Анализ несбалансированного электропотребления в городских электрических сетях, питающих коммунально-бытовую нагрузку потребителей

Abstract

Актуальность: необходимость разработки мероприятий по снижению дополнительных потерь и повышению качества электрической энергии в городских электрических сетях 0,4 кВ, обусловленных несимметрично-несинусоидальным электропотреблением. Рассматривается проблематика возрастания непроизводительной токовой нагрузки, приводящей к ухудшению качества и увеличению потерь электрической энергии. Цель: анализ режимов работы городской электрической сети 0,4 кВ, а также разработка мероприятий по повышению качества и снижению потерь электрической энергии. Объект: городские электрические сети, питающие потребители жилищно-коммунального хозяйства. Предмет: режимы работы этих сетей. Методы: общенаучные методы, методы теории электрических цепей, численного анализа, а также авторские методы и программное обеспечение для расчета несбалансированных режимов работы. Результаты. Автором при исследовании несбалансированного режима работы городских электрических сетей, обусловленного несимметрично-несинусоидальным электропотреблением, предложены показатели для его характеристики и установлены их допустимые значения. На основе разработанного программного обеспечение произведен расчет показателей, характеризующих несбалансированное электропотребление и установлен уровень дополнительных потерь мощности на исследуемом объекте. В качестве технического средства, минимизирующего последствия несбалансированного электропотребления, предложено разработанное авторское балансирующее устройство, обеспечивающее улучшение показателей качества электрической энергии до 90 % и снижение ее дополнительных потерь свыше 70 %. Вывод. Подтверждена концепция применения специализированных балансирующих устройств как средства повышения эффективности использования электрической энергии. Результаты могут быть востребованы специалистами организаций, занимающихся проектированием систем городского электроснабжения, а также научными работникам, проводящими исследования в области качества электрической энергии и снижения ее потерь

Relevance. The need to develop measures to reduce additional losses and improve the quality of electrical energy in urban power grids of 0.4 kV, due to asymmetrically non-sinusoidal power consumption. Aim. To analyze the operating modes of the 0.4 kV urban electric grid, as well as to develop measures to improve the quality and reduce electric energy losses. Object. Urban electric networks that supply consumers of housing and communal services. Subject. Operating modes of these networks. Methods. Methods of electrical circuit theory, numerical analysis, as well as proprietary methods and software for calculating unbalanced operating modes. Results. The author substantiates the idea of combining asymmetrically non-sinusoidal power consumption into a single unbalanced mode, suggests indicators for its characteristics and establishes their acceptable values. Based on the developed software, the author carried out the calculation of indicators characterizing unbalanced power consumption and established the level of additional power losses at the studied facility. As a technical means to minimize the consequences of unbalanced power consumption, the author proposed the balancing device, which improves the quality of electrical energy by up to 90% and reduces its additional losses by over 70%. Conclusions. The concept of using specialized balancing devices as a means of increasing the efficiency of using electrical energy was confirmed. The results may be in demand by specialists of organizations involved in the design of urban power supply systems, as well as researchers in the field of electric energy quality and reduction of its losses