Сборник докладов Энергетика, надежность, безопасность

Подождите немного. Документ загружается.

Секция 1

ЭНЕРГЕТИКА: ЭКОЛОГИЯ, НАДЕЖНОСТЬ, БЕЗОПАСНОСТЬ

УДК 621.311

Электромагнитная безопасность в электротяговых сетях

В.П. Закарюкин, А.В. Крюков, А.Н. Иванов

Иркутский государственный университет путей сообщения, г. Иркутск

AVK@IRGUPS.RU

Межотраслевые правила по охране труда и санитарные нормы устанавливают предельно

допустимые уровни (ПДУ) напряженности воздействующих электрических и магнитных полей

частотой 50 Гц в производственных условиях в течение смены соответственно равными 5 кВ/м и

80 А/м. Напряженности определяются на высоте 1.8 м от поверхности земли, а также и в других

точках рабочего

пространства. Согласно [1] ПДУ напряжённость магнитного поля промышленной

частоты в жилых помещениях не должна превышать 8 А/м. Более поздние уточнения [2]

устанавливает ПДУ для жилых помещений в 4 А/м, а для селитебной территории – 8 А/м.

Напряженности электромагнитного поля (ЭМП) могут определяться экспериментально или на

основе математического моделирования.

Тяговые сети (ТС) железных дорог переменного

тока могут создавать значительные

электромагнитные поля (ЭМП). В ряде случаев, особенно при прохождении трассы дороги по

селитебной территории, уровень напряженности этих полей может превосходить ПДУ. В работе

[3] отмечается, что в условиях электрифицированной железной дороги трудно обеспечить

получение экспериментальных данных, отвечающих максимальным уровням напряженности

ЭМП, поэтому рекомендуется исследования ЭМП, создаваемых тяговыми

сетями, как на

эксплуатируемых, так и на вновь создаваемых объектах выполнять на основе математического

моделирования.

Для выполнения таких расчетов можно использовать методику индикаторных проводов,

разработанную в ИрГУПСе [4]. Эта методика позволяет рассчитывать напряженности ЭМП для

заданной схемно-режимной ситуации. Однако биологическое влияние имеет не только величина

напряженности, но и характер ее

изменения во времени [5]. Низкочастотная магнитная

окружающая среда имеет особое биологическое значение, так как она соответствует основным

физиологическим ритмам. Ряд исследований [5] говорит о том, что изменения состояния поля

оказывают большее биологическое влияние, чем неизменные поля с регулярной синусоидальной

формой волн. Исследования, проведенные в Канаде, показали, что среди персонала, работающего

в присутствии быстро

меняющихся ЭМП, наблюдается увеличение в 1,9 раза числа несчастных

случаев по отношению к работникам, занятым на других производствах.

По указанным причинам приобретает особую актуальность задача создания технологии

моделирования динамики изменения магнитных полей, создаваемых тяговыми сетями железных

дорог переменного тока. Такая технология может быть создана на основе интеграции методики

индикаторных проводов и

методов имитационного моделирования систем тягового

электроснабжения, разработанных в ИрГУПСе [6].

Для моделирования ЭМП может применяться программный комплекс расчетов режимов в

фазных координатах FAZONORD, созданный в ИрГУПСе [7]. Этот комплекс позволяет

производить полнофункциональное моделирование многопроводных линий с любым

расположением и соединением проводов при учете взаимоиндуктивных и емкостных связей. Если

какой-то провод не связан с

другими, то его напряжение по отношению к земле определяется

потенциалом электрического поля в месте расположения провода. Применяя изолированный

индикаторный провод для определения потенциалов на разных высотах и расстояниях от

многопроводной системы, можно вычислить составляющие напряженности электрического поля.

Например, вертикальная составляющая поля, определяемая разностью потенциалов проводов

∆

размещенных на различных высотах при небольшом их перепаде

∆

, определяется по формуле

∆

Начало координат предполагается в центре трассы многопроводной системы, ось Y

направлена вертикально вверх, ось X – вдоль поверхности земли в правосторонней системе

координат.

Для определения напряженности магнитного поля требуется два индикаторных провода

И1 и И2, на конце которых установлена перемычка, так что разность напряжений в их начале

определяется наводимой в контуре ЭДС. В

соответствии с законом электромагнитной индукции

Х-составляющая напряженности магнитного поля определяется при вертикальном расположении

индикаторных проводов по следующему соотношению:

Секция 1

ЭНЕРГЕТИКА: ЭКОЛОГИЯ, НАДЕЖНОСТЬ, БЕЗОПАСНОСТЬ

µω

−

ИИ

где

, – напряжения индикаторных проводов;

=314 рад/с,

– магнитная постоянная, S

– площадь контура между индикаторными проводами;

1j −= .

Напряжения

и определяются путем расчета режима электрической сети,

включающей изучаемую систему проводов. Указанная особенность позволяет, в отличие от

известных методик, реализовать системный подход к моделированию ЭМП, при котором

напряженности рассчитываются не для локального объекта, а с учетом его неразрывной связи со

сложной электроэнергетической системой.

Вертикальная составляющая напряженности магнитного поля определяется аналогично,

только

индикаторные провода располагаются горизонтально.

Вычисление величины вектора напряженности электрического или магнитного поля путем

непосредственного суммирования пространственных составляющих в квадратурах недопустимо,

поскольку эти составляющие являются комплексными числами, а суммировать можно только

мгновенные значения пространственных составляющих с учетом их начальных фаз. Поле при

этом обладает эллиптической поляризацией. После перехода от комплексных действующих

значений

, к временной зависимости можно получить модуль

напряженности поля в функции времени в следующем виде:

eHH

()

[]

(

)

[

]

tsinHtsinH2)t(H ϕ+ω+ϕ+ω=

причем направление вектора напряженности в пространстве меняется в течение периода в

соответствии с поляризацией поля. Максимальное значение напряженность поля имеет в моменты

времени, определяемые уравнением

()

⎥

⎦

⎤

⎢

⎣

⎡

π+

−

max

arctg

где

;

()

cosHcosHH ϕ+ϕ=

(

)

(

)

sinHsinHH ϕ+ϕ= ;

yxx

cossinHcossinHH ϕϕ+ϕϕ= . Эффективное значение определяется делением

максимального значения на

Рис. 1. Динамика изменения максимальной напряженности магнитного поля

Секция 1

ЭНЕРГЕТИКА: ЭКОЛОГИЯ, НАДЕЖНОСТЬ, БЕЗОПАСНОСТЬ

Предлагаемая методика применима для расчета электромагнитных полей, создаваемых

тяговыми сетями (ТС) электрифицированных железных дорог переменного тока.

Пример моделирования по описанной методике выполнен применительно к реальному

участку железной дороги, электрифицированной по системе 25 кВ. Результаты моделирования

динамики изменения максимальной напряженности магнитного поля

приведены на рис. 1.

Из рисунка видно, что изменение напряженности имеет резко нестационарный характер.

MAX

На основании изложенного можно сделать следующие выводы.

1. На основе интеграции методики индикаторных проводов и методов имитационного

моделирования систем тягового электроснабжения разработана компьютерная технология для

определения динамики изменения электромагнитных полей, создаваемых тяговыми сетями

железных дорог переменного тока.

Результаты моделирования МП, создаваемого тяговой сетью реального участка

железной дороги, показывают резко нестационарный характер изменения напряженности поля.

Такие изменения состояния поля оказывают большее биологическое влияние и этот факт

необходимо учитывать при решении вопросов электромагнитной безопасности в электротяговых

сетях.

Список литературы:

1. Санитарно-эпидемиологические требования к жилым зданиям и помещениям. Санитарно-

эпидемиологические правила и нормативы. СанПиН 2.1.2.1002-00. – М.: Минздрав РФ, 2001. –

24 с.

Дополнение к МГСН 2.03-97. Системы нормативных документов в строительстве «Нормы

(предельно допустимые уровни) магнитных полей промышленной частоты (50 Гц) в

помещениях жилых и общественных зданий и на селитебных территориях» (проект) – М.:

2003. – 13 с.

Аполлонский, С.М. Напряженности воздушной среды на электрифицированной железной

дороге / С.М. Аполлонский, А.Н. Богаринова // Сборник докладов девятой российской научно

– технической конференции по электромагнитной совместимости технических средств и

электромагнитной безопасности. – СПб.: 2006. – С. 579-583.

Крюков, А.В. Моделирование электромагнитных полей, создаваемых многопроводными

линиями электропередачи / А.В. Крюков, В.П. Закарюкин, А.Н. Иванов // Проблемы

энергетики. – № 7-8. – 2007. – С. 37-43.

Копытенко, Ю.А. Электромагнитная безопасность городского электротранспорта: параметры

магнитных полей в трамвае, метро и троллейбусе Петербурга и Москвы / Ю.А. Копытенко,

Н.Г. Птицына, В.С. Исмаилов и др. // Сборник докладов девятой российской научно-

технической конференции по электромагнитной совместимости технических средств и

электромагнитной безопасности. – СПб.: 2006. – С. 575-579.

Закарюкин, В.П. Сложнонесимметричные режимы электрических систем / В.П. Закарюкин,

А.В. Крюков. – Иркутск: Иркут. ун-т. – 2005. – 273 с.

Свидет. об офиц. регистр. программы для ЭВМ №2007612771 (РФ) «Fazonord-Качество /

Закарюкин В.П., Крюков А.В. – Федеральная служба по интеллектуальной собственности,

патентам и товарным знакам. – Зарегистр. 28.06.2007.

УДК 621.311

Программа расчёта эквивалентных сопротивлений схем замещения обратной и нулевой

последовательности для нахождения шунтов несимметричных коротких замыканий

К.С. Лозинский

Сибирский химический комбинат, г. Северск

lozinskyks@yandex.ru

В настоящее время отечественные программные комплексы, предназначенные для расчёта

установившихся режимов и исследования электромеханических переходных процессов в

энергосистемах («Мустанг», «Дакар», «Эра» и т.п.) построены на основе однолинейной схемы

замещения сети. В связи с этим, определенные трудности вызывает моделирование возмущений,

связанных с возникновением несимметрии в трёхфазной сети.

На практике, процессы

при несимметричных коротких замыканиях и неполнофазных

режимах моделируются включением в месте несимметрии шунтов или добавочных

сопротивлений. Естественно, при таком подходе отсутствует возможность определения

Секция 1

ЭНЕРГЕТИКА: ЭКОЛОГИЯ, НАДЕЖНОСТЬ, БЕЗОПАСНОСТЬ

электрических величин обратной и нулевой последовательностей, а так же полных фазных токов,

фазных и линейных напряжений в ходе электромеханического переходного процесса для ветвей и

узлов схемы. Однако, для оценки влияния возмущения, сопровождающегося однократной местной

несимметрией в электрической сети на динамическую устойчивость энергосистемы, такой подход

вполне допустим.

Расчет величин шунтов и добавочных

сопротивлений в современной электрической

системе с учетом всех имеющих место условий и факторов довольно сложен. Поэтому, обычно они

определяются путем экспертного подбора, либо рассчитываются в сторонней программе,

основанной на другой модели энергосистемы (например, ТКЗ-3000), что может привести к

значительной погрешности.

Ранее в [1,2], авторами описывалась программа “Shemwizard”, предназначенная для

автоматического формирования схем

обратной и нулевой последовательности на основе

имеющейся схемы замещения прямой последовательности, полученной из программы “Мустанг”

через унифицированный формат ЦДУ.

Для решения задачи определения значения сопротивления шунта несимметричного

короткого замыкания, автором была разработана программа “EkvS”, которая позволяет найти

эквивалентное сопротивление схем обратной и нулевой последовательности, сформированных

программой “Shemwizard” для любого узла относительно общей точки

схемы.

Зная эквивалентные сопротивления схем замещения обратной и нулевой

последовательности относительно места короткого замыкания, достаточно просто по известным

соотношениям метода симметричных составляющих определить величину шунта короткого

замыкания в зависимости от вида несимметрии.

Скриншот окна программы, например для схемы обратной последовательности, приведен

на рисунке 1.

Рис. 1. Окно программы “EkvS”

Алгоритм, по которому работает программа “EkvS” приведен на рисунке 2.

Определение значений шунтов несимметричных коротких замыканий с использованием

программ “Shemwizard” и “EkvS” имеет, по мнению автора, следующие достоинства:

Пользователем должно вводиться вручную минимальное количество дополнительной

информации, так как максимально используются данные, которые можно получить из

схемы прямой последовательности через формат ЦДУ.

При приведении сопротивлений к одной ступени напряжения, используются

фактические, а не усреднённые коэффициенты трансформации.

Сопротивление обратной последовательности нагрузки рассчитывается автоматически

с учётом доли асинхронных двигателей.

Учитываются полные сопротивления элементов схемы замещения.

Программы “Shemwizard” и “EkvS” работают под управлением операционных систем

семейства Windows.

Секция 1

ЭНЕРГЕТИКА: ЭКОЛОГИЯ, НАДЕЖНОСТЬ, БЕЗОПАСНОСТЬ

Начало

Конец

Приводятся к одной

ступени напряжения

сопротивления между

узлами схемы и

пересчитываются в

проводимости

Загружаются в “EkvS” данные

по схеме обратной или нулевой

последовательности из файла,

сформированного программой

“Shemwizard”

Вводится номер узла,

относительно которого

сворачивается схемя,

В узле, относительно которого

сворачивается схемя,

назначается напряжение,

равное нулю

К узлу N - нулевому проводу схемы

замещения через сопротивление

1000 Ом подключается ЭДС 1000В.

Составляется система уравнений по

1 закону Кирхгофа для всех узлов

схемы, в которых токи записываются

как

Получившаяся система

уравнений решается

методом Гаусса

Рассчитанное значение напряжения

узла N подставляется в формулу для

расчёта эквивалентного сопротивления

Выводятся на экран значения

модуля и аргумента

получившегося эквивалентного

сопротивления схемы

Сопротивление Z приводится к ступени

напряжения узла, относительно

которого сворачивается схема

Рисунок 2. Алгоритм расчёта эквивалентного сопротивления

В качестве средства для обмена данными используется унифицированный «формат ЦДУ»,

что обеспечивает возможность использования разработанных программ совместно с любым из

промышленных комплексов для расчёта электромеханических переходных процессов.

Список литературы:

1. Вайнштейн Р.А., Лозинский К.С., Иванов В.П., Кобытев М.И. Усовершенствование расчетов

несимметричных режимов в программах расчета электромеханических переходных

процессов. // Электричество №07 – 2008 с. 19-23.

Вайнштейн Р.А., Лозинский К.С. Разработка программных средств для автоматического

формирования схем обратной и нулевой последовательности для расчёта несимметричных

режимов в промышленных программах, построенных на базе схемы прямой

последовательности // Энергетика: экология, надёжность, безопасность: Материалы XII

Всероссийской научно-технической конференции, Томск, 2006, с. 18-21.

УДК 621.311

Использование управляемых шунтирующих реакторов для увеличения пропускной

способности электропередачи

О.А. Мастерова

Томский политехнический университет, г. Томск

В условиях формирования конкурентного рынка электроэнергии и мощности одной из

основных задач является обеспечение надежного функционирования и развития единой

национальной электрической сети (ЕНЭС). Ее решение невозможно без внедрения современных

системных технологий, применения новейших технических устройств.

Существенное улучшение управляемости и надежности ЕНЭС может быть достигнуто

путем применения управляемых (гибких) электропередач переменного

тока [1].

Секция 1

ЭНЕРГЕТИКА: ЭКОЛОГИЯ, НАДЕЖНОСТЬ, БЕЗОПАСНОСТЬ

Гибкие системы электропередачи переменного тока (FACTS- Flexible AC Transmission

Systems) позволяют:

•

обеспечивать регулирование как напряжения, так и распределения мощности в сети;

•

обеспечивать параллельную устойчивую работу энергосистем;

•

повышать пропускную способность электропередачи.

В частности к FACTS–устройствам относятся управляемые шунтирующие реакторы

(УШР), применение которых позволяет решить одну из важнейших задач транспортировки

электроэнергии, а именно проблему регулирования реактивной мощности.

УШР – плавнорегулируемые индуктивные сопротивления, управляемые изменением

насыщенности магнитной цепи за счет подмагничивания магнитопровода полем постоянного

тока. Входными параметрами регулятора УШР являются:

отклонение напряжения в точке

подключения реактора, отклонение полного угла на передаче и отклонение полного тока линии.

УШР используются в электрических сетях 110, 220, 330 и 500 кВ и в системах

электроснабжения промышленных предприятий. Управляемые реакторы работают в режиме

автоматического и дистанционного регулирования их мощности и предназначены для

непрерывного плавного поддержания напряжения в заданных пределах. Применение

УШР

целесообразно в электрической сети с переменным графиком нагрузки вместо нерегулируемых

или ступенчато регулируемых реакторов.

Применение управляемых реакторов позволяет:

•

сократить использование дорогостоящих и сложных в эксплуатации устройств

компенсации реактивной мощности, таких как синхронные компенсаторы и статические

тиристорные компенсаторы;

•

уменьшить применение генераторов на электростанциях в режиме потребления

реактивной мощности;

•

ограничить использование сложной системы коммутации нерегулируемых шунтирующих

реакторов;

•

уменьшить потери в линиях электропередач.

В результате повышаются технико-экономические показатели электроэнергетических

систем и передач переменного тока.

Управляемые шунтирующие реакторы могут использоваться как самостоятельные

управляемые устройства поперечной компенсации, а так же работать в блоке с неуправляемой

батарей статических конденсаторов (БСК). Структурная схема блок «УШР – БСК» представлена

на рис. 1.

Рис. 1. Структурная схема блока «УШР-БСК»

Параллельная работа двух компенсирующих устройств (УШР и БСК) позволяет при

сравнительно низких затратах обеспечивать оптимальные потоки реактивной мощности,

существенно расширяет диапазон возможных режимов электропередачи и делает управление

передачей более гибким.

Целесообразность использования УШР, а так же блоков УШР-БСК рассмотрена на

примере решения

проблемы низкой пропускная способность межситемной связей между

энергосистемами Европы и Сибири, и в частности недостаточной пропускной способности

транзита Сургут – Тюмень- Урал.

Как один из вариантов решения задачи увеличения пропускной способности связи

является сооружение ВЛ 500 кВ Сургутская ГРЭС-2 – Магистральная.

В качестве альтернативных вариантов рассматривалась возможность оснащения

Секция 1

ЭНЕРГЕТИКА: ЭКОЛОГИЯ, НАДЕЖНОСТЬ, БЕЗОПАСНОСТЬ

подстанций Тюменской энергосистемы современными FACTS-устройствами, а именно:

1) замена неуправляемых шунтирующих реакторов на управляемые шунтирующие

реакторы на ряде подстанций 500 кВ и установка блока УШР-БСК на 220 кВ мощностью 104

МВАр в Пыть-Яхе;

2) установка на части подстанций 500 кВ параллельно с уже установленными там УШР

БСК мощностью 180 МВАр.

Эффективность предлагаемых мероприятий оценивалась по изменению пропускной

способности сечения по связи Тюмень-Урал, относительно пропускной способности этого же

сечения, полученной для исходной схемы.

Как показали результаты расчетов, при номинальной загрузке генераторов Сургутских

ГРЭС-1 и ГРЭС-2, активная мощность, передаваемая через сечение составляет 2287,6 МВт,

предельная мощности - 2622,5 МВт.

При вводе в эксплуатацию ВЛ 500 кВ Сургутская ГРЭС-2 - Магистральная пропускная

способность увеличивается до 2726,95МВт.

Несколько меньшую пропускную способность (2686,7 МВт )получаем без строительства

ВЛ 500 кВ, но при замене неуправляемых ШР на УШР) и вводе блока УШР - БСК 220 кВ в Пыть-

Яхе.

Однако наибольшее увеличение пропускной способности достигается за счет установки на

ряде ПС 500кВ БСК параллельно с уже установленными там УШР. Предел передаваемой

мощности возрастает до 2998,9 МВт.

Таким образом, применение управляемых шунтирующих реакторов (УШР) и блоков УШР-

БСК может стать альтернативой дорогостоящему строительству новых ЛЭП и повысить

пропускную способность при меньших капиталовложениях.

Список литературы:

1. Основные направления научно-технической политики ОАО «ФСК ЕЭС».- www.fsk-

ees.ru/ru/main/tech/

621.3-019.3

Оценка эксплуатационной надежности силовых трансформаторов

М.Э. Мусаев

Томский политехнический университет, г. Томск

Manas_2007@mail.ru

В настоящее время эксплуатационная надежность силовых трансформаторов в

значительной степени определяет их работоспособность и конкурентоспособность. Для оценки

эксплуатационной надежности используется методы математического моделирования и

технической диагностики.

При математическом моделировании применяется метод использование статических

данных эксплуатации для оценки надежности. К методам диагностики относятся различные виды

неразрушающего контроля материалов и электрооборудования, но

для силовых трансформаторов

возможно применение несколько методов, но наиболее предпочтительнее подходит метод

хроматографического анализа растворенных газов в масле для оценки надежности силовых

трансформаторов.

Эффективность функционирования силовых трансформаторов, обеспечение их

безотказности и долговечности связаны с анализом и оценкой показателей надежности. Анализ

методов и математических моделей оценка показателей надежности показывает необходимость

разработки и

совершенствования моделей по оценке показателей долговечности (технического

ресурса) и безотказности с учетом условий эксплуатации силовых трансформаторов. Основными

причинами отказов в работе трансформаторного оборудования является: износ силовых обмоток,

низкое качество технического обслуживания и ремонта, несоблюдения периодичности и объема

выполнения профилактических мероприятий, недостаточный уровень исполнения средств оценки

технического состояния и диагностики, природно–

климатические воздействия, недостатки

эксплуатации и т.д.

Цель работы – провести анализ методов и моделей оценки эксплуатационной надежности

силовых трансформаторов и наметить возможные пути их совершенствования.

Эффективность контроля состояния трансформаторного оборудования сложным образом

зависит от большого числа факторов, многие из которых имеют случайный характер, численная

Секция 1

ЭНЕРГЕТИКА: ЭКОЛОГИЯ, НАДЕЖНОСТЬ, БЕЗОПАСНОСТЬ

оценка их значений затруднена или практически невозможна. Это обстоятельство крайне

осложняет задачу совершенствования системы контроля, в частности, обоснованного выбора

интервала времени между испытаниями. В связи с этим представляется полезной разработка

относительно простой математической модели контроля, отражающей его важнейшие

особенности. Такая математическая модель может помочь выявлению характера зависимостей

эффективности контроля от ряда

важнейших влияющих факторов.

Уровень эксплуатационной надежности и работоспособности силовых трансформаторов

оценивают по таким показателям как: наработка на дефект (год), параметр потока отказов T

()

∆

(год

-1

), а также вероятность безотказной работы

()

либо вероятность

возникновения отказа

. Здесь: – количество выявленных дефектных

трансформаторов на интервале

год; – общее количество контролируемых силовых

трансформаторов. При этом точечная вероятность возникновения отказа

экспериментально оценивается по частоте появления данного события.

() 1 ()qt pt=− ()nt

1t∆= N

(, )qtt t+∆

Рассмотрим методику определения указанных показателей эксплуатационной надежности

по данным хроматографического анализа концентраций газов, растворенных в трансформаторном

масле из бака силового трансформатора 110 кВ одного из сетевых предприятий.

Хроматографический метод позволяет: следить за развитием процессов в трансформаторе;

предвидеть повреждения, не обнаруживаемые традиционными способами; характеризовать

повреждения и

ориентироваться при определении места повреждения.

В качестве информационной базы использовалась выборка результатов ХАРГ для группы

из 100 силовых трансформаторов 110 кВ с различными сроками службы и номинальными

мощностями от 10 до 40 МВА за период наблюдения 10 лет. Для получения одинаковой частоты

появления в выборке силовых трансформаторов с учащенной и нормальной периодичностью

измерений было произведено

усреднение значений концентраций диагностических газов за

межконтрольный период для трансформаторов, находившихся на контроле. Дальнейшая

обработка массива данных ХАРГ по критерию [1,2] позволила сформировать выборку данных с

наличием признаков развивающихся дефектов силовых трансформаторов, по которой были

рассчитаны значения точечной вероятности

в интервале календарного года (рис. 1). При

помощи полученной зависимости, можно судить о влиянии некоторых эксплуатационных

факторов на показатели надежности силовых трансформаторов.

()qt

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

0,4

янва

рь

февраль

арт

апр

ель

май

нь

июль

авг

ент

брь

кт

яб

рь

но

ябрь

дек

брь

n/N

Рис.1. Годовой график вероятностей обнаружения дефектных силовых трансформаторов

Так, например, очевидно (рис.1), что наиболее опасными по интенсивности

возникновения отказов у силовых трансформаторов рассматриваемой группы являются периоды

межсезонья (апрель, октябрь) с характерными резкими перепадами температур и изменением

электрических нагрузок. Полученное наблюдение подтверждает практика эксплуатации силовых

Секция 1

ЭНЕРГЕТИКА: ЭКОЛОГИЯ, НАДЕЖНОСТЬ, БЕЗОПАСНОСТЬ

трансформаторов.

Для исследуемой статистики ХАРГ произведено построение интегральных функций

распределения вероятностей возникновения разного вида отказов. Это позволило рассчитать

(табл.1) значения параметра потока отказов

)

(

год

и вероятности безотказной работы

силовых трансформаторов по годам периода эксплуатации. Средние значения параметра потока

отказов за весь период наблюдения составляют: для всех дефектов независимо от их вида –

0,0343, для дефектов вида «разряд» - 0,0071, «перегрев» - 0,0242, «разряд и перегрев» - 0,0101.

Год

Количество отказов

()nt

Параметр потока

отказов (1/год)

Вероятность безотказной

работы

1998 3 0,0303 0,9701515

1999 3 0,0303 0,9701515

2000 3 0,0303 0,9701515

2001 5 0,0505 0,9507491

2002 2 0,0202 0,9800007

2003 4 0.0404 0,9604013

2004 2 0,0202 0,9800007

2005 3 0.0303 0,9701515

2006 6 0,0606 0,9411939

2007 3 0,0303 0,9701515

На основании проведенных исследований следует отметить, что вероятность безотказной

работы силового трансформатора исследуемой группы с высокой степенью достоверности (0,975)

может быть представлена экспоненциальной функцией

0, 0343*

()

pt e

−

Выводы:

Для оценки эксплуатационной надежности силовых трансформаторов применимы показатели,

характеризуемые интенсивностью возникновения (обнаружения) отказов.

Метод ХАРГ позволяет обнаруживать дефекты на ранних стадиях и получать важную

информацию о темпах его развития.

Значительная часть отказов трансформаторов, связанных со старением и увлажнением

изоляции, дефектами изготовления обмоток, перегревами контактных соединений,

распрессовкой обмоток и магнитопровода и рядом других дефектов может быть

предотвращена путем использования современных методов диагностики технического

состояния.

Разработанные модели позволяют повысить достоверность диагноза по сравнению с

методикой РД [3], а следовательно сократить количество необходимых дополнительных

измерений и суммарные затраты на ХАРГ.

Список литературы:

Левин В.М., Емельянов О.В. Модель для индикации дефектов силовых трансформаторов по

результатам хроматографии. – Материалы 4 Междунар. науч.- практ. конф., Новочеркасск,

ЮРГТУ, 2004, ч.3.- Стр.22-29.

2. Левин В.М., Емельянов О.В. Статистическая модель нормально работающего (бездефектного)

трансформатора с учетом режимов его загрузки в электрической сети. – Материалы 5

Междунар. науч.- практ. конф., Новочеркасск, ЮРГТУ, 2005, ч.2.- Стр.40-47.

3. РД 153-34,0-46,302-00 «Методические указания по диагностике развивающихся дефектов

трансформаторного оборудования по результатам хроматографического анализа газов,

растворенных в масле».

Секция 1

ЭНЕРГЕТИКА: ЭКОЛОГИЯ, НАДЕЖНОСТЬ, БЕЗОПАСНОСТЬ

УДК 621.316.1.017

Модели определения потерь электроэнергии в питающей сети с элементом

эквивалентирования схемных параметров в ортогональном базисе для задачи оптимизации

эксплуатационных схем распределительных электрических сетей

В.С. Павлюков, С.В. Павлюков

Южно-Уральский государственный университет, г. Екатеринбург

pws1938@mail.ru

Снижение потерь электроэнергии при эксплуатации сетей разных уровней напряжения

является актуальной задачей для обоснованного технико-экономического управления режимами

энергосистемы в том числе и для конкретной задачи учета питающей сети при оптимизации схемы

распределительной сети по потерям электроэнергии[1].

В условиях реформирования электроэнергетики существует необходимость не только

точного, но и более быстрого

учета потерь электрической энергии в питающих сетях

энергосистемы. В работах [1,2,3] данная задача для питающей сети базировалась на узловых

уравнениях с использованием функций времени мощностей, обеспечивающих полноту и

достоверность режимной информации. Соответственно модель определения потерь

электроэнергии в питающей сети основывалась на записи вектор-функций балансов мощностей

(

)

WX,Y , (1)

где

– вектор-столбцы зависимых и независимых (режимных) параметров системы.

X, Y

В качестве зависимых переменных

системы (1) рассматриваются функции

напряжений

()

Ut в узлах сети. Эти функции представляются вектор-столбцом в виде суммы

(

)

(

)

t=+∆UUUt

(2)

векторов средних значений узловых напряжений

U и центрированных функций

()

Ut∆ , среднее

значение каждой из которых на отрезке времени [0,T] равно нулю.

Поскольку узловые мощности являются заданными детерминированными функциями,

то для определения параметров

формируется в матричной форме уравнение[3] X

()

∗

WU S

(3)

баланса средних за период Т значений узловых мощностей

S . Уравнение (3) позволяет вычислить

при помощи алгоритма метода Ньютона узловые напряжения

U . При переходе к

центрированным функциям получим систему уравнений в виде

()

() . (4)

tJ t

JtJ t

∗∗

−

∗∗

−−

⎡⎤

∆= −=

⎢⎥

⎣⎦

−=−

USS

SSUU

Откуда

() ()

tJ t

∗

−

=US. (5)

Модель среднечасовых потерь электрической энергии с учетом формулы (5) имеет вид

()

() ()

11 1 1

nn n n

i j ij ij i j ij ij

ij i j

JtJtdt

PPb QQb

ξξ

∗

−−

== = =

∫

∑∑ ∑∑

SGS

−

где

– коэффициенты матрицы формулы потерь,

−

⎡⎤

⎣⎦

– множители,

которые определяются скалярными произведениями базовых графиков соответственно активных и

реактивных мощностей в узлах

i и j питающей сети[2], Т – операция транспонирования.

Другая модель потерь электроэнергии использует токораспределение

(

)

tI в ветвях

схемы сети, представленное выражением

(

)

(

)

tI=CJt. (7)

Здесь

– матрица коэффициентов токораспределения по ветвям схемы питающей сети;

– вектор-функций модулей токовых нагрузок узлов сети.

()