ПРИМЕНЕНИЕ КОМПЕНСИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ, КАК ЭФЕКТИВНОГО МЕТОДА ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ.

Рациональная компенсация реактивной мощности приводит к уменьшению потерь мощности из-за снижения перетоков и потоков реактивной мощности в сетях, улучшению качественных характеристик потребляемой электроэнергии за счет регулирования и стабилизации уровня напряжений в электросетях, получению в итоге высоких технико-экономических показателей работы электроустановок.

Компенсация реактивной мощности в электрических системах является задачей актуальной по нескольким причинам:

1) в промышленном производстве виден опережающий рост потребления реактивной мощности в сравнении с активной;

2) в городских электрических сетях возросло потребление реактивной мощности, вызванное ростом бытовых нагрузок;

3) увеличивается потребление реактивной мощности в сельских электрических сетях.

В данной работе разработаны рекомендации по установке дополнительных компенсирующих устройств в электрической сети энергосистемы. Определение места и мест установки компенсирующих устройств проводилось на основе максимального экономического эффекта от снижения постоянной мощности энергии с учётом затрат на компенсирующие устройства.

Рассмотрим электрические сети напряжением 330, 110, 35 и 10 кВ энергосистемы «В». Сеть «В» данных напряжений состоит из 26 подстанций (ПС) и линий электропередач (ВЛ), связывающих их между собой. Нормальная схема электрической сети изображена на рисунке 1. Протяженность линий электропередач 865км. Результаты электрических расчётов представим в виде распечаток данных об узлах и ветвях, взятых из результата расчёта программы.

Рисунок 1. Схема сети

Условные обозначения:  – Порядковый номер узла,  – Номинальное напряжение в узле, кВ

RastrWin . Данные расчётов включают в себя: расчетный модуль и угол напряжения, потери активной и реактивной мощности, отклонение напряжения от номинального напряжения.

Проанализируем исходный режим.

Наибольшая активная нагрузка находится в узле 56 и составляет 120 МВт, а наименьшая – в узле 41 и составляет 3 МВт.

Наибольшая реактивная нагрузка находится так же в узле 56 и составляет 40 Мвар, а наименьшая составляет 2 Мвар и находиться в 41 узле.

Генерация в данной сети осуществляется в таких узлах как 13, 48, 29. Наибольшая генерация активной мощности осуществляется в узле 48, а реактивной мощности в узле 50, а наименьшая в узле 25.

Проанализировав отклонение напряжения от номинального по каждому узлу сети, мы можем сказать, что напряжения во всех узлах лежат в допустимых диапазонах и не выходят за установленные пределы (+15% от номинального для узлов напряжением 35 кВ, 110 кВ, +10 % от номинального для узлов напряжением 330 кВ). Наибольшее увеличение напряжение наблюдается в узле 2, напряжение там составляет 119,36 кВ, т.е. больше номинального напряжения на 8,51 %, и в узле 28 – 38,9 кВ, т.е. увеличение напряжение составляет 11,14 %. Наибольшее снижение напряжения наблюдается в узле 7 – 2,66 %, напряжение там составляет 112,93 кВ, и в узле 24 – 4,17 %, напряжение там составляет 36,46 кВ.

Компенсация реактивной мощности является одним из наиболее доступных, эффективных и простых способов энергосбережения и снижения себестоимости выпускаемой продукции.

Включение компенсирующих устройств в узлы нагрузки приводит к снижению потерь мощности и энергии в сети и создает положительные добавки напряжения. Если компенсирующее устройство выполнено так, что в процессе эксплуатации можно изменять его мощность, то появляется возможность создавать переменные добавки напряжения и регулировать тем самым напряжение в узлах. В таких случаях компенсирующая установка одновременно выполняет функции регулирования напряжения. Наряду с компенсирующими устройствами для регулирования напряжения в энергосистеме используются специальные регулирующие аппараты, основные из которых — трансформаторы с регулированием напряжения под нагрузкой и линейные регуляторы.

Таким образом, достижение желаемых технического и экономического эффектов должно производиться путем взаимосвязанного выбора средств компенсации реактивных нагрузок и регулирования напряжения.

Подход, обеспечивающий наиболее полное решение задачи компенсации реактивной мощности, — совместное рассмотрение электрических сетей различных номинальных напряжений: от электрических станций до электроприёмников. Но, очевидно, практически это осуществить невозможно. Поэтому все электрические сети разделяют на подсистемы и для каждой из них принимают решение по установке компенсирующих устройств.

Следует также учитывать, что схема и нагрузки энергосистемы не остаются постоянными, а изменяются в пространстве и времени: вводятся новые электростанции, подстанции, линии электропередачи, подключаются к сетям энергосистемы новые потребители. В связи с этим одно и то же компенсирующее устройство в разные годы используется с разной эффективностью.

Методики и алгоритм решения данной задачи основываются на применении нелинейных методов оптимизации, оперирующих с непрерывными величинами переменных, например, градиентный метод и на применении дискретных методов оптимизации, оперирующих с дискретными величинами переменных, например, метод покоординатного спуска.

Выбирается первая переменная (например, первый коэффициент трансформации какой-либо ветви расчета) и изменяется на ступень ( Ктi) в сторону увеличения. Естественно учитывается схема и ступень регулирования напряжения. Новое значение коэффициента трансформации вносится в модель схемы сети и, рассчитывается новый установившейся режим. Сравниваются потери мощности в расчетной схеме сети до изменения коэффициента трансформации (Ктi) и после.

Если потери увеличились после первого изменения переменной в сторону уменьшения, то нужно перейти к изменению следующей переменной. После перебора всех переменных, если при этом переменные изменили свое значение, то оптимизационный расчет нужно повторить. Расчеты повторяются до тех пор, пока переменные не перестанут изменяться.

Список литературы:

1. Анчарова, Т.В. Электроснабжение и электрооборудование зданий и сооружений : Инфра-Инженерия, 2016. - 416 c.
2. Киреева, Э.А. Электроснабжение и электрооборудование цехов промышленных предприятий - М.: КноРус, 2013. - 368 c.
3. Коробов, Г.В. Электроснабжение. Курсовое проектирование: Лань, 2011. – 192с.