Патент на изобретение №2349012

(54) СПОСОБ СНИЖЕНИЯ ПОТЕРЬ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЯХ 6( 10)-0,4 кВ

(57) Реферат:

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат заключается в уменьшении коэффициента несимметрии токов и потерь электроэнергии, увеличении сроков службы трансформаторов и кабельных линий. Для этого способ заключается в выравнивании нагрузок в фазах линий 0,4-6(10) кВ и понижающих трансформаторах 6(10) кВ за счет использования выключателей, присоединяющих нагрузку к фазам линии электропередач 0,4 кВ с приемными устройствами, на которые поступают управляющие сигналы с приемопередающего устройства микроконтроллера, который использует датчики тока, установленные между линией электропередач и нагрузкой. Переключение нагрузок осуществляется исходя из условия минимизации коэффициента несимметрии тока в линии электропередач 0,4 кВ. 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электроснабжению, и может быть использовано в распределительных сетях 6(10)-0.4 кВ, содержащих питающую трехфазную линию 6(10) кВ, понижающий трансформатор 6(10) кВ-0,4 кВ и трехфазную линию 0,4 кВ с нулевым проводом, к которой подключены однофазные нагрузки.

Известен способ снижения потерь электроэнергии в распределительных сетях 6(10)-0,4 кВ, заключающийся в том, что компенсации реактивной мощности и выравнивания несимметрии напряжений можно добиться подключением в электрическую сеть 0,38 кВ реакторов. Управление реактором осуществляется при помощи тиристорных вентильных ключей, которые в зависимости от режима работы сети (перекомпенсация или недокомпенсация) пропускают или запирают прохождение реактивной мощности (Сукьянова С.В. Применение технических средств симметрирования нагрузок в сельских распределительных сетях 0,38 кВ для повышения качества и снижения потерь электрической энергии. Диссертация по специальности 05.20.02. – Иркутск, 2004 г. – 172 с.; с.50).

Главными недостатками использования реакторов являются их высокие стоимостные показатели, наличие сложной аппаратуры управления, постоянный контроль обслуживающего персонала за работой таких компенсирующих устройств, а также потери в них.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному способу снижения потерь электроэнергии в распределительных сетях 6(10)-0,4 кВ является способ, заключающийся, в использовании специальных устройств, имеющих минимальное сопротивление токам нулевой последовательности. Такие устройства получили название шунто-симметрирующих устройств (ШСУ). Устройства имеют минимальное сопротивление токам нулевой последовательности, большая часть этих токов замыкается на участке, где ШСУ подключается к сети, данное устройства как бы замыкают на себя (шунтируют) токи нулевой последовательности и почти не пропускают их на другие участки линии 0,38 кВ. ШСУ устанавливают в начале или в конце линии и подключают параллельно нагрузке. Напряжение нулевой последовательности на нагрузке будет минимальным и определяется только сопротивлением нулевой последовательности ШСУ (Сукьянова С.В. Применение технических средств симметрирования нагрузок в сельских распределительных сетях 0,38 кВ для повышения качества и снижения потерь электрической энергии. Диссертация по специальности 05.20.02. – Иркутск, 2004 г. – 172 с.; с.48, с.150).

Таким образом, подключение ШСУ в значительной степени улучшает качество напряжений у потребителей электрической энергии и уменьшает несимметрию токов в линии электропередач 0,4 кВ. Следует отметить, что ШСУ обладает внутренним сопротивлением, создавая дополнительные потери электроэнергии в сети и не устраняет основную несимметрию токов при неравнозначных токах по фазам, т.к являются индуктивной нагрузкой, которая увеличивает реактивную составляющую тока прямой последовательности, что приводит к снижению коэффициента мощности сети.

Мощность конденсаторных батарей шунто-симметрирующего устройства (ШСУ) выбирается из условия резонанса напряжения нулевой последовательности. Таким условием является равенство XL=XC (Ом) в каждой линии. При соблюдении равенства это устройство будет обладать минимальным сопротивлением токам нулевой последовательности, практически равному активному сопротивлению индуктивного элемента, и, следовательно, шунтирует трансформатор 10/0,4 кВ и часть линии 0,38 кВ.

Таким образом, основным недостатком известных способов является невозможность постоянного уменьшения коэффициента несимметрии токов в распределительных энергосистемах 6(10)-0.4 кВ. Другим недостатком этих способов является наличие потерь энергии в элементах применяемых устройств.

Задачей заявляемого способа является снижение потерь энергии и повышение эффективности работы в распределительных сетях 6(10)-0,4 кВ.

Технический результат, достигаемый в процессе решения поставленной задачи, заключается в уменьшении коэффициента несимметрии токов и потерь электроэнергии, увеличении сроков службы трансформаторов и кабельных линий.

Указанный технический результат обеспечивается способом снижения потерь электроэнергии в распределительных сетях 6(10)-0,4 кВ, заключающийся в выравнивании нагрузок в фазах линий 0,4-6(10) кВ и понижающих трансформаторах 6(10) кВ. Сигналы переменного тока датчиков тока с передающим устройством, установленных на однофазных нагрузках, и датчиков тока, установленных на шинах 0,4 кВ понижающего трансформатора, поступают на микроконтроллер, который принимает сигнал с датчиков тока однофазных нагрузок и датчиков тока с шин 0,4 кВ понижающего трансформатора, осуществляющего управление выключателями с приемным устройством, которые позволяют подключать любую из однофазных нагрузок к любой фазе трехфазной линии 0,4 кВ, при этом включение однофазных нагрузок линии электропередачи осуществляется исходя из условия минимизации коэффициента несимметрии тока в линии электропередач 0,4 кВ, при этом, если значения токов в фазах линии электропередач 0,4 кВ отличаются от среднего значения тока, то часть нагрузок с фаз, имеющих ток больше среднего, отключается от них и включается на фазы, имеющие ток меньше среднего, а конкретные нагрузки, подлежащие переключению, определяются с помощью микроконтроллера из условия близости суммарных токов в фазах линий 0,4 кВ их среднему значению.

Указанный технический результат обеспечивается равномерным распределением нагрузок по фазам линии электропередач за счет использования выключателей, подсоединяемых нагрузку к фазам линии электропередач 0,4 кВ с приемными устройствами, управляющими сигналами приемопередающего устройства микроконтроллера, который использует датчики тока, установленные между линией электропередач и нагрузкой. Сигналы датчиков тока с передающим устройством передаются на приемопередающее устройство микроконтроллера. На основании полученных данных с микроконтроллера осуществляют управление выключателями, подключающими и отключающими нагрузки к линии электропередач.

Заявленный способ реализуется следующим образом. На чертеже приведена схема включения понижающего трансформатора между питающей линией 6-10 кВ и удаленными однофазными нагрузками. На чертеже понижающий трансформатор 1, питающая трехфазная линия 2, удаленные однофазные нагрузки 3, подключенные к трехфазной линии 0,4 кВ с нулевым проводом 4, датчики тока 5 с передающими устройствами 6, посылающими сигнал на приемопередающее устройство 7 микроконтроллера 8, выключатели 9 с приводами, подсоединяющие нагрузку к фазам линии 0,4 кВ с приемными устройствами 10, датчики тока 11, установленные на шинах 0,4 кВ трансформатора и подающие сигнал на аналоговые входы микроконтроллера.

Если токи в фазах трансформатора и питающих фазах линии электропередач нагрузки не одинаковы, то сигналы с датчиков тока 5 передаются на приемопередающее устройство 7 микроконтроллера 8 и одновременно сигналы с датчиков тока 11 поступают на аналоговые входы микроконтроллера 8, который рассчитывает среднее значение тока и по специальной программе определяет, какую из нагрузок 3 необходимо отключить от фазы со значением суммарного тока больше среднего и к какой фазе со значением тока меньше среднего необходимо подключить эту нагрузку. Микроконтроллер 8 с помощью приемопередающего устройства 7 посылает управляющий сигнал приемным устройствам 10, управляющим выключателями 9 с приводами, подсоединяющих нагрузку к фазам линии 0,4 кВ, которые отключают нагрузку от более загруженной фазы и подключают ее к менее загруженной фазе.

Таким образом, происходит выравнивание нагрузок в линиях 6(10)-0,4 кВ электропередач и фазах трансформатора, что приводит к снижению потерь в них и уменьшению старения изоляции трансформатора и кабельных линий.

Формула изобретения

Способ снижения потерь электроэнергии в распределительных сетях 6(10)-0,4 кВ, заключающийся в выравнивании нагрузок в фазах линий 6(10) и 0,4 кВ и понижающих трансформаторах 6(10) кВ, отличающийся тем, что сигналы переменного тока датчиков тока с передающим устройством, установленных на однофазных нагрузках и датчиков тока, установленных на шинах 0,4 кВ понижающего трансформатора, поступают на микроконтроллер, который принимает сигнал с датчиков тока однофазных нагрузок и датчиков тока с шин 0,4 кВ понижающего трансформатора, и осуществляет с помощью приемопередающего устройства управление выключателями с приемным устройством, которые позволяют подключать любую из однофазных нагрузок к любой фазе трехфазной линии 0,4 кВ, при этом включение однофазных нагрузок линии электропередачи, осуществляется исходя из условия минимизации коэффициента несимметрии тока в линии электропередач 0,4 кВ, при этом, если значения токов в фазах линии электропередач 0,4 кВ отличаются от среднего значения тока, то часть нагрузок с фаз, имеющих ток, больше среднего, отключается от них и включается на фазы, имеющие ток меньше среднего, а конкретные нагрузки, подлежащие переключению, определяются с помощью микроконтроллера из условия близости суммарных токов в фазах линий 0,4 кВ их среднему значению.

РИСУНКИ