Способ измерения потерь мощности от несимметричных токов в трёхфазных трансформаторах и четырёхпроводных линиях электропередачи

Изобретение относится к области электротехники, в частности к определению потерь мощности в системах электропередачи. Способ измерения потерь мощности от несимметричных токов в трехфазных трансформаторах и четырехпроводных линиях заключается в том, что измеряют при несимметричной нагрузке коэффициенты обратной и нулевой последовательности токов в трехфазном трансформаторе (четырехпроводной линии) и по результатам измерения определяют коэффициент потерь мощности от несимметричных токов. Технический результат заключается в возможности определять отдельные потери мощности от несимметричных токов в трехфазных трансформаторах и четырехпроводных линиях электропередачи. 1 табл.

 

Изобретение относится к области электротехники, в частности к определению потерь мощности в системах электропередачи.

Известно, что потери мощности и энергии в трехфазных трансформаторах и линиях электропередачи зависят от несимметричных токов в них. В кН.: Р. Дрехслер. «Измерение и оценка качества электроэнергии при несимметричной и нелинейной нагрузке»: Пер. с чешск. М.: Энергоатомиздат, 1985, 112 с., предлагается оценивать потери в элементах системы электропередачи по величине мощности пульсаций, скрытой мощности, мощности искажений и реактивной мощности.

По этим показателям для измерения потерь потребуется большой объем измерительной информации с довольно громоздкими дальнейшими вычислениями.

Наиболее близким техническим решением к изобретению относится «Способ измерения потерь и тока холостого хода силовых трансформаторов в полевых условиях и устройство для его осуществления» (Патент РФ №2533530, МПК G01R 31/06, опубл. 20.11.2014), предусматривающий измерение напряжения на первичной обмотке трансформатора при разомкнутой вторичной обмотке. В данном способе измерения потерь силовых трансформаторов в качестве источника регулируемого напряжения использован автономный асинхронный генератор с конденсаторами возбуждения, выходное напряжение которого ступенчато регулируют в пределах от 70 до 110% от номинального напряжения посредством переключения конденсаторов регулирования при переходе коммутируемого напряжения через «ноль», осуществляемое трехфазными бесконтактными электронными ключами, управляемыми через оптронные входы дешифратором и многопозиционным переключателем.

Недостатком данного способа является измерение общих потерь в трансформаторе при холостом ходе, а не отдельных составляющих - потерь мощности от несимметричных токов, а также невозможность измерения потерь в трансформаторе в рабочем режиме.

Задача изобретения - определение потерь мощности от несимметричных токов в трехфазных трансформаторах и четырехпроводных линиях электропередачи по результатам измерения известных показателей электроэнергии:

- коэффициента обратной последовательности токов K2i,

- коэффициента нулевой последовательности токов K0i.

Поставленная задача решается следующим образом.

В способе измерения потерь мощности от несимметричных токов в трехфазных трансформаторах и четырехпроводных линиях, предусматривающего применение источника регулируемого трехфазного напряжения, измеряют при несимметричной нагрузке коэффициенты обратной и нулевой последовательности токов в трехфазном трансформаторе (четырехпроводной линии) и по результатам измерения определяют коэффициент потерь мощности от несимметричных токов по формуле:

откуда ΔPε=KεΔP1,

где: R0, R1 - активные сопротивления нулевой и прямой последовательности трансформатора (линии);

ΔPε - потери мощности от несимметричных токов;

P1 - потери мощности от тока прямой последовательности.

Новые существенные признаки

1. Измеряют в четырехпроводной сети при несимметричной нагрузке коэффициенты обратной и нулевой последовательности трехфазных токов.

2. По результатам измерения определяют коэффициент потерь мощности от несимметрии токов в трехфазном трансформаторе (линии) по формуле:

3. Зная коэффициент Kε и потери мощности от тока прямой последовательности определяют потери мощности от несимметрии токов в трансформаторе (линии):

ΔPε=KεΔP1.

Перечисленные новые существенные признаки в совокупности с известными необходимы и достаточны для достижения технического результата, на который распространяется исчерпываемый объем правовой охраны.

Технический результат

1. Разработан простой способ измерения потерь мощности от несимметричных токов в трехфазных трансформаторах и четырехпроводных линиях, составляющих дополнительные потери, за счет снижения которых достигается снижение общих потерь.

2. Минимальный набор материально-технических средств.

3. Измерения реализуются с помощью одного измерительного прибора «Энергомонитор 3.3» высокого класса точности 0,1, приведенная погрешность которого не превышает 0,1%. Поэтому точность измерения симметричных составляющих токов будет высокой (методическая погрешность отсутствует).

4. Разработанное математическое выражение для коэффициента потерь мощности от несимметричных токов в трехфазных трансформаторах и четырехпроводных линиях является простым. Поэтому отсутствуют громоздкие вычисления потерь мощности в трехфазных трансформаторах и четырехпроводных линиях.

Пояснения к способу измерения потерь

Современные трехфазные четырехпроводные сети, как правило, имеют неравномерную нагрузку. Поэтому в них создаются несимметричные токи. В трехфазных трансформаторах и четырехпроводных линиях возникают потери мощности и электрической энергии от несимметричных токов. При разработке средств и способов снижения потерь в трансформаторах и линиях важно иметь информацию не только о полных потерях, но и, прежде всего, о частичных потерях мощности, составляющих эти потери, и принимать меры по их снижению. К частичным потерям относятся потери мощности от несимметричных токов.

В трехфазной четырехпроводной сети при симметричной синусоидальной трехфазной системе напряжений и несимметричной линейной нагрузке возникает трехфазная несимметричная система токов, которая может быть разложена на симметричные составляющие токов прямой I1, обратной I2 и нулевой I0 последовательности. Эти составляющие токов характеризуются коэффициентами обратной и нулевой последовательности токов, которые измеряются прибором «Энергомонитор 3.3». По результатам измерения вычисляется важнейший критерий (коэффициент) потерь мощности от несимметричных токов, равный отношению потерь мощности от токов обратной и нулевой последовательности ΔPε к потерям мощности от токов прямой последовательности ΔP1:

где

Зная потери мощности от токов прямой последовательности и коэффициент Kε, определяют потери мощности от несимметричных токов в трехфазном трансформаторе (линии):

ΔPε=KεΔP1.

Для экспериментальной проверки способа измерения потерь мощности от несимметричных токов в трехфазных трансформаторах и четырехпроводных линиях электропередачи в научно-исследовательской лаборатории кафедры электроэнергетики и электрооборудования федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Санкт-Петербургский государственный аграрный университет» (ФГБОУ ВО СПбГАУ) изготовлена физическая модель электрической сети 0,38 кВ. Эта модель содержит реальное электротехническое оборудование: трехфазные трансформаторы типа ТМГ мощностью 25 кВА с номинальными первичным и вторичным напряжениями 0,38 кВ, четырехпроводную линию электропередачи, выполненную проводом марки СИП-4, сечением 25 мм2, длиной 370 м, нагрузочное устройство: набор регулируемых однофазных резисторов в трехфазном исполнении общей мощностью 25 кВт и два трехфазных асинхронных электродвигателя по 4,5 кВт с генераторами постоянного тока на общем валу. Измерения потерь мощности и других физических величин в трансформаторе и линии производились с помощью измерительных устройств «Энергомонитор 3.3», имеющих класс точности 0,1.

На физической модели сети 0,38 кВ проведены исследования потерь мощности от несимметричных токов в трансформаторах со схемами соединения обмоток Y/YH, Y/YH СУ, Y/ZH и четырехпроводной линии. При этом потери мощности от несимметрии токов, полученные опытным путем, сравнивались с расчетными данными. Расхождение между опытными и расчетными данными не превышало 1,5%, что подтверждает правильность предлагаемого способа измерения потерь мощности от несимметричных токов.

В таблице 1 приведены результаты исследования потерь мощности от несимметрии токов в трансформаторе Y/YH на физической модели сети 0,38 кВ при изменении двухфазной нагрузки (опыты №№1…5).

Способ измерения потерь мощности от несимметричных токов в трехфазных трансформаторах и четырехпроводных линиях электропередачи прошел экспериментальную проверку. Результаты эксперимента совпали с результатами расчета.

Источник информации

1. Дрехслер Р. Измерение и оценка качества электроэнергии при несимметричной и нелинейной нагрузке: Пер. с чешск. М.: Энергоатомиздат, 1985. - 112 с.

2. Патент РФ №1533530. Способ измерения потерь и тока холостого хода силовых трансформаторов в полевых условиях и устройство для его осуществления. МПК G01R 31/06, опубл. 20.11.2014.

Способ измерения потерь мощности от несимметричных токов в трехфазных трансформаторах и четырехпроводных линиях, предусматривающий применение источника регулируемого трехфазного напряжения, отличающийся тем, что измеряют при несимметричной нагрузке коэффициенты обратной и нулевой последовательности токов в трехфазном трансформаторе (четырехпроводной линии) и по результатам измерения определяют коэффициент потерь мощности от несимметричных токов по формуле
откуда ΔPε=KεΔP1,
где R0, R1 - активные сопротивления нулевой и прямой последовательности трансформатора (линии);
ΔPε - потери мощности от несимметричных токов;
ΔP1 - потери мощности от тока прямой последовательности.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к средствам диагностики силового электрооборудования. Способ диагностики приводного механизма (2, 2'), содержащего катушку (211, 212) и устройство (22, 22') управления энергоснабжением катушки, включает следующие этапы: управляют энергоснабжением приводного механизма посредством устройства диагностики (3), управляют энергоснабжением катушки посредством устройства управления, отслеживают на уровне устройства диагностики электрической характеристики электрического сигнала, в частности электрического сигнала, питающего приводной механизм, и диагностируют приводной механизм с использованием результатов этапа отслеживания.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат - повышение устойчивости испытаний.

Изобретение относится к электромашиностроению. Способ заключается в том, что регистрируют затухающее напряжение статора, индуктированного затухающим полем ротора, при отключении из состояния холостого хода холодной и горячей машины.

Изобретение относится к области испытаний витковой изоляции обмоток статоров электрических машин переменного тока при массовом серийном производстве. Сущность: создают режим ударного импульсного возбуждения одновременно всех параллельно включенных фаз импульсными токами i от генератора импульсных напряжений ГИН путем возбуждения при этом испытательных импульсных междувитковых напряжений, равных ЭДС самоиндукции секций e=-Ldi/dt.

Изобретение относится к области электротехники и может использоваться для диагностирования межвиткового замыкания в обмотках электрических машин с монолитными металлическими сердечниками.

Изобретение относится к способу адаптации обнаружения короткого замыкания на землю к изменению состояния электрической машины. Сущность: электрическая машина находится в первом состоянии машины, первое опорное значение определяется для измеряемых значений электрической величины.

Изобретение относится к диагностике обмоток электрических машин. Сущность: способ обнаружения короткого замыкания на землю во вращающейся электрической машине содержит подачу тестового сигнала на заданной частоте на обмотку, измерение электрического параметра сигнала отклика в обмотке, являющегося результатом поданного тестового сигнала, и обнаружение короткого замыкания на землю на основании измеренного значения электрического параметра.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для определения неисправного состояния индуктивных обмоток электрических машин. Технический результат: расширение арсенала технических средств.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для выявления межвитковых повреждений в обмотке статора асинхронного электродвигателя. Технический результат: возможность диагностирования межвитковых повреждений на ранней стадии развития.

Предлагаемые способ измерения потерь и тока холостого хода силовых трансформаторов в полевых условиях и устройство для его осуществления относятся к электротехнике и могут быть использованы для расчета и обоснования нормативов технологических потерь электроэнергии при ее передаче по электрическим сетям.
Наверх