения определяется как действующее целесообразно снижать напряжение, так как при dU0 суммарные потери будут меньше (dP0) [5].

значение напряжения прямой последовательности ЭЛЕКТРОТЕХНИКА. ЭНЕРГЕТИКА основной частоты. Результаты расчета дополнительных потерь ОН характеризуется показателем установивше- активной мощности в трансформаторе ТМ-1000 при гося отклонения напряжения. Допустимое значения изменении питающего напряжения при различных установившегося отклонения напряжения на выво- значениях коэффициента загрузки представлены дах электроприемников (ЭП) составляет ±10 % от кривыми (рис. 1), иллюстрирующими дополнитель номинального значения напряжения. ные потери в СТ при отсутствии регулирования Влияние отклонения напряжения на работу напряжения отпайками (Uо=0).

Для СТ, у которых DPН.номDPX.ном (при КЗ 0,5), электрической сети и электрооборудования.

1. Силовые трансформаторы (СТ) и линии элек- суммарные потери в них при увеличении напряже тропередачи (ЛЭП). Нагрузочные потери мощности ния сети будут уменьшаться.

Кз=1 Кз=0,8 Кз=0,6 Кз=0,4 Кз=0, 2, Дополнительные потери мощности, кВт ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 2 (120) 1, 0, -0, - -1, - -0,1 -0,05 0 0,05 0, Отклонение напряжения, о.е.

Рис. 1. Дополнительные потери мощности в трансформаторе ТМ-1000 кВ·А при ОН I = 50 А I = 40 А I = 30 А I = 20 А 0, Дополнительные потери мощности, кВт 0, -0, -0, -0,1 -0,05 0 0,05 0, Отклонение напряжения, о.е.

Рис. 2. Дополнительные потери мощности в ЛЭП АСБ-10-3x120 при ОН Для СТ с коэффициентом загрузки в пределах При малых загрузках двигателей (КЗ0,5) эта зависи 0,4КЗ0,5 потери нагрузочные и холостого хода мость приобретает обратный характер (рис. 3).

практически одинаковы DPН.ном»DPX.ном, следовательно, Следует отметить, что изменения активных по отклонение напряжения не приводит к существен- терь мощности в АД при ОН в пределах (±10 %)Uном невелики (менее 3 % от DPном), но они составляют та ному изменению суммарных потерь в СТ.

Для ЛЭП DPX.ном »0, следовательно, для снижения кую же величину, что и потери в сетях. При увеличе потерь в ЛЭП необходимо повышать напряжение, нии ОН (до ±15 % Uном) потери активной мощности так как нагрузочные потери при этом будут умень- существенно возрастают [5, 6].

шаться. 3. Синхронные двигатели (СД). Максимальный Величина дополнительных потерь мощности от электромагнитный момент СД в широко распростра ОН в ЛЭП марки АСБ-10-3x120 длиной 1 км (рис. 2) ненных схемах с вентильными и электромашинными зависит также от величины тока, протекающего по возбудителями при неизменном токе возбуждения фазам ЛЭП. Расчет произведен для различных вели- изменяется пропорционально напряжению;

это вы чин тока по фазам ЛЭП. зывает соответствующее изменение запаса стати ЭЛЕКТРОТЕХНИКА. ЭНЕРГЕТИКА 2. Асинхронные двигатели (АД). При наличии ОН ческой устойчивости двигателя. При наличии ОН в на зажимах АД изменяются следующие параметры: сети изменяется располагаемая реактивная мощность частота вращения ротора, активные потери и по- (РМ), определяемая тепловой нагрузкой СД: при требление реактивной мощности [5]. повышении напряжения снижается вследствие увели В двигателях, работающих с постоянным момен- чения насыщения магнитопровода машины и потерь том сопротивления, при номинальной нагрузке по- в стали;

при понижении до 80 % Uном — увеличивается тери активной мощности увеличиваются при сниже- для СД с высокими значениями ОКЗ (1,25) и нии напряжения в сети, так как ток, потребляемый небольшой нагрузкой на валу. Для СД с ОКЗ равным из сети, увеличивается. При повышении напряжения 1,25 снижение напряжения вызывает уменьшение 204 происходит уменьшение потерь активной мощности. располагаемой РМ [5].

Кз=1 Кз=0,7 Кз=0,5 Кз=0, 0, 0, Дополнительные потери мощности, кВт ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 2 (120) 0, 0, 0, -0, -0, -0,15 -0,1 -0,05 0 0,05 0,1 0, Отклонение напряжения, о.е.

Рис. 3. Дополнительные потери мощности в АД мощностью 11 кВт при ОН ЛН ЛЛ и ДРЛ ДНаТ ДРИ ДКсТ Удельные дополнительные потери мощности, % - - - - -0,1 -0,05 0 0,05 0, Отклонение напряжения, о.е.

Рис. 4. Удельные дополнительные потери мощности в ИС при ОН Потери активной мощности в СД увеличиваются При ОН в пределах ±10 % от Uном изменение с возрастанием напряжения в сети и загрузки СД мощности, потребляемой ртутными лампами низкого по РМ и могут быть оценены по выражению [5]: давления типа ЛЛ и высокого давления типа ДРЛ, натриевыми лампами высокого давления типа ДНаТ, ксеноновыми типа ДКсТ, рассчитывается из соотно Q Q DP = D Q + D2 Q, шений [7]:

ном ном DP @ 2 dU – для ЛЛ и ДРЛ, где Q, Qном — генерируемая и номинальная РМ;

D1, P U D2 — постоянные коэффициенты, определяемые DP @ 2,2 dU техническими параметрами конкретного двигателя. – для ДРИ, P U 4. Источники света. Мощность, потребляемая источниками света, изменяется в зависимости от ОН DP » 2,75 dU – для ДНаТ, в сети. P U ЭЛЕКТРОТЕХНИКА. ЭНЕРГЕТИКА В диапазоне ОН в пределах ±10 % от Uном для DP = 3,5 dU ламп накаливания (ЛН) справедливо соотношение [7]: – для ДКсТ.

P U 1, P U где dU, U — соответственно отклонение напряжения P U, = и номинальное напряжение сети;

DP, P — изменение 0 мощности и номинальная мощность, потребляемая где U0, U — соответственно номинальное и фактичес- лампой.

кое напряжения на ЛН;

P0, P — соответственно номи- На основании выражений, приведенных выше, нальная и фактическая мощность, потребляемая ЛН. получены зависимости удельного перерасхода актив ной мощности от отклонений напряжения для источ- качества электрической энергии / В. Н. Горюнов [и др.] // ников света (рис. 4). Омский научный вестник. – 2011. – № 3 (103). – C. 214–217.

Дополнительные потери активной мощности, вы- 2. Суднова, В. В. Качество электрической энергии / В. В. Суд званные отклонением напряжения на зажимах элек- нова. – М. : Энергосервис, 2000. – 80 c.

ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 2 (120) троприемника (ЭП) определяются из выражения: 3. Нормирование показателей качества электрической энергии и их оптимизация / С. Л. Войнов [и др.] ;

под ред.

dPdU = DPdU - DPном, А. Богуцкого. – Иркутск, 1988. – 249 с.

4. Горюнов, В. Н. Расчет потерь мощности от влияния где DPном, dPдU — потери мощности в электрооборудо высших гармоник / В. Н Горюнов, Д. С. Осипов, А. Г. Лютаре вании при номинальном напряжении и напряжении, вич // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего отличном от номинального, кВт [8].

Востока. – 2009. – № 2. – C. 268–273.

Удельные дополнительные потери активной мощ 5. Жежеленко, И. В. Показатели качества электроэнергии ности в ЭП определяются в расчете на 1 кВт его но и их контроль на промышленных предприятиях / И. В. Же минальной мощности и могут быть выражены в %:

желенко, Ю. Л. Саенко. – 3-е изд., перераб. и доп. – М. :

dPdU Энергоатомиздат, 2000. – 252 с.

dPуд. dU = 100%, Pном 6. Горюнов, В. Н. Вопросы моделирования устройств обеспечения качества электрической энергии / В. Н. Горюнов где Pном — номинальная мощность ЭП, кВт. [и др.] // Омский научный вестник. – 2013. – №1 (117). – Удельный перерасход активной мощности в про- C. 168–173.

центах к потерям в номинальном режиме показывает, 7. Айзенберг, Ю. Б. Справочная книга по светотехнике / насколько сильно отклонение напряжение влияет на Ю. Б. Айзенберг ;

под ред. Ю. Б. Айзенберга. – 3-е изд., потери мощности в электрооборудовании. На осно- перераб. и доп. – М. : Знак, 2006. – 972 с.

вании вышеизложенного можно сделать следующие 8. Перова, М. Б. Управление качеством сельского электро выводы: снабжения / М. Б. Перова, В. М. Саенко ;

под ред. В. А. Во — потери мощности в электрической сети увели- робьёва. – Вологда : Легия, 1999. – 214 с.

чиваются при снижении напряжения при загрузке трансформаторов выше 50 %, при недогрузке транс форматоров (до 30 %) – потери мощности в сети уменьшаются;

САФОНОВ Дмитрий Геннадьевич, старший пре — потери мощности в ИС увеличиваются при подаватель, кафедра «Электроснабжение промыш повышении напряжения;

ленных предприятий».

— потери мощности в АД увеличиваются при ЛЮТАРЕВИЧ Александр Геннадьевич, кандидат тех снижении напряжения при загрузке двигателей выше нических наук, доцент кафедры «Электроснабжение 50 %.

промышленных предприятий».

Поскольку преобладающей нагрузкой является ДОЛИНГЕР Станислав Юрьевич, ассистент, кафедра АД, то для снижения потерь мощности в ЭП и элек «Электроснабжение промышленных предприятий.

трических сетях, работающих с высокими коэффи БИРЮКОВ Сергей Владимирович, доктор техничес циентами загрузки, необходимо поддерживать ких наук, доцент (Россия), профессор кафедры «Ин уровень напряжения выше номинального в пределах формационно-измерительная техника».

(1–1,1)Uном.

Адрес для переписки: 644050, г. Омск, пр. Мира, 11.

Библиографический список Статья поступила в редакцию 05.03.2013 г.

© Д. Г. Сафонов, А. Г. Лютаревич, С. Ю. Долингер, 1. Схематические решения активной фильтрации кривой С. В. Бирюков тока в четырехпроводной трехфазной сети для обеспечения Книжная полка Теоретические основы электротехники. Интернет-тестирование базовых знаний : учеб. пособие / Г. Н. Герасимова [и др.] ;

под ред. П. А. Бутырина, Н. В. Коровкина. – СПб. [и др.] : Лань, 2012. – 329 c. – ISBN 978-5-8114-1205-1.

Учебное пособие содержит теоретические сведения и набор стандартных задач по теоретической электротехнике, а также подробные решения демонстрационных вариантов тестовых заданий, представленных на сайте Росаккредагентства (www.fero.ru). Тематическая структура пособия опре деляется дидактическими единицами государственных образовательных стандартов, которые, в свою очередь, разделяются на более узкие подразделы — так называемые аттестационные измери тельные материалы (АПИМ). Такая структура во многом определяет специфику проведения и ЭЛЕКТРОТЕХНИКА. ЭНЕРГЕТИКА оценки результатов Федерального экзамена в сфере профессионального образования (ФЭПО) по дисциплинам основных образовательных программ. Пособие предназначено для подготовки студен тов высших учебных заведений к интернет-тестированию по дисциплине «Теоретические основы электротехники», которое проводится в рамках ежегодного мониторинга учреждений высшего профессионального образования для оценки качества проведения учебного процесса.

М. Я. КЛЕЦЕЛЬ УДК 621. Н. М. КАБДУАЛИЕВ Т. А. НОВОЖИЛОВ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 2 (120) Национальный исследовательский Томский политехнический университет Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова, Республика Казахстан Омский государственный технический университет РЕЗЕРВНАЯ ЗАЩИТА ОТ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ КОЛЬЦЕВЫХ СХЕМ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ Изложена методика построения общей резервной защиты от коротких замыканий на землю для линий и повышающих трансформаторов главных схем электрических стан ций. Даны алгоритмы функционирования. Рассмотрены вопросы чувствительности и выбора параметров защиты. Приведен пример реализации.

Ключевые слова: защита, трансформатор, линия, соотношение токов, направление мощности, нулевая последовательность.

Работа проводилась при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации в рамках выполнения соглашения № 14.В37.21.0332 от 27 июля 2012 г.

В последнее десятилетие произошло несколько ниях открытого РУ. Критерием появления КЗ в схеме техногенных аварий из-за ненадежности работы ОРУ является превышение одного из отношений |IA|/ релейной защиты при коротких замыканиях (КЗ) на |IB|, |IB|/|IС|, |IС|/|IА| величины параметра срабатывания.

землю в сетях с заземленной нейтралью. Надежность Известно [1], что при КЗ на ЛЭП со стороны релейной защиты в Европе и в России пока принято высшего напряжения Тр в двух его фазах токи счита повышать с помощью простого дублирования. Од- ются равными нулю (в классическом варианте). При нако, как известно [1], максимального эффекта в этом со стороны низшего напряжения ток в одной повышении надежности можно добиться с помощью из фаз также равен нулю. Если разделить ток в одной мажорирования. При этом дублирующие друг друга из фаз на ток той фазы, где он равен нулю, то оче комплекты должны иметь разные принципы дейст- видно, что полученная величина будет во много раз вия, каковых в настоящее время недостаточно. В больше, чем величина (равная единице), полученная первую очередь это относится к защитам от КЗ на от такого же деления в нормальных режимах без землю. С защитами от междуфазных замыканий учета погрешностей, как трансформаторов тока, так дело обстоит лучше, имеется немало новых предло- и реализующих этот способ реле. При выборе пара жений, например [2, 3]. метров защит эти погрешности будут учтены.

Цель данной работы — создать методику постро- Выбор параметров срабатывания и оценка чув ствительности. Пусть I КЗ IКЗ и I АПВ I B АПВ ения устройств, способных одновременно защищать наиболь A B A все линии электропередач (ЛЭП) и трансформаторы шие из отношений токов фаз при рассматриваемом кольцевых схем электрических станций от КЗ на КЗ на землю и, соответственно, в самом тяжелом землю. При этом учитывается главный недостаток режиме. Чтобы защита не работала в режимах на известной защиты нулевой последовательности — грузки и после автоматического повторного вклю чения (АПВ), когда токи I АПВ, I B, IC в фазах мо АПВ АПВ недостаточная чувствительность при наличии на ОРУ A большого числа ЛЭП и трансформаторов, так как гут в течение некоторого времени значительно пре ток КЗ на землю становится значительно меньше вышать рабочие токи, необходимо выполнение усло вия I КЗ IКЗ I АПВ I B. Отношение I АПВ I B АПВ АПВ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА. ЭНЕРГЕТИКА из-за растекания его через заземленные нейтрали обо A B A A трансформаторов как на ОРУ, так и по концам защи- значим через F. Точный расчет F не прост и выходит щаемых ЛЭП. за рамки этой статьи. Для получения максимально Идея построения заключается в том, чтобы ис- возможного F с запасом будем считать, что в режи пользовать отношения токов IA, IB, IС в фазах со сто- мах нагрузки без АПВ в результате несимметрии роны низшего напряжения повышающего трансфор- IA=1,1I1, а IB=0,9I1, где I1 — ток наибольшей рабочей матора (Тр) блока генератор-трансформатор для нагрузки. Учтем также, что после АПВ (из-за значи выявления КЗ на землю со стороны его высшего на- тельного увеличения тока) трансформатор тока фа пряжения при контроле направления мощности нуле- зы B может работать с погрешностью 10 %, из-за вой последовательности (МНП) на всех присоедине- которой IB=0,81I1. Тогда, считая, что после АПВ токи соответственно, выключателей Q1 и Q4, если есть сигнал X1T1 ИЛИ сигнал X2T1 ИЛИ X3T1 о том, что, хотя бы одно из отношений токов со стороны низ шего напряжения Тр-Т1 |IAT1|/|IBT1| ИЛИ |IBT1|/|IСT1| ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 2 (120) ИЛИ |IСT1|/|IАT1|, превышает заданную величину ИЛИ есть сигнал X1T2 ИЛИ сигнал X2T2 ИЛИ X3T2 о том, что, |I AT2 |/|I BT2 | ИЛИ |I BT2 |/|I СT2 | ИЛИ |I СT2 |/|I АT2 |, полученные со стороны низшего напряжения Тр-Т2, превышает заданную величину ИЛИ есть сигналы X1T3 ИЛИ X2T3 ИЛИ X3T3 о том, что |IAT3|/|IBT3| ИЛИ |IBT3|/|IСT3| ИЛИ |IСT3|/|IАT3|, полученные от Тр-Т3, И есть сигнал YW1 о направлении МНП от ЛЭП W1 к Тр.

И эти сигналы существуют заданное время t1, выбира емое как и в обычных резервных защитах. Запишем эти условия с помощью символов алгебры логики, где знак «+» обозначает логическое сложение, а «точка» логическое умножение.

Рис. 1. Схема открытого W1 = (X11 + X21 + X3 1 + X1 2 + X2 2 + распределительного устройства ЭС + X3 2 + X13 + X2 3 + X3 3 ) YW1 D, (1) где все переменные принимают значение логической возрастают во всех фазах в одинаковое число раз, «1», если сигнал есть, и значение «0» — если нет.

и вводя обычный для РЗ коэффициент запаса 1,3, D — оператор задержки появления сигнала на t1.

получим условие срабатывания:

Аналогично формулируются и записываются 1,1I I КЗ I КЗ = 1,3 F = 1,3 = 1,8. условия срабатывания на отключение остальных A B 0,81I1 ЛЭП и Тр, меняется лишь индекс W1.

Пример реализации. На рис. 2 представлена функ Величина 1,8 и является параметром срабатывания защиты, причем она не зависит где и на какой ЛЭП циональная схема [4] защиты для трех ЛЭП и трех или Тр произошло КЗ. При КЗ на землю, даже если Тр. Защита содержит: блок 1 выявления направления считать, что ток в фазе B, где при классическом МНП на линиях электропередач (ЛЭП) и Тр (рис. 1);

подходе I КЗ = 0, на самом деле составляет 0,25I КЗ, блок 2 определения токов I0 нулевой последователь B A отношение I КЗ IКЗ = 4, т.е. более чем в 2 раза пре- ности на каждой ЛЭП и сравнения I0 с заданной A B вышает 1,8. Можно считать, что защита будет выяв- величиной;

блок 3 вычисления отношения упомяну лять весьма далекие КЗ на землю. тых токов в Тр;

блоки 4 и 5 логики, определяющие Синтез алгоритма функционирования. Исходя поврежденную ЛЭП;

блок 6 логики, выявляющий из изложенной идеи, сформулируем условия сраба- поврежденный Тр. Защита работает следующим об тывания защиты от КЗ на землю для присоединений разом. При отсутствии КЗ на всех ЛЭП и Тр, токи I кольцевой схемы на примере схемы 3/2 (рис. 1), где малы, т.к. вызваны несимметрией токов фаз и не Т1, Т2, Т3 — повышающие Тр блоков электрической превосходят токов срабатывания защиты. Поэтому станции, W1, W2, W3 — отходящие ЛЭП. Защита на выходах блока 1 нет сигналов, упомянутые отно должна дать сигнал OW1 на отключение ЛЭП W1 и, шения токов в фазах близки к 1, и блок 3 также не ЭЛЕКТРОТЕХНИКА. ЭНЕРГЕТИКА 208 Рис. 2. Функциональная схема защиты выдает сигналов. В результате блоки 4, 5, 6 не прихо- 2. Пат. 2397499 Российская Федерация, МКИ7, G01R 19/30.

дят в действие. При КЗ на землю одной из фаз, на- Способ измерения тока в проводнике с помощью герконов / пример, на ЛЭП W1, на выходе 7 блока 1, подключен- Никитин К. И., Горюнов В. Н., Клецель М. Я., Токомбаев ного к входам блока 4, появляется сигнал, так как М. Т., Майшев П. Н. ;

заявитель и патентообладатель Омский ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 2 (120) МНП направлена от ЛЭП W1 в схему ОРУ. Блок 2 гос. техн. ун-т. – № 2008120069/28 ;

заявл. 20.05.08 ;

опубл.

сравнивает токи I0 ЛЭП с заданной величиной устав- 20.08.2010, Бюл. № 23. – 4 с.

ки срабатывания, и поскольку I0 превосходит её, 3. Фильтр тока обратной последовательности на герконах подаёт сигнал о повреждении через выход 8 в блок 4, для электроустановок с горизонтально расположенными токо который по наличию сигналов на входах 9 и 10 проводами / В. Н. Горюнов [и др.] // Омский научный вестник. – определяет, что повреждена ЛЭП W1, и с выхода 11 2012. – № 1 (107). – С. 202– подает сигнал на отключение выключателей Q1, Q4. 4. Заявка 2012/0457.1 Республика Казахстан, МПК H02H С появлением сигнала на выходе 8 в блок 5 на вход 12 7/26. Устройство защиты от коротких замыканий на землю поступает сигнал от блока 3, т.к. последний по отно- для линий, подключенных к повышающим силовым транс шению токов фаз определил, что в схеме есть КЗ. форматорам / Боровиков Ю. С., Клецель М. Я., Кабдуалиев При этом на вход 13 блока 5 с выхода 14 блока посту- Н. М., Шахаев К. Т. ;

заявитель и патентообладатель Павлодар пил сигнал о том, что КЗ на ЛЭП W1 (он получен на ский гос. ун-т. – №2012/0457.1 ;

заявл. 19.04.12 ;

опубл. 28.11.12.

основании определения направлений МНП на всех присоединениях). По наличию сигналов на входах и 13 блок 5 через выход 15 дает дополнительный сигнал на отключение ЛЭП W1. При КЗ на других КЛЕЦЕЛЬ Марк Яковлевич, доктор технических линиях защита работает аналогично, выбирая по врежденную. При КЗ на землю на одном из выводов наук, профессор-консультант Национального иссле Тр, например, T1, со стороны его высшего напряже- довательского Томского политехнического универ ния на выходе 16 блока 3 появляется сигнал, т.к. ситета.

например I КЗ IКЗ 4. Появляется сигнал и на выхо- КАБДУАЛИЕВ Нариман Маратович, магистр техни A B де 17, поскольку МНП на Т1 направлена к генера- ческих наук, докторант Ph.D. 3-го курса специ тору, а на остальных присоединениях наоборот. альности «Электроэнергетика» Павлодарского госу В результате в блоке 6 появились сигналы на вхо- дарственного университета им. С. Торайгырова.

НОВОЖИЛОВ Тимофей Александрович, младший дах 18, 19, по одновременному наличию которых он через заданную выдержку времени выдает сигнал научный сотрудник научно-исследовательской с выхода 20 на отключение выключателей Q4 и Q7. части, инженер кафедры «Электроснабжение про мышленных предприятий» Омского государствен ного технического университета.

Библиографический список Адрес для переписки: kaznar@mail.ru 1. Федосеев, А. М. Релейная защита электроэнергетических Статья поступила в редакцию 20.03.2013 г.

систем. Релейная защита сетей / А. М. Федосеев. – М. :

© М. Я. Клецель, Н. М. Кабдуалиев, Т. А. Новожилов Энергоатомиздат, 1984. – 520 с.

Информация Гранты-2014 для кандидатов наук (постдок, Франция) Human Frontier Science Program (HFSP, Страсбург, Франция) предлагает стипендиальные программы для исследователей со степенью PhD в рамках фундаментальных транснациональных и междисциплинарных исследований в сфере наук о жизни. Предлагаемые стипендиальные программы позволят ученым, имеющим степень кандидата наук, осуществить исследования в новой для себя научной отрасли.

Стипендиальная программа долгосрочных исследований (Long-Term Fellowships) ориентирована на заявителей, имеющих степень кандидата наук в области биологии, которые, опираясь на уже имеющийся научный опыт, хотели бы открыть для себя новые исследовательские области.

Междисциплинарная стипендиальная программа (Cross-Disciplinary Fellowships) адресована исследо вателям, имеющим степень кандидата наук в иных научных отраслях: физика, химия, математика, инфор матика, которые, однако, имеют ограниченные познания в области биологии.

Обе стипендиальные программы предлагают финансовую поддержку продолжительностью три года для работы за границей с последующим возвращением на родину.

29 августа 2013 — окончание срока приема заявок.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА. ЭНЕРГЕТИКА Подробная информация о программе опубликована на сайте HFSP: http://www.hfsp.org/funding/post doctoral-fellowships Источник: http://www.rsci.ru/grants/grant_news/284/234478.php (дата обращения: 11.06.2013) К. И. НИКИТИН УДК 621.316.925. А. Н. НОВОЖИЛОВ Д. А. КУДАБАЕВ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 2 (120) Т. А. НОВОЖИЛОВ О. А. СИДОРОВ Омский государственный технический университет Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова, Республика Казахстан Омский государственный университет путей сообщения ЧУВСТВИТЕЛЬНАЯ ЗАЩИТА ОТ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ НА ТТНП С ГЕРКОНОМ В данной статье описываются создание защиты от однофазного замыкания на землю в кабельных сетях с изолированной нейтралью и способ удешевления данной защиты.

В них используют трансформаторы тока нулевой последовательности типа ТЗЛ или ТЗРЛ и чувствительный реагирующий орган. Как правило, это специальное и довольно дорогое реле. Снижение стоимости защиты от однофазного замыкания на землю осуществить можно, если в защите реле заменить магнитным выключателем.

Ключевые слова: защита от замыканий на землю, геркон, трансформатор нулевой последовательности, постоянный магнит.

Работа проводилась при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации в рамках выполнения соглашения № 14.В37.21.0332 от 27 июля 2012 г.

Обычно в качестве защиты от однофазного за мыкания на землю (ОЗЗ) в кабельных сетях с изоли рованной нейтралью используют трансформаторы тока нулевой последовательности (ТТНП) типа ТЗЛ или ТЗРЛ и чувствительный реагирующий орган. Как правило, это специальное и довольно дорогое реле.

Снизить цену защиты от ОЗЗ можно, если ТТНП с таким реле заменить на ТТНП с герконом [1, 2].

Конструкция ТТНП с герконом [2] приведена на рис. 1. Ее основой является кольцеобразный ферро магнитный магнитопровод 1 с поперечным воздуш ным зазором 2, перпендикулярным ему тангенци альным сквозным отверстием 3 и радиальным не сквозным отверстием 4, ось 5 вращения которого Рис. 1. Устройство защиты от ОЗЗ проходит вдоль середины поперечного зазора. В тан- на трансформаторе тока ТЗЛ-10 с герконом генциальном отверстии закрепляют геркон 6 так, чтобы воздушный зазор его контактов совпадал с серединой поперечного зазора 2.


В радиальном от верстии на винте 7 устанавливается постоянный Для удобства рассмотрения работы такого уст магнит 8, который можно поворачивать на угол g ройства защиты три проводника фаз кабеля с токами вокруг оси 5 на винте 7 и перемещать вдоль нее. IA, IB и IC заменяются одним в центре окна ТТНП с Шкала 9 с делениями прикрепляется к стойке 10, а током Ik. В результате напряженность магнитного стрелка 11 — к винту 7. Эти элементы конструкции поля Нг в воздушном зазоре геркона будет склады служат для оценки угла g поворота постоянного маг ЭЛЕКТРОТЕХНИКА. ЭНЕРГЕТИКА ваться из напряженности магнитного поля Нk от нита 5 по отношению к продольной оси геркона 6. проводника с током Ik и напряженности магнитного Контакты геркона 4 подключают к цепи отключения поля Нп постоянного магнита. Причем в произволь выключателя. ный момент времени первая зависит от мгновенного значения Ik, а вторая в соответствии с рис. 2 от угла g В кабельной сети с изолированной нейтралью всегда [3] поворота магнита. С учетом этого I A+ & B+ & C= & K, & Hг=Hк+Hм=Hmк.sinwt+Hmк.cosg, I I I (1) где I A, & B и & C — токи в проводниках фаз кабеля;

&I I где Нmк — амплитудное значение напряженности 210 & — ток ОЗЗ.

IK магнитного поля в воздушном зазоре геркона от ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 2 (120) Рис. 2. Напряженность магнитного поля в воздушном зазоре геркона тока Ik;

Нmм — напряженность магнитного поля постоянного магнита на его продольной оси.

Известно, что напряженность магнитного поля срабатывания Нcp и возврата Нвоз герконов даже в одной выпускаемой партии колеблется в довольно широких пределах. При реализации устройства защиты эти параметры контролируются по токам Iср и Iвоз в катушке геркона с числом витков wкг, диа метром dкг и длиной hкг в момент замыкания и раз мыкания контактов геркона. По этим данным с уче том рис. 3 и [4–6] на оси катушки напряженность магнитного поля срабатывания геркона Рис. 3. Распределение напряженности Iср w кг x h кг - x +, магнитного поля катушки Н ср = 2h кг r1 r (2) вдоль оси геркона КЭМ- где с учетом рис. 3 r1 = (d кг / 2) + x 2 зазоре может быть представлено как Hср= Hкd /mc.

В результате и r2 = (d кг / 2)2 + (h кг - x)2.

Ik=Нkd.(d+lc/mc), Так как воздушный зазор геркона приходится на середину катушки, а этому соответствует х=hкг/2 где mc — магнитная проницаемость стали.

Так как для изготовления сердечников трансфор и r1 = r2 = (d кг / 2) + (h кг / 2), то напряженность 2 маторов тока идет трансформаторная сталь с высо ким значением mc, то вторым слагаемым в (4) можно магнитного поля срабатывания и возврата геркона пренебречь. Поэтому при наличие поперечного воз Hср»Iср wкг /r1 и Hвоз»Iвоз wкг /r1. (3) душного зазора При этом коэффициент возврата геркона Ik=Нkdd или Нkd= Ik/d. (5) kвоз=Нвоз / Нср =Iвоз /Iср.

Однако воздушный зазор в сердечнике защиты Для определения параметров герконов защиты от ОЗК не является равномерным из-за наличия использовалась катушка, у которой wкг=66 вит, радиального несквозного отверстия и постоянного hкг=0,062 м и dкг=0,01 м. В процессе экспериментов магнита в нем. Рассчитать эквивалентную величину выяснилось, что контакты используемого в защите такого воздушного зазора достаточно сложно. Про геркона КЭМ-5 замыкались и размыкались при токах ще его определить экспериментально. Для этого по стоянный магнит устанавливается на угол g=90° и в 2,7 А и 1,76 А. Что соответствует напряженности маг нитного поля 2838 А/м и 1847 А/м. Распределение проводнике, имитирующем ток ОЗЗ, определяется напряженности магнитного поля катушки вдоль ток Iк,ср, при котором контакты геркона замкнутся.

магнитной системы в момент замыкания этого гер- Тогда по (5) кона приведено на рис. 3. При этом коэффициент dэкв=Ik,ср/Нср, а Нmк= Iср/dэкв. (6) возврата kвоз=0,65.

Для КЭМ-2 при той же катушке и токе Iкг=1,289 А Экспериментальная проверка устройства защиты на герконе КЭМ-2 и КЭМ-5 при g=90° показала, что напряженность магнитного поля срабатывания со ставила Нср=1355 А/м при коэффициенте возврата их ток Iср составляет 23,4А и 49А. Следовательно, kвоз=0,54. эквивалентный зазор кольцеобразного сердечника защиты будет равен dэкв=0,01727 м.

В соответствии с законом полного тока по [7, 8] для кольцеобразного ферромагнитного сердечника Напряженность Нmм магнитного поля постоянного с воздушным зазором величиной d напряженность магнита для разработанного устройства подбирается ЭЛЕКТРОТЕХНИКА. ЭНЕРГЕТИКА Нкd магнитного поля в этом зазоре от тока Ik опреде- и устанавливается опытным путем. Она должна быть ляется из уравнения такой, чтобы в устройстве защиты срабатывание геркона происходило только при g=0° и Iк=0 А. Так Ik=Нкdd+Нср lc, (4) как параметры используемых герконов различны, где lc=2pRcp–d;

Hср — напряженность магнитного то этого можно добиться увеличением расстояния поля в магнитопроводе;

Rcp — радиус среднего листа между герконом и постоянным магнитом с помощью кольцеобразного сердечника. регулировочных прокладок.

С учетом принципа неразрывности магнитного Чувствительность устройства защиты от ОЗЗ потока в замкнутой магнитной цепи соотношение определяется величиной тока Iк, который приведет напряженности магнитного поля в сердечнике и к срабатыванию защиты. Ее при фиксированном ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 2 (120) Рис. 4. Напряженность магнитного поля в воздушном зазоре геркона Рис. 5. Осциллограммы режимов работы защиты при ОЗК и КЗ НвозНм, положении постоянного магнита, находят по графи кам на рис. 4. Эти графики строят следующим обра то контакты геркона вернутся в исходное положение зом. По условиям подбора элементов устройства за после отключения ОЗЗ. Однако для обеспечения щиты при g=0° и ток Iк должен равняться нулю. Эта надежной его работы потребуется расширитель им точка на графиках обозначена А. При g=90° ток пульсов. Что, несомненно, приведет к удорожанию определенный экспериментально Iк для герконов конструкции защиты.

КЭМ-2 и КЭМ-5 составляет 23,4 А и 49 А. Эта точка Если же при настройке устройства выставить на графиках обозначена В. Так как по (1) принято, что, Нк=Нmм.cosg, то теоретическая зависимость НвозНмНср, Icp=f(g) должна соответствовать утолщенной линии то контакты геркона после отключения ОЗЗ оста на этих рисунках. Точками на них показаны резуль таты эксперимента. Как считают авторы расхож- нутся замкнутыми.

дение между экспериментальными и полученными Результаты экспериментальных исследований ТТНП с герконом КЭМ-5 представлены на рис. расчетным путем значениями тока Iк вызвано в основном изменением эквивалентного зазора кольце- в виде осциллограмм тока Iкг в цепи контактов геркона и тока IС фазы С асинхронного двигателя образного сердечника защиты при повороте маг в сети с изолированной нейтралью и током ОЗЗ нита. Его можно значительно уменьшить за счет ис пользования постоянного магнита круглой формы. Iк=1,6 А. Из рис. 5а видно, что при пуске, нагрузке Предлагаемое устройство защиты способно обес- и ОЗЗ путем замыкания вывода обмотки фазы С статора асинхронного двигателя АО-31-4 устройство печить достаточно высокую чувствительность к ОЗЗ. Так, по рис. 4а при установке gср, равного при- защиты работает правильно. На рис. 5б показаны мерно 9° на ТТНП с герконом КЭМ-2 ток срабатыва- режимы пуска, нагрузки АО-31-4 и междуфазного замыкания на его выводах через ограничительное ния защиты Iк,ср составит около одного ампера.

Такая конструкция ТТНП с герконом позволяет сопротивление. Устройство защиты также работает ЭЛЕКТРОТЕХНИКА. ЭНЕРГЕТИКА для практически любого заданного значения тока верно.

Заключение. Как показал опыт эксплуатации уст ОЗЗ отстроить защиту так, чтобы контакты геркона после ОЗЗ могли вернуться в исходное положение ройства защиты на ТТНП с герконом в лаборатор или остались замкнутыми. В последнем случае не ных условиях, основным недостатком этого устрой ства является сложность выставления порога сраба требуется дополнительных устройств в виде расши тывания при малых углах g. Это вызвано неточ рителя импульсов, а возврат контактов геркона в исходное положение осуществляется поворотом маг- ностью изготовления отверстий в слоеном магнито нита в сторону увеличения угла g. проводе и, как следствие, возникновением люфта в Действительно, если при настройке устройства механизме креплении и поворота постоянного маг 212 установить нита. При этом устройство надежно срабатывало при токах ОЗЗ порядка 0,5–0,7 А. Изготовление ТТНП 7. Бессонов, Л. А. Теоретические основы электротехники / с герконом на производстве и замена в нем посто- Л. А. Бессонов. – М. : Высшая школа, 1967. – 775 с.

янного магнита прямоугольной формы на круглую, 8. Андреев, Ю. А. Преобразователи тока для измерений несомненно, приведет к улучшению характеристик без разрыва цепи / Ю. А. Андреев, Г. В. Абрамзон. – Л. :

ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 2 (120) этого устройства. Энергия, 1979. – 143 с.

НИКИТИН Константин Иванович, кандидат техни Библиографический список ческих наук, доцент (Россия), профессор кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий»

1. Инновац. пат. 25699 Республика Казахстан, Н02Н 7/06;

Омского государственного технического универси 7/08. Устройство защиты электроустановки от однофазного тета (ОмГТУ).

замыкания / Новожилов А. Н., Кудабаев Д. А., Колесни НОВОЖИЛОВ Александр Николаевич, доктор тех ков Е. Н., Черных В. А. ;

заявитель и патентообладатель Пав нических наук, профессор (Казахстан), профессор лодар. гос. ун-т им. С. Торайгырова ;


опубл. 16.04.2012, Бюл.

кафедры «Автоматизация и управление» Павлодар № 12.

ского государственного университета им. С. Торай 2. Инновац. пат. 25897 Республика Казахстан, Н02Н 7/06;

гырова (ПГУ).

7/08. Устройство защиты электроустановки от однофазного КУДАБАЕВ Даурен Амантаевич, докторант PhD замыкания / Новожилов А. Н., Колесников Е. Н., Кудабаев Д. А. ;

«Автоматизация и управление» ПГУ.

заявитель и патентообладатель Павлодар. гос. ун-т им. С. То НОВОЖИЛОВ Тимофей Александрович, младший райгырова ;

опубл. 16.07.2012, Бюл. № 7.

научный сотрудник научно-исследовательской час 3. Моделирования токов замыкания на землю обмотки ти, инженер кафедры «Электроснабжение промыш статора асинхронного двигателя в сети с изолированной ней ленных предприятий» ОмГТУ.

тралью / А. Н. Новожилов [и др.] // Электротехника. – 2013. – СИДОРОВ Олег Алексеевич, доктор технических № 1. – С. 84–87.

наук, профессор (Россия), академик Петровской ака 4. Новожилов, А. Н. Применение герконов для защиты демии наук и искусств, член-корреспондент Россий асинхронных двигателей от витковых замыканий / А. Н. Ново ской академии электротехнических наук, заведу жилов // Электричество. – 1990. – № 2. – С. 50–55.

ющий кафедрой «Электроснабжение железнодорож 5. Способ защиты обмотки ротора синхронного генератора ного транспорта» Омского государственного универ от витковых замыканий на двух индукционных преобразо ситета путей сообщения.

вателях / А. Н. Новожилов [и др.] // Электричество. – 2010. – Адрес для переписки: timokvey@mail.ru № 8. – С. 65–67.

6. Фильтр тока обратной последовательности на герконе Статья поступила в редакцию 05.03.2013 г.

для электроустановок с горизонтальным расположением токо © К. И. Никитин, А. Н. Новожилов, Д. А. Кудабаев, проводов / В. Н. Горюнов [и др.] // Омский научный вестник.

Т. А. Новожилов, О. А. Сидоров – 2012. – № 1 (107). – С. 202–204.

Информация Конкурс грантов на поездки в 2013–2014 г.

Civilian Research and Development Foundation (CRDF Global) объявляет конкурс грантов на поездки для грантополучателей CRDF Global Цели конкурса:

— развитие устойчивых совместных научных связей между российскими и американскими учеными;

— обеспечение российским и американским ученым возможности продолжить работу по проекту;

— поддержка деятельности по распространению результатов проекта.

Данный конкурс финансируется за счет средств, предоставленных Государственным департаментом США. В конкурсе могут принимать участие российские и американские ученые из числа грантополучателей CRDF Global. Гранты размером до $10 000 USD каждый будут присуждены на поездки, имеющие непо средственное отношение к деятельности по проекту или распространению его результатов.

Окончание приема заявок на конкурс: 30 апреля 2014 г. 00:00 (североамериканское восточное летнее время (EDT)).

Заявки принимаются на постоянной основе поквартально.

Сроки окончания приема заявок по кварталам:

К1: 15 июля 2013 г.

К2: 15 октября 2013 г.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА. ЭНЕРГЕТИКА К3: 31 января 2014 г.

К4: 30 апреля 2014 г.

Результаты конкурса также будут объявляться по кварталам:

К1: 12 августа 2013 г.

К2: 11 ноября 2013 г.

К3: 3 марта 2014 г.

К4: 30 мая 2014 г.

Более подробная информация, объявление о конкурсе и документы размещены на сайте CRDF Global.

Источник: http://www.rsci.ru/grants/grant_news/284/234457.php (дата обращения: 11.06.2013) С. С. ГИРШИН УДК 621.316. Н. В. КИРИЧЕНКО С. С. КИСЕЛЁВ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 2 (120) Д. Е. ХРИСТИЧ В. В. ХАРЛАМОВ Омский государственный технический университет Омский государственный университет путей сообщения ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ОБМОТОК НА НАГРУЗОЧНЫЕ ПОТЕРИ АКТИВНОЙ МОЩНОСТИ В СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРАХ ПОДСТАНЦИЙ Рассмотрены нагрузочные потери активной мощности в силовых трансформаторах как функция температуры. Показано, что данная зависимость включает нелинейную составляющую, обусловленную наличием добавочных потерь. Приведены формулы для вычисления потерь при заданной средней температуре обмоток. На примере трансформатора ТМН-6300/35 произведено сравнение температурных зависимостей нагрузочных потерь в линиях и трансформаторах.

Ключевые слова: потери, силовой трансформатор, тепловые процессы, обмотки, линии.

Работа проводилась при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации в рамках выполнения соглашения № 14.В37.21.0332 от 27 июля 2012 г.

1. Общие положения. В настоящее время при Хотя температура обмоток определяется тепло расчете потерь энергии в электрических сетях все выми процессами в трансформаторе, вопросы мате чаще учитывается температурная зависимость со- матического описания этих процессов выходят за противления [1–5]. Однако учет данного фактора рамки данной статьи. Ниже проанализирована толь осуществляется только для линий электропередачи ко функциональная зависимость нагрузочных по [6–10]. Вместе с тем значительная доля потерь терь активной мощности в трансформаторах от сред энергии в электрических сетях приходится на сило- ней температуры обмоток. При этом из-за наличия вые трансформаторы. Так, согласно [11], общие поте- добавочных потерь вид этой функции оказывается ри энергии на подстанциях составляют 35 %, а нагру- сложнее, чем температурная зависимость сопротив зочные — 15 % от суммарных потерь в сети. В 2006 го- ления (у линий нагрузочные потери и сопротивление ду общее электропотребление в России составило зависят от температуры практически одинаково).

980 млрд кВт.час, из них потери в сетях — 10,38 % [11]. Если «справочная» температура проводов и С учетом этих данных нагрузочные потери энергии кабелей 20 °C близка к средней температуре эксплу в силовых трансформаторах в 2006 году составили атации (по крайней мере, для умеренного и холодного около 15,3 млрд кВт.час, что является весьма значи- климата), то температура обмоток 75 °C близка к тельной величиной. предельно допустимой. Это приводит к принципи Активное сопротивление обмоток трансформа- ально разной структуре погрешностей расчета по тора обладает той же температурной зависимостью, терь энергии в линиях и трансформаторах (имеются что и активное сопротивление линий. Поэтому при в виду погрешности, обусловленные неучетом тем расчете потерь в трансформаторах также целесооб- пературы). Для линий эти погрешности могут иметь разно учитывать температуру. Вместе с тем данная разные знаки, поэтому существует возможность их задача имеет ряд специфических особенностей: взаимной компенсации при расчете для сети в целом.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА. ЭНЕРГЕТИКА 1. Тепловые процессы в трансформаторах слож- Для трансформаторов эти погрешности почти всегда нее, чем в линиях, и зависят от типа трансформатора. будут отрицательными (за исключением редких 2. Потери мощности в трансформаторах вызваны случаев полной загрузки), что исключает возмож более сложными электромагнитными процессами по ность взаимной компенсации. Поэтому погрешность сравнению с линиями. расчета потерь в трансформаторах, обусловленная 3. Если справочные сопротивления проводов и неучетом температуры, для сети в целом всегда кабелей обычно приведены к температуре 20 °C, то существенна. Данный факт дополнительно под нагрузочные потери в трансформаторах вычисля- тверждает целесообразность учета температуры при ются через потери короткого замыкания, которые расчете потерь мощности и энергии в трансфор 214 приводятся к 75 °C [12]. маторах.

3 I 2 R= 0 A 2. Потери активной мощности в обмотках как DPдоб,0 = (11).

функция температуры. В обмотках трансформатора r возникает два вида потерь: основные (омические) потери DPосн и добавочные потери на вихревые токи Сравнивая (11) и (6), получаем ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 2 (120) DPдоб. Суммарные потери в обмотках A k0 = (12).

DPоб=DPосн+DPдоб. r (1) Подставим (12) в (10):

Основные потери в трехфазном двухобмоточном трансформаторе в симметричном режиме имеют сле 3I 2 R= 0 k дующий вид:

DPдоб = (13) (1 + aQоб,ср ).

DPосн=3I2R=, (2) Подставляя (13) и (4) в (1), получаем суммарные где I — ток нагрузки;

R= — сопротивление постоян потери в обмотках как функцию температуры:

ному току;

обе величины будем считать приведен ными к высокой стороне.

Температурная зависимость сопротивления об- k DPоб = 3I 2R= 0 1 + aQоб,ср +. (14) 1 + aQоб,ср моток описывается известной формулой (3) R=R=0(1+aQоб,ср), 3. Определение сопротивления R=0 и коэффици где R=0 — сопротивление постоянному току при 0 °C;

ента k0. Величины R=0 и k0 проще всего определить, a — температурный коэффициент сопротивления, используя потери короткого замыкания. Эти потери для алюминия равный 0,0043, а для меди 0,004 1/°C приведены к Qоб,ср=75 °C [12] и представляют собой [13];

Qоб,ср — средняя температура обмоток. сумму основных и добавочных потерь:

С учетом этого DPкз=DPосн+DPдоб,S (15) DPосн=3I2R=0(1+aQоб,ср). (4) Здесь DPдоб,S — суммарные добавочные потери, Добавочные потери, как и основные, пропорци- которые включают в себя потери на вихревые токи ональны квадрату тока нагрузки. Поэтому отноше- не только в обмотках, но и в баке трансформатора:

ние DPосн к DPдоб при заданной температуре обмоток DPдоб,S=DPбак+DPдоб.

не зависит от тока. Обозначим это соотношение при (16) 0 °C как Сделаем предположение, что известны следую DPдоб,0 щие величины:

k0 = (5), DPосн,0 DPосн при номинальном токе Iном и Qоб,ср= 1) kд = DPкз где DPосн,0 и DPдоб,0 — основные и добавочные потери =75 °C;

при Qоб,ср=0 °C.

2) DP бак при тех же условиях;

обозначим эту Из (5) следует, что величину как DPбак,ном.

(В действительности kд не зависит от тока при DPдоб,0=k0DPосн,0=3I2R=0k0. (6) заданной температуре Qоб,ср, а DPбак — от Qоб,ср.) С учетом величины kд (15) принимает вид В [12] для характеристики добавочных потерь вводится коэффициент kд, представляющий собой DPкз = DPосн k д = 3I ном R= 0 (1 + a 75 ) kд.

соотношение суммарных потерь короткого замыка- (17) ния к основным потерям. На основе выражений для kд, приведенных в [12], можно записать Отсюда DPдоб A = 2, kд DPкз (7) DPосн r R= 0 = (18).

3I ном (1 + a 75 ) где А — коэффициент пропорциональности;

r — Выражая ток через номинальную мощность удельное сопротивление проводов обмоток.

трансформатора Sном и номинальное высшее напря Тогда жение Uв,ном, окончательно получим:

DPосн A 3 I R= 0 A (1 + aQ об,ср ) DPдоб = = (8). kд DPкз U в,ном r r.

R= 0 = (19) (1 + a 75 ) S ном Удельное сопротивление r имеет ту же темпера турную зависимость, что и R=: Значения коэффициента kд приводятся в [12].

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА. ЭНЕРГЕТИКА Для вычисления k0 следует принять во внимание, r =r0(1+aQоб,ср), (9) что при I=Iном и Qоб,ср=75 °C где r0 — удельное сопротивление при 0 °C. DPоб=DPкз–DPбак,ном (20) Подставим (9) в (8):

С учетом (14) при записи тока через мощность и 3I 2 R= 0 A напряжение DPдоб = r0 (1 + aQоб,ср ) (10).

S DPкз - DPбак,ном = ном R=0 1 + a 75 + k. (21) U 1 + a При Qоб,ср=0 °C в,ном Таблица Зависимости потерь в обмотках трансформатора ТМН-6300/ и в линии от температуры Средняя температура Потери в обмотках Потери в линии Рл, ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 2 (120) обмоток об,ср, °C, трансформатора Роб, о.е. о.е.

или температура проводов л, °C –40 – 0, –30 – 0, –20 0,897 0, –10 0,922 0, 0 0,947 0, 10 0,974 0, 20 1 30 1,027 1, 40 1,054 1, 50 1,082 1, 60 1,109 1, 70 1,137 1, 80 1,166 – 90 1,194 – 100 1,223 – 110 1,252 – 120 1,281 – 130 1,31 – 1, ? Роб_ 1, ? Рл 1,.

Потери о.е 1, 0, 0, 0, 0, -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 Температура 0С Рис. 1. Зависимость потерь мощности в обмотках трансформатора ТМН-6300/ и в линии от температуры потери короткого замыкания которого DРкз =46,5 кВт Решая уравнение (21) относительно k0, с учетом [11]. Из [12] при Sном=6300 кВА находим kд=0,85;

(19) получаем расчетную формулу k=0,04. При этих данных по формулам (23) и (22) получаются следующие результаты:

DP - DPбак,ном - 1(1 + a 75)2.

k0 = кз (22) kд DPкз DPбак,ном=10·0,04·6300=2500 Вт =2,52 кВт;

Потери мощности в баке можно определить по ЭЛЕКТРОТЕХНИКА. ЭНЕРГЕТИКА 46,5 - 2,52 следующей приближенной формуле [12]:

- 1(1 + 0,004 75)2 = 0,19.

k0 = 0,85 46,5 DPбак,ном »10kSном, Вт, (23) В табл. 1 и на рис. 1 представлена зависимость где k — коэффициент, значения которого приведены потерь в обмотках данного трансформатора от сред в [12];

номинальная мощность трансформатора ней температуры обмоток. Там же для сравнения выражена в кВА.

приведена зависимость потерь в воздушных линиях 4. Пример зависимости потерь активной мощ ности в обмотках трансформатора от температуры. с неизолированными проводами от температуры 216 Рассмотрим трансформатор типа ТМН-6300/35, проводов Qл, построенная на основе формулы DPл =3I2R0(1+aQл), (24) радиации / Н. В. Кириченко, Е. В. Петрова // Омский научный вестник. – 2013. – № 1 (117). – С. 164–168.

где R0 — сопротивление линии при 0 °C;

температур- 4. Анализ распределения температуры по сечению самонесу ный коэффициент сопротивления принят таким же, щих изолированных проводов / А. А. Бубенчиков [и др.] // ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 2 (120) как для трансформаторов. Омский научный вестник. – 2009. – № 3 (83). – С. 171–175.

Потери как в трансформаторах, так и в линиях 5. Дед, А. В. Повышение точности расчета технологических выражены в относительных единицах;

за базис при- потерь электрической энергии в ВЛ на основе учета режимных няты потери при +20 °C. Зависимость потерь в и климатических факторов / А. В. Дед, В. Н. Горюнов, трансформаторах построена по формуле (14) в диа- С. С. Гиршин // Омский научный вестник. – 2010. – № пазоне температур от –20 до +130 °C. Нижняя (87). – С. 114–119.

граница данного диапазона приблизительно соот- 6. Вырва, А. А. Уточнение формул для анализа температуры ветствует предельно низким температурам окру- проводов ВЛ в задачах расчета потерь электрической энер жающей среды и небольшой загрузке трансформа- гии / А. А. Вырва, В. Н. Горюнов, С. С. Гиршин, // Омский тора с учетом подогрева потерями в стали. Верхняя научный вестник. – 2010. – № 1 (87). – С. 120–126.

граница выбрана исходя из того, что предельно 7. Коррекция технологических потерь электрической энер допустимая температура наиболее нагретой точки гии ВЛ 35 кВ электрических сетей ООО «Роснефть-Юганск обмоток в режиме систематических нагрузок равна нефтегаз» на основе учета климатических и режимных усло 140 °C, а масла в верхних слоях — 105 °C [14]. Со- вий / В. А. Бурчевский [и др.] // Омский научный вестник. – гласно [12], наибольший перепад температуры в 2010. – № 1 (87). – С. 127–132.

обмотках в каком-либо режиме составляет около 2/3 8. Математическая модель расчета потерь мощности в среднего перепада температуры в обмотках. Тогда изолированных проводах с учетом температуры / С. С. Гиршин с учетом перепада температуры между поверхнос- [и др.] // Омский научный вестник. – 2009. – № 3 (83). – тью обмоток и трансформаторным маслом значение С. 176–179.

средней температуры обмоток 130 °C в режиме сис- 9. Петрова, Е. В. Оценка достоверности результатов моде тематических нагрузок представляется вполне ре- лирования комплексом программ для расчета потерь в воздуш алистичным. ных линиях электроэнергетических систем с учетом темпера Зависимость потерь в линиях построена в диапа- туры токопроводящих жил / Е. В. Петрова, С. С. Гиршин, зоне температур от –40 до +70 °C. Верхняя граница Н. В. Кириченко // Научные проблемы транспорта Сибири и соответствует предельно допустимой температуре Дальнего Востока. – 2011. – № 2. – С. 302–306.

эксплуатации неизолированных проводов. Снижение 10. Петрова, Е. В. Математические модели для анализа нижней границы по сравнению с трансформаторами потерь мощности в проводах воздушных линий с учетом тем обусловлено тем, что в линии отсутствуют потери пературы токопроводящих жил / Е. В. Петрова // Научные холостого хода. проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. – 2011. – Из табл. 1 следует, что диапазон изменения по- № 2. – С. 306–309.

терь в обмотках в рабочем диапазоне температур 11. Карапетян, И. Г. Справочник по проектированию составляет 1,31–0,897=0,413, т.е. приблизительно электрических сетей / И. Г. Карапетян, Д. Л. Файбисович, 40 % от потерь при 20 °C. Этот диапазон имеет при- И. М. Шапиро ;

под ред. Д. Л. Файбисовича. – М. : ЭНАС, мерно такую же величину, как для линий электро- 2009. – 392 с.

передачи. 12. Тихомиров, П. М. Расчет трансформаторов / П. М. Ти График зависимости потерь в обмотках от тем- хомиров. – М. : Энергоатомиздат, 1986. – 528 с.

пературы является более пологим, чем для линии. 13. Енохович, А. С. Краткий справочник по физике / Это обусловлено снижением добавочных потерь при А. С. Енохович. – М. : Высшая школа, 1976. – 288 с.

возрастании температуры. Добавочные потери 14. ГОСТ 14209-97. Руководство по нагрузке силовых представляют собой нелинейную функцию темпера- масляных трансформаторов. – Введ. 2002-01-01. – М. : Б.М., туры (см. формулу (13)). Однако из рисунка видно, 2002. – 84 с.

что результирующая зависимость потерь в обмотках от температуры близка к линейной.

Полученные результаты позволяют сделать вы вод, что влияние температуры на потери в обмотках ГИРШИН Станислав Сергеевич, кандидат техничес трансформаторов столь же существенно, как и для ких наук, доцент кафедры «Электроснабжение линий. Это подтверждает целесообразность учета промышленных предприятий» Омского государ температурной зависимости потерь в трансфор- ственного технического университета (ОмГТУ).

маторах в задачах расчета и снижения потерь энер- КИРИЧЕНКО Николай Васильевич, инженер ка гии в электрических сетях. федры «Электроснабжение промышленных предпри ятий» ОмГТУ.

КИСЕЛЁВ Сергей Сергеевич, магистрант группы Библиографический список ЭС-611 энергетического института ОмГТУ.

ХРИСТИЧ Дмитрий Евгеньевич, аспирант кафедры 1. Петрова, Е. В. Исследование преимуществ усовершен «Электроснабжение промышленных предприятий», ствованного метода расчета потерь в воздушных линиях инженер той же кафедры ОмГТУ.

электропередачи при вариации токов нагрузки и погодных ЭЛЕКТРОТЕХНИКА. ЭНЕРГЕТИКА ХАРЛАМОВ Виктор Васильевич, доктор техничес условий / Е. В. Петрова, Н. В. Кириченко, Е. В. Птицына // ких наук, профессор кафедры «Электрические ма Омский научный вестник. – 2012. – № 2(110). – С. 223–228.

шины и общая электротехника» Омского государ 2. Гиршин, С. С. Упрощение уравнений теплового баланса ственного университета путей сообщения.

воздушных линий электропередачи в задачах расчета потерь Адрес для переписки: stansg@mail.ru энергии / С. С. Гиршин, В. Н. Горюнов, Е. А. Кузнецов // Омский научный вестник. – 2013. – № 1 (117). – С. 148–151.

3. Кириченко, Н. В. Анализ результатов моделирования Статья поступила в редакцию 05.03.2013 г.

температуры неизолированных проводов воздушных линий © С. С. Гиршин, Н. В. Кириченко, С. С. Киселёв, электроэнергетических систем с учетом влияния солнечной Д. Е. Христич, В. В. Харламов Д. С. ОСИПОВ УДК 621. А. А. ПЛАНКОВ А. Е. БУГРЕЕВА ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 2 (120) Н. Н. ДОЛГИХ Е. Н. ЕРЕМИН Омский государственный технический университет Омский филиал ОАО «ТГК-11»

УЧЕТ ВЛИЯНИЯ ВЫСШИХ ГАРМОНИК ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ НА КРИТЕРИИ СТАТИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ УЗЛОВ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ С АСИНХРОННОЙ НАГРУЗКОЙ В данной статье говорится о несинусоидальности в электроэнергетических системах и возникновении мощности искажения. Также в статье говорится о влиянии высших гармоник на критерии оценки статической устойчивости узлов электроэнергетических систем с асинхронной нагрузкой.



Pages:   || 2 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.