Расчёт режима сети 0,4 кВ с учётом несимметрии мощностей потребителей частного сектора



За последние годы произошло значительное увеличение установленной мощности электрооборудования в распределительных сетях 0,4 кВ частного сектора городов. Многочисленные исследования, посвященные анализу режимов работы этих сетей, показали, что в них возникает значительная несимметрия трехфазной системы токов, которая обусловлена коммунально-бытовой нагрузкой, основную часть которой составляют неравномерно распределенные однофазные электроприемники, имеющие случайный характер коммутации [1].

Неравномерность распределения однофазных электроприемников вызывает так называемую неслучайную несимметрию трехфазной системы токов. Случайные включения и отключения однофазных электроприемников определяет возникновение вероятностной (случайной) несимметрии трехфазной системой токов которая достигает значительной величины.

Несимметрия токов и напряжений в сельских электрических сетях 0,4 кВ является причиной увеличения потерь и ухудшения качества электрической энергии.

Цель данной работы заключается в проведении анализа режимов электрических сетей, чтобы выяснить, на сколько подстанции и сами сети готовы к увеличению нагрузки. Это становится особенно актуальным в связи с планируемым внедрением электроотопления указанных выше потребителей.

Для достижения поставленной цели следует решить следующие задачи: оценка существующего состояния электрической сети, расчет режима существующей сети, расчет режима сети с учетом увеличения нагрузок в будущем, оценка пригодности установленного оборудования к эксплуатации в будущем, разработка необходимых мероприятий для функционирования сети в новых условиях.

Объект исследования. Рассмотрим сети 0,4 кВ микрорайона «Батарейка», который находится практически в центре города Улан-Удэ и относится к Советскому району, который расположен на правом (северном) берегу реки Уда (рисунок 1).

Рис. 1

Предметом исследования являетсярасчётэлектрического режимасистемы электроснабжения частного сектора указанного выше микрорайона .

В большом разнообразии известных методик электрических расчетов систем электроснабжения типичным остается допущение, что выражения, применяемые в них при расчетах, справедливы при условии потребления мощностей потребителями в неискаженном (номинальном) режиме. Связно это с тем, что при проектировании работа электрических сетей предполагается в номинальном, симметричном и синусоидальном режиме.

Перед расчетом был произведен обход и осмотр сетей. Осматривались опоры, замерялось расстояние между ними, определялась длина линий, выполненных самонесущими изолированными проводами (рисунок 2).

Рис. 2

Потребители частного сектора рассматриваемой сети питаются от трансформаторного пункта № 306. Установлено два трансформатора марки ТМ 400/6. От шин подстанции рубильники под № 5, 7, 9 охватывают частный сектор, который мы рассматриваем, и обслуживают улицы Ермаковского, Ляпидевского, Гоголя, Толстого, Малостолярная, Маршака. План-схема сети 0,4 кВ показана на рисунке 3.

Рис. 3

Основываясь на результатах практических измерений, можно утверждать, что в настоящее время в действующих электрических сетях довольно часто распространено явление длительной фазной несимметрии нагрузки.

Как известно, длительные несимметричные режимы возникают:

– в первую очередь при пофазной разнице параметров системы;

– в случае неполнофазных режимов работы электрооборудования;

– при подключении несимметричных нагрузок.

Задача расчета режима заключается в определении параметров режима, к которым относятся:

– значения токов в элементах сети;

– значения напряжений в узлах сети;

– значения мощностей в элементах сети;

– значения потерь мощности и электроэнергии.

Расчет этих величин необходим для выбора оборудования, обеспечения качества электроэнергии, оптимизации режимов работы сетей.

Для расчета режимов электрических сетей широко применяется программный комплекс RastrWin3 [3], однако:

– предполагается полная симметрия системы;

– расчет только для трехфазной сети;

– лицензионное ограничение (60 узлов).

Нами было принято решение использовать для расчета программное обеспечение InorXL [4], потому что:

– основан на алгоритмах RastrWin3;

– бесплатный;

– встраивается в Excel.

Решение произвести расчет в InorXL, т. к. Microsoft Excel всегда под рукой. InorXL — это программа для расчета и анализа установившегося режима энергосистемы, интегрированная в Microsoft Excel (рисунок 4). Поскольку среди пользователей Microsoft Excel широко используется для подготовки данных, анализа и создания отчетов, показалось очевидным встроить расчетный модуль в среду Excel, чтобы получить простой и надежный инструмент для расчёта режима электрической сети.

Рис. 4

Процесс расчета. На рисунке 5 — показаны узлы, заданы № узла, его состояние (балансирующий узел –база; нагрузочный узел — нагр.), номинальное напряжение узла, мощность активной и реактивной нагрузки узла, значение модуля напряжения.

Рис. 5

На рисунке 6 — показаны ветви, задан номер узла начала ветви, номер узла конца ветви, состояние ветви (может быть «вкл» или «откл»), а также активное и реактивное сопротивления ветви.

Рис. 6

Расчет произведен в отдельности для каждой фазы. Напряжения и мощности пересчитаны на фазные значения. Также было произведено перераспределение нагрузок по фазам, с целью симметрирования параметров режима. Результаты сведены в таблицу.

Таблица 1

Параметры режима

Параметр	№ рубильника	Значения для фазы
		А	В	С
Ток головного участка, А	5 7 9	131 19 96	110 19 103	131 19 97
Активная мощность, кВт	5 7 9	30 4 22	25 4 24	30 4 22
Напряжение источника, В	-	231	231	231
Напряжение в конце линии, В	5 7 9	215 227 211	217 227 209	215 227 210

Заключение

Полученные результаты указывают на то, что с помощью InorXL можно рассчитывать режимы систем электроснабжения.

В электронной таблице наиболее удобно обрабатывать результаты расчетов.

Можно учесть несимметрию режимов, уровни напряжений по фазам, что может способно послужить основанием для применения мероприятий по улучшению качества электроэнергии.

Литература:

1. https://eepir.ru/article/nesimmetriya-napryagheniy-v-raspredelitelynyh-setyah-04-kv/
2. https://magnitsnab.ru/articles/niled-harakteristika-samonesuschih-izolirovannyh-provodov-dlya-vl-0–4-kv/
3. https://all-energo.ru/store/kpp/provod/sip
4. https://www.rastrwin.ru/rastr/