Анализ влияния уровней несинусоидальности напряжений в электросетях многоквартирных домов на надежность и эффективность работы трансформаторов

Проанализированы эффекты массового внедрения энергосберегающего освещения на допустимый уровень загрузки питающего трансформатора, влияние несинусоидальности напряжения и тока на износ трансформатора. Искажения синусоидальной формы напряжений и токов приводят к возникновению дополнительных потерь мощности в трансформаторе. Они вызывают нагрев изоляции и обмоток трансформатора, увеличенные потери и ускоренный износ. Высшие гармонические составляющие напряжения и тока в сети напряжением 0,4 кВ вызваны наличием различных энергосберегающих ламп освещения с нелинейной вольт-амперной характеристикой, к которым относятся компактные люминесцентные и светодиодные источники света. В результате трансформатор, предназначенный для работы на частоте 50 Гц, испытывает дополнительное неблагоприятное воздействие в виде потерь мощности и ускоренного износа электрической изоляции, что приводит не только к ухудшению его технических и экономических эксплуатационных характеристик, но и к существенному снижению надежности, связанных с влиянием высших гармонических составляющих напряжения и тока на отказ оборудования. Показано, что отсутствие схем коррекции коэффициента мощности маломощных компактных люминесцентных и светодиодных ламп обуславливает рост несинусоидальности напряжения и тока по мере их распространения, что в свою очередь вызывает необходимость корректировки предельной нагрузки трансформаторов для обеспечения их номинального теплового режима. Одним из путей поддержания эксплуатационной надежности в таких условиях является ограничение нагрузки трансформатора в зависимости от уровня высших гармоник в сети, а также прогнозирование остаточного ресурса работающего трансформатора. Измерение значений текущих нагрузки трансформатора и уровней высших гармонических составляющих напряжения и тока позволит не только рассчитывать допустимый по условию износа изоляции коэффициент загрузки трансформатора, но и производить оценку текущего остаточного ресурса трансформаторного оборудования с применением нейросетевой модели.

1. ГОСТ 14209-85 (МЭК 354-91) Межгосударственный стандарт. Руководство по нагрузке силовых масляных трансформаторов.

2. Бондаренко Н. Е., Латышов К. В., Стрижиченко А. В. Влияние высших гармонических составляющих напряжения на потери мощности в трансформаторе. // Энерго- и ресурсосбережение: промышленность и транспорт 2019; (2): 10 – 13.

3. Оценка влияния высших гармонических составляющих тока на скорость относительного износа витковой изоляции силового трансформатора / Н. Е. Бондаренко, К. В. Латышов, Е. Г. Зенина, А. В. Стрижиченко. Международная научно-практическая конференция, г. Волжский, 23 – 26 октября 2019 г.: тезисы докладов. – Волжский: Филиал ФГБОУ ВО «НИУ «МЭИ» в г. Волжском 2020;: 40 – 42.

4. Оценка надежности работы электрооборудования при наличии высших гармоник токов и напряжений / М. М. Султанов, Е. Г. Зенина, В. Г. Кульков, О. И. Желяскова / Электротехника 2021, (8): 62 – 68.

5. ГОСТ 32144-2013 Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения.

6. Влияние показателей качества электроэнергии на надежность работы силового трансформаторного оборудования электростанций и распределительных сетей / The third conference «Problems of thermalphysics and power engineering» / А. В. Стрижиченко, Е. Г. Зенина, М. М. Султанов, О. И. Желяскова / Journal of physics: conference series 2020, 1683: 1 – 5.

7. C57.110:2008 "IEEE recommended practice for establishing liquid-filled and dry-type power and distribution transformer capability when supplying non sinusoidal load currents – red line" 2008.

8. Investigation on dielectric breakdown behavior of thermally aged cross-linked polyethylene cable insulation / Ch. Kim, P. Jiang, F.Liu, S. Hyon, M. Ri, Y. Yu, M. Ho // Polymer Testing 2019;: 80.

9. Development of a centralized system for data storage and processing on operation modes and reliability indicators of power equipment / M. M. Sultanov, Y. A. Gorban, A. A. Smirnov, V. A. Yurov / Proceedings of the 3rd 2021 International Youth Conference on Radio Electronics, Electrical and Power Engineering, REEPE 2021, 2021, 9388022

10. Разработка комплексной системы оценки технического состояния генерирующего оборудования с использованием нейросетевого моделирования // П. В. Шамигулов, М. М. Султанов, Ш. М. Милитонян, Ю. А. Горбань / Вестник МЭИ 2022; 6: 136 – 145. DOI: 10.24160/1993-6982-2022-6-136-145.