Проблемы электроснабжения в распредсетях., Обсуждение возможности изменения принципов построения распредсетей. Опции

[Гость_Владимир Шаров_*]

Уважаемые коллеги, хочу вынести на обсуждение целесообразность применения в распределительных сетях 0,4 кВ, особенно в сельской местности, реле компенсации несимметричного режима работы ВЛ 0,4 кВ. На форуме часто звучат вопросы, посвященные низкому качеству электрической энергии и методам борьбы с ним. Причины этого явления достаточно прозрачны – отсутствие денег у владельца сети, или отсутствие владельца сети. Перспективы появления денег достаточно долгосрочны, а применение на вводах стабилизаторов зачастую ещё более ухудшает общую картину нагрузок ВЛ.

Как один из возможных вариантов частичного решения данной проблемы можно предложить реле на вводе потребителя, коммутирующее нагрузку этого ввода на ту фазу ВЛ 0,4кВ, где на данный момент наблюдается минимальная токовая нагрузка и почти всегда максимальное напряжение, что позволит симметрировать токовую нагрузку по фазам, уменьшить токи в нулевом проводе, как следствие повысить напряжение у потребителя и уменьшить нагрузочные потери в ВЛ 0,4кВ. Привлекательностью проекта для потребителя электрической энергии является возможность получения наиболее качественного из возможных вариантов напряжения, увеличение надёжности электроснабжения в условиях защиты ВЛ 0,4 кВ плавкими вставками. Привлекательностью данного проекта для владельца сети может быть тот факт, что проблемы сетевого предприятия решаются за счёт средств потребителя, привлечённых желанием улучшить надёжность электроснабжения и качество электрической энергии.

Принципиальное отличие от существующих систем электроснабжения однофазного потребителя заключается в том, что каждое ответвление от ВЛ 0,4 кВ и ввод в дом выполняется трёхфазным, перед прибором учёта устанавливается указанное реле, которое анализирует состояние напряжения по фазам линии и с заданной выдержкой по времени переключает однофазную нагрузку на ту фазу линии, где в данный момент времени наблюдается максимальный уровень напряжения. Перерыв в электроснабжении составляет от 0,0033 до 0,0067 секунды, коммутация силовой цепи происходит в нулевой точке синусоиды во избежание появления гармонических составляющих.

Для оценки эффективности работы реле на основании статистических данных одного из ПЭС «Ростовэнерго» была создана математическая модель линии 0,4 кВ, где многократно опробовалась работа математической модели реле. В результате при применении одного реле на среднестатистической по ПЭС линии 0,4 кВ, при зимних максимумах нагрузки, в среднем у потребителя использующего реле, отклонение напряжения изменяется с -14,4% на -3%, коэффициент напряжения нулевой последовательности на вводе указанного потребителя изменяется с -11,6% на 6,3%, нагрузочные потери в ВЛ 0,4 кВ уменьшаются с 10,5% на 9,6%.

[Гость_Владимир Шаров_*]

Уважаемые коллеги, хочу вынести на обсуждение целесообразность применения в распределительных сетях 0,4 кВ, особенно в сельской местности, реле компенсации несимметричного режима работы ВЛ 0,4 кВ. На форуме часто звучат вопросы, посвященные низкому качеству электрической энергии и методам борьбы с ним. Причины этого явления достаточно прозрачны – отсутствие денег у владельца сети, или отсутствие владельца сети. Перспективы появления денег достаточно долгосрочны, а применение на вводах стабилизаторов зачастую ещё более ухудшает общую картину нагрузок ВЛ.

Как один из возможных вариантов частичного решения данной проблемы можно предложить реле на вводе потребителя, коммутирующее нагрузку этого ввода на ту фазу ВЛ 0,4кВ, где на данный момент наблюдается минимальная токовая нагрузка и почти всегда максимальное напряжение, что позволит симметрировать токовую нагрузку по фазам, уменьшить токи в нулевом проводе, как следствие повысить напряжение у потребителя и уменьшить нагрузочные потери в ВЛ 0,4кВ. Привлекательностью проекта для потребителя электрической энергии является возможность получения наиболее качественного из возможных вариантов напряжения, увеличение надёжности электроснабжения в условиях защиты ВЛ 0,4 кВ плавкими вставками. Привлекательностью данного проекта для владельца сети может быть тот факт, что проблемы сетевого предприятия решаются за счёт средств потребителя, привлечённых желанием улучшить надёжность электроснабжения и качество электрической энергии.

Принципиальное отличие от существующих систем электроснабжения однофазного потребителя заключается в том, что каждое ответвление от ВЛ 0,4 кВ и ввод в дом выполняется трёхфазным, перед прибором учёта устанавливается указанное реле, которое анализирует состояние напряжения по фазам линии и с заданной выдержкой по времени переключает однофазную нагрузку на ту фазу линии, где в данный момент времени наблюдается максимальный уровень напряжения. Перерыв в электроснабжении составляет от 0,0033 до 0,0067 секунды, коммутация силовой цепи происходит в нулевой точке синусоиды во избежание появления гармонических составляющих.

Для оценки эффективности работы реле на основании статистических данных одного из ПЭС «Ростовэнерго» была создана математическая модель линии 0,4 кВ, где многократно опробовалась работа математической модели реле. В результате при применении одного реле на среднестатистической по ПЭС линии 0,4 кВ, при зимних максимумах нагрузки, в среднем у потребителя использующего реле, отклонение напряжения изменяется с -14,4% на -3%, коэффициент напряжения нулевой последовательности на вводе указанного потребителя изменяется с -11,6% на 6,3%, нагрузочные потери в ВЛ 0,4 кВ уменьшаются с 10,5% на 9,6%.

[Макс]

Тут вот возникает одна проблема:
А что будет при МАССОВОМ применении таких реле, если такие потребители будут преобладать в нагрузке ТП? Не возникнет ли постоянных циклических переключений нагрузок с фазы на фазу?

Сообщение отредактировал Макс - 25.2.2008, 21:51

[Гость_Владимир Шаров_*]

Уважаемый Макс, при массовом применении подобных устройств на линии они, скорее всего, в данный момент времени, сбалансируют токовую нагрузку по фазам насколько это возможно из за дискретности нагрузки, останется лишь несимметрия обусловленная различным коэффициентом мощности и формой синусоиды нагрузки потребителя. Чего мы, собственно говоря, и добивались. Как будут вести себя N- количество реле в момент переходного процесса в линии сказать пока трудно ввиду сложности расчётов, но можно сказать, что задержка по времени срабатывания реле достаточная, для того чтобы пропустить переходный процесс в линии может исправить ситуацию. А одновременного переключения нескольких устройств не может быть, так как в цепи задержки сигнала используется RC цепочка с определённым разбросом параметров, так что каждое новое переключение мы, скорее всего, будем иметь из установившегося режима. Хотя вопрос интересный. Спасибо.

Цикличность (постоянный переход с фазы на фазу) действия самого устройства может быть вызван доминирующим влиянием токовой нагрузки потребителя, у которого установлено реле на падение напряжения в линии, процесс зависит как от параметров линии, так и от нагрузки. Статистические расчёты показывают, что в конце плохонькой линии «цикличность действия» наступает при нагрузке 10 – 14 А. Для борьбы с этим явлением предусмотрена юсовочка, настраиваемая на месте установки и блокирующая работу реле при достижении критической нагрузки, хотя возможен вариант установить блочок анализирующий состояние петли фаза-нуль и устанавливающий уровень срабатывания блокировки.

[Макс]

Не слишком ли сложно для рядовых однофазных нагрузок? По сложности потихоньку приближаемся к кондиционеру питания =)

[Гость_Владимир Шаров_*]

А если рассматривать и предложенное реле, и стабилизатор напряжения, и кондиционер питания как проявление одной и той же тенденции «скажем, получение качественного электроснабжения без судебных тяжб с гарантирующим поставщиком и собираний денег по улице для установки нового ТП», кстати, сотовый телефон по устройству значительно сложнее. А бытовая однофазная нагрузка в некоторых районах достигает 30-40%.

[Макс]

Качественного электроснабжения таким образом, ИМХО, не получится. Тут ведь главная причина - недостаток мощности. А вы предлагаете бороться только с одним из его проявлений. Конкретно по поводу борьбы с несимметрией нагрузки как таковой была хорошая статья в "Новостях электротехники" про дополнительные симметрирующие обмотки в трансформаторах - вот это решение мне кажется наилучшим. Кондиционер для бытовых применений дороговат, да и сам имеет не 100% КПД. Т.е его применение приведёт к увеличению потребляемой мощности от сети. Ну а увеличение мощности может происходить только за счёт увеличения тока, и соответственно потерь со всеми вытекающими... Предназначение ИБП ИМХО немного другое - это ведь просто хороший фильтр. Обычные бытовые ИБП просто тупо отключатся от сети при снижении напряжения по входу и разрядят батареи. Онлайноывые сделают тоже самое, только при чуть большем снижении. Так что, ИМХО, остаётся только судиться, ну или приобретать собственные генерирующие мощности =)

[Гость_Владимир Шаров_*]

Качественного электроснабжения таким образом, ИМХО, не получится. Тут ведь главная причина - недостаток мощности.

Уважаемый Макс, как правило, низкое качество электроэнергии передаваемой по распределительным сетям, расположенным в сельской местности, заключается в отклонении уровня напряжения, причиною которого является экономически необоснованная длина ВЛ 0,4 кВ. При обоснованной длине ВЛ 0,4 кВ 500 метров, я, работая мастером сетевого участка встречал ВЛ длиной 4 км. Учитывая тот факт, что за последние 17 лет характер и уровень бытовой нагрузки значительно изменился, а оборудование стоит с советских времён, с напряжением складывается такая ситуация: в начале линии напряжение порядка 240-250 В из за задранных под самый верх анцапф трансформатора, а в конце линии не в самом худшем варианте порядка 180-190 В.

Конкретно по поводу борьбы с несимметрией нагрузки как таковой была хорошая статья в "Новостях электротехники" про дополнительные симметрирующие обмотки в трансформаторах - вот это решение мне кажется наилучшим.

По поводу симметрирования нагрузок в обмотках трансформатора можно сказать, что вещь это очень полезная, особенно если на небольшом примере рассмотреть такой расклад: допустим мы имеем ТП с трансформатором ТМ 160 и отходящую линию 0,4 кВ длинной в 1 км выполненную проводом марки АС 35, для примера рассмотрим одну фазу линии, и предположим что она нагружена равномерно по своей длине, тогда распределение токовой нагрузки по длине линии будет монотонно убывающей к концу линии функцией, и мы будем недалеки от истины, для простоты расчётов, представив ток в линии 1/2 от тока проходящего по обмотке трансформатора. Омическое сопротивление эквивалентной обмотки трансформатора ТМ 160 – 0,048 Ом; активное сопротивление 1 км провода АС 35 - 0,79 Ом. Падение напряжения на рассматриваемом участке ∆U=I*0.048+1/2*I*0.79, сравнивая падения напряжения в трансформаторе и по длине линии получаем ∆Uлинии/∆Uтр-ра = (1/2*I*0.79)/ (I*0.048) = 8,3; то есть в рассматриваемом случае (а я беру обычное оборудование, и идеально симметричную нагрузку) падение напряжения по длине линии в 8,3 раза больше нежели падение напряжения в трансформаторе. И если люди находят необходимым симметрировать нагрузку в трансформаторе, то не более ли эффективно предоставить возможность нагрузке симметрировать токи и в линии и в трансформаторе?

[Макс]

Конечно, такая релюшка поможет выжать последние соки из системы, но появятся ополнительные помехи от переключения этой релюхи - токи/напряжения в разных фазах одновременно через ноль не переходят. Кстати, если нагрузка будет вызывать большую просадку в линии то циклические переключения очень возможны - сопротивление фаз примерно одинаково.
PS: Это скорее характерно для дачных и коттеджных посёлков, а в обычной сельской местности у нас преобладают кратковременные и долговременные отключения из-за повреждений ВЛ фидеров 6 кВ - деревни повымерли - нагрузки там небольшие, места теперь глухие - после грозы, ветра или снегопада приличного мечутся ОВБ по району. Ну а потребители либо дизелят либо юзают керосиновые лампы со свечами - такова реальность 21 века =)

Сообщение отредактировал Макс - 1.3.2008, 1:33

[Гость_Владимир Шаров_*]

Конечно, такая релюшка поможет выжать последние соки из системы,

Повторюсь, что релюшка призвана симметрировать систему токов в фазах линии, используя для этих целей уже существующую нагрузку, ничего дополнительно не высасывая, обеспечивая пользователю данного реле наибольшее из возможных вариантов фазного напряжения.

но появятся ополнительные помехи от переключения этой релюхи - токи/напряжения в разных фазах одновременно через ноль не переходят.

Перерыв в электроснабжении составляет от 0,0033 до 0,0067 секунды

Перерыв в электроснабжении обусловлен именно тем, что например, отключивши нагрузку в нулевой точке фазы А, реле для включения «ждёт» наступления нулевой точки фазы В или С.


Конечно же, устройство, о котором мы говорим, не имело бы особого смысла при построении структуры сетей образом, исключающим отклонение параметров ПКЭ, но реальность и успешный бизнес продавцов стабилизаторов напряжения (автоматически регулируемый вольтодобавочный трансформатор), всё-таки говорит нам о необходимости предприятия каких либо мер в этой области. Кстати наилучшими средствами борьбы с отключением ВЛ 6 -10 кВ является обрезка деревьев и замена разрядников перед грозовым сезоном, попадающие под техническое обслуживание и не требующие особых затрат, во всяком случае несравнимы с затратами на реконструкцию распредсетей.

Сообщение отредактировал Владимир Шаров - 1.3.2008, 23:01

[Макс]

А устанавливаться эти реле где будут? Насколько я понял - на столбе у места отпайки, или на вводе у потребителя?

[Гость_Владимир Шаров_*]

Во ВРУ потребителя, по хорошему бы перед счётчиком.

Сообщение отредактировал Владимир Шаров - 2.3.2008, 20:03

[zem]

Значит если в деревне на фазах 180-190 В, то при помощи реле у всех будет около 185 В. Уж лучше что-нибудь на ТП установить, чтоб в деревне было 220-230, а хотя бы и 210-230 В. Опять же аппарат надо будет защищать от гроз, от КЗ, от возможности подключения мимо счетчика. На отпайке вообще нереально, если что случиться, пол деревни будет сидеть без света несколько дней, пока спецы из района приедут и эту электронику выбрасят на фиг.

[Макс]

В сельской местности ВРУ и отпайки к ним у потребителей как правило однофазные - необходимо будет значительно переделывать и отпайки и ВРУ...

Сообщение отредактировал Макс - 2.3.2008, 22:58

[Гость_Владимир Шаров_*]

Значит если в деревне на фазах 180-190 В, то при помощи реле у всех будет около 185 В.

В результате при применении одного реле на среднестатистической по ПЭС линии 0,4 кВ, при зимних максимумах нагрузки, в среднем у потребителя использующего реле, отклонение напряжения изменяется с -14,4% на -3%, коэффициент напряжения нулевой последовательности на вводе указанного потребителя изменяется с -11,6% на 6,3%, нагрузочные потери в ВЛ 0,4 кВ уменьшаются с 10,5% на 9,6%.

Уж лучше что-нибудь на ТП установить, чтоб в деревне было 220-230, а хотя бы и 210-230 В.

На ТП при этх раскладах ничего не поможет, можно в линии установить ЛВДТ (линейный вольтодобавочний трансформатор), но кто нибудь их на линии видел?

[Макс]

А такие в природе существуют как стандартное сертифицированное изделие? Никогда не встречал.....

[Гость_Владимир Шаров_*]

А такие в природе существуют как стандартное сертифицированное изделие? Никогда не встречал.....

Посмотри http://www.kippribor.ru/?id=6399&desc=1 у меня правда задумка чуть другая, но похоже.

[Гость_Владимир Шаров_*]

«Теоретическая статья о возможности усложнить шахматную игру посредством изъятия одной ладейной пешки. Менар предлагает, рекомендует, спорит и кончает тем, что отвергает это новшество.» Х.Л. Борхес Пьер Менар автор Дон Кихота.