Методика определения комплексного значения технических потерь полной мощности в силовых трехфазных двухобмоточных трансформаторах, учитывающая дополнительные потери от высших гармонических составляющих

Введение. В последние годы отмечается значительное ухудшение качества электрической энергии в сетях промышленных и непромышленных потребителей, связанное с тем, что к ним подключается все больше электроприемников имеющих нелинейную вольтамперную характеристику и генерирующие в сеть высшие гармонические составляющие тока. Высшие гармонические составляющие тока создают дополнительные потери в обмотках трансформаторов и дополнительные потери на вихревые токи в магнитопроводе. Все это приводит к снижению эффективности процессов передачи электроэнергии и сокращению расчетного срока службы электрооборудования и электрических сетей.

Цель. Разработать и апробировать методику для определения комплексного значения технических потерь полной мощности в силовых трехфазных двухобмоточных трансформаторах, учитывающую дополнительные потери от высших гармонических составляющих.

Материалы и методы. Для реализации методики применяется Т-образная схема замещения силового трехфазного двухобмоточного трансформатора, которая принимается симметричной. Для выполнения расчетов с использованием предлагаемой методики необходимы паспортные данные силового трехфазного двухобмоточного трансформатора, а также данные (активная мощность, сила тока и напряжение), измеряемые для каждой из трех фаз и для каждой гармонической составляющей начиная с 1-й до 40-й с помощью измерительных приборов, установленных во вводной ячейке, питающей шины низшего напряжения трансформаторной подстанции, к которой подключен конечный потребитель электрической энергии.

Результаты и обсуждение. Апробация разработанной методики выполнена на примере действующей системы электроснабжения питающей цех по цинкованию металла, в состав которой входит силовой трехфазный двухобмоточный трансформатор марки ТМЗ номинальной мощностью 1000 кВ·А. Измеренные данные о величине и гармоническом составе силы тока, активной мощности и напряжении питания, получены с помощью анализатора качества электрической энергии Энергомонитор 3.3 Т, установленного во вводной ячейке, питающей шины низшего напряжения трансформаторной подстанции. По итогам апробации рассчитано комплексное значение технических потерь полной мощности в силовом трехфазном двухобмоточном трансформаторе с учетом дополнительных потерь от высших гармонических составляющих.

Заключение. Разработанная методика позволяет повысить точность определения комплексного значения технических потерь полной мощности в силовых трехфазных двухобмоточных трансформаторах, эксплуатируемых в городских и промышленных системах электроснабжения, за счет учета дополнительных потерь, связанных с наличием высших гармонических составляющих в системе электроснабжения, обусловленных наличием нелинейной электрической нагрузки.

1. Чернышева Д. В. Влияние несинусоидальности напряжения и тока на элементы системы электроснабжения // Известия Юго-Западного государственного университета. Техника и технологии. 2012. № 2-1. С. 100-105.

2. Прищепа Д. Н., Загрутдинов Ю. А. Негативное воздействие нелинейной нагрузки на систему электроснабжения // Труды Военно-космической академии им. А. Ф. Можайского. 2014. № 644. С. 199-203.

3. Анализ спектрального состава токов и напряжений светодиодных и газоразрядных источников света / Н. П. Боярская, С. А. Темербаев, В. П. Довгун и др. // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. 2013. № 8. С. 180-184.

4. Лещинская Т. Б., Таранов М. М. Исследование токов эмиссии бытовых электроприемников // Вестник Московского государственного агроинженерного университета им. В. П. Горячкина. 2009. № 2. С. 54-61.

5. Гужов С., Полищук А., Туркин А. Сети уличного освещения с полупроводниковыми управляющими устройствами и источниками света: управление и расчет режимов // Полупроводниковая светотехника. 2009. № 1. С. 42-46.

6. Способ определения технологических потерь электроэнергии на тягу на тяговых подстанциях постоянного тока железнодорожного транспорта: патент РФ № 2573098 МПК B60M 3/00, G01R 21/133 / Каштанов А. Л., Незевак В. Л., Никифоров М. М., Ушаков С. Ю., Черемисин В. Т. 2016.

7. Способ определения комплексного значения совокупных потерь полной мощности в городских и промышленных системах электроснабжения: патент РФ № 2815674 МПК G01R 21/133 / Костинский С. С., Ливенцов В. С. 2024.

8. Брускин Д. Э., Зорохович А. Е., Хвостов В. С. Электрические машины и микромашины: учеб. для электротехн. спец. вузов. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Высшая школа, 1987. 528 с.

9. Singh G. K. Power system harmonics research: a survey // European Transactions on Electrical Power. 2009. V. 19. Is. 2. P. 151-172.

10. Jaisiva S., Neelan S., Ilansezhian T. Harmonic analysis in non-linear loads of power system // International Research Journal of Engineering and Technology. 2016. V. 3. Is. 5. P. 1474-1478.