автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Исследование системы электроснабжения г. Хартума с целью определения режимов оптимального потребления активной мощности

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

На правах рукописи

БАХАЭЛЬДИН МАХДЖУБ ХАССАН

ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ Г.ХАРТУМА С ЦЕЛЬЮ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕЖИМОВ ОПТИМАЛЬНОГО ПОТРЕБЛЕНИЯ АКТИВНОЙ МОЩНОСТИ

Специальность 05.09.03.

Электротехнические комплексы и системы, включая их управление и регулирование.

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1995

РаЗота выполнена на кафедре Электроснабжения промышленных предприятий Московского энергетического института.

Научный руководитель - кандидат технических наук,

доцент Конюхова Е.А.

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор Гераскин О.Т.

кандидат технических наук, доцент Пономаренко И.С.

Оппонирующая организация - ГПИ Электропроект

Защита диссертации состоится

1995 Г. В

аудитории М-214 в час. ОО мин. На заседании Специализировано-го Совета К-053.16.06 Московского энергетического института.

Отзывы на автореферат (в двух экземплярах с заверенной подписью) просим направлять по адресу: 105835, ГСП, г.Москва, Е-250, Кразноказарменная ул., д.14, Ученый совет МЭИ.

С диссертацией молено ознакомиться в библиотеке МЭИ.

Автореферат разослан января 1995 г.

Ученый секретарь Специализированного

Совета К-053.16.06 кандидат технических наук, доцент

Анчарова Т.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Система электроснабжения от шин электростанций до электроприемников должна рассматриваться как единое целое, что дает возможность вскрыть дополнительные резервы экономии электроэнергии. Однако такая постановка вопроса не наша достаточного отражения в технической литературе и в практике эксплуатации. В данной работе рассматривается влияние отклонений напряжения на расход электроэнергии при обеспечении стандартного уровня работы электроприемников. ' Общим фактором при анализе влияния отклонения напряжения на эффективность систем электроснабжения является зависимость потребления активной и реактивной мощности электроприемниками и потерь мощности в электросетях от уровня напряжения.

Дель и задачи работы.Основная идея работы состоит в том, чтобы найти оптимальный режим в системе электроснабжения и провести оптимизации не только с учетом технологического расхода электроэнергии на передачу по электрической сети, т.е. потери мощности, но и с учетом изменения потребления активной жадности электроприемников согласно их статическим характеристикам. Средствами воздействия на режим для электрических сетей Г.Хартума являются регулирование ответвлений трансформаторов с РПН и без РПН и установка батарей конденсаторов. Если принять, что диапазоны отклонения напряжения, установленные ГОСТ на качество электроэнергии, являются теми, пределы которых мазса электроприемников работает оптимально, то задачу наивыгоднейшего управления режимом напряжения сети можно сформулировать следующим образом: обеспечить средствами регулирования напряжения и компенсации реактивной мощности минимальный отпуск электроэнергии от шин источников питания при соблюдении у всей массы электпри-емников требуемых отклонений напряжения.

Степень достоверности и обоснованности результатов. В работе использованы теоретические и экспериментальные методы исследований. Теоретические методы базируются на применении ' теории вероятностей и математической статистики. При исследовании расчеты проводились с использованием ПЭВМ. Теоретические положения

подтверждены результатами экспериментальных исследований, включающих в себя измерение статических характеристик мощности при регулировании напряжения в системе электроснабжения г. Хартума.

Научная новизна. 1. Показано, что существуют такие значения напряжения на источнике питания, при которых суммарные потери на передачу мощности равны уменьшению активной нагрузки электроприемников по сравнению с их нагрузкой при номинальном напряжении на их зажимах, т.е. сушарные потери в сети и электроприемниках равны нулю. Этот уровень напряжения назван "оптимальным". 2. Выявлена необходимость учета статических характеристик нагрузки при определении потерь мощности и напряжения в сети, особенно при невысокой степени компенсации реактивной мощности. 3. Исследовано влияние математического ожидания и дисперсии отклонения напряжения на матожидание потерь мощности и напряжения с учетом статических характеристик нагрузки. Дисперсия напряжения оказывает влияние на математическое ожидание потерь мощности при значительном разбросе значений напряжения и равномерном законе напряжения. В остальных случаях математическое ожидание квадрата тока определяется матожиданием напряжения. '4.Использованный порядок определения расчетным путем СХ группо-V вых нагрузок по напряжению по известным СХ нагрузок отдельных - ', электроприемников дает показатели СХ достаточно Слизкие к пока: вателям СХ. полученным экспериментальным путем. Следовательно, аппроксимирующие коэффициенты расчетных СХ могут быть использованы для -исследования режимов работы электрической сети.

Практическая ценность. Полученные в работе выражения позволяют определять нагрузочные потери мощности и напряжения в элементах электрической сети с учетом уровня напряжения и статических характеристик потребителей по напряжению. Разработан метод определения оптимального уровня напряжения, позволяющий выявить режим, при котором потребление активной мощности от источника питания в максимум нагрузки системы электроснабжения г.Хартума может быть снижена на 6-7%.

Реализация работы.Предложенные и развитые методы оценки и расчета оптимального напряжения с учетом СХ узлов нагрузки, а также разработанные практические рекомендации по уменьшению

потребления активной мощности внедрены в Хартумской электрической сети. Уменьшение максимума активной нагруаки составило 5-6Х.

Апробация раОоты. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на научных семинарах и заседании кафедры Электроснабжения промпредприятий МЭИ в марте 1994 г.

Публикации. По теме диссертации опубликованы две печатные работы.

Объем и структура работы.Диссертация изложена на страницах машинописного текста,содержит таблиц, иллюстрации, список использованной литературы включает наименований работ отечественных и зарубежных авторов.Работа состоит из введения, пяти глав,заключения,списка литературы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цель и задачи исследования.

В первой главе были определены статические характеристики групповых нагрузок системы электроснабжения г.Хартума. На рассматриваемой территории г.Хартума находятся жилые постройки и промышленные потребители типа мелких заводов по переработке сельскохозяйственного сырья. Жилые постройки имеются следующих типов: двухкомнатные дома, трехкомнатные дома и многокомнатные виллы. Для всех типов жилищ характерны следующие электроприемники: лампы накаливания, люминесцентные лампы, холодильники, телевизоры, вентиляторы. В виллах, кроме того, установлены кондиционеры. Установленная мощность осветительных электроприемников, вентиляторов зависит от площади жилища, установленная мощность холодильников определяется, в основном, потребностями и благосостоянием семьи. Наибольшую долю участия в максимуме суммарной нагрузки составляют вентиляторы и люминисцентные лампы. Общая мощность на вводе в дом составляет от 3 до 6.2 кВт.

Промышленные потребители состоят, в основном, из асинхронных двигателей мощностью от 4 до 11 кВт, а также около 201 двигателей мощностью до 1.5 кВт, имеются также люминисцентные лампы и небольшое количество ламп накаливания.

Согласно приведенным выше сведениям о расчетных нагрузках

отдельных электроприемнйков и их статических характеристиках можно получить статические характеристики суммарных нагрувок для имеющихся в г.Хартуме типов жилищ. Статические характеристики нагрузки жилица определялись по следующим формулам:

P»«-a\.i(Aoi+AnU.+A2iU.2) (1)

Ожил-Eqpi(Boi+BjiU»+B2iU»2), , где Pp,qp- расчетная нагрузка электроприемников одного вида. Ржил.Ожил- суммарные 8начения расчетных нагрувок жилища, U«- напряжение в o.e. на вводе в дом, АоьАи.АгьВт.Ви.Вги - коэффициенты СХ различных типов электроприемников.

На основании проведенных исследований по потреблению активных и реактивных мощностей для всех типов жилищ и промышленных потребителей в зависимости от напряжения на вводе с учетом состава электроприемников и индивидуальных статических характеристик каждого электроприемника были определены статические характеристики для всех типов жилищ и промышленных предприятий и проведен расчет аппроксимирующих коэффициентов статических характеристик P«u!«-Ao*»-Ai*U.+A2xUA

q*wi»-Bo*<-B1)KU.+B2*U.2. (2)

Рассматриваемый участок электрической сети г.Хартума получает питание от четырех подстанций напряжением 33/11 kB: New Fadul, Fadul, New Industrial I. New Industrial II . На каждой подстанции установлены по два трансформатора ТДН - 10000-33/11, по одному на секцию подстанции. От каждого подстанционного трансформатора ТДН - 10000-33/11 получают питание коммунально- бытовые потребители по магистральным воздушным линиям 20-30 трансформаторов ТМ - 250-11/0.4. Количество присоединений к каждой секции 5-8. Длина воздушных линий напряжением 11 кВ колеблется в пределах 0.1-3 км. Для подстанций New Industrial I и II характерно присоединение с помощью воздушных линий 11 кВ длиной 0.5 км 10-12 трансформаторов мощностью 400 кВА с напряжением 11/0.4 кВ. Длина воздушных линий внутри фабрик незначительна.

Статические характеристики нагрузки для каждой секции указанных выше электроподстанций были рассчитаны по следующим фор-

мулам: Рпст(и»)-РтРт»+РдРд»+РВРв»;

0лст(и»)-чтчт»+<имд»+0вчв». (3)

где Рт.Рд.Рв.Чт.Чд.дв -потребление активной и реактивной мощности электроприемниками,присоединенными к данной секции подстанции при номинальном напряжении на вводе в дом, Рт».Рд».Рв*.Чт*.ал«.Ов» - статические характеристики активных и реактивных мощностей в о.е.для соответствующих типов жилищ.

На рис.1 представлены зависимости, изображающие статические характеристики потребителей по активной и реактивной мощностям для периода максимальных нагрузок. Как видно из рис.1, статические характеристики по активной мощности при изменении напряжения от 0.9 до 1.1, а для реактивной мощности от 0.95 до 1.1 приближаются к прямым зависимостям. Поэтому представляется возможным линеаризировать статические характеристики потребителей узлов, т.е. представить их в виде двучлена:

PncT»=Ao'+Ai'U»; QncT»=Bo'+Bi'U». (4)

Эксперимент по определению статических характеристик проводился в части электрической сети г.Хартума на подстанции Fadul Ic. Регулирующий эффект активной нагрузки, полученной в результате пассивного эксперимента равен 2.14, а полученный расчетным путем - 1.8, т.е. несовпадение примерно 15%, что считается допустимым при проведении исследований статических характеристик нагрузки.

В результате пассивного эксперимента на подстанции Fadul выявлена достаточно высокая корреляция между активной нагрузкой и напряжением (коэффициент корреляции примерно равен 0.6). Значения экспериментальных регулирующих эффектов при максимальной нагрузке для подстанции Fadul равен 2.14. а расчетного 1.8, таким образом несовпадение составляет около 151, что считается допустимым при проведении исследований СХ нагрузки. В результате активного эксперимента получено значение регулирующего эффекта максимальной активной нагрузки, равное 2, и реактивной нагрузки, равное 2.5, что также достаточно близко к расчетным значениям.

Использованный порядок определения расчетным путем СХ групповых нагрузок по напряжению по известным СХ нагрузок отдельных

- в -

п/ст. Рас/и/

{типовая п/ст Тк/шбча/

0,9

V ¿4

Рис. I. Статические характеристики активной нагрузки п/ст рас/и1 я1аЬ и типовой

Ос,

дОсгв

<30-0

Рл/О

нн

БК

Рис. 2. Схема замещения участка электросети г. Хартума

электроприемников дает показатели СХ достаточно близкие к показателям СХ, полученным экспериментальным путем. Следовательно, аппроксимирующие коэффициенты расчетных СХ могут быть использованы для исследования режимов работы электрической сети.

Во второй главе определено влияние статических характеристик потребителей на нагрузочные потери мощности в элементе электрической сети, изображенной на рис.2: Рн, Он. tgip - значения нагрузки и коэффициента реактивной мощности при номинальном напряжении на зажимах, С - степень компенсации реактивной мощности, C=Qbk/Q. ио»-напряжение в начале элемента сети, и. -напряжение на зажимах потребителя в o.e., Z=R+3X - полнаечсопротивление элемента. Потери мощности в элементе • р 2 ' н

ÜS=-I»2(R+JX)= AShI.2 , (5)

U„2

где ДSH- потери полной мощности при протекании только номинальной активной мощности при номинальном напряжении, I»2-квадрат относительного тока :

(A0+A1U.+A2U.2)2 +tgv2(B0+BiU.+(B2-C)U.2)2

' Iä2--(б)

U.2

Очевидно, что I*2 зависит от состава электроприемников (коэффициенты СХ и коэффициента реактивной мощности), степени компенсации реактивной мощности (коэффициент С) и значения напряжения в относительных единицах. Были проведены расчеты I»2 с помощью ПЭВМ для разных типов потребителей в зависимости от значения относительного напряжения на их зажимах U«2=0.9-l,l и степеней компенсации реактивной мощности С. На рис.3 представлены зависимости Г»2 без учета и с учетом потребления активной и реактивной мощности от величины U». Коэффициенты СХ соответствуют типовым данный'для промышленного предприятия. Как видно из зависимостей'рис.3 ,1»2, полученное без учета СХ, уменьшается при увеличении II». Тогда как I»2,полученное с учетом СХ, увеличивается при увеличении U» в случае tsp>0.7 и без компенсации реактивной.-моршости ,(С=0) при ,U«=0.95-1.1. В случае tgq><0.3 или при полной компенсации реактивной мощности (С=1)

г.5

2.3

г,г 2.1 2,0 ',9 1,9 1,7 '.Л

'А

/.г 1,1

0,9 Рис.

«X ' ж 4 ж ■

X с^^ 1

с учетом с ¡г

с-о

{¡у <Р-0,7 с-о

С-0

\ts9-o? с-о

С-1

0,9

>.0

1.1 иш

Влияние статических характеристик нагрузки на потери мощности в линии для узла 10 кВ (типовая нагрузка) при разных ^ 5° и степенях компенсации реактивно* мощности (С)

влияние СХ и U» практически уравновешивается и I.2 слабо уменьшается при увеличении U». На каждой процент увеличения напряжения потери мощности в элементе электрической сети с учетом статических характеристик (СХ) потребителя увеличиваются от IX до 5Х в зависимости от степени компенсации реактивной мощности.

Далее было определено математическое ожидание квадрата относительного тока при вероятностном изменении напряжения. Напряжение на аажимах элетроприемников не является постоянной величиной, а изменяется случайным образом, т.е. представляет собой случайную величину. Представляет интерес оценка влияния вероятностных характеристик напряжения U» на вероятностные характеристики, в частности, на математическое ожидание квадрата относительного тока - МП«2]. Тогда математическое ожидание квадрата относительного тока определяется формулой MCI»2]« С Ao2+tg<pzBoZ)M [ 1/U»Z] + (2А1 АО +tgq>2BoBi )MC1/U*] + +{Ai2+2A0A2 tB4>(Bi2+2Bo(B2 -C))> +

+2(AiA2+te<p2Bi(B2 -C))M[U*] + (A22+tgç2(B2 -C)2)MCU»2]. (7)

Ввд зависимостей I«z=f(U») - (рис.3) предполагает возможность представления этой функции в виде прямой при изменении U» от 0.95 до 1.1.Функция (6) при использовании линеаризованных СХ и функций напряжения принимает вид

UZ=(Ao')Z (3-2U,)+2A0'Ai'(2-U») + ( Aj')2 + =2Ao'+l+tg92(l-C)(2Bo +C+1)-2U»C(Ao +tgç2(l-C)(Bo'+C)3. (8) Или I»z=do+diU». (8a)

Если же U»=1;Ao'=1;Bo'=1,to I»2 постоянен, что приемлемо при приближенных расчетах и при С=0,5-1, и принимает вид (9):

I.z=l+(tev)2(l-C)z. (9)

В третьей главе проведена оценка влияния СХ потребителей на потерю напряжения. Рассмотрим электрическую сеть, изображенную на рис.1. Потеря напряжения в элементе:

PR+(Q-Qbk)X PhR ÛU----ÛU» , (10)

и и„

(Ao+AiU.+A2U.z) + (X/R)tgip(Bo+BiU,+ (B2-C)U,2 ) где Д1)»=—- . (И)

и.

. Обозначения в формулах (10) и (11) см. выше.

Очевидно, что значительное влияние на Ди» имеет величина (Х/!?Нг1|>. Назовем ее фактором реактивности и обозначим

Ф-(Х/!?ПеФ. (12)

Ао+®о

Тогда йи»=-КА1+«в1)+[А2+Ф(В2:С)]и.. (13)

и.

Представляет интерес анализ возможных реальных значений фактора реактивности Ф .Для трансформаторов с ин-10кВ Х/Н=1.8 -5.4; с ин>35кВ Х/Я-7-21; с ин»И0кВ Х/1?=12-33: для кабелей с алюминиевыми жилами Х/1М).01-0.57; для воздушных ЛЭП ХЛМ). 19-3; для токопроводов напряжением 0.38 кВ ХЛ?=0;5-1. Значения фактора реактивности Ф(при реальных значениях ХЛМ).01-30; 1гФ=0.1; 0.5; 1; 2) составляют для кабелей с алюминиевыми жилами значения фактора реактивность Ф=0.001-1.2; для воздушных линий с алюминиевыми (или сталеалюминиёвыми) проводами Ф=0.02-6, причем меньшие значения фактора реактивности соответствуют меньшим значениям сечения; для трансформаторов напряжением 10 кВ Ф=2-10; для трансформаторов напряжением 35-110кВ Ф=5-60,причем меньшие значения фактора реактивности соответствуют меньшим значениям номинальных мощностей трансформаторов.

Показано, что при учете СХ потеря напряжения увеличивается при увеличении напряжения в сети, тогда как бее учета СХ потеря напряжения уменьшается при С<1, при С>1 (перекомпенсация) характеры зависимостей также противоположны. Также следует отметить более значительное влияние напряжения на потери напряжения при С=0, т.е. ' без установки батарей кондесаторов, и снижение влияния напряжения на Ли при уменьшении' фактора' реактивности. При уменьшении Ф и при увеличении С уменьшается влияние напряжения на потерю напряжения. При Ф<0.5 изменение потери напряжения при изменении напряжения ничтожно мало, таким оврагом, при расчете потери напряжения в кабельных линиях всех сечений и воздушных линиях сечением до 35 кв.мм учет СХ нагрузки не дает уточнений. При расчете потерь напряжения в воздушных линиях с сечением больше 50 кв.мм и трансформаторов учет СХ существенен при больших отклонениях напряжения от номинального, но и в этом случае необязателен учет СХ при высокой степени компенсации ре-

активной мощности.

Вид зависимости AU»=f(U.) предполагает возможность представления этой функции в виде прямой при изменении напряжения от 0.95 до 1.1. При выводе уравнения этой прямой используются линеаризованные зависимости активной и реактивной мощностей в функции напряжения,тогда линеаризованная относительная потеря напряжения Ли» в элементе электрической сети определяется как

Ди»'=(1-и») (А0'+®о')+1+Ф(1-си»). (14) Наибольшей величины погрешность при линеаризации достигается при Ф>5 и составляет 3-41.

В четвертой главе проведено определение оптимального значения уровня напряжения.Целью данной главы является определение значения напряжения на головном участке сети U»o, при котором суммарные потери активной мощности как в элементе электрической сети, так и в потребителе электроэнергии, равны нулю.

. , Т.е. ДРсум(и»о)'ДРсвти(и.о)+ЛРЭп(и»о)+ДРтр(и.о). (15) Нагрузочные потери в суммарном активном сопротивлении сети R:

ЛРсвти(и.) = (Рн2/ин2Ж1.2=пРн1.2, (16) где n=(P„/UH2)R - относительная потеря (в o.e.) активной мощности в активном сопротивлении R при протекании активной мощности Рн при номинальном напряжении U„ , при I»2=do + di U» - ÜPCGTH(U»)=nP„(d0+diU.). (17)

Потери в электроприемнике при напряжении на его зажимах, отличном от номинального:

АРэп(и»)=Р(и»)-Р(и*н)=Рн(Ао'-1)(l-U*)=PHAi'(U*-l). (18) Потери активной мощности в стали трансформатора:

ДРст(и»о)=(Го+Г1и»о)ДРстн. (19) На рис.4 показаны зависимости ДРсетиШ.о).ДРЭп(и*о). ДРст(и*о). а также их сумма ДРСу:<(и»о) для участка электрической сети г.Хартума, питающегося от п/ст Fadul Ic, от напряжения в начале участка при добавке напряжения на трансформаторе 5U-отв- Нагрузочные потери в сети и стали трансформатора положительны и увеличиваются при увеличении напряжения U«o- Потери в электроприемниках могут быть как положительны (при и»о<1), так и отрицательны (при и»о>1), следовательно, есть такое значение и.о. при котором суммарные потери ДРСум(и»о=0). На рис.4 U.oonT=l,036.

Выразим напряжение в конце ЛЭП и.(на зажимах электроприемников) через "напряжение в начале и.о. потерю напряжения ALI« в o.e. в сети и добавку напряжения трансформаторов ÖUotb в o.e.

U»=U*O-ÜU»*+5Uotb. (20)

PHR

AU».--AU,. (21)

и„2

При значении фактора реактивности Ф<1.5 ,т.е. для большинства возможных элементов электрической сети г.Хартума Д11» мало изменяется при изменении напряжения, следовательно, в этом случае имеем Ди»»=п(1+Ф(1-С)). (22) Подставляя (22) в (20),имеем и.=и,о-п(1+Ф(1-С))+би0тв- (23) Подставляем (23) в (16). (17), (18). (15): ЛРсум(и.о)=РнА1'(и.о-п(1+Ф(1-С))+5и0тв-1)+ +nPH(do+di(U.o-n(l+®(l-C)) +биОТв1+ЛРстн(то+Г1и»о). (24) Найдем выражение для напряжения на головном участке сети U»o, при котором суммарные потери активной мощности в сети и приемниках электроэнергии равны нулю, т.е. ДРСум(и»о)=0, для чего приравняем нулю выражение (24) и решим уравнение относительно U»o:

II „опт_

и»0 =

PH{n(i+&(l-C))(Ai'+ndi)+Ai'-ndo-5UoTB(Ai'+ndi)b№cTHTo

--.- (25)

P„(Ai'+ndi)+ÜPcTHTi

Показано, что оптимальный уровень напряжения в узле питания тем меньше, чем меньше значение регулирующего эффекта активной нагрузки согласно СХ, что в ряде случаев приводит к необходимости корректирования уровня напряжения или добавки напряжения с целью обеспечения требуемого ГОСТ наименьшего допустимого напряжения на зажимах электроприемников.

В пятой главе произведен многокритериальный анализ системы электроснабжения г.Хартума и выработаны рекомендации по обеспечению лучшего режима.Рассматриваемая часть электрической сети г.Хартума содержит около 6000 узлов, в основном, за счет большого количества узлов в сетях 0.38 кВ с бытовой нагрузкой. Поэтому для удобства анализа, а также в связи с тем, что средства регулирования режима находятся в электрических сетях 33 кВ и 11

kB, возникает задача получения упрощенной модели электрической сети. И, в первую очередь, эквивалентирования электрических сетей 0.38 кВ. Далее, с помощью ПЭВМ были рассчитаны потери активной и реактивной мощности (без учета статических характеристик нагрузки) и определены эквивалентные активные и реактивные сопротивления сети 0.38 кВ. питающейся от трансформатора ТМ-250. В результате эквивалентирования число узлов рассматриваемой схеме сократилось до 250. Далее была рассмотрена возможность дальнейшего упрощения за счет замены магистральной схемы питания на напряжении 11 кВ на эквивалентную радиальную. Для этого был проведен расчет параметров режима для части электрической сети, питающейся от узлов Fadul Ic, Fadul lie, New Fadul Ic, New Fadul lie, Industrial 1 Areal Ic, Industrial 1 Areal lie. Industrial 2 Areal Ic, Industrial 2 Areal lie. В результате эквивалентирования получены схемы замещения ветвей по питающим подстанциям.

Далее были определены оптимальные уровни напряжения на шинах 11 кВ питающих электроподстанций г.Хартума . Объектом исследования в данном разделе является распределительная электрическая сеть напряжением 11 кВ, понижающие трансформаторы 11/0.4 кВ, распределительная сеть напряжением 0.38 кВ и электроприемники при максимуме нагрузки. Все параметры данной части электрической сети отнесены к "первой ступени" электрической сети и обозначены индексом "1". В условиях эксплуатации электрических сетей г.Хартума не представляется возможным размещение источников реактивной мощности в узлах распределительных сетей напряжением 11 кВ и, тем более, 0.38 кВ, поэтому для рассматриваемой части "первой ступени" электрических сетей уровень компенсации реактивной мощности равен нулю (С=0). Средствами воздействия на режим работы являются трансформаторы.33/11 кВ и трансформаторы 11/0.4 кВ. Расчеты оптимального уровня напряжения для каждого узла питания проводились при условии постоянства потерь активной мощности, как нагрузочных, так и в стали трансформаторов 11/0.4 кВ (см.гл.2).

Для подстанций, питающих бытовую нагрузку, оптимальный уровень напряжения(при 5Uotb1=0) равен 1.024 - 1.038 иНом; для подстанций, питающих промышленную нагрузку - 0.965 иНом* Одна-

ко, поскольку уровень напряжения на зажимах электроприемников не должен быть меньше требуемого ГОСТ (т.е. 0.95 иНом). уровень напряжения на подстанциях, питающих промышленную нагрузку, рекомендован 0.98 иНОм- Далее были определены положения регулируемых отпаек трансформаторов 33/11 кВ, при которых обеспечивает* ся уровень напряжения, близкий к желаемому оптимальному на шинах 11 кВ, с учетом степени компенсации реактивной мощности с помощью установки батарей конденсаторов на узловых подстанциях.

Проведена оценка степени влияния средств воздействия на режим потребления активной мощности при условии обеспечения требуемого ГОСТ уровня напряжения у электроприемников. Наибольший эффект дает уменьшение уровня напряжения у электроприемников -например, снижение с уровня, равного номинальному, до уровня, равного 0.95 номинального, потребление активной мощности от источника питания снижается на 5.2-5.5%. За счет установки батарей конденсаторов на шинах 11 кВ крупных узлов питания потребление активной мощности снижается на 0.2-0.5%. За счет точности регулирования ответвлений трансформаторов 33/11 кВ потребление активной мощности снижается на 0.3-0.6%.

Наименьшее потребление активной мощности от источника питания (КН.Ы.Р.зи в максимум нагрузки достигается при напряжении на ИП ио2=1. степени компенсации реактивной мопшости Сг=0.5 и отклонения от напряжения на зажимах электроприемников в среднем 511»1=-0.05 и соответствующих значениях добавки напряжения (от пайках) на трансформаторах 33/11 и 11/0.4 кВ. Это потребление составляет 1.026 от суммарных нагрузок электроприемников при номинальном напряжении на их зажимах. При Uo2-l.li Сг=0 и 611,1 -О и соответствующих значениях 5110тв активная нагрузка от ИП равна 1.09 Рномсум. т.е. потребление активной мощности увеличивается по сравнению с установкой оптимального сочетания факторов, влияющих на режим, на 6.47..

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Использованный порядок определения расчетным путем СХ групповых нагрузок по напряжению по известным СХ нагрузок отдельных электроприемников дает показатели СХ достаточно близкие к показателям СХ, полученным экспериментальным путем. Следовательно, аппроксимирующие коэффициенты расчетных СХ могут быть ис-

пользованы для исследования режимов работы электрической сети.

2. Расчетные значения регулирующих эффектов нагрузки в период максимума для узлов питания бытовой нагрузки г.Хартума находятся в пределах: для активной мощности 1.5-2; для реактивной мощности 1.8-2.5. Относительно большие значения регулирующего эффекта для активной мощности в период максимума объясняются наличием значительной доли орветительных электроприемников в общем составе бытовых потребителей.

3. Получены формулы нагрузочных потерь мощности и потерь напряжения в элементе электрической сети с учетом статических характеристик нагрузки и батарей конденсаторов в виде полиномов второй степени по степеням напряжения и определены аппроксимирующие коэффициенты этих зависимостей. Проведен анализ влияния уровня напряжения на нагрузочные потери мощности и потери напряжения с учетом статических характеристик и степени компенсации реактивной мощности для разных типов элементов электрической сети (кабели, воздушные линии, трансформаторы). Показано, что нагрузочные потери мощности и потери напряжения при учете указанных выше факторов имеют тенденцию увеличиваться при увеличении уровня напряжения в сети. Степень увеличения зависит от фактора реактивности, степени компенсации реактивной мощности и значений регулирующего эффекта нагрузки. Отметим, что без учета влияния напряжения на потребление мощности электроприемниками (т.е. без учета СХ) нагрузочные потери мощности и потери напряжения в элементе сети уменьшаются при увеличении уровня напряжения. Следовательно, неучет СХ нагрузки дает противоположный правильному результаты расчета потерь мощности и напряжения.

4. Исследовано влияние вероятностных показателей качества напряжения на вероятностные показатели нагрузочных потерь мощности. и потерь напряжения в электрической сети. Показано, что математическое ожидание нагрузочных потерь мощности, потерь напряжения определяется■в основном, математическим ожиданием напряжения. Дисперсия напряжения оказывает влияние на математическое ожидание потерь мощности и напряжения при больших значениях дисперсии напряжения и при больших значениях фактора реактивности (Ф>5, т.е. в трансформаторах), при условии отсутствия компенсации реактивной, мощности.

5. Показана возможность линеаризации функции потерь мощности и потерь напряжения от уровня напряжения с учетом статических характеристик нагрузки и батарей конденсаторов, фактора реактивности и степени компенсации реактивной мощности.

6. Проведена оценка степени влияния средств воздействия на режим потребления активной модности в системе электроснабжения Г.Хартума при условии обеспечения требуемого ГОСТ уровня напряжения у электроприемников. Наибольший эффект дает уменьшение уровня напряжения у электроприемников - например, снижение с уровня, равного номинальному, до уровня, равного 0.95 номинального, потребление активной мощности от источника питания снижается на 5.2-5.5%. За счет установки батарей конденсаторов на шинах 11 кВ крупных узлов питания потребление активной мощности снижается на 0.2-0.5%. За счет точности регулирования ответвлений трансформаторов 33/11 кВ потребление активной мощности снижается на 0.3-0.6%.

7. Наименьшее потребление активной мощности от источника питания (КН.И.Р.Би в максимум нагрузки достигается при напряжении на ИП ио2=1. степени компенсации реактивной мощности Сг=0.5 и отклонениях напряжения на зажимах электроприемников

в среднем 5и»1=-0.05 и соответствующих значениях добавки напряжения (отпайках) на трансформаторах 33/11 и 11/0.4 кВ. Это потребление составляет 1.026 от суммарных нагрузок электроприемников при номинальном напряжении на га зажимах. При иог=1 ■ 1; Сг=0 и 511»1=0 и соответствующих значениях би0тв активная нагрузка от ИП равна 1.09 Рномсум. т.е. потребление активной мощности увеличивается по сравнению с установкой оптимального сочетания факторов, влияющих на режим, на 6.4%.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. Бахаэльдин М.X. Статические характеристики индивидуальных и групповых нагрузок электрических сетей г.Хартума //Инфор-мэнерго, 26.01.94, N3391-3493.

2. Конюхова Е.А., Бахаэльдин М.Х. Оценка факторов, влияющих на потери мощности в электрической сети с учетом статических характеристик нагрузки//Информэнерго, 26.08.94, ^06-эн94.

Подписано к печати Л— (лл /'■/ ~

Печ' л- Т"Р;|Ж <КХ) Заказ ^

Типография МЭИ. Крпгнок.чзярмрнная, 13