Методы снижения несимметричных напряжений в распределительных сетях

Автор: Федоров Андрей Валерьевич

КГЭУ, г. Казань 

Несимметрия напряжений или, по-другому, перекос фаз — несимметрия трёхфазной системы напряжений. Несимметрия напряжений происходит только в трёхфазной сети под воздействием неравномерного распределения нагрузок по её фазам.

Любую несимметричную систему напряжений и токов можно разложить на симметричные составляющие – системы прямой, обратной и нулевой последовательности. Перекос фаз характеризуется коэффициентом несимметрии напряжений по обратной последовательности и коэффициентом несимметрии напряжений по нулевой последовательности.

Нормально и предельно допустимые значения коэффициента несимметрии по обратной последовательности в точках общего присоединения к электрическим сетям, и по нулевой последовательности в точках общего присоединения к четырехпроводным электрическим сетям равны 2,0 и 4,0 % соответственно.

Режим трехфазной сети будет симметричен при отсутствии напряжений и токов обратной и нулевой последовательности. Поэтому все методы симметрирования направлены на устранение или уменьшение симметричных составляющих данных последовательностей. Различают четыре способа симметрирования напряжения: перераспределение нагрузок; компенсация токов симметричных составляющих; увеличение мощности к.з. и фильтрация токов симметричных составляющих.

Способ компенсации токов симметричных составляющих реализуется подключением на фазные и линейные напряжения дополнительных (симметрирующих) элементов, в качестве которых используются конденсаторные батареи. Симметрирующее устройство отстраивается таким образом, чтобы вектор тока в нагрузочном узле компенсировался вектором тока создаваемым данным устройством.

Способ увеличения мощности к.з. заключается в изменении параметров распределительного трансформатора и отходящих от него линий. Исследования показали, что уравновешенность напряжений и их симметрия повышаются, если уменьшается сопротивление нулевой последовательности питающего трансформатора и сопротивление питающих линий. Такое изменение параметров соответствует увеличению мощности к.з. сети низкого напряжения.

Способ фильтрации токов симметричных составляющих осуществляется с помощью устройств, сопротивление нулевой последовательности которых имеет минимально возможное значение. Такие устройства выполняются на базе индуктивно-емкостных элементов как с электрическими, так и с электромагнитными связями. При установке фильтровых устройств на зажимы несимметричной и нелинейной нагрузки токи нулевой последовательности и высшие гармоники, кратные трем, замыкаясь через эти устройства, не протекают по элементам сети. В результате существенно снижаются дополнительные потери напряжения, а также потери мощности.

Наиболее простым, традиционным и эффективным способом уменьшения несимметрии напряжения является перераспределение нагрузок по фазам. Его применение позволяет существенно уменьшить несимметрию напряжений и токов в электрических сетях с коммунально-бытовой и смешанной нагрузками. Многолетние наблюдения в распределительных сетях 0,38 кВ показали, что правила симметричного подключения однофазной нагрузки нарушаются в 90% случаев. Такая халатность службы электрификации отдельных хозяйств приводит к тому, что хозяйство терпит значительные убытки от низкого качества и дополнительных потерь электрической энергии, обусловленных ННТ, но не предпринимает мер для обеспечения перераспределения нагрузок. Следует отметить, что некоторые хозяйства не имеют даже средств контроля распределения нагрузки, простых токоизмерительных клещей.

Вместе с тем, перераспределение нагрузок производить необходимо, так как проведенными исследованиями установлено, что потери электрической энергии, обусловленные ННТ, могут быть снижены на 15…20 %. Кроме того, значительно улучшается качество электрической энергии и, в первую очередь, такие основные показатели качества как отклонение напряжения, коэффициенты обратной и нулевой последовательностей напряжения.

Список литературы:

1.     Вохидов А. Д., Немцев Г. А. К определению потерь мощности при несимметричной нагрузке. //Вестник Чувашского университета, № 1, 2015.

2.     Идельчик В. И. Электрические системы и сети: Учебник для вузов. — М.: Энергоатомиздат, 1989.