Установлено, что в линиях электропередачи 110 кВ в условиях высокого искажения синусоидальности тока имеют место добавочные потери активной мощности и энергии от действия высших гармонических составляющих. Добавочные потери во многих случаях составляют значительную часть от основных потерь, но не учитываются в расчете технологических потерь электроэнергии. Сделан вывод о том, что добавочные потери активной мощности и энергии от действия высших гармонических составляющих необходимо рассчитывать для каждой конкретной линии на основе инструментального обследования параметров режима и утверждать как технологические потери

Акимжанов, Темирболат Балтабаевич

Боровиков, Вячеслав Сергеевич

Харлов, Николай Николаевич

Electronic archive of Tomsk Polytechnic University

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ1. Меркулов В.И., Почивалова А.В. Особенности разряда на гра-нице раздела твердых слоистых диэлектриков // Известия Том-ского политехнического университета. – 2008. – Т. 313. –№ 2. – С. 91–94.2. Лысенко А.Н. Электрическая прочность границы раздела по-лимерной композиционной изоляции: дис. … канд. техн.наук. – Томск, 1986. – 168 с.3. Электроизоляционные материалы // Каталог электроизоля-ционных материалов компании «Миг Сервис». 2010. URL:http://migservice-spb.ru/index.php?id=197 (дата обращения:02.10.2012).4. Гефле О.С., Лебедев С.М., Похолков Ю.П. Барьерный эффектв диэлектриках. – Томск: Изд-во «ТМЛ-Пресс», 2007. – 172 с.5. Резвых К.А. Расчет электростатических полей. – М.: Энергия,1967. – 120 с.6. ELCUT® Программа моделирования электромагнитных, те-пловых и механических задач. Производственный кооперативТОР, г. Санкт-Петербург, URL: http://www.elcut.ru (дата обра-щения: 02.10.2012).Поступила 10.11.2012 г.Электроэнергетика91ВведениеМногочисленные измерения параметров режи-ма работы электрических сетей 110 кВ Сибирии энергосистем Юга показали, что токи большин-ства обследованных линий имеют высокий коэф-фициент искажения синусоидальности [1]. Иска-жения коэффициента синусоидальности тока в ли-ниях электропередачи (ЛЭП), начиная уже с 10 %,вызывают негативные последствия, такие как ис-кажения синусоидальности напряжения в узлахнагрузки, возникновение перенапряжений вдольтрассы линии, увеличение потерь активной мощ-ности и энергии, ложную работу релейной защитыи автоматики энергосистемы [2, 3].Влияние искажений синусоидальности тока на эффективность транспорта электрической энергииЭффективность транспорта электрическойэнергии определяется такими основными показа-телями, как качество электрической энергии и еепотери.Качество электрической энергии регламенти-руется ГОСТ Р 54149-2010 «Электрическая энер-гия. Совместимость технических средств электро-магнитная. Нормы качества электрической энер-гии в системах электроснабжения общего назначе-ния».Потери электрической энергии можно разде-лить на две группы (рис. 1).Рис. 1. Структура потерь электрической энергииК технологическим потерям относятся все тех-нические потери, расход на собственные нуждыи недоучет электроэнергии, связанный с погреш-ностью приборов учета. К коммерческим потерямотносятся разность между отпущенной в сеть элек-троэнергией и полученной потребителем с учетомтехнологических потерь.Потери электрической энергии при протеканиинесинусоидальных токов по ЛЭП (токов высшихУДК 621.311.1.016О НЕОБХОДИМОСТИ ВКЛЮЧЕНИЯ ДОБАВОЧНЫХ ПОТЕРЬ ОТ ВЫСШИХ ГАРМОНИК ТОКАВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПОТЕРИ ПРИ ПЕРЕДАЧЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИВ.С. Боровиков, Н.Н. Харлов, Т.Б. АкимжановТомский политехнический университетE-mail: rcr@tpu.ruУстановлено, что в линиях электропередачи 110 кВ в условиях высокого искажения синусоидальности тока имеют место доба-вочные потери активной мощности и энергии от действия высших гармонических составляющих. Добавочные потери во многихслучаях составляют значительную часть от основных потерь, но не учитываются в расчете технологических потерь электроэнер-гии. Сделан вывод о том, что добавочные потери активной мощности и энергии от действия высших гармонических составляю-щих необходимо рассчитывать для каждой конкретной линии на основе инструментального обследования параметров режимаи утверждать как технологические потери.Ключевые слова:Основные и добавочные потери, эффективность транспорта электрической энергии, технологические потери.Key words:Main and stray-load losses, efficiency of electric power transport, process losses.гармонических составляющих) относятся к так на-зываемым «добавочным потерям». Добавочные по-тери от токов высших гармонических составляю-щих считаются переменными, как так зависятот характера нагрузки потребителей и должны учи-тываться в группе «технологические потери». В на-стоящее время технологические потери рассчиты-ваются на основе приказа № 326 от 30.12.2008 г.«Об организации в Министерстве энергетики Рос-сийской Федерации работы по утверждению нор-мативов технологических потерь электроэнергиипри ее передаче по электрическим сетям» и еже-годно утверждаются в Министерстве энергетикиРоссийской Федерации.Добавочные потери от токов высших гармони-ческих составляющих в расчете технологическихпотерь на основе приказа № 326 в настоящее вре-мя не учтены. Учитываются потери только от пер-вой гармоники (основной частоты 50 Гц).Целью настоящей работы является оценка зна-чимости величины добавочных потерь активноймощности и энергии от высших гармоник тока инеобходимости их учета при расчете технологиче-ских потерь.Согласно математической модели режима длярасчета основных потерь и добавочных потерьмощности от действия высших гармонических со-ставляющих, описанной в [4], полные потери ак-тивной мощности в проводах многопроводнойЛЭП определяются по формуле:(1)где Ii,n(x) – действующее значение тока n-й гармоникив i-м проводе на расстоянии x от места проведенияизмерений; r01,i – погонное сопротивление i-го прово-да на основной частоте; √–n – коэффициент, учиты-вающий увеличение активного сопротивления прово-да вследствие явления поверхностного эффекта.Потери от протекания первой гармоники явля-ются основными потерями и определяются поформуле:(2)Потери, обусловленные протеканием токов вы-сших гармонических составляющих, определяютсяпо формуле:(3)В качестве примера линии с высоким коэффи-циентом искажения синусоидальности взята линияОКК-120 (Окино–Ключи–Кяхта) «Бурятэнерго»длиной 63,7 км, выполненная проводом АС-120/19на опорах типа П110-5 со стальным тросом маркиС50. Изменение коэффициентов искажения си-нусоидальности тока KI % в начале линии ОКК-120 в течение суток представлено на рис. 2.2äîá , 011 2 0( ) .lm Ni n ii nÐ I x r ndx= ==∑∑∫21 ,1 011 0( ) ,lmi iiÐ I x r dx==∑∫2, 011 1 0( ) ,lm Ni n ii nÐ I x r ndx= ==∑∑∫Известия Томского политехнического университета. 2013. Т. 322. № 492Рис. 2. Суточные графики изменения коэффициентов искажения синусоидальности тока в начале линии 110 кВ ОКК-120Рис. 3. Суточные графики изменения основных и добавочных потерь в линии ОКК-120Результаты расчета основных и добавочных по-терь активной мощности от высших гармониче-ских составляющих тока, выполненного на основеуравнений (2, 3) для линии ОКК-120, представле-ны на рис. 3.Расчеты потерь активной энергии за сутки по-казывают, что основные и добавочные потерив данном случае составляют 378,2 и 49,7 кВтч, со-ответственно. Уровень добавочных потерь электро-энергии достигает 13,1 % от основных потерь энер-гии.Несмотря на их значительную величину, в на-стоящее время они «автоматически» попадаютв разряд «коммерческие потери», не включаютсяв тариф и, соответственно, не оплачиваются по-требителем.Таблица. Структура потерь активной мощности в линиях110 кВ ОАО «МРСК Юга»Результаты проведенного инструментальногообследования линий 110 кВ энергосистем Юга так-же позволяют сделать выводы о значительных ис-кажениях синусоидальности тока в большинствелиний. На основе проведенных расчетов по фор-муле (1) была оценена структура основных и доба-вочных потерь активной мощности от токов вы-сших гармонических составляющих. Результатыпредставлены в таблице.Наибольшая величина добавочных потерь ха-рактерна для линий, питающих тяговые подстанциижелезной дороги, и в ЛЭП, в которых развиваютсярезонансные процессы на высших гармониках.Выводы1. Фактические технологические потери электри-ческой энергии при ее транспортировке в усло-виях несинусоидальных токов выше, чем поте-ри, рассчитанные на основе инструкции, утвер-жденной приказом № 326.2. Определение величины добавочных потерьот высших гармонических составляющих токавозможно только расчетным путем на основерезультатов инструментального исследованияпараметров режима работы электрической сети.3. Необходимо разработать и утвердить в устано-вленном порядке методику расчета добавочныхпотерь электрической энергии от действия вы-сших гармонических составляющих, включитьее в расчет технологических потерь электриче-ской энергии.4. Установить периодичность обязательного ин-струментального обследования сети 110 кВ дляоценки уровня добавочных потерь от несинус-оидальных токов.Наименование ЛЭППотери мощ-ности от токовпервой гар-моники, %Добавочные потеримощности от токоввысших гармониче-ских составляющих, %Промзона-Сулин 84,6 15,4Койсуг-Кугей 82,3 17,7Т-15- М.Курган 88,6 11,4Погорелово-Промзона 92,9 7,1Погорелово-Чеботовская 95,1 4,9Сальская-Сальская тяговая 93,4 6,6Линия № 22 97,5 2,5Линия № 64 87,4 12,6Линия № 66 98,5 1,5Суровикино-Песковатка 81,9 18,1Электроэнергетика93СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ1. Боровиков В.С., Волков М.В., Иванов В.В., Литвак В.В.,Мельников В.А., Погонин А.В., Харлов Н.Н. Опыт корпора-тивного обследования электрических сетей Сибири. – Томск:Изд-во Томского политехнического университета, 2010. –228 с.2. Аррилага Дж., Брэдли Д., Боджер П. Гармоники в электриче-ских системах / пер. с англ. – М.: Энергоатомиздат, 1990. –320 с., ил.3. Харлов Н.Н. Энергетические спектры напряжений и токов уз-лов нагрузки // Известия Томского политехнического универ-ситета. – 2005. – Т. 308. – № 7. – С. 75–79.4. Харлов Н.Н., Боровиков В.С., Литвак В.В. Энергетическое об-следование несинусоидальных режимов многопроводных ли-ний электропередачи // Электричество. – 2011. – № 12. –С. 12–15.Поступила 28.01.2013 г.

О необходимости включения добавочных потерь от высших гармоник тока в технологические потери при передаче электрической энергии

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Electronic archive of Tomsk Polytechnic University