Определение факторов, влияющих на величину дополнительных потерь электроэнергии в силовых трансформаторах 10/0, 4 кВ

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Светотехника


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы


ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА ВЕЛИЧИНУ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ ПОТЕРЬ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРАХ 10/0,4 кВ
Ханин Юрий Иванович, ФГБОУ ВО & quot-Волгоградский государственный аграрный университет& quot-, г. Волгоград
E-mail: HaninYu5@gmail. com
Аннотация. В работе рассматриваются вопросы дополнительных потерь электроэнергии в силовых трансформаторах 10/0,4 кВ со схемой соединения обмоток «звезда — звезда с нулем», питающих сельских • коммунально-бытовых потребителей. Для определения факторов, влияющих на величину дополнительных потерь электроэнергии были проведены исследования на вводах 0,4 кВ сельских коммунально-бытовых подстанций. Проведен корреляционный анализ, который позволил определить наиболее значимые факторы, влияющие на составляющие дополнительных потерь электроэнергии в силовых трансформаторах, оценить их взаимную корреляцию и сделать вывод о возможности их использования в регрессионном анализе.
Ключевые слова: потери электроэнергии, корреляционный анализ, высшие гармоники тока, несимметрия тока, реактивная мощность, отклонение напряжения.
В настоящее время происходит насыщение узлов нагрузки электронной бытовой техникой. Большинство бытовых приборов являются нелинейной нагрузкой, которая искажает форму кривой тока, а их однофазное подключение приводит к несимметрии токов и напряжения. Наибольшую нагрузку при этом испытывают силовые трансформаторы 10/0,4 кВ через которые протекают наибольшие токи [1].
Реактивная мощность, несимметрия токов и токи высших гармоник вызывают дополнительные потери электроэнергии в силовом трансформаторе 10/0,4 кВ. Помимо этого на величину потерь оказывает действие так же отклонение напряжения, коэффициент загрузки трансформатора. Как показывают исследования можно по отдельности учесть влияние этих факторов на дополнительные потери электроэнергии в идеальном случае, т. е. когда
55

о
о
действует один фактор при отсутствии других. В реальной сети эти факторы воздействуют одновременно, и оказывают взаимное влияние друг на друга, таким образом, чтобы оценить значимость их влияние на величину дополнительных потерь электроэнергии воспользуемся статистическими методами [2, 3, 4].
Нагрузочные потери электроэнергии в силовом трансформаторе (СТ) можно разложить на составляющие [2]:
A Wz = A Wjakt + A W^h+A W^sr+ A W^pm,
где AW 1 акт ~ активные потери электроэнергии в СТ, то есть потери электроэнергии в обмотках СТ от протекания активного тока прямой последовательности основной гармоники, Вт-ч-
AW^h — дополнительные потери электроэнергии в СТ из-за несимметрии токов, Вт-ч.
AW^bk ~ дополнительные потери электроэнергии в СТ от токов высших гармоник, Вт-ч.
A W /j& gt-/ ~ дополнительные потери электроэнергии в СТ от реактивного тока прямой последовательности основной гармоники, Вт-ч.
Первая составляющая — активные нагрузочные потери электроэнергии в СТ представляют собой потери, необходимые для доставки электроэнергии потребителям. Три оставшихся составляющих нагрузочных потерь электроэнергии не обоснованы передачей активной мощности и являются дополнительными потерями электроэнергии [5]:
A W/J = A W^h + A W^Bi ' + A W^pm,
где A W. -дополнительные потери электроэнергии в СТ, Вт-ч.
Для определения факторов, влияющих на дополнительные потери электроэнергии в СТ 10/0,4 кВ сельской коммунально-бытовой сети, посредством сертифицированных анализаторов качества электроэнергии были получены 37 суточных баз данных об основных электрических величинах с минутным усреднением. По полученным данным были рассчитаны суточные потери электроэнергии в СТ со схемой соединения обмоток «звезда-звезда с нулем», зависящие от нагрузки. В качестве входных факторов,
предположительно влияющих на величину дополнительных потерь электроэнергии в СТ приняты среднесуточные значения следующих величин: SU — среднего значения отклонения фазных напряжений- pF — среднего значения коэффициента мощности фаз- KOi — коэффициента несимметрии токов по нулевой последовательности- Ki — среднего значения суммарного коэффициента гармонических искажений фазных токов- K2i — коэффициента несимметрии токов по обратной последовательности- КЗ — коэффициента загрузки СТ. Выходной переменной служат — общие дополнительные потери
о
56
о
УНИКАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ XXI ВЕКА
электроэнергии в СТ соотносительные к активным нагрузочным потерям в СТ, %- АЖдвг% ~ дополнительные потери электроэнергии в СТ от токов высших гармоник соотносительные к активным нагрузочным потерям в СТ, %- ЛЛдя% -дополнительные потери электроэнергии в СТ из-за несимметрии токов соотносительные к активным нагрузочным потерям в СТ, %- А1? дрм% -дополнительные потери электроэнергии в СТ от реактивного тока прямой последовательности основной гармоники соотносительные к активным нагрузочным потерям в СТ, %. Анализ проведен с помощью программы STATISTICA.
Таблица 1
Парные корреляции исследуемых факторов
su pF Ко, К, К 2, К3 AWao/o A Wp, Br% AWp, H% A Wp, PM%0
8U 1,00 -0,21 0,25 -0,13 0,24 0,13 0,16 -0,10 0,15 0,25
рр -0,21 1,00 -0,06 0,03 -0,17 -0,23 -0,44 -0,15 -0,21 -0,96
K0l 0,25 -0,06 1,00 0,45 0,76 -0,39 0,84 0,52 0,93 0,01
К -0,13 0,03 0,45 1,00 0,38 -0,56 0,60 0,95 0,58 -0,19
К2, 0,24 -0,17 0,76 0,38 1,00 -0,35 0,68 0,41 0,72 0,10
К3 0,13 -0,23 -0,39 -0,56 -0,35 1,00 -0,29 -0,44 -0,36 0,32
AWдо/о 0,16 -0,44 0,84 0,60 0,68 -0,29 1,00 0,76 0,96 0,35
A Wp, Br%& gt- -0,10 -0,15 0,52 0,95 0,41 -0,44 0,76 1,00 0,71 -0,01
AWp, H% 0,15 -0,21 0,93 0,58 0,72 -0,36 0,96 0,71 1,00 0,13
A Wb, pm% 0,25 -0,96 0,01 -0,19 0,10 0,32 0,35 -0,01 0,13 1,00
В таблице 1 представлены парные корреляции исследуемых переменных, откуда следует, что коэффициенты несимметрии по нулевой Кт и обратной /С, последовательностям имеют сильную связь (0,76). Связь средней силы наблюдается у суммарного коэффициента гармонических искажений тока Kt и коэффициент загрузки трансформатора К3 (-0,56). Умеренная взаимосвязь наблюдается у коэффициента несимметрии по нулевой K0i последовательности с суммарным коэффициентом гармонических искажений тока Kt (0,45) и с коэффициент загрузки трансформатора К3 (-0,39), у коэффициента несимметрии по обратной K2i последовательности с суммарным коэффициентом гармонических искажений тока Kt (0,48) и с коэффициент загрузки трансформатора К3 (-0,35). Остальные взаимосвязи входных факторов статистически не значимы.
Общие дополнительные потери электроэнергии в СТ А1? д% имеют умеренную связь с коэффициентом мощности pF (-0,44), среднюю связь с суммарным коэффициентом гармонических искажений тока Kt (0,60),
57
о
о
УНИКАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ XXI ВЕКА
коэффициентом несимметрии по обратной K2i последовательности (0,68) и сильную связь с коэффициентом несимметрии по нулевой Koi
последовательности (0,84). Дополнительные потери электроэнергии в СТ от токов высших гармоник AW^sr% имеют очень сильную связь с суммарным коэффициентом гармонических искажений тока К, (0,95), среднюю взаимосвязь с коэффициентом несимметрии по нулевой K0i последовательности (0,52) и умеренную взаимосвязь с коэффициентами несимметрии по обратной K2i последовательности (0,41) и загрузки К3 (-0,44). Дополнительные потери электроэнергии в СТ из-за несимметрии токов AW^h% имеют очень сильную связь с коэффициентом несимметрии по нулевой K0i последовательности (0,93), сильную связь с коэффициентом несимметрии по обратной K2i
последовательности (0,76), среднюю связь с суммарным коэффициентом гармонических искажений тока К, (0,58) и умеренную с коэффициентом загрузки трансформатора Кз (-0,36). Дополнительные потери электроэнергии в СТ от реактивного тока прямой последовательности основной гармоники АЖдрм% имеют очень сильную связь с коэффициентом мощностиpF (-0,96).
Таблица 2
Частные корреляции исследуемых факторов
SU pF Ко, к, К2, К3
8U 1,00 -0,14 0,22 -0,21 0,07 0,11
pF -0,14 1,00 0,10 -0,10 -0,21 -0,28
Ко, 0,22 0,10 1,00 0,23 0,67 -0,08
к, -0,21 -0,10 0,23 1,00 0,02 -0,43
К2, 0,07 -0,21 0,67 0,02 1,00 -0,14
К3 0,11 -0,28 -0,08 -0,43 -0,14 1,00
В таблице 2 представлены значения частных корреляции, т. е. значения коэффициентов корреляции 2-х факторов без учета влияния других факторов. Из таблицы 2 видно, что статистически значимыми оказались коэффициенты частных корреляции коэффициента несимметрии по нулевой Kot
последовательности и коэффициента несимметрии по обратной K2i
последовательности (0,67 — средняя взаимосвязь), суммарного коэффициента гармонических искажений тока Kt и коэффициента загрузки трансформатора Кз (-0,43 — умеренная взаимосвязь).
58
о
о
УНИКАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ XXI ВЕКА
Таблица 3
Частные корреляции исследуемых факторов и выходных переменных
SU pF Ко, К, к2, К3
А]?ду0 -0,27 -0,84 0,89 0,72 -0,12 0,26
A Wfl_Br%, -0,20 -0,58 0,46 0,96 -0,21 0,32
АШд, н%о -0,29 -0,53 0,90 0,56 -0,06 0,22
A Wfl, PM% 0,08 -0,97 0,16 -0,48 -0,12 0,06
В таблице 3 представлены значения коэффициентов корреляций входных факторов с выходными переменными при действии только одного действующего фактора, за исключением других, т. е. значения частных корреляций входных факторов с выходными переменными. Из таблицы 3 следует, что при исключении других факторов коэффициент мощности /?/*'и суммарный коэффициент гармонических искажений тока Kt оказывают влияние на все ^ составляющие дополнительных потерь электроэнергии в СТ, коэффициент о несимметрии по нулевой K0i последовательности оказывает влияние на все составляющие дополнительных потерь электроэнергии в СТ за исключением дополнительных потерь электроэнергии в СТ от токов высших гармоник Д№д. вг°/о- Среднее значение отклонения фазных напряжений SU, коэффициент несимметрии по обратной /С, последовательности, коэффициент загрузки трансформатора Кз не оказывают существенного влияния на величину дополнительных потерь электроэнергии в СТ, это объясняется тем, что в качестве выходных параметром используются составляющие дополнительных потерь электроэнергии в СТ соотнесенные к активным нагрузочным потерям электроэнергии в СТ и высокой взаимной корреляцией коэффициентов несимметрии по нулевой Кт и обратной /С, последовательностям.
Таким образом, по результатам корреляционного анализа можно отсеять следующие факторы как не влияющие на составляющие дополнительных потерь электроэнергии в СТ соотнесенных к активным потерям в СТ: среднее значение отклонения фазных напряжений SU, коэффициент несимметрии по обратной /С, последовательности, коэффициент загрузки трансформатора Кз. Также можно сделать предположения о степени влияния оставшихся факторов на составляющие дополнительных потерь электроэнергии в СТ. Так из корреляционного анализа следует, что на величину общих дополнительных потерь электроэнергии в СТ AWp& lt-y0 наибольшее влияние оказывает коэффициент несимметрии по нулевой Кт последовательности, далее идет коэффициент мощности pF и суммарный коэффициент гармонических искажений тока К{. На
59
о
о
УНИКАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ XXI ВЕКА
величину дополнительных потерь электроэнергии в СТ от токов высших гармоник АЖд, вг% наибольшее влияние оказывает суммарный коэффициент гармонических искажений тока далее коэффициент мощности pF и коэффициент несимметрии по нулевой K0i последовательности. На величину дополнительных потерь электроэнергии в СТ из-за несимметрии токов AW^h% наибольшее влияние оказывает коэффициент несимметрии по нулевой K0i последовательности, далее суммарный коэффициент гармонических искажений тока Kt и коэффициент мощности pF. На величину дополнительных потерь электроэнергии в СТ от реактивного тока прямой последовательности основной гармоники А1? дрм%о наибольшее влияние оказывает коэффициент мощности pF затем суммарный коэффициент гармонических искажений тока К t.
Проверим оставшиеся факторы на мультиколлинеарность, для этого построим матрицу парных корреляций этих факторов (таблица 4), найдем определитель и собственные числа полученной корреляционной матрицы.
Таблица 4
Корреляционная матрица значимых факторов о
pF Ко, к,
pF 1,00 -0,06 0,03
K0l -0,06 0,45
к, 0,45 1,00
Определитель корреляционной матрицы, представленной в таблице 4 равен 0,791, собственные числа корреляционной матрицы: 0,541- 1,008- 1,451. Так как парные и частные коэффициенты корреляции факторов, используемых в регрессионном анализе, не превышают 0,7- определитель корреляционной матрицы имеет высокое значение (при строгой мультиколлинеарности определитель матрицы стремится к нулю) — отношение минимального собственного числа корреляционной матрицы к максимальному (0,541/1,451 = 0,373) больше 10& quot-5, можно заключить, что мультиколлинеарность факторов не окажет влияния на правильность регрессионных моделей определяемых в дальнейшем.
Выводы.
На величину составляющих дополнительных потерь электроэнергии в силовом трансформаторе соотнесённых к активным нагрузочным потерям в нёмоказывают влияние следующие искажающие факторы: коэффициент несимметрии по нулевой последовательности, коэффициент мощности и суммарный коэффициент гармонических искажений тока.
60
о
о
УНИКАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ XXI ВЕКА
Несимметрия токов имеет наибольшую силу связи с величиной общих дополнительных потерь электроэнергии, соотнесенных к активным нагрузочным потерям электроэнергии в силовых трансформаторах 10/0,4 кВ сельской коммунально-бытовой сети, чем реактивный ток прямой последовательности основной гармоники и токи высших гармоник.
Отсутствие мультиколлинеарности значимых факторов позволяет произвести регрессионный анализ с использованием данных факторов.
Литература:
о
1. Ханин Ю. И. Моделирование сельской коммунально-бытовой распределительной сети 0,38 кВ с нелинейной нагрузкой, генерирующей токи частотой 150 Ец // Вестник Аграрной науки дона. — 2013. — № 1(21). — С. 72−77.
2. Дрехслер Р. Измерение и оценка качества электроэнергии при несимметричной и нелинейной нагрузке: [пер. с чешек.] / Р. Дрехслер. — Москва: Энергоатомиздат, 1985. — 112с.
3. Косоухов Ф. Д. Несимметрия напряжений и токов в сельских распределительных сетях / Ф. Д. Косоухов, И. В. Наумов. — Иркутск, 2003 — 260 с.
4. Жежеленко, И. В. Электрические потери от высших гармоник в системах электроснабжения / И. В. Жежеленко // Электрика. — 2010. — № 4. — С. 3−6.
5. Юндин М. А. Дополнительные потери электроэнергии в силовых
трансформаторах 10/0,4 кВ / Юндин М. А., Ханин Ю. И. // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубКАУ) [Электронный ресурс]. — Краснодар: КубКАУ, 2014. — № 07(101). — Режим доступа: http: //ej. kubagro. ru/2014/07/
pdf704. pdf
о
61
о

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой