“Elektr energetikasi ta’minoti tizimi uzluksizligini ta’minlash dolzarb muammolarining

4 
I–SHO’BA 
ELEKTR ENERGETIKASI TA’MINOTI TIZIMI UZLUKSIZLIGINI TA’MINLASH 
MUAMMOLARI VA ENERGIYA SAMARADOR YECHIMLARI
 
 
ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОТЕРЬ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ПРИ 
НЕСИММЕТРИЧНЫХ РЕЖИМАХ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОПРИЕМНИКОВ 
 
PhD, доц. Холиддинов И.Х.
Ферганский политехнический институт, 
i.xoliddinov@ferpi.uz
 
 
Обозначена актуальность проблемы улучшения качества электрической энергии. 
Возникновение несимметрии напряжения в трехфазной системы. Рассмотрены методы 
определения дополнительных потерь мощности.
 
В сетях низкого напряжения актуальна проблема обеспечения качества 
электроэнергии поскольку именно в сетях до 1 кВ распространено применение однофазных 
приемников и применение новой техники на базе современной электроники. Решение 
данной проблемы требует комплексного подхода.
Исследования режимов работы электрических сетей до 1кВ, проведённые ФерПИ и 
другими ВУЗами установили, что в таких сетях возникает несимметричные токи нагрузки 
из-за неравенства нагрузок фаз (систематическая или неслучайная несимметрия токов).
Несимметричные 
токи нагрузки, 
протекающие 
по 
элементам 
системы 
электроснабжения, вызывают несимметрию напряжений на зажимах трехфазных 
электроприемников, что во многих случаях приводит к превышению в 2–2,5 раза 
допустимое ГОСТ 13109-97 значения коэффициента нулевой последовательности 
напряжений K
0U
. Для обеспечения нормативных требований, значение коэффициента K
0U
должно составлять 2% в течение 95% суток, и только 5% времени суток этот показатель 
качества может достигать максимально допустимого значения – до 4% [1].
Все это ведет к ухудшению работы электроприемников, используемого в 
электрических сетях и электроустановках и рассчитанного для работы в симметричном 
режиме. Известно, что при коэффициентах несимметрии токов обратной и нулевой 
последовательности в сети, равных 25-30%, потери мощности и электрической энергии в 
линиях 0,38кВ и трансформаторах увеличиваются почти в два раза по сравнению с 
симметричным режимом работы [1].
В настоящее время несимметричные режимы в электрических сетях являются 
постоянно действующим фактором, существенно снижающим эффективность работы, как 
самих систем электроснабжения, так и потребителей, подключенных к ним.
Кратковременные несимметричные режимы возникают при различного рода 
аварийных ситуatsiях и протекают в относительно короткие промежутки времени.
Длительные нормальные режимы характерны для ряда несимметричных устройств: 
преобразователей фаз, симметрирующих элементов, и т. д. Повышение несимметрии 
нагрузок приводит к заметным нарушениям симметрии токов и напряжений в трехфазных 
электрических сетях, особенно распределительных. 
Несимметрия напряжений и токов трехфазной системы является одним из важных 
показателей 
качества 
электрической 
энергии, 
характеризующих 
режим 
электропотребления. Работа систем электроснабжения промышленных предприятий в 
условиях несимметрии токов и напряжении вызывает экономический ущерб, составной 
частью которого является увеличение потерь активной мощности и потребление активной 
и реактивной мощностей.

5 
Наибольшее распространение получили методы определения потерь по методу с 
использованием коэффициентов симметричных составляющих и метод, предложенный 
Железко Ю.С [2].
Как известно, любую несимметричную систему (напряжение, ток) можно представить 
в виде суммы трех симметричных. Таким образом, выражение для вычисления 
дополнительных потерь, с использованием методов симметричных составляющих будет 
иметь вид:
∆𝑃
нес
= ∆𝑃 ∙ (1 + 𝑘
2𝐼
2
+ 𝑘
0𝐼
2
(1 + 3
𝑟
𝑁
𝑟
ф
)) ; (1)
 
где: ΔPнес– потери с учетом несимметрии токов; ΔР – потери вызванные прямой 
последовательностью; k
2I
=I
2
/I
1
– модуль коэффициента несимметрии по обратной 
последовательности; k
0I
=I
0
/I
1
– модуль коэффициента несимметрии по нулевой 
последовательности; rN;rф – сопротивление нейтрального и фазного провода 
соответственно.
Железко Ю. С. предлагает рассчитывать потери с учетом несимметрии по 
следующему уравнению:
∆𝑃
нес
= ∆𝑃 ∙
𝐼
𝐴
2
+ 𝐼
𝐵
2
+ 𝐼
𝐶
2
3𝐼
ср
2
∙ (1,5
𝑟
𝑁
𝑟
ф
) − 1,5
𝑟
𝑁
𝑟
ф
; (2)
где: ΔPнес – потери с учетом несимметрии токов; ΔР – потери вызванные прямой 
последовательностью; I
A
, I
B
, I
C
– токи в каждой фазе; I
ср
– среднее значение фазных токов; 
rN; rф – сопротивление нейтрального и фазного провода соответственно.
Линии электропередач, являются важным трансформаторным узлом в структуре 
электроэнергетических систем. Дополнительные потери активной мощности в линии 
вызваны только токами обратной последовательности и определяются выражением [3]: 
ΔP
доп.ЛЭП
= ΔP
ЛЭП
K
2I
2
(3)
где 
ΔP
ЛЭП
- потери мощности в линии электропередачи при симметричном режиме работы; 
K
2I
- коэффициенты несимметрии токов по обратной последовательности. 
Дополнительные потери активной мощности в асинхронном двигателе, 
обусловленные несимметрией напряжений, не зависят от ее нагрузки [3] и определяются из 
выражения: 
∆P
доп.АД
= 2,41k
АД
K
2U
2
P
Н
, (4)
где 
k
АД
- коэффициент, учитывающий параметры конкретного двигателя (номинальная 
мощность, потери в меди статора, кратность пускового тока);
K
2U
- коэффициент 
несимметрии напряжений по обратной последовательности; 
P
Н
- номинальная активная 
мощность двигателя. 
В силовых трансформаторах при длительном несимметричном режиме работы, 
вследствие протекания токов обратной последовательности, вызываются дополнительные 
потери мощности, которые рассчитываются по следующей формуле [3]: 
∆P
доп.ТР
= K
2U
2
(∆P
X.X
+
∆P
КЗ
u
КЗ
2
), (5)
где 
K
2U
- коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности; 
∆P
X.X
- 
потери в режиме холостого хода; 
∆P
КЗ
-потери в режиме короткого замикания; 
u
КЗ
- 
напряжение короткого замыкания. 
В конденсаторных установках дополнительные потери, вызванные несимметричной 
нагрузкой, можно определить по формуле [3]: 
∆P
доп.КУ
= K
2U
2
Q
H
tgδ = K
КУ
K
2U
2
Q
H
, (6)

6 
где 
Q
H
- номинальное значение реактивной мощности конденсаторной установки; 
tgδ
- 
тангенс угла диэлектрических потерь; 
K
КУ
- поправочный коэффициент, рекомендуемое 
значение – 0,003 [3]. 
Для того, чтобы рассчитать экономический ущерб, вызванного снижением качества 
электроэнергии, вследствие наличия несимметрии токов и напряжений, необходимо 
использоваться следующую формулу: 
Э = ∆W
доп
T, (7)
где
∆W
доп
-дополнительные потери электроэнергии за необходимой временной интервал; 
T
- стоимость электроэнергии в денежном эквиваленте за кВт*ч. 
Величина дополнительных потерь электроэнергии определятся выражением: 
∆W
доп
= ∆P
допΣ
t , (8)
где 
∆P
допΣ
- суммарные дополнительыне потери мощности в элементах рассматриваемой 
электрической системы; 
t
- временной интервал, за который требуется найти величину 
потерь энергии (смена, сутки, месяц, год). 
Суммарную величину дополнительных потерь мощности по отдельности во всех 
элементах рассматриваемой системы электроснабжения можно определить с помощью 
выражения 
∆P
доп
= ∆P
доп.ТРΣ
+ ∆P
доп.ЛЭПΣ
+ ∆P
доп.СМΣ
+ ∆P
доп.АДΣ
+ ∆P
доп.КУΣ
(9)
Для данного анализа требуется закономерности изменения симметричных 
составляющих токов и эквивалент таких потерь мощности, которые дадут одинаковые 
значения потерь.
Автором создано инновatsiонное устройство [4], выполненное на современной 
микропроцессорной базе. Данное устройство измерения обладает высокими 
метрологическими характеристиками и отвечает требованиям ГОСТ 13109-97 [5].
Измеритель выполнен в виде единого устройства, собранного в пластмассовом 
корпусе (рис. 1), обеспечивающем механическую и электрическую защиту как самому 
измерителю, так и работающему с ним персоналу. 

Download 5,65 Mb.