Моделирование магистральной четырехпроводной электрической сети для исследования вклада потребителей в уровень несимметрии напряжений

Введение. В условиях переменной и распределенной нагрузки вопросы внутреннего симметрирования в низковольтных распределительных сетях не могут быть решены без использования эффективных алгоритмов выявления источников искажения. При этом сети данного класса напряжения, как правило, построены на базе магистральных схем. Разработка и апробация алгоритмов симметрирования в таких сетях является актуальной задачей.
Цель. Разработка математической модели трехфазной магистральной сети для исследования несимметричных режимов и определения вклада отдельных потребителей в уровень несимметрии напряжений.
Материалы и методы. В основе исследования лежат классические методы расчета линейных цепей переменного тока. Математическая модель магистральной сети реализует расчет в фазных координатах, позволяющий определять, помимо прочего, значение мощности искажения, привносимой в сеть отдельными электроприемниками.
Результаты и обсуждение. Реализована серия вычислительных экспериментов, направленная на оценку мощности искажения по нулевой последовательности. Анализ результатов позволил выделить две основные группы электроприемников: искажающие электроприемники (ИЭП) и корректирующие электроприемники (КЭП).
Заключение. В результате исследований выявлено, что алгоритм внутреннего симметрирования в магистральных четырехпроводных сетях может быть построен на основе оценки мощности искажения, в частности – действительной составляющей мощности нулевой последовательности.

1. Косоухов Ф. Д., Теремецкий М. Ю., Филиппов А. О. Показатели несимметрии токов и напряжений в сельских электрических сетях 0,38 кВ // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. 2008. № 11. С. 238–242.

2. Проблема несимметрии напряжений в сельских электрических сетях Республики Беларусь / Е. А. Тюнина [и др.] // Инновации в природообустройстве и защите в чрезвычайных ситуациях: материалы VII Международной научно-практической конференции, Саратов, 17–19 марта 2020 года. Саратов: ООО «Амирит». 2020. С. 39–42.

3. Торопов А. С., Глушкин Е. Я., Сульбереков В. Б., Проблема несимметрии напряжений в распределительных электрических сетях 0,4 КВ // Высокие технологии, наука и образование: актуальные вопросы, достижения и инновации: сборник статей XVII Всероссийской научно-практической конференции, Пенза, 17 декабря 2022 года. Пенза: Наука и просвещение (ИП Гуляев Г. Ю.), 2022. С. 23–25.

4. Самарин Г. Н., Сукиасян С. М., Егоров М. Ю. Проблема несимметрии напряжений в сельских сетях и ее решение посредством разработки устройства симметрирования напряжений // Известия Великолукской государственной сельскохозяйственной академии. 2013. № 3. С. 42–46.

5. Дед А. В. К проблеме современного состояния уровней показателей несимметрии напряжений и токов в сетях 0,4 кВ // Омский научный вестник. 2017. № 2(152). С. 63–65.

6. Косоухов Ф. Д., Васильев Н. В., Филиппов А. О. Снижение потерь от несимметрии токов и повышение качества электрической энергии в сетях 0,38 кВ с коммунально-бытовыми нагрузками // Электротехника. 2014. № 6. С. 8–12.

7. Саитбаталова Р. С., Ильдиряков С. Р. Некоторые вопросы несимметрии нагрузки в городских распределительных сетях низкого напряжения // Электрика. 2015. № 10. С. 7–11.

8. Анализ методов оценки долевого вклада потребителей в уровень несимметрии напряжений в точке общего присоединения / Д. А. Костюков, А. В. Петров, А. Е. Кущ, А. А. Васильев // Актуальные проблемы инженерных наук: материалы VII (64-й) ежегодной научно-практической конференции преподавателей, студентов и молодых ученых Северо-Кавказского федерального университета «Университетская наука – региону», Ставрополь, 03–29 апреля 2019 года. Ставрополь: Тэсэра, 2019. С. 50–53.

9. Костюков Д. А., Петров А. В., Кущ А. Е. Оценка долевого вклада потребителя в несимметрию напряжений по обратной последовательности в сетях с изолированной нейтралью // Вестник Северо-Кавказского федерального университета. 2018. № 5(68). С. 7-18. https://doi.org/10.37493/2307-907X-2018-68-5-7-18.

10. Моделирование несимметричных режимов трехфазных четырехпроводных сетей с использованием графиков нагрузок, полученных на основе гармонического синтеза / А. В. Петров, Д. В. Петров, В. Е. Мартусенко, К. Ю. Мелихов // Актуальные проблемы электроэнергетики, электроники и нанотехнологий: материалы IV ежегодной научно-практической конференции Северо-Кавказского федерального университета, Ставрополь, 04–30 апреля 2016 года. Ставрополь: Тэсэра, 2016. С. 91–96.