Оцінювання впливу нелінійних несиметричних навантажень на низьковольтні електричні мережі

Abstract

Проаналізована можливість виявлення та оцінювання впливу джерел спотворень (несиметрії та вищих гармонік) на якість електроенергії трифазних мереж з використанням миттєвих умовних потужностей зворотної та нульової послідовностей. Такими джерелами є нелінійні споживачі, частка яких в загальному навантаженні з кожним роком зростає. Нелінійні споживачі споживають активну потужність на основній частоті і водночас генерують в мережу потужність на вищих гармоніках. Значною в низьковольтних мережах також є частка споживачів з несиметричним навантаженням фаз. На основі теорії миттєвої потужності виділено миттєві величини, на основі яких можна сформувати інформативні величини, які дозволяють характеризувати вплив нелінійних та несиметричних споживачів на погіршення якості електроенергії, а також оцінити неефективність розподільної мережі електропостачальної організації.

Для оцінювання впливу нелінійних та несиметричних споживачів доцільно використовувати миттєві умовні потужності та , які по суті є добутком миттєвих значень напруги прямої послідовності на струм зворотної та нульової послідовності, а для оцінювання провини електропостачальної організації, яка полягає в неефективній побудові розподільної мережі — миттєві умовні потужності та , які по суті є добутком миттєвих значень струму прямої послідовності на напругу зворотної та нульової послідовності. Формування цих величин здійснюється з використанням системи α, β, 0-координат, що істотно спрощує побудову вимірювальних пристроїв.

За наявності гармонічних спотворень середньоквадратичні значення умовних потужностей та зростають і становлять від одного до десяти відсотків відносно основної потужності, що створюється напругою та струмом основної частоти прямої послідовності. У разі несиметрії навантажень збільшуються середні значення цих величин. Водночас збільшення та свідчить про недостатню потужність силових трансформаторів та недоцільність застосування трансформаторів зі схемою з’єднання обмоток «зірка/зірка з нулем» для живлення нелінійних споживачів.

Проанализирована возможность выявления и оценки влияния источников искажений (несимметрии и высших гармоник) на качество электроэнергии трехфазных сетей с использованием мгновенных условных мощностей обратной и нулевой последовательностей. Такими источниками являются нелинейные потребители, доля которых в общей нагрузке с каждым годом растет. Нелинейные потребители потребляют активную мощность на основной частоте и одновременно генерируют в сеть мощность на высших гармониках. Значительной в низковольтных сетях есть также доля потребителей с несимметричной нагрузкой фаз. На основе теории мгновенной мощности выделено мгновенные величины, на основе которых можно сформировать информативные величины, которые позволяют характеризовать влияние нелинейных и несимметричных потребителей на ухудшение качества электроэнергии, а также оценить неэффективность распределительной сети энергоснабжающей организации.

Для оценки влияния нелинейных и несимметричных потребителей целесообразно использовать мгновенные условные мощности и которые по сути являются произведением мгновенных напряжения прямой последовательности на ток обратной и нулевой последовательности, а для оценки вины электроснабжающей организации, заключающейся в неэффективном построении распределительной сети — мгновенные условные мощности и которые по сути являются произведением мгновенных тока прямой последовательности на напряжение обратной и нулевой последовательности. Формирование этих величин осуществляется с использованием системы α, β, 0-координат, что существенно упрощает построение измерительных устройств.

При наличии гармонических искажений среднеквадратичные значения условных мощностей и растут и составляют от одного до десяти процентов относительно основной мощности, создаваемой напряжением и током основной частоты прямой последовательности. В случае несимметрии нагрузок увеличиваются средние значения этих величин. В то же время увеличение и свидетельствует о недостаточной мощности силовых трансформаторов и нецелесообразности применения трансформаторов со схемой соединения обмоток «звезда / звезда с нулевым проводом» для питания нелинейных потребителей.

The possibility of detection and evaluation of the influence of distortion sources (asymmetry and higher harmonics) on the quality of electricity of three-phase networks using instantaneous conditional capacities of the reverse and zero sequences is analyzed. Such sources are nonlinear consumers, whose share in total load increases year by year. Nonlinear consumers consume active power at the main frequency and at the same time generate power to the higher harmonics in the network. Significantly in low voltage networks, there is also a share of consumers with asymmetric load of phases. On the basis of the theory of instantaneous power, instantaneous values are allocated on the basis of which informative values can be formed that allow characterizing the influence of nonlinear and asymmetric consumers on deterioration of the quality of electricity, as well as assessing the inefficiency of the distribution network of the electricity supplying organization.

To evaluate the impact of nonlinear and asymmetric consumers, it is expedient to use instantaneous conditional capacities and , which are essentially the product of instantaneous direct current voltage on the current of the reverse and zero sequence, and to assess the fault of the electricity supply organization, which consists in the ineffective construction of the distribution network — instant conditional capacities and , which is essentially a product of instantaneous current of direct sequence on the back and zero sequence voltage. The formation of these values is carried out using the system of α, β, 0-coordinates, which greatly simplifies the construction of measuring devices.

In the presence of harmonic distortions, the RMS values of conditional capacities and grow and make up from one to ten percent relatively to the main power generated by the voltage and current of the main frequency of the direct sequence. In the case of load asymmetry, the average values of these quantities increase. At the same time an increase and testifies to the lack of power of power transformers and the inappropriate use of transformers with the scheme of winding connection "star / star with zero sequence" for powering nonlinear consumers.