Результат интеллектуальной деятельности: Способ измерения потерь мощности от реактивных токов в трёхфазных трансформаторах и четырёхпроводных линиях электропередачи

Изобретение относится к области электротехники, в частности к определению потерь мощности в системах электропередачи.

Известно, что потери мощности и энергии в трехфазных трансформаторах и линиях электропередачи зависят от реактивных токов в них. В книге Р. Дрехслера «Измерение и оценка качества электроэнергии при несимметричной и нелинейной нагрузке»: Перевод с чешского, М.: Энергоатомиздат, 1985. - 112 с. предлагается оценивать потери в элементах системы электропередачи по величине мощности пульсаций, скрытой мощности, мощности искажений и реактивной мощности.

По этим показателям для измерения потерь потребуется большой объем измерительной информации с довольно громоздкими дальнейшими вычислениями.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является «Способ измерения потерь и тока холостого хода силовых трансформаторов в полевых условиях и устройство для его осуществления» (Патент РФ №2533530, МПК G01R 31/06, опубл. 20.11.2014), предусматривающий измерение напряжения на первичной обмотке трансформатора при разомкнутой вторичной обмотке. В данном способе измерения потерь силовых трансформаторов в качестве источника регулируемого напряжения использован автономный асинхронный генератор с конденсаторами возбуждения, выходное напряжения которого ступенчато регулируют в пределах от 70 до 110% от номинального напряжения посредством переключения конденсаторов регулирования при переходе коммутируемого напряжения через «ноль», осуществляемого трехфазными бесконтактными электронными ключами, управляемыми через оптронные входы дешифратором и многопозиционным переключателем.

Недостатком данного способа является измерение общих потерь в трансформаторе при холостом ходе, а не отдельных составляющих потерь мощности от реактивных токов, а также невозможность измерения потерь в трансформаторе в рабочем режиме.

Задача изобретения - определение потерь мощности от реактивных токов в трехфазных трансформаторах и четырехпроводных линиях электропередачи по результатам измерения известных показателей электроэнергии:

- коэффициента мощности для первой гармоники cosϕ.

Поставленная задача решается следующим образом.

В способе измерения потерь мощности от реактивных токов в трехфазных трансформаторах и четырехпроводных линиях, предусматривающем применение источника регулируемого трехфазного напряжения, измеряют при симметричной линейной нагрузке в трехфазном трансформаторе (четырехпроводной линии) коэффициент мощности (cosϕ), фазный ток и по результатам измерения определяют коэффициент потерь мощности от реактивных токов по формуле

, откуда ΔP_x=K_ϕΔP_R,

где ΔP_x - потери мощности от реактивных токов;

- потери активной мощности.

Новые существенные признаки

1. Измеряют в четырехпроводной сети при симметричной линейной нагрузке и cosϕ<1,0 коэффициент мощности (cosϕ) трехфазного трансформатора (линии) и фазный ток I_ф.

2. По результатам измерения определяют коэффициент потерь мощности от реактивных токов в трехфазном трансформаторе (линии) по формуле

3. Зная коэффициент K_ϕ и потери активной мощности определяют потери мощности от реактивных токов в трансформаторе (линии)

ΔP_x=K_ϕΔP_R.

Перечисленные новые существенные признаки в совокупности с известными необходимы и достаточны для достижения технического результата, на который распространяется исчерпываемый объем правовой охраны.

Технический результат

1. Разработан простой способ измерения потерь мощности от реактивных токов в трехфазных трансформаторах и четырехпроводных линиях, составляющих дополнительные потери, за счет снижения которых достигается снижение общих потерь.

2. Минимальный набор материально-технических средств.

3. Измерения реализуются с помощью одного измерительного прибора «Энергомонитор 3.3» высокого класса точности 0,1, приведенная погрешность которого не превышает 0,1%. Поэтому точность измерения коэффициента мощности (cosϕ) будет высокой (методическая погрешность отсутствует).

4. Разработанное математическое выражение для коэффициента потерь мощности от реактивных токов в трехфазных трансформаторах и четырехпроводных линиях является простым. Поэтому отсутствуют громоздкие вычисления потерь мощности в трехфазных трансформаторах и четырехпроводных линиях.

Пояснения к способу измерения потерь

Современные трехфазные четырехпроводные сети, как правило, имеют реактивную нагрузку. Поэтому в них создаются реактивные токи. В трехфазных трансформаторах и четырехпроводных линиях возникают потери мощности и электрической энергии от реактивных токов. При разработке средств и способов снижения потерь в трансформаторах и линиях важно иметь информацию не только о полных потерях, но и, прежде всего, о частичных потерях мощности, составляющих эти потери и принимать меры по их снижению. К частичным потерям относятся потери мощности от реактивных токов.

В трехфазной четырехпроводной сети при симметричной синусоидальной трехфазной системе напряжений и симметричной линейной нагрузке при cosϕ<1,0 возникает симметричная синусоидальная система токов с углом сдвига фаз ϕ. В такой сети от источника к приемнику передается активная P_R и реактивная P_x мощности. В трехфазном трансформаторе и четырехпроводной линии возникают потери активной ΔP_R и реактивной ΔP_x мощности. Измерив прибором «Энергомонитор 3.3» коэффициент мощности (cosϕ) и фазный ток I_ф трансформатора (линии), определяют критерий (коэффициент) потерь мощности от реактивных токов, равный отношению потерь реактивной мощности к потерям активной мощности

где

Зная потери активной мощности и коэффициент Кϕ, определяют потери мощности от реактивных токов

ΔP_x=K_ϕΔP_R

Источник информации

1. Дрехслер Р. Измерение и оценка качества электроэнергии при несимметричной и нелинейной нагрузке: Перевод с чешского М.: Энергоатомиздат, 1985. - 112 с.

2. Патент РФ №1533530. Способ измерения потерь и тока холостого хода силовых трансформаторов в полевых условиях и устройство для его осуществления. МПК G01R 31/06, опубликован 20.11.2014.