МОДЕЛИРОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЦЕХОВЫХ СЕТЕЙ

Грачева Елена Ивановна

д-р техн. наук, доцент кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий»

Казанского государственного энергетического университета,

РФ, г. Казань

E -mail: grachieva.i@bk.ru

Наумов Олег Витальевич

канд. техн. наук, доцент кафедры «Электроэнергетические системы и сети»

Казанского государственного энергетического университета,

РФ, г. Казань

E -mail: 

Садыков Руслан Рустемович

аспирант кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий»

Казанского государственного энергетического университета,

РФ, г. Казань

E -mail: ru059@mail.ru

Серпионова Татьяна Александровна

магистрант кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий»

Казанского государственного энергетического университета,

РФ, г. Казань

E -mail: mega.pionova@mail.ru

PARAMETERS MODELING OF FUNCTIONAL CHARACTERISTICS OF SHOPFLOOR NETS

Elena Gracheva

doctor of Technical Sciences, Associate Professor

of “Industrial Power Supply” Chair, Kazan State Power Engineering University,

Russia, Kazan

Oleg Naumov

candidate of Technical Sciences, Associate Professor

of “Power Systems and Nets”, Kazan State Power Engineering University,

Russia, Kazan

Ruslan Sadykov

post-graduate student

of “Industrial Power Supply” Chair, Kazan State Power Engineering University,

Russia, Kazan

Tatiana Serpionova

master’s Degree Student

of “Industrial Power Supply” Chair, Kazan State Power Engineering University,

Russia, Kazan

АННОТАЦИЯ

Предлагается разработка моделей основных функциональных параметров систем внутрицехового электроснабжения.

ABSTRACT

The development of basic functional parameters models of intrashop electric power supply systems is offered.

Ключевые слова: вероятность функционирования; схемы цеховых сетей; эквивалентное сопротивление; потери мощности; потери электроэнергии.

Keywords: functioning probability; scheme of shopfloor nets; equivalent resistance; power loss; electric loss.

В настоящее время предъявляются всё более жесткие требования к условиям эксплуатации внутризаводских систем электроснабжения. это объясняется ростом стоимости оборудования и электроэнергии, повышением требований к качеству электроэнергии.

Пусть требуется оценить функциональные характеристики участка цеховой сети.

Сформулируем задачу следующим образом: рассматривается система, работоспособность которой определяется тремя параметрами функционирования ,  и , так что ее работа остается удовлетворительной, если величины этих параметров сохраняются в пределах:

где  и  определяют допустимые значения рабочего параметра A_i соответственно снизу и сверху.

В качестве системы приняты цеховые электрические сети различной конфигурации: радиальная, шинопровод, смешанная. Рабочими параметрами являются эквивалентное сопротивление участка сети , потери активной мощности на этом участке , и потери электроэнергии

Сопротивление участка сети определяется маркой, сечением и длиной провода, температурой его токопроводящей жилы, являющейся функцией температуры окружающей среды и нагрузки провода [1]. При расчете сопротивления участка сети учитывается влияние температуры токопроводящих жил и сопротивлений контактных соединений коммутационных аппаратов:

                                             (1)

где:  – сопротивление 1 м жилы провода при температуре 20 ⁰C;

l – длина линии;

 – коэффициент температурного увеличения сопротивления, равный для алюминия 0,00403 -с'

T – температура жилы провода;

r_n – сопротивление контактного соединения n-ого коммутационного аппарата.

Рассмотрим параметры кабельной линии марки АВВГ сечением S=25 мм² трехжильной, проложенной в воздухе, допустимая нагрузка, которой составляет 75 А. Допустимая температура нагрева жил кабеля с пластмассовой изоляцией Т составляет 70 ⁰С. Температура окружающей среды  принята 20⁰С. Активное удельное сопротивление постоянному току для алюминия  . При подстановке значений для S=25 мм², , Т=70⁰С, , ,  получим выражение для R:

       (2)

Второй рабочий параметр  записывается в виде:

                (3)

где I_p – рабочий ток линии.

Третий рабочий параметр  определяется как:

              (4)

где Tм=4000 ч. – время работы участка сети.

Далее рассматриваем примеры цеховой сети различной конфигурации:

1)  Для радиальной схемы (рис.1а):

2)  Для шинопровода (рис. 1б) (шинопровод ШРА 73 УЗ, Ro=O, 15 Ом/км):

3)  Для смешанной схемы (рис 1в):

где п, I, l_cp и r_K – эксплуатационные факторы.

Рисунок 1. Примеры цеховой сети различной конфигурации: а – радиальная схема; б – шинопровод; в – смешанная схема

В качестве эксплуатационных факторов приняты длина линии  рабочий ток 1_р, количество отходящих линий п и количество коммутационных аппаратов п_к на линии. Эксплуатационные факторы имеют следующие пределы варьирования: для длины линии 2–100 м, для рабочего тока 7,5–75 А, для количества отходящих линий 2–10 штук и для сопротивлений коммутационных аппаратов (4,65–186,1)*10^-3 Ом при их количестве от одного до четырех, r_n=f(l_n)·n_к.

В качестве коммутационных аппаратов рассматриваются автоматические выключатели марки АЕ 2056 с номинальным током 80 А. Система в процессе эксплуатации подвергается воздействию трех внешних возмущающих случайных факторов, в качестве которых приняты среднеквадратический коэффициент загрузки К_з температура окружающей среды и время работы системы Т_раб. Законы распределения внешних возмущающих случайных факторов описываются нормальным законом распределения (закон Гаусса).

Нормальный закон распределения (закон Гаусса) является одним из наиболее распространенных законов распределения случайных величин, для которого плотность вероятности определяется:

где  – статистическое среднее квадратическое отклонение случайной величины,

 – статическая дисперсия случайной величины t,

m_t – среднее значение случайной величины t,

Для коэффициента загрузки К_з, варьируемого от 0,3 для 1,3, имеем:

Для остальных внешних возмущающих воздействий расчет аналогичен и имеем:

_·       для коэффициента К_з:

(0,5÷1,0)                        

(0,5÷1,3)                        

·   

  для температуры окружающей среды :

(5÷35)ºС                        

(5÷15)ºС                          

(5÷25)ºС                        

_·      

для времени работы системы Т_раб:

(83÷416) час                  

(127÷250) час                

(83÷416) час                  

где t – порядковый номер месяца в году, .

Рисунок 2. Интенсивности распределения внешних возмущающих воздействий в различных пределах варьирования: а – коэффициент загрузки изменяется в пределах (0,31,3); б – температура окружающей среды – (535) ⁰С; в – время работы системы - (83416) час

Рисунок 3. Интенсивности распределения внешних возмущающих воздействий в различных пределах варьирования: а – изменение коэффициента загрузки (0,51,0); б – температуры окружающей среды (515) ⁰С; в – времени работы системы (167250) час

Рисунок 4. Интенсивности распределения внешних возмущающих воздействий в различных пределах варьирования: а – изменение коэффициент загрузки (0,51,3); б – температуры окружающей среды (525) ⁰С; в – времени работы системы (83416) час

Список литературы:

1. Грачева Е.И. Разработка регрессионных моделей для анализа и прогнозирования потерь электроэнергии в низковольтных сетях/ Е.И. Грачева, Т.А. Серпионова// Вестник КГЭУ. – 2015. – № 2(26). – С. 45–51.