Статья:

Модернизация городских электрических сетей для уменьшения потерь электроэнергии

Конференция: XV Студенческая международная научно-практическая конференция «Технические и математические науки. Студенческий научный форум»

Секция: Технические науки

Выходные данные
Галстян Р.А. Модернизация городских электрических сетей для уменьшения потерь электроэнергии // Технические и математические науки. Студенческий научный форум: электр. сб. ст. по мат. XV междунар. студ. науч.-практ. конф. № 4(15). URL: https://nauchforum.ru/archive/SNF_tech/4(15).pdf (дата обращения: 02.12.2022)
Лауреаты определены. Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Мне нравится
Дипломы
лауреатов
Сертификаты
участников
Дипломы
лауреатов
Сертификаты
участников
на печатьскачать .pdfподелиться

Модернизация городских электрических сетей для уменьшения потерь электроэнергии

Галстян Размик Арманович
магистрант, Донской государственный технический университет, РФ, г. Ро-стов-на-Дону
Хлебников Владимир Константинович
научный руководитель, канд. техн. наук, доцент, Донской государственный технический универси-тет, РФ, г. Ростов-на-Дону
 

Аннотация. В данной статье рассмотрен участок городской распределительной сети 10 кВ. Создана компьютерная модель данной сети и произведен расчет потерь электроэнергии.

AbstractThis article describes a section of the urban distribution network of 10 kV. A computer model of this network has been created and electricity losses have been calculated.

Ключевые слова: электрическая сеть, напряжение, потери электроэнергии, компьютерная модель, линия, трансформатор, баланс электроэнергии.

Keywords: electric network, voltage, electric power loss, computer model, line, transformer, electric power balance.

 

К городским электрическим сетям 10 кВ предъявляются следующие основные требования:

1) Надежность электроснабжения потребителей как в нормальном, так и в послеаварийных режимах. Электрическая сеть считается надежной и бесперебойной, если в своем составе имеет два независимых источника питания, и время перерыва электроснабжения составляет 1 – 5 секунд (данное время достаточно для срабатывания автоматических устройств).

2) Сеть должна обеспечить требуемое качество электроснабжения потребителей. Под качеством подразумевается частота переменного тока, напряжение, синусоидальность формы напряжения и симметрия трёхфазной системы напряжений и токов.  

3) Электрическая сеть должна быть гибкой и иметь дальнейшее развитие, так как города расширяются, появляются новые районы и предприятия. 

Городские электрические сети проектируются кольцевыми, в таких сетях наблюдается неоднородность, вызванная непостоянным соотношением реактивных и активных сопротивлений. В сети появляется уравнительная мощность, что соответственно увеличивает потери электроэнергии [3].

Снижения неоднородности можно добиться следующим образом:

1) Снижение неоднородности параметров сети

- изменение сечения проводов

- включение в линию УПК

2) Компенсацией контурного уравнительного потока мощности:

- Создание потока мощности, компенсирующего контурный поток путем введения в неоднородный контур добавочных ЭДС за счет линейных регуляторов;

- Размыкание замкнутых контуров в сети и устранение пути уравнительного потока мощности.

На примере участка сети из западной РЭС города Ростов-на-Дону, которая включает в себя 37 подстанций напряжением 10/0,4 кВ, необходимо определить место, где необходимо разомкнуть сеть рисунок 1.

 

Рисунок1. Структурная схема участка распределительной сети 10 кВ

 

Для выполнения такой операции составлена компьютерная модель электрической сети в программе RastrWin.

Этапы создания компьютерной модели:

1) Начертить схему замещения сети и определить её параметры;

Линии представляются П-образными схемами замещения (рисунок 2), двухобмоточные трансформаторы - Г-образными схемами замещения (рисунок 3).

 

Рисунок 2. Схема замещения линии

 

Параметры линии Rл, Xл, Ом, Bл, мкСм, состоящей из n цепей, определяются по формулам:

 

Рисунок 3. Схемы замещения двухобмоточного трансформатора

 

Параметры двухобмоточного трансформатора RтXт, Ом, ΔPxх, МВт, ΔQxх, Мвар определяются по формулам [1]:

.

2) В программе RastrWin заполнить таблицу узлов и ветвей.

Для заполнения таблицу узлов необходимо:

‒ задать напряжение сети;

‒ прописать значение нагрузок, отходящих с ТП;

‒ создать балансирующий узел

При заполнении в таблицу ветвей необходимо внести расчетные параметры.

3) Расчет установившегося и послеаварийного режимов. Послеаварийный режим создается путем поочередного отключения фидеров.

4) Анализ режима и оптимизация электрической сети.

Анализ результатов расчёта нормального и послеаварийного режимов по соответствию уровней напряжения в узлах сети нормативам, потоков мощности, токов в ветвях допустимым значениям позволяет сделать выводы о работоспособности электрической сети в перспективных условиях работы.

Узлы 0,4 кВ являются точками поставки электроэнергии потребителям. Согласно ГОСТ Р 5419-2010 отклонение от номинального напряжения в этих узлах не должно превышать ±10 %. При выходе напряжения из заданного интервала их корректировка может быть выполнена с помощью ПБВ [1].

В ходе анализа было определено на линейных участках естественное и экономическое потокораспределение и выбран участок сети, где переток мощности практически равен нулю.

  Баланс электроэнергии в электрической сети устанавливает взаимосвязь между приёмом электроэнергии в сеть  и объёмом электроэнергии, переданной потребителям (полезным отпуском)  за год [1].

,

Объём электроэнергии, переданной потребителям равен

,

Нагрузочные потери электроэнергии в линиях и трансформаторах определяются методом числа часов максимальных потерь.

,

Потери мощности в режиме максимальной нагрузки сети  определены при выполнении расчётов режимов программой RastrWin [2].

Число часов наибольших потерь мощности  за год определяется по формуле:

,

где  – коэффициент заполнения графика суммарной нагрузки сети.

Потери холостого хода определяются по паспортным данным трансформаторов:

,

При расчёте балансов принято, что =4600 ч. Тогда число часов наибольших потерь мощности =2338,5 ч.

Рассчитаны нагрузочные и условно-постоянные потери во всех вариантах электрической сети и выбрано наиболее благоприятное место установки разъединителя с точки зрения надежности и минимума потерь в сети. Результаты расчетов сведены в таблицу 1.

Таблица 1

Баланс электроэнергии в распределительной сети

Составляющие баланса

Электроэнергии

Варианты потокораспределения

Естественное

Экономическое

Исходное

Рекомендуемое

Приём в сеть, тыс. кВт·ч

43586,47

43540,66

43623,94

43567,22

Передача потребителям, тыс. кВт·ч

41400

41400

41400

41400

Потери электроэнергии, тыс. кВт·ч

2186,47

2140,66

2223,94

2167,22

Потери электроэнергии, %

5,016

4,916

5,098

4,974

 

Заключение. Проанализировав таблицу 1 можно сказать, что исходный вариант установки разъединителя в принципе является благоприятным, но так как рекомендуемое место размыкания позволяет снизить потери без нарушения надёжности и операции по размыканию не требуют капиталовложений, то целесообразно переместить точку размыкания сети согласно рекомендуемому варианту.

 

Список литературы:
1. Хлебников, В.К. Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине «Проектирование электрических сетей»: метод.указания /В.К. Хлебников. – Ростовн/Д :ДГТУ, 2014. – 128 с.
2. Карапетян, И. Г. Справочникпо проектированию электрических сетей: справочник /И. Г. Карапетян, Д. Л. Файбисович, И. М. Шапиро ; под ред. Д. Л. Файбисовича. Изд. 3–е, перераб. и доп. – М.: ЭНАС, 2009. – 392 с.
3. Герасименко, А.А., Передача и распределение электрической энер-гии./А.А. Герасименко, В.Т. Федину– изд. 3-е, перераб.–  М.: КНОРУС, 2012. – 648 с.