автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Методики энергосбережения и повышения качества электроэнергии в распределительных электрических сетях 0,4-10 кВ на основе глубокой компенсации реактивной мощности и регулирования напряжения

На правах рукописи

АХМЕТШИН АЗАТ РИНАТОВИЧ

МЕТОДИКИ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ И ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

СЕТЯХ 0,4-ЮКВ НА ОСНОВЕ ГЛУБОКОЙ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ И РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ

Специальность 05.09.03 — электротехнические комплексы и системы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 8 НОЯ 2013

Казань-2013

005541204

005541204

Работа выполнена на кафедре «Электроэнергетические системы и сети» ФГБОУ ВПО «Казанский государственный энергетический университет» (КГЭУ).

Научный руководитель:

Федотов Александр Иванович, доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Казанский государственный энергетический университет», профессор кафедры «Электроэнергетические системы и сети».

Официальные оппоненты:

Терещук Валерий Степанович, доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ», профессор кафедры «Электрооборудования».

Карчин Виктор Васильевич, кандидат технических наук, доцент, ФГБОУ ВПО «Марийский государственный университет», исполняющий обязанности декана электроэнергетического факультета.

Ведущая организация:

ООО НПО «Энергия», г. Казань

Защита состоится «26» декабря 2013г. в 14-00 часов на заседании диссертационного совета Д212.079.06 при Казанском национальном исследовательском техническом университете им. А.Н Туполева - КАИ по адресу: 420015, г. Казань, ул. Толстого, 15 (учебный корпус №3, ауд. 216).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке КНИТУ-КАИ.

Электронный вариант автореферата размещен на сайте Министерства образования и науки РФ (www.mon.gov.ru) и на сайте КНИТУ-КАИ (www.kai.ru).

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью организации, просим присылать по адресу: 420111, г. Казань, ул. К.Маркса, 10, КНИТУ-КАИ, на имя ученого секретаря диссертационного совета.

Автореферат разослан «20» ноября 2013 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д212.079.06 —— '

к.т.н., доцент

Бердников А.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одной из острых проблем на сегодняшний день является обеспечение потребителей распределительных электрических сетей (РЭС) напряжением 0,4-ЮкВ качественной электроэнергии (КЭ). Важнейшими показателями КЭ являются уровень и несимметрия напряжения, отклонение которых от нормативных показателей ведет к нарушению работы и уменьшению срока службы электрооборудования. При невыполнении нормативных показателей электроэнергии (ПКЭ) потребитель вправе потребовать от электроснабжающих компаний возмещение ущерба Т.к. электроэнергия указана в «Номенклатуре продукции, в отношении которой законодательными актами Российской Федерации предусмотрена обязательная сертификация», она должна соответствовать требованиям ГОСТ Р 54149-2010 «Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения», по которому установлены нормы как по отклонениям, так и по несимметрии напряжении. Еще одной из важных проблем в РЭС напряжением 0,4-10 кВ являются большие потери электроэнергии при ее передачи потребителям. Так, по данным ОАО «Сетевая компания» они составляют 62% от общего количества потерь в электрических сетях.

Отклонение уровня напряжения от нормативных значений происходит из-за большой протяженности линий электропередач (ЛЭП) в РЭС напряжением 0,4-10 кВ. Ежегодное увеличение потребителей электроэнергии ведет к тому, что ЛЭП, спроектированные по нормам электропотребления второй половины прошлого века, уже не обладают необходимой пропускной способностью. Актуальной задачей является разработка критериев экономической оценки эффективности реконструкции ЛЭП, в частности, путем замены проводов на большие сечения, применения вольтодобавочных трансформаторов (ВДТ), позволяющих выбрать менее затратное мероприятие для обеспечения КЭ у потребителей.

В приказе, утвержденном Минпромэнерго России от 22 февраля 2007 г. № 49, установлены предельные значения коэффициента реактивной мощности (tg<p), по которым рассчитывается минимально необходимый уровень компенсации реактивной мощности (КРМ). В свою очередь, влияние глубокой КРМ (когда tgcp ниже нормативных значений) на экономические и технические показатели функционирования РЭС изучено недостаточно. Так, параметры и количество ВДТ могут меняться в зависимости от уровня КРМ, что требует комплексного подхода к выбору как устройств КРМ, так и ВДТ.

Под воздействием неравномерного распределения нагрузок в трёхфазной электрической сети имеет место несимметрия напряжений. В результате возникают дополнительные потери мощности, значительно снижается срок службы электрических машин. Для устранения несимметрии фазных напряжений выпускаются трансформаторы с симметрирующей обмоткой. Однако, в настоящие время отсутствует методика расчета режимов электрических сетей напряжением 0,4 кВ при их установке, что делает актуальной задачу разработки методики представления данных трансформаторов в схемах замещения и оценки эффективности их применения.

По данной проблематике известны работы отечественных ученых Железко Ю. С., Жежеленко И.В., Саенко ЮЛ., Герасименко А. А., Тимофеев A.C., Геворкян М.В., Машкин А. Г., Теремецкий, М. Ю„ Терещук B.C., Чернов Д. В. и др., посвященные проблемам качества электроэнергии в распределительных сетях напряжением 0,4-10 кВ. В диссертации сформулированы следующие положения.

Объект исследования - Распределительные электрические сети напряжением 0,4-10 кВ

Предмет исследования - Качество электроэнергии и энергосбережение в распределительных электрических сетях напряжением 0,4-ЮкВ.

Цель исследования - Повышение качества и снижение потерь электроэнергии в распределительных электрических сетях напряжением 0,4 - 10 кВ за счет коррекции их режимов работы.

Научная задача исследования - Научное обоснование технических решений и методик по повышению качества и снижению потерь электроэнергии в распределительных электрических сетях среднего напряжения на основе применения средств регулирования напряжения и реактивной мощности.

Поставленная задача научного исследования решается в следующих направлениях:

1. Оценка технической и экономической эффективности глубокой компенсации реактивной мощности на линиях электропередач напряжением 0,4-ЮкВ.

2. Разработка методики выбора параметров вольтодобавочных трансформаторов продольного и поперечного регулирования напряжения и линий электропередач по условиям обеспечения нормативного уровня напряжения у потребителя.

3. Разработка методики выбора параметров вольтодобавочных трансформаторов продольного регулирования напряжения в сетях 0,4-10 кВ с учетом регулирующего эффекта нагрузки.

4. Разработка методики оценки эффективности использования трансформаторов с симметрирующей обмоткой.

5. Апробация разработанных методик в распределительных электрических сетях напряжением 0,4-ЮкВ Республики Татарстан.

Методы исследования. Использованы известные методы математического описания режимов работы электрических сетей, включая несимметричные режимы их работы, методы экономической оценки эффективности электрического оборудования, численное математическое моделирование режимов РЭС в среде MATLAB

Достоверность результатов, полученных в диссертационной работе, подтверждается применением известных моделей линий электропередачи с использованием общепринятых физических допущений в отношении моделирования электромагнитных процессов в системах электроснабжения, использованием теоретических и экспериментальных данных других авторов и сопоставлением с ними полученных результатов, сравнением с моделями в апробированном программном пакете MATLAB.

Научная новизна результатов, полученных в диссертационной работе, заключается в следующем:

1. Выявлены закономерности изменения уровня напряжения на понизительных подстанциях и обоснованы условия экономической эффективности глубокой компенсации реактивной мощности на линиях электропередач напряжением 0,4-10кВ.

2. Разработана методика выбора параметров вольтодобавочных трансформаторов и линий электропередач, а также определены условия экономической эффективности вариантов реконструкции распределительных электрических сетей по условиям обеспечения нормативных показателей качества электроэнергии.

3. Разработана методика выбора параметров вольтодобавочных трансформаторов продольного регулирования напряжения в сетях 0,4-10 кВ с учетом регулирующего эффекта нагрузки.

4. Разработана методика определения параметров схемы замещения трансформаторов с симметрирующей обмоткой со схемами соединения обмоток «треугольник - звезда» и «звезда-звезда» на основе их внешних характеристик в несимметричных режимах.

Практическая ценность работы состоит в том, что ее результаты могут быть использованы проектно-исследовательскими институтами, сетевыми компаниями в промышленной и аграрной отрасли, в эксплуатации которых находятся распределительные электрические сети, не отвечающие регламенту качества электроэнергии. Предложенные методики позволяют аргументировано выбрать количество и мощность вольтодобавочных трансформаторов; обосновать уровень компенсации реактивной мощности для решения проблем, связанных с качеством электроэнергии; определить возможность увеличения протяженности линии электропередач при новом присоединении потребителей.

Реализация результатов работы. Результаты выполненных исследований внедрены и используются в Филиале ОАО «Сетевая компания» Приволжские электрические сети и будут использованы при реконструкции и новом строительстве в распределительных электрических сетей напряжением 0,4-10 кВ для повышения качества электроэнергии. Также результаты диссертационной работы внедрены и используются в учебном процессе кафедры «Электроэнергетические системы и сети» ФГБОУ ВПО «Казанский государственный энергетический университет» при выполнении курсовых и дипломных работ студентами и магистрантами.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. Закономерности изменения уровня напряжения на понизительных подстанциях и условия экономической эффективности глубокой компенсации реактивной мощности на линиях электропередач напряжением 0,4-ЮкВ.

2. Методика выбора параметров вольтодобавочных трансформаторов и линий электропередач по условиям обеспечения нормативных показателей качества электроэнергии для потребителей распределительных электрических сетей, а также условия технической и экономической эффективности использования вольтодобавочных трансформаторов и реконструкции линий электропередач.

3. Методика выбора параметров вольтодобавочных трансформаторов продольного регулирования напряжения в сетях 0,4-10 кВ с учетом регулирующего эффекта нагрузки.

4. Методика определения параметров схемы замещения трансформато-

ров с симметрирующей обмоткой со схемами соединения обмоток «треугольник - звезда» и «звезда-звезда», на основе их внешних характеристик в несимметричных режимах.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих научных и научно-технических конференциях:

V, VI, VII, VIII Международная научная конференция «Тинчуринские чтения», г. Казань, 2010, 2011, 2012, 2013; XXII Международная инновационно-ориентированная конференция молодых ученых и студентов «Будущее машиностроения России», г. Москва, 2011; XVI Всероссийская научно - техническая конференция «Электроэнергетика глазами молодёжи», г. Томск, 2011; XV Всероссийская конференция «Фундаментальные исследования и инновации в национальных исследовательских университетах», г. Санкт-Петербург, 2011; Международная научно-техническая конференция «XIII Бенардосовские чтения», г. Иваново, 2011; IX Всероссийская научо-техническая конференция «Динамика линейных дискретных электротехнических и электронных систем», г. Чебоксары, 2011; Всеросийская научо-практическая конференция «Энергосбережение в промышленности», г. Чебоксары, 2012; III Международная научно-техническая конференция «Электроэнергетика глазами молодёжи», г. Екатеринбург, 2012; VII Международная научно-практическая конференция «Повышение эффективности энергетического оборудования - 2012», г. Санкт-Петербург, 2012.

По итогам конкурса Молодежной секции Российского национального комитета «СИГРЭ», проходившего на базе ФГБОУ ВПО «Казанский государственный энергетический университет» в 2012 г., работа заняла 1 место.

Публикации. По результатам исследований опубликовано 34 печатных работ, в том числе 4 научные статьи в рецензируемых научных журналах, входящих в перечень рекомендуемых изданий ВАК МОиН РФ.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 193 страницах и состоит из введения, 4 глав, заключения и списка литературы. Работа включает в себя 7 таблиц и 128 рисунков. Список литературы содержит 80 источников.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследования, сформулированы цель и задача диссертации, определены научная новизна и практическая значимость полученных результатов, дана информация о структуре и объеме диссертации.

В первой главе диссертации рассмотрены современные технические мероприятия, обеспечивающие нормативный уровень напряжения. Показано, что за пятилетний период имеет место семикратный рост количества технологических присоединений, что обусловлено значительным увеличением энергонасыщенности в бытовом и мелкомоторном секторе. Как результат, увеличиваются нагрузки на электрические сети, что приводит к снижению уровня напряжения далеко за нормативно допустимые пределы. По результатам измерения ПКЭ нескольких десятков подстанций выявлено, что уровень напряжения у потребителей в ряде случаев не выше 60%; несимметрия напряжений, не соответствующая нормативным требованиям, присутствовала

на 75% наблюдаемых подстанциях; в некоторых случаях превышал четырехкратное нормативное значение.

Все это доказывает актуальность задачи обеспечения потребителей в РЭС электроэнергией нормативного качества в совокупности с решением задачи энергосбережения. На сегодняшний день появилось оборудование, позволяющее устранить выше указанные проблемы и возникает необходимость в разработке методик его эффективного применения.

Во второй главе диссертации доказана техническая и экономическая эффективность глубокой КРМ.

По данным ОАО «Сетевая компания» 1§ф в среднем равен 0,6. Поскольку компенсирующие устройства (КУ) являются дорогостоящим оборудованием, необходимо исследовать экономически выгодную степень компенсации.

Для этого рассмотрим ЛЭП распределительной электрической сети 0,4 кВ, рис. 1а, где осуществляется компенсация реактивной мощности ниже нормативного значения в пределах изменения 1§ср от 0,35 до 0. Число часов использования максимальной нагрузки для сельской местности принять типовыми равными 3200 ч.

По результатам расчетов для используемых в РЭС номенклатуры проводов построены диаграммы сроков окупаемости компенсирующих устройств, рис. 16, при различных степенях компенсаций и отдаленности потребителей. Расчет показывает эффективность глубокой КРМ до уровня 0,1 tg(p. Дальнейшая КРМ до 0 приводит к увеличению срока окупаемости на 10-15%. Также показано, что эффективна глубокая КРМ на расстоянии воздушной линии (ВЛ) 200 м, рис. 16, и более для любой нагрузки.

РнЧОя - ..................................-.................-.........

__- 111-1™ «Вг

КУ (.5 1 -к : .......-Рн-иокйт

. ГикВт

и„

0.3

б ОТ."-

Рис. 1. Зависимости срока окупаемости от tgф при отдаленности 200 м

Для определения величины повышения напряжения за счёт установки компенсирующих устройств необходимо определить значение напряжения до и после полной КРМ. В диссертации предложена методика определения уровня напряжения на подстанции (ТП) после установки КУ по обобщенным параметрам сети.

Напряжение на шинах подстанции с низкой стороны до КРМ рассчитывается по формуле:

^ОД-^ЦП--77,--ацп--77, '

и 0,4 и 0,4

где ї/цп - напряжение в ЦП; Рн - активная мощность нагрузки; С?н -реактивная мощность (РМ) нагрузки; - суммарное активное и реактив-

ное сопротивление до шины 0,4 кВ; и'0А- приведенное напряжение на шинах с низкой стороны ТП; 1§фн- коэффициент реактивной мощности нагрузки.

Если на подстанции произвести полную КРМ, то реактивную составляющую из формулы (1) исключаем и тогда напряжение на шинах ТП с низкой стороны после КРМ рассчитывается по формуле:

и"0Л = ит-Р«-Ъ/и"0А>

где и"0 4- приведенное напряжение на шинах с низкой стороны после КРМ.

Свяжем между собой напряжения на подстанции до и после увеличения мощности батарей конденсатора:

tf'0.4 Рн

Далее зададим пробуемый уровень напряжения U"0 4 больший, чем напряжение i/'o,4, т. е. и"ол = ки -U'0 4, где ки- коэффициент характеризующий требуемый процент повышения напряжения после полной КРМ. После чего определим условия, при которых он может быть достигнут в зависимости от таких факторов, как U'0 4; Рн; tgcpH и х j.

Обозначим:

uj = /Vtg<pH-**

и назовем обобщенным параметром сети, размерность которого - кВ .

Получаем:

ки ■ U'0A = i/цп - (i/цп - и'0,4 )/ки + иЦ(ки ■ и-0А)

Тогда:

Ul = (fey2 -1) • (£/'о,4 f-Um- U'o,4 (ки -1).

Результаты расчетов для (/щ, = 10,5кВ представлены на рис. 2.

6 _________ =

^ = 1.04

г «V ^ = ^

J = 1,01

0,7 0,75 0,8 0,85 0.9 0,95 1 1Г0А, o.e.

Рис. 2. Номограммы уровня напряжения на подстанции при полной КРМ

На основе номограммы, рис. 2, можно определить уровень напряжения на подстанции после полной КРМ по обобщенным параметрам сети для любых исходных условий.

В диссертации показано, что использование обобщенных параметров сети применимо не только для одиночных, но и для магистральных электропередач. Для определения падения напряжения до и после КРМ воспользуемся программой для моделирования MATLAB, рис. 3.

Представленная на рис. 3 модель состоит из центра питания (ЦП), ЛЭП, нагрузки потребителей. Полная КРМ осуществляется путем исключения реактивной нагрузки из блока нагрузки. Результаты моделирования представлены на рис. 4.

Рн. Он Рн. он />н, Он Рн- б"

ГП№1 ТП №2 ТПХ.З ТП.Ч»4

Рис. 3. Математическая модель РЭС 10 кВ, построенная в программном продукте МАТЬАВ

Для того, чтобы воспользоваться зависимостями рис. 2, полученными

ЭДИНОЧН]

ЛЭП, рис. 3:

2 ~

для одиночных линий, необходимо определить значение ир для каждой

Ufl = Рт.....4 ■ 1§Фш • х0 ■ к: ' =

Рні.....4 = Pi + ^i+1 + — + Р4 ■

Для определения уровня напряжения в магистральных РЭС предложена следующая методика:

Напряжение в ТП №1 при полной КРМ определяется по формуле:

где кш - коэффициент характеризующий процент повышения напряжения после КРМ до нуля для ТП №1 и определяющийся для t/Hl по рис. 2. Значение напряжения для последующих ТП определяется аналогичным способом и должно учитывать коэффициент характеризующий требуемый процент повышения напряжения после полной КРМ предыдущих ТП.

Результаты расчетов для модели рис. 3, где l\=l2=h=U=№ км показаны на рис. 4.

0 10 20 30 4»

/, км

[Щ ТП № 1 ТП № 2 ТП №3 ТП №4

Рис. 4. Уровни напряжения на подстанциях РЭС. (а - напряжения до КРМ; б - напряжения после КРМ по результатам расчетов с помощью модели, рис. 3; в - напряжения рассчитаны по номограммам рис.

2; г - напряжения при использовании устройств ПБВ).

Из рис. 4 видно, что полученные значения уровня напряжения с помощью рис. 2 и результаты моделирования при полной КРМ находятся в пределах 1%, что говорит о достоверности расчетов уровня напряжения с помощью рис. 2. По рис. 2 можно без расчетов оценить влияние КРМ на уровень напряжения, после чего принимать решения по использованию устройств ПБВ или ВДТ. В диссертации также показано, что необходимо согласовывать выбор устройств повышения напряжения с возможностью глубокой

КРМ. Численный пример для ЛЭП, соответствующей схеме рис. 3 при /,=/2=/3=/4= Ю км, представлен на рис. 5, где показано, что при выдерживании на ТП нормативного значения =0,4 необходимо использовать четыре комплекта трехфазных ВДТ, рис. 5а. Если же выполнить полную КРМ, то достаточно трех комплектов ВДТ, рис. 56, два из которых в двухфазном исполнении.

Зхвдг+вдг+:вдт-7*вдт

іад ¡'X ЗхВДГ+ЗхВДТ+ЗхВДГ+ЗхВДГ=12хВДГ " \ ч " 10.5.-+5%

U, кВ 9.5 •

л

\ I 9,5

-^Н--^ и, кв

......................................................................8.5

8,5

\

; \!\ I >............." : I

.........XJ...............;::J

о 10 20 30 40 0.............. 10 20 " 30

а /. км б км

Рис. 5. Количественный состав ВДТ при tgtp=0.4 (а) и tg<p=0 (б).

В третьей главе диссертации разработана методика выбора ВДТ с учетом влияния нагрузки.

Для повышения уровня напряжения в РЭС напряжением 0,4-10 кВ применяются ВДТ типа TBK и ТВМГ. Принцип их работы заключается в введении в электрическую цепь продольной ЭДС, обеспечивающей вольто-дабавку (ВД). За счет подмагничивания осуществляется плавное регулирование ЭДС.

Выбор ВДТ состоит в определении его мощности, что определяется заданной нагрузкой и не составляет проблемы, и требуемого коэффициента трансформации. Последнее нуждается в определенном обосновании, поскольку нельзя формально принять: если необходимо поднять напряжение, например на 5%, то и достаточно ввести в электрическую цепь продольную ЭДС величиной 5% от номинального напряжения. Причина состоит в том, что при повышении напряжения со стороны нагрузки увеличивается и потребляемая мощность. В результате возрастает ток в питающей ЛЭП, что вызывает увеличение падения напряжения в сравнении с режимом электрической сети при отсутствии ВДТ.

Этот эффект необходимо учитывать при определении регулированных возможностей ВДТ. Ниже предложена методика учета дополнительного снижения напряжения для правильной оценки требуемой ВД.

Первоначально в диссертации выполнено исследование на предмет воздействия параметров сети на величину ВД при постоянном сопротивлении нагрузки. Для удобства расчёта введен коэффициент снижения напряжения кр, который характеризует необходимую ВД, зависящую от потребляемой мощности.

На рис. 6 представлена схема замещения электропередачи, где установлен ВДТ типа TBK.

Zl=n+jXl ^ЛЕ U-' Z2=T2+jx2 ^

10,5кВ Тла+)Хло TBK гио+jxHo Рис. 6. Схема замещения участка ЮС

Запишем напряжение на нагрузке после установки ВДТ в соответствии с рис. 6:

Ü2=E-E-iJ(zx+z1)Jr^E-z-1l(zi+z1), где Ё- напряжение на шинах подстанции; ¿і - сопротивление питающей линии; ¿2 - сопротивление нагрузки; ЛЕ- величина ВД. Напряжение на нагрузке до установки TBK равно:

0г = Ё-І ■ ii = Ё-(Ё/(г\ + z,))- ii. Поскольку ¿і есть сопротивление питающей ЛЭП, то представим его следующим образом:

¿1 = ri+Jxi =(гя0 + ]хя0)-1, где rM + jx„0 - погонное сопротивление ЛЭП при заданном сечении провода; / - длина линии.

В свою очередь, ¿2 есть сопротивление нагрузки, которое запишем в

виде

¿2 = r2 + Jx2 = (гнб + Аб)/К •

где fc, - коэффициент загрузки

Для РЭС обычно пренебрегают поперечной составляющей падения напряжения, переходя только к действительным параметрам:

U2'=U2+AE3=U2 '

В свою очередь:

- к?АЕ,

*Р =

г» б-а+у^Фн)

, кы - к3 • I.

(Гло + /*ло) • ки + П,6 ■ (1 + №<?н)

Из формулы видно, что на величину ВД оказывает влияние соотношение между сопротивлениями сети и нагрузки.

Относительно номинального напряжения (/„ в процентном выражении величину ВД, обеспечивающую желаемый уровень напряжения {/,„,, можно представить так:

ДЕ/ии = (и2жел - и2/и„) ■ (I/*р) • 100%

Выполнено исследование на предмет воздействия сечения провода, к,, /, коэффициента мощности нагрузки ^(рн) на величину ВД при постоянном сопротивлении нагрузки для РЭС номинальным напряжением 0,4 - 10кВ. Результаты расчетов представлены на рис. 7.

kv. о.е

>3 ------------т---------------------

0 10 (1.65 0,90 1.15 1,40 1.65

а б

Рис. 7. Зависимость кр от параметров электрической сети напряжением 6-

ЮкВ (а) и 0,4кВ (б)

Из рис. 7 видно, что чем больше 1с, и I, тем меньше кр, а значит необходима большая ВД. Также видно, что чем ниже номинальное напряжение сети, тем большее влияние кр на вольтодобавку.

Поскольку РЭС напряжением 0,4- ЮкВ обслуживают на ряду с бытовыми потребителями мелкомоторный сектор, необходимо учитывать изменение потребляемой активной и реактивной мощности асинхронными двигателями (АД) в зависимости от уровня напряжения. До настоящего времени при выборе ВДТ не учитывался регулировочный эффект двигательной нагрузки. Рассмотрим АД мощностью 15 кВт, 37 кВт, 110 кВт с и„ом 380В. Момент сопротивления представлен выражением:

Ме=М1р + (*ЗД ■ Мном -м ^ • (ш/£Осинх У

Для построения диаграмм зависимостей потребляемой мощности от уровня напряжения моделируем в программном пакете МАТЬАВ схему «источник питания потребитель». В работе были рассмотрены два типичных случая с у = 2и у = 5.

Ь.'Г ?(!•'•

0.7

к vi, o.e.

Рис. 8. Закономерности изменения параметров нагрузки

а - = /({/р/UH); б - rp/r6„=f(Up/U„y,B-tg<p=f(k№)

На рис. 8а видно, что двигатели разной мощности имеют близкие зависимости. Это говорит о том, что определить кг можно для всех видов АД с незначительным процентом погрешности, fc, незначительно зависит от напряжения и значения Мтр. Из рис. 86 видно, что активное сопротивление при различных значениях М^, kw и уровня напряжения для различных механизмов и мощностей АД изменяются по одному закону.

Расчет yfcp при двигательной нагрузке для ВДТ типа TBK представлен

на рис 9.

По рис. 9 видно, что чем больше загрузка двигателей, тем сильнее это сказывается на кр ■

Оценку эффективности технических мероприятий по обеспечению нормативного уровня напряжения у потребителей удобно проводить, исполь-

зуя понятие «предельная протяженность ЛЭП». Под ней понимается такая длина электропередачи ¿пр. при которой напряжение ¿/т(пдоп на вводах электроприемников не ниже минимально допустимой величины, что составляет

Рис. 9. График изменения кр от параметров электрической сети

Учитывая только продольную составляющую падения напряжения на линии электропередачи, получаем:

. _ ^¡шпдоп ' ПС " ^тш доп )

Результаты расчетов по данному выражению показывают следующее. Для РЭС напряжением 10 кВ при ЛЭП длиной ¿пр=Ю км перевес провода АС

- 50 на АС - 70 увеличивает пропускную способность линии (по условию сохранения нормативного уровня напряжения) на 33%; для РЭС напряжением 0,4 кВ при ЛЭП длиной ¿пр=1 км перевес провода СИП 3x50 на СИП 3x70 увеличивает пропускную способность на 40%. Однако, чем больше длина электропередачи, тем меньше эффект от увеличения сечения. Так для электропередачи напряжение 10 кВ длиной 10 км перевес провода АС - 50 на АС

- 70 увеличивает пропускную способность на 604 кВт; если же длина провода 20 км, то эта замена приведет к увеличению пропускной способности ВЛ только на 329 кВт, для электропередачи напряжением 0,4 кВ длиной 1 км перевес провода СИП 3x50 на СИП 3x70 увеличивает пропускную способность на 8 кВт; при длине провода 2 км замена приведет к увеличению пропускной способности ВЛ уже только на 4 кВт.

Уменьшение передаваемой РМ также увеличивает пропускную способность ЛЭП. В среднем при компенсации РМ до нуля для РЭС напряжением 10 кВ при ЛЭП длиной 10 км пропускная способность увеличивается на 25%. В РЭС 0,4 кВ полная КРМ дает несущественное изменение пропускной способности.

Отдельной проблемой является оценка экономического эффекта от применения ВДТ в сетях 0,4-10 кВ. В диссертации предлагается, что оценка должна проводиться путем сопоставления затрат на ВДТ со стоимостью реконструкции ЛЭП, вызванной требованиями обеспечения ПКЭ. До настоящего времени не определены условия экономической эффективности рассматриваемых технических решений. В связи с этим в диссертации выполнены соответствующие расчеты и определены области преимущественного применения как ВДТ, так и реконструкции воздушных линий, представленные рис. 10.

Например, если длина ЛЭП составляет 1 км для сети 0,4 кВ, рис.106, то дешевле установка одного ТВМГ. Если требуется установка двух ТВМГ, то дешевле реконструкция ЛЭП. Это справедливо только в том случае если рас-

сматриваемые мероприятия соответствуют техническим требованиям обеспечения нормативного уровня напряжения.

i. lut. |>yii.

I«W -1300 < 1600 ■ UMli

i:on ;

1'чХі і StW j

ЪТЙМГ-КкЕи

- Реконструкция ЛГ>П ТРЛІГ-^VRA

(W,

OJ 0Л 1)9 1.1

i.i і.? і.' і.ч m i?

J.ui

. : I fi 4 l'U2141ft IH -0 22 2b *«»

a ¿.км о

Рис. 10. Стоимость реконструкции воздушной линии и стоимость ВДТ, входящих в состав ПАРН напряжением 10 кВ (а) и ВДТ типа ТВМГ напряжением 0,4 кВ (б).

В четвертой главе разработана методика определения параметров схемы замещения трансформаторов 10/0,4 кВ с симметрирующей обмоткой

(ТСО), что необходимо для расчета режимов РЭС с несимметричной нагрузкой-

Для устранения несимметрии фазных напряжений выпускаются ТСО, при этом отсутствуют паспортные параметры трансформаторов, учитывающие влияние симметрирующей обмотки (СО) на режимы их работы. Эти трансформаторы за счет использования специальной СО позволяют при несимметричной нагрузке уменьшить перекос фазных напряжений и соответственно снизить потери электроэнергии в РЭС. Актуальной задачей является разработка методики определения параметров схемы замещения ТСО с разными схемами соединения обмоток. Стандартных параметров трансформаторов, полученных из опытов холостого хода и короткого замыкания, недостаточно для расчета параметров схемы замещения ТСО. Поэтому в диссертации предлагается дополнительно использовать внешние характеристики снятые для неполнофазных режимов работы ТСО.

Схема замещения ТСО относительно фазных переменных, приведенная к вторичной обмотке представлена на рис. 11.

Сйм

Рис. 11. Схема замещения трансформатора с симметрирующей обмоткой, приведенная к его вторичной стороне.

На рис. 11 приняты следующие обозначения:

Ёа,Ёь,Ёс - фазные ЭДС; гт - активное сопротивление фаз обмоток; .г5 - собственное фазное индуктивное сопротивление обмоток; Гу - активное сопротивление СО; хЫ5- собственное индуктивное сопротивление СО;хм -сопротивление взаимоиндукции между фазами; хмы - сопротивление взаимоиндукции между фазами и СО; 2а,2ь,2с- сопротивления нагрузки; 01М,0ш,0сМ- фазные напряжения на нагрузке.

Запишем уравнение баланса напряжений каждой из обмоток по отношению к нейтрали:

К -[гт + -хм)]-1а +[г„ + ¿{хин + хм-2-х=0М

К ~\гт + Âxs -хм)] Іь+ [rN + j(xNS + хм-2■xMN)\ iN=Ùl Èc ~[rT + j(xs -xм)]-Іс+ + j{xNS + xM -2-х,

MN

■MN

JbN

)]-iN=ùcN

Введем следующее обозначения:

XCo=XM+XNS-2-XMNi хт — XS ~XM

Учтем, что:

~'ы=1а

Тогда имеем:

К -1гт + j(xT + хсо)]•/„ Èh-[rT + j(xT+xco)]-Îb-

+ h+h

jxco • Uь + 'с) — UaN ~rN 'In jxco-(ia+ic) = ÙbN-rN-iN

Ее - \-rT + j(xT + *«)] • 'c - Jxco -Oa + h) = ÙcN — rN • i N

Полученным уравнениям соответствует схема замещения, рис. 12, которая позволяет моделировать несимметричные режимы работы ТСО в программном пакете MATLAB.

-е-

ХТ*Х„

ЕЬ

хт+хг. -ГУ-УЧІ

I •*«

Vb.i

Zb

Ее

■е-

!/-vwi

t'ar

rN

-С=Ь

Рис. 12. Схема замещения трансформатора с симметрирующей обмоткой.

По полученным численным значениям параметров рассчитаем на модели внешние характеристики трансформаторов без симметрирования и с симметрированием в режиме двухфазной нагрузки, рис. 13.

Как показано выше, математическая модель ТСО относительно фазных переменных дает качественное совпадение с экспериментальными результатами, но в количественном отношении точность недостаточная. Объяснить это можно тем, что рассматриваются трансформаторы со схемой соединения обмоток «звезда-звезда с нулем», для которых в несимметричных режимах

часть магнитного потока замыкается помимо магнитопровода через бак трансформатора.

Параметры схемы замещения учитывающие наличие СО, рис. 12, могут быть определены, если использовать внешние характеристики трансформаторов, снятые для неполнофазных режимов их работы на индуктивную нагрузку. В диссертации приведены соответствующие расчетные формулы. Однако, для трансформаторов со схемой соединения обмоток «треугольник -звезда с нулем» они некорректны и дают недостоверный результат, что иллюстрируется на рис. 13. Объясняется это тем, что в данных трансформаторах в режимах с несимметричной нагрузкой части магнитного потока за пределы магнитопровода.

Рис. 13. Внешняя характеристика трансформатора без симметрирования (а) и

с симметрированием (б) в режиме двухфазной нагрузки (1 - аппроксимационные внешние характеристики ТМГ-25/10-У; 2 - по данным модели построенной в программном пакете МАТЪАВ)

Поскольку этот поток обусловлен той частью фазных токов, которая идентифицируется как токи нулевой последовательности, то логично использовать математическое описание несимметричных режимов работы трансформаторов через симметричные последовательности токов и напряжений, вводя соответствующие параметры в схему замещения.

Свяжем сопротивления трансформатора относительно прямой, обратной и нулевой последовательностей с параметрами режима однофазной нагрузки. Как известно, в режиме однофазной нагрузки сопротивления для всех симметричных составляющих соединяются последовательно относительно точек несимметрии, рис. 14а. Результирующая схема замещения представлена на рис. 146. Принципиально важно, что г(1) = г<2) Ф 2(0).

где г(1),г(2),2(0) - полное сопротивление трансформатора примой, обратной и нулевой последовательности.

Рис. 14. Комплексная (а) и результирующая (б) схемы замещения симметрирующего трансформатора с его нагрузкой.

где ¿^.¿^.¿^ - полное суммарное сопротивление трансформатора примой, обратной и нулевой последовательности.

Поскольку при снятии внешней характеристики трансформатор нагружен с помощью индуктивного сопротивления хп, индуктивное сопротивление нулевой последовательности трансформатора Х<0) можно найти, исходя из внешней характеристики трансформатора при однофазной нагрузке, для которой, согласно рис. 14, имеем:

Если ток через фазу «Ь» не протекает, то: Д <>=£а-,(х<'> + Хн)./«\ д< = о- у(х<2> + Х„)-/<2> =0- ,(х<» + Х„)-/<", -

Д^)=0-у(х(0) + Хн)-/<0).

Подставляя выражения, получаем:

В режиме однофазной нагрузки трансформатора без СО и с СО индуктивное сопротивление трансформатора определяются следующим образом:

Из опыта короткого замыкания при и„ =4,5% определим индуктивное сопротивление трансформатора прямой последовательности:

и1ом

юо SUOM

Как отмечено выше,

хт = хт

По внешней характеристике трансформатора определим сопротивление нагрузки:

Находим индуктивное сопротивление трансформатора нулевой последовательности:

x(0) _3 Е Ъ-иа 2•»„.% ujM

Ia 'а ЮО SH0M

В результате расчетов были определены параметры схемы замещения, позволяющие определить техническую эффективность от применения ТСО.

Проверкой достоверности, предложенной методики служит опыт в режиме двухфазной индуктивной нагрузки трансформатора, когда без нагрузки работает фаза «а». По отношению к месту несимметрии схемы замещения отдельных последовательностей соединяются параллельно, рис. 15.

Рис. 15. Схема замещения симметрирующего трансформатора при двухфазной нагрузке

В режиме двухфазной нагрузки трансформатора без СО и с СО индуктивное сопротивление трансформатора определяются следующим образом.

Сопротивление нагрузки определяется как и в случае с однофазной нагруз-

кой.

Суммарное сопротивление прямой последовательности. Значение сопротивления прямой последовательности берем из опыта при однофазной нагрузке:

Х£> = Х(1) + Х„ Суммарное сопротивление обратной последовательности:

у(2) _ у(1) /\ у — Лу

Суммарное сопротивление нулевой последовательности. Значение сопротивления нулевой последовательности берем из опыта с однофазной нагрузки:

4°> = х<0) + х,,

Напряжение на фазе «а» равно:

I) _дг) _ Af/C) +\й(2) +Ai/(0) =3-Д{/(1)

иа аху аху ~ аху т L1,J аху J "^aiy

Из схемы замещения, рис. 15, находим токи всех последовательностей. Ток прямой, обратной, нулевой, последовательности:

ИО)

* п

Л2) у(0)

/<2) _ И» .

-•'я — 'а

г (У.

'(2)

+ х

(0)

+ Х

(0)

,/(0)= /(1). * * п * я

X(f>

+ Х

(0)

Токи для фаз «Ь» и «с» одинаковые по абсолютной величине, поэтому рассмотрим только ток фазы «Ь». В соответствии с методом симметричных составляющих он находится как:

'ь ~'ь +'ь +,ь

(0) = а2 • + а • /д2) + /10)

На рис. 16а представлены векторные диаграммы симметричные составляющие тока фазы «а» и рис. 166 векторные диаграммы токов фазы «Ь». мГ

а)

б)

Рис. 16. Векторные диаграммы токов в режиме двухфазной нагрузки трансформатора (а - векторная диаграмма токов фазы «а»; б - векторная диаграмма токов фазы «Ь»),

Согласно векторной диаграмме, рис. 166, ток фазы «¿»> может быть рассчитан по следующему выражению: _

/b=^/C1)COSj + /(2)COSjj +^)sin|-/0-/(1'sin|

Напряжение на разомкнутой фазе «а» находится как:

£/а=3-Д<>=3-(я-у.Х('>./«)=3£.

Х<1>-Х(,°>

г&

+ Х

саКхт

х^ + х

(0)

В соответствии с изложенной методикой на примере трансформаторов мощностью 25 кВА со схемой соединения обмоток «звезда-звезда с нулем»

построены их внешние характеристики в режиме двухфазной нагрузки, рис. 17.

190 > ; 1 200 •

о 10 20 30 40 0 10 20 30 40

а !а=1Ь. А б 1п-1Ъ, А

Рис. 17. Внешняя характеристика трансформатора без симметрирования (а) и с симметрированием (б) в режиме двухфазной нагрузки (1 - аппроксимационные внешние характеристики трансформатора ТМГ-25/10-У; 2 - численный расчет неполнофазных режимов).

Из рис. 17 можно сделать вывод, что результаты расчетов с использованием симметричных составляющих значительно близки по загруженной фазе к аппроксимированным значениям, построенным по данным завода изготовителя и в дальнейшем для оценки технической эффективности применения ТСО используем метод симметричных составляющих.

Режим несимметричной нагрузки классифицируется как двойная несимметрия. По известным параметрам трансформатора питающей сети в общем случае, когда нагрузка несимметрично распределена по фазам, режим работы электрической сети следует рассчитывать по полной системе уравнений:

|Д{/0.2.0)]= [¿0,2,0)]. [/(1,2.0)|

Особенность данной системы уравнений состоит в том, что в правой её части, в отличие от левой части (матрица-столбец) присутствует суперпозиция напряжений всех последовательностей в каждой строке.

Для определения экономической эффективности установки в сети 0,4 кВ симметрирующих трансформаторов типа ТМГСУ в качестве примера рассмотрен фидер №3 со стороны 0,4 кВ ТП №15, который характеризует наиболее типичный для РЭС случай несимметрии напряжения. Диаграмма изменения параметров РЭС в течение суток, приведенная на рис. 18, показывает необходимость как стабилизации уровня напряжения в допустимых пределах, так и снижение его несимметрии.

Из диаграммы, рис.186 и рис. 18в, видно, что коэффициенты Кои и Кги в течение суток превышают нормальное допустимое (2%), а Кои и предельно допустимое (4%) значения несимметрии напряжения. Это ведет к появлению токов нулевой и обратной последовательности, способствует увеличению потерь электроэнергии в силовых трансформаторах и линиях электропередачи.

Оценим возможный экономический эффект от симметрирования напряжений, выражающийся в снижении токов обратной и нулевой последовательности, а следовательно, и в снижении потерь электроэнергии.

При компенсации /0получим:

'ГЧА + 'гЬ /¿0)=|в2-Л+в-/2|; /<0)=|а-/1+а2-/2| •

При компенсации /0 и /2 действующие токи будут равны Д.

Определим экономию электроэнергии для ЛЭП длиной 100 м.

При компенсации /0:

(/а2+/,2 + /с2)-гф+3-/02тн; ДРо(0

= (П0) + Ф-

і J

VVwfeji'

(0)

2 + /50)2'

18:00 Время, ч

і і /і, f j . . і 1 и

0' « і

18:00 23:30 Время, ч

18.00 Время. ч

Рис. 18. Изменение параметров РЭС-0,4 в течение суток (UA,UB,UC - в ТП №15; Ua,Uh,Uc - напряжение на опоре № 17) ( 1 - тренд напряжения; 2 - ожидаемый тренд напряжения при условии установки ПАРЫ на напряжение ЮкВ).

При компенсации /0 и /2 :

др(0.2) _о./2

— 1 V

где, АР0 - потери электроэнергии в существующем режиме работы линии; АЯ0(0>, ДР0(0,2) - потери электроэнергии при компенсации /0, /0 и /2; гф,

г» - активное сопротивление фазного и нулевого провода для линии длиной 100 м (гф =0,086Ом/ЮОм, гн = 0,0720м/100м).

18:00 23:30 6:00 Время, ч

Рис. 19. Потери мощности в течение суток для линии длиной 100 м 1 - существующий режим работы линии; 2 - при компенсации /0; 3 - при компенсации /0 и /2.

Расчеты показывают, что в соответствии с графиками, рис. 19, экономия денежных средств за год составит при компенсации А>:Эгод1 = 45 8,86ру б./100м.

Длина фидера составляет 1,79 км, что дает нам экономию в 8,213тыс. руб. Стоимость ТМСУ в среднем дороже масляного трансформатора на 10%. Разница в стоимости трансформаторов окупается за 2 года.

Заключение

1. Обоснована методика определения уровня напряжения на подстанциях при полной компенсации реактивной мощности по обобщённым параметрам сети и показана необходимость согласованного выбора уровня КРМ и количе-

ства, и параметры ВДТ. Расчеты показывают эффективность энергосбережения за счет глубокой КРМ до 0,1 tg<p, что обеспечивает снижение срока окупаемости установки компенсации реактивной мощности в сравнении с нормативными значениями tg<p.

2. Разработанная методика позволит выбрать параметры ВДТ продольного регулирования напряжения в сетях 0,4-10 кВ с учетом регулирующего эффекта нагрузки. Необходимо учитывать характер и изменение величины нагрузки от уровня напряжения для выбора ПАРН и ВДТ типа TBK и ТВМГ для обеспечения потребителей желаемым напряжением.

3. Разработана методика выбора параметров ВДТ и ЛЭП, а также определены условия экономической эффективности вариантов реконструкции ЮС по условиям обеспечения нормативных ПКЭ. Построенные предельные длины ЛЭП РЭС напряжением 0,4- ЮкВ позволяют оценить как замену провода при реконструкции ЛЭП, так и выбрать марку провода при увеличении протяженности ЛЭП для выполнения нормативного требования по отклонению напряжения.

4. Разработана методика определения параметров схемы замещения ТСО со схемами соединения обмоток «треугольник - звезда» и «звезда-звезда» на основе внешних их характеристик в несимметричных режимах для определения технической эффективности от установки ТСО.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи, опубликованные в изданиях, рекомендованных ВАК

1. Ахметшин А.Р. Мероприятия по увеличению пропускной способности линий электропередачи в распределительных сетях 10 кВ / А.И. Федотов, А.Р. Ахметшин И Известия ВУЗов. Проблемы энергетики. - №5-6,2011. - С. 79-85.

2. Ахметшин А .Р. Выбор оптимального технического решения для обеспечения нормативного уровня напряжения в распределительных сетях 0,4-10 кВ / Э.Ю. Абдуллазянов, А.Р. Ахметшин, // Вестник ИрГТУ. - №6, 2011. - С. 113118.

3. Ахметшин А.Р. Обеспечение нормативного уровня напряжения в распределительных сетях 0,4-10 кВ с помощью вольтодобавочных трансформаторов / А.И. Федотов, P.C. Абдрахманов, А .Р. Ахметшин, // Известия ВУЗов. Проблемы энергетики. - № 09-10,2011. - С. 40-45.

4. Ахметшин А.Р. Улучшение показателей качества электроэнергии в распределительных сетях напряжением 0,4-10 кВ / Э.Ю. Абдуллазянов, С.Н. Зарипова, А.И. Федотов, А.Р. Ахметшин // Энергетика Татарстана. - №1, 2012. -С. 3-7.

Публикации в других научных изданиях

5. Ахметшин А.Р. Оптимизация способов регулирования напряжения в распределительных сетях 0,4-10 кВ / А.Р. Ахметшин // Материалы докладов V Международной молодежной научной конференции «Тинчуринские чтения» В 4 т.; - Т.1. - Казань: Казан, гос. энерг. ун-т, - 2010. - С. 19 - 20.

6. Ахметшин АР. Увеличение пропускной способности линий электропередачи в распределительных сетях 10 кВ / А.Р. Ахметшин // IV Слет молодых энергетиков Республики Башкортостан: Сборник докладов молодежной научно-технической конференции. - Уфа: Издательство "Скиф", - 2010. - С. 121 -126.

7. Ахметшин А.Р. Оптимизация технических решений для увеличения пропускной способности линий электропередачи / АР. Ахметшин // Инновации

и актуальные проблемы техники и технологий: материалы Всерос. науч. -практ. конф. молодых ученых: в 2 т. - Т. 2. - Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, -

2010.-С. 226 - 227.

8. Ахмеггшин А.Р. Повышение пропускной способности в распределительных сетях напряжением 10 кВ / А.И. Федотов, А.Р. Ахметшин // XXII Международная инновационно-ориентированная конференция молодых ученых и студентов (МИКМУС - 2010) «Будущее машиностроения России»: сборник материалов конференции с элементами научной школы для молодежи (Москва, 26-29 октября 2010 г.). / М: Изд-во ИМАШ РАН, - 2010. - С. 99.

9. Ахметшин А.Р. Определение эффективного способа обеспечения нормативного уровня напряжения в распределительной сети 10 кВ / Ахметшин А.Р. // Материалы докладов VI Международной молодежной научной конференции «Тинчуринские чтения» В 4 т.; Т. 1. - Казань: Казан, гос. энерг. ун-т, -

2011.-С. 13-14.

10. Ахметшин А.Р. Энергосбережение в распределительных сетях за счет применения устройств симметрирования напряжения / А.И. Федотов, А.Р. Ахметшин // Фундаментальные исследования и инновации в национальных исследовательских университетах: Материалы Всероссийской конференции. Санкг - Петербург. Пленарные доклады. - СПб.: Изд-во Политехи, ун-та, -2011.- С. 72-73.

11. Ахметшин А.Р. Обеспечение нормативного уровня напряжения в распределительной сети 10 кВ / А.Р. Ахметшин // Научно - исследовательские проблемы в области энергетики энергосбережения: сб. тр. / Уфа: УГАТУ, 2010. - С. 281-283.

12. Ахметшин А.Р. Использование вольтодобавочных трансформаторов типа ТВМГ для улучшения показателей качества электроэнергии в распределительных сетях 0,4 кВ / А.И. Федотов, А.Р. Ахметшин // Состояние и перспективы развития энерготехнологии. ХШ Бенардосовские чтения: тез. докл. междунар. науч. - техн. конф. / Иван. гос. энерг. ун-т. - Иваново, - 2011. - Т. 1. -С. 115-117.

13. Ахметшин А.Р. Применение вольтодобавочных трансформаторов в РЭС 0,4 - 10 кВ для улучшения показателей качества электроэнергии / А.Р. Ахметшин // Современные техника и технологии: сборник трудов XVII Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. В 3 т. Т. 1 / Томский политехнический университет. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, - 2011. - С. 15 - 16.

14. Ахметшин А.Р. Использование пакета Simulink для определения оптимального способа повышения пропускной способности в распределительных сетях 10 кВ / А .И. Федотов, А.Р. Ахметшин // XXXIX Неделя науки СПбГПУ: материалы международной научно-практической конференции. Ч. XXI. - СПб.: Изд-во Политехи, ун-та, - 2010. - С. 5 - 6.

15. Ахметшин А.Р. Обеспечение нормативных показателей качества электроэнергии в распределительных сетях напряжением 0,4 кВ / А.Р. Ахметшин // Материали за 7-а международна научна практична конференция, «Най-новите постижения на европейската наука», - 2011. Том 42. Технологии. София. «Бял ГРАД-БГ» ООД - С. 30 - 32.

16. Ахметшин А.Р. Применение вольтодобавочных трансформаторов в распределительных сетях 10 кВ / Ахметшин А.Р. // Инновационная энергетика 2010: материалы второй научно-практической конференции с международным участием. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, - 2010. - С. 197 - 198.

17. Ахметшин АР. Устранение отклонения напряжения от нормативных значений в распределительных сетях 0,4-10 кВ. / А.И. Федотов, А.Р. Ахметшин // Электроэнергетика глазами молодёжи: научные труды международной научно-технической конференции: сборник статей. В 3 т. Самара: СамГТУ Т.З. - 2011. - С. 36-40.

18. Ахметшин А .Р. Применение устройств регулирования напряжения для устранения асимметрии напряжения в распределительных сетях 0,4-10 кВ /

A.И. Федотов, А.Р. Ахметшин // ХХШ Международная инновационно-ориентированная конференция молодых ученых и студентов (МИКМУС -2011): материалы конференции (Москва, 14-17 декабря 2011 г.). / М: Изд-во ИМАШ РАН, - 2011. - С. 220.

19. Ахметшин А.Р. Отклонение напряжения и пути его устранения в распределительной электрической сети напряжением 0,4-ЮкВ. / А.Р. Ахметшин //Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: труды Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. В 2 т. - Томск, 6-8 октября 2011 г.: Томский политехнический университет. Т.1. - Радиоэлектроника, электротехника и электроэнергетика. - С.175-178.

20. Ахметшин А.Р. Устранение асимметрии напряжения у потребителей районных электрических сетей напряжением 0,4 кВ / АЛ. Федотов, Ю.А. Рылов, АР. Ахметшин // Сборник трудов Международной научно-технической конференции «Современное состояние и перспективы развития энергетики». -Узбекестан Ташкент, ТашГТУ им.Беруни, - 2011. - С. 284-288.

21. Ахметшин АР. Автоматическое устронение отклонения напряжения в распределительных сетях напряжением 0,4-10 кВ / АЛ. Федотов, А.Р. Ахметшин // Динамика линейных дискретных электротехнических и электронных систем: материалы 9-й Всерос. науч.-техн. конф. Чебоксары: изд-во Чуваш. Ун-та, - 2011. - С. 282-284.

22. Ахметшин А.Р. Оптимизация технических решений по обеспечению нормативного уровня напряжения в ЮС 10 кВ / А.И. Федотов, АР. Ахметшин // Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-24 [текст]: сб. трудов XXIV Междунар. науч. конф.: в 10 т. Т. 8. Секция 12 / под. общ. ред.

B.C. Балакирева. - Пенза: Пенз. гос. технол. академия, - 2011. - С. 127-128.

23. Ахметшин АР. Снижение потерь электроэнергии за счет применения вольтодобавочных трансформаторов в распределительных сетях 0,4-10 кВ / А.И. Федотов, А.Р. Ахметшин // Энергетика: Эффективность, надежность, безопасность: материалы ХУП Всероссийской научно-технической конференции / Томский политехнический университет. - Томск: Изд-во"СПБ ГРАФИКС", - 2011. - С.8-11.

24. Ахметшин А.Р., Способы повыщения качества электроэнергии в распределительных сетях 0,4-10 кВ / А.И. Федотов, АР. Ахметшин // «Электроэнергетика и приборостроение: современноесостояние, преспективы развития и подготовка кадров»: Материалы международной научно-практической конференции. Т. 1. — Казахстан, Петропавловск: СКГУ им. М. Козыбаева, - 2011. — С. 56-60.

25. Ахметшин А.Р Устранение отклонения и несимметрии напряжения в распределительных сетях 0,4-10 кВ с помощью вольтодобавочных трансформаторов / А.И. Федотов, А.Р. Ахметшин // Материалы научно-технической конференции «Физика, электроника и элекгротехника-2012». - Украина, Сумы, СумГУ - 2012. - С. 146.

26. Ахметшин А.Р. Оборудование для устранения негативных явлений в распределительных сетях напряжением 0,4-10 кВ / А.Р. Ахметшин // Материалы докладов VII Международной молодежной научной конференции «Тин-чуринские чтения» / Под. общ. ред. Канд. Техн. Наук Э.Ю. Абдулазянова. В 4 т.; Т. 1. - Казань: Казан, гос. энерг. ун-т, - 2012. - С. 38-39.

27. Ахметшин А.Р. Применение вольтодобавочных трансформаторов и трансформатра с симметрирующим устройством для снижения потерь в распределительных сетях 0,4-10 кВ / Н.В. Чернова, А.Р. Ахметшин // Энергосбережение в промышленности: материалы Всерос. науч.-практ. конф. - Чебоксары: Изд-во Чуваш, ун-та, - 2012. - С. 18-20.

28. Ахметшин А.Р. Определение коэффициента трансформации вольтодобавочных трансформаторов для обеспечения нормативного уровня напряжения / АР. Ахметшин // Электроэнергетика глазами молодёжи: научные труды III международной научно-технической конференции: сборник статей. В 2 т. Екатеринбург: УрФУ, - 2012. - Т. 1. - С. 325-328.

29. Ахметшин АР. Регулирование напряжения с помощью вольтодобавочного трансформатора TBK / АР. Ахметшин // Труды Всероссийской научно-технической конференции «Энергетика: состояние, проблемы, перспективы» / М-во образования и науки Рос. Федерации, Федеральное гос. бюджетное образоват. Учреждение высш. проф. Образования «Оренбург, гос. ун-т». -Оренбург: ООО ИПК «Университет», - 2012. - С. 178-183.

30. Ахметшин А.Р. Определение величены повышения напряжения с помощью вольтодобавочных трансформаторов с учетом поправочного коэффициента на характер нагрузки / АР. Ахметшин // Материалы конференции «Повышение эффективности энергетического оборудования - 2012» на базе Санкт-Петербургского Политехнического Университета, Изд-во Политехи, ун-та, -2012.-С. 185-192.

31. Ахметшин А.Р. Применение вольтодобавочных трансформаторов типа TBK в распределительных сетях 10 кВ / А.Р. Ахметшин // Федоровские чтения - 2012. XLII Всероссийская научно-практическая конференция (с международным участием) с элементами научной школы для молодежи (Москва, 79 ноября 2012 г.). - М.: Издательский дом МЭИ, - 2012. - С. 113-116.

32. Ахметшин А.Р. Влияние компенсации реактивной мощности до нуля на уровень напряжения и выбор вольтобобавочных трансформаторов / А.Р. Ахметшин // Энергетика: Эффективность, надежность, безопасность: материалы XVni Всероссийской научно-технической конференции / Томский политехнический университет. - Томск: Изд-во ООО «СПБ Графике», - 2012. - С. 464467.

33. Ахметшин А.Р. Полная компенсация реактивной мощности в распределительной сети 0,4 кВ / А.Р. Ахметшин // Материалы докладов VIII Международной молодежной научной конференции «Тинчуринские чтения» В 4 т.; Т. 1. - Казань: Казан, гос. энерг. ун-т, - 2013. - С. 36.

Подписано к печати 18.11.2013 Вид печати РОМ Формат 60x84/16 Гарнитура «Times» Усл. печ. л. 1,5 Бумага офсетная Тираж 100 экз._Заказ № 4696_Уч.-изд.л. 1,5

Типография КГЭУ, 420066, Казань, Красносельская, 51

Министерство образования и науки Российской Федерации Казанский государственный энергетический университет

04201454537

На правах рукописи УДК 621.311

АХМЕТШИН Азат Рил

МЕТОДИКИ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ И ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

СЕТЯХ 0,4-ЮКВ НА ОСНОВЕ ГЛУБОКОЙ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ И РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ

Специальность 05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы

Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук

Научный руководитель доктор технических наук, профессор Федотов А.И.

Казань 2013 г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ........................................................................ 4

1. ОБЕСПЕЧЕНИЕ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЯХ НАПРЯЖЕНИЕМ 10 кВ.........10

1.1 РОСТ ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЯ...........................................10

1.2 ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ......................19

1.3 УЛУЧШЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕГРИИ26

1.3.1. Обеспечение нормативного уровня напряжения..................26

1.3.2. Регулирование напряжения с помощью силовых трансформаторов....................................................................29

1.3.3. Компенсация реактивной мощности в распределительных сетях....................................................................................34

1.3.4 Увеличение сечения провода.............................................45

1.3.5 Вольтодобавочные трансформаторы линейные....................46

1.3.6 Устранение несимметрии напряжения................................62

1.4 ВЫВОДЫ.........................................................................68

2. ГЛУБОКАЯ КОМПЕНСАЦИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ КАК ФАКТОР ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ И ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ............................................70

2.1. ОБОСНОВАНИЕ ГЛУБОКОЙ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ.........................................................................70

2.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ПОЛНОЙ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ НА УРОВЕНЬ НАПРЯЖЕНИЯ...........76

2.3. ПРИМЕНЕНИЯ ВДТ И КУ ДЛЯ ПОДДЕРЖАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ В ДОПУСТИМЫХ ПРЕДЕЛАХ............................85

2.4. ЗАМЕНА ПРОВОДА НА ПРОВОД БОЛЬШЕГО СЕЧЕНИЯ КАК СРЕДСТВО ОБЕСПЕЧЕНИЯ НОРМАТИВНОГО УРОВНЯ НАПРЯ 90

2.5. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТА РЕКОНСТРУКЦИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ..............................................................92

2.6. ВЫВОДЫ.........................................................................96

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТРАНСФОРМАЦИИ ВОЛЬТОДОБАВОЧНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ НОРМАТИВНОГО УРОВНЯ НАПРЯЖЕНИЯ... 97

3.1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТРАНСФОРМАЦИИ ВОЛЬТОДОБАВОЧНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ ТИПА TBK...........97

3.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ЗАГРУЗКИ, КОЭФФИЦИЕНТА РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ, ЭКВИВАЛЕНТНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ПРИ ДВИГАТЕЛЬНОЙ НАГРУЗКЕ .. 105

3.3. ЧИСЛЕННЫЙ РАСЧЕТ ВЫБОРА ВДТ ТИПА TBK ПРИ ДВИГАТЕЛЬНОЙ НАГРУЗКЕ...................................................115

3.4 ЧИСЛЕННЫЙ РАСЧЕТ ВЫБОРА ВДТ ТИПА ПАРН ПРИ

ДВИГАТЕЛЬНОЙ НАГРУЗКЕ...................................................119

3.5. ВЫВОДЫ........................................................................122

4. МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ СИММЕТРИРУЮЩИХ ТРАНСФОРМАТОРОВ........................123

4.1. СХЕМА ЗАМЕЩЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРА ОТНОСИТЕЛЬНО ФАЗНЫХ ПЕРЕМЕННЫХ.........................................................123

4.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ СХЕМЫ ЗАМЕЩЕНИЯ...........134

4.3. ЧИСЛЕННЫЕ РАСЧЕТЫ ПАРАМЕТРОВ СХЕМЫ ЗАМЕЩЕНИЯ........................................................................140

4.4. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ТРАНСФОРМАТОРА ОТНОСИТЕЛЬНО СИММЕТРИЧНЫХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ. 142

4.5. ЧИСЛЕННЫЙ РАСЧЕТ НЕПОЛНОФАЗНЫХ РЕЖИМОВ..........151

4.6. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ КОМПЕНСАЦИИ ТОКОВ

ОБРАТНОЙ И НУЛЕВОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ....................159

4.7 ВЫВОДЫ.........................................................................163

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.....................................................................165

ЛИТЕРАТУРА...................................................................... 166

ПРИЛОЖЕНИЕ.....................................................................177

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Одной из острых проблем на сегодняшний день является обеспечение потребителей распределительных электрических сетей (РЭС) напряжением 0,4-ЮкВ качественной электроэнергии (КЭ). Важнейшими показателями КЭ являются уровень и несимметрия напряжения, отклонение которых от нормативных показателей ведет к нарушению работы и уменьшению срока службы электрооборудования. При невыполнении нормативных показателей электроэнергии (ПКЭ) потребитель вправе потребовать от электроснабжающих компаний возмещение ущерба Т.к. электроэнергия указана в «Номенклатуре продукции, в отношении которой законодательными актами Российской Федерации предусмотрена обязательная сертификация», она должна соответствовать требованиям ГОСТ Р 54149-2010 «Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения», по которому установлены нормы как по отклонениям, так и по несимметрии напряжении. Еще одной из важных проблем в РЭС напряжением 0,4-10 кВ являются большие потери электроэнергии при ее передачи потребителям. Так, по данным ОАО «Сетевая компания» они составляют 62% от общего количества потерь в электрических сетях.

Отклонение уровня напряжения от нормативных значений происходит из-за большой протяженности линий электропередач (ЛЭП) в РЭС напряжением 0,4-10 кВ. Ежегодное увеличение потребителей электроэнергии ведет к тому, что ЛЭП, спроектированные по нормам электропотребления второй половины прошлого века, уже не обладают необходимой пропускной способностью. Актуальной задачей является разработка критериев экономической оценки эффективности реконструкции ЛЭП, в частности, путем замены проводов на большие сечения, применения вольтодобавочных

трансформаторов (ВДТ), позволяющих выбрать менее затратное мероприятие для обеспечения КЭ у потребителей.

В приказе, утвержденном Минпромэнерго России от 22 февраля 2007 г. № 49, установлены предельные значения коэффициента реактивной мощности (tg(p), по которым рассчитывается минимально необходимый уровень компенсации реактивной мощности (КРМ). В свою очередь, влияние глубокой КРМ (когда tgcp ниже нормативных значений) на экономические и технические показатели функционирования РЭС изучено недостаточно. Так, параметры и количество ВДТ могут меняться в зависимости от уровня КРМ что требует комплексного подхода к выбору как устройств КРМ, так и ВДТ.

Под воздействием неравномерного распределения нагрузок в трёхфазной электрической сети имеет место несимметрия напряжений. В результате возникают дополнительные потери мощности, значительно снижается срок службы электрических машин. Для устранения несимметрии фазных напряжений выпускаются трансформаторы с симметрирующей обмоткой. Однако в настоящие время отсутствует методика расчета режимов электрических сетей напряжением 0,4 кВ при их установке, что делает актуальной задачу разработки методики представления данных трансформаторов в схемах замещения и оценки эффективности их применения.

По данной проблематике известны работы отечественных ученых Терещук B.C., Железко Ю. С., Жежеленко И.В., Саенко Ю.Л., Герасименко А. А., Тимофеев A.C., Геворкян М.В., Машкин А. Г., Теремецкий, М. Ю., Чернов Д. В. и др., посвященные проблемам качества электроэнергии в распределительных сетях напряжением 0,4-10 кВ. В диссертации сформулированы следующие положения.

Объект исследования - Распределительные электрические сети напряжением 0,4-10 кВ

Предмет исследования - Качество электроэнергии и энергосбережение в распределительных электрических сетях напряжением 0,4- 10кВ.

Цель исследования - Повышение качества и снижение потерь электроэнергии в распределительных электрических сетях напряжением 0,4 -10 кВ за счет коррекции их режимов работы.

Научная задача исследования - Научное обоснование технических решений и методик по повышению качества и снижению потерь электроэнергии в распределительных электрических сетях среднего напряжения на основе применения средств регулирования напряжения и реактивной мощности.

Поставленная задача научного исследования решается в следующих направлениях:

1. Оценка технической и экономической эффективности глубокой компенсации реактивной мощности на линиях электропередач напряжением 0,4-ЮкВ.

2. Разработка методики выбора параметров вольто добавочных трансформаторов продольного и поперечного регулирования напряжения и линий электропередач по условиям обеспечения нормативного уровня напряжения у потребителя.

3. Разработка методики выбора параметров вольто добавочных трансформаторов продольного регулирования напряжения в сетях 0,4-10 кВ с учетом регулирующего эффекта нагрузки.

4. Разработка методики оценки эффективности использования трансформаторов с симметрирующей обмоткой.

5. Апробация разработанных методик в распределительных электрических сетях напряжением 0,4-ЮкВ Республики Татарстан.

Методы исследования. Использованы известные методы математического описания режимов работы электрических сетей, включая

несимметричные режимы их работы, методы экономической оценки эффективности электрического оборудования, численное математическое моделирование режимов РЭС в среде МАТЪАВ

Достоверность результатов, полученных в диссертационной работе, подтверждается применением известных моделей линий электропередачи с использованием общепринятых физических допущений в отношении моделирования электромагнитных процессов в системах электроснабжения, использованием теоретических и экспериментальных данных, других авторов и сопоставлением с ними полученных результатов, сравнением с моделями в апробированном программном пакете МАТЬАВ.

Научная новизна результатов, полученных в диссертационной работе заключается в следующем:

1. Выявлены закономерности изменения уровня напряжения на понизительных подстанциях и обоснованы условия экономической эффективности глубокой компенсации реактивной мощности на линиях электропередач напряжением 0,4-ЮкВ.

2. Разработана методика выбора параметров вольто добавочных трансформаторов и линий электропередач, а также определены условия экономической эффективности вариантов реконструкции распределительных электрических сетей по условиям обеспечения нормативных показателей качества электроэнергии.

3. Разработана методика выбора параметров вольто добавочных трансформаторов продольного регулирования напряжения в сетях 0,4-10 кВ с учетом регулирующего эффекта нагрузки.

4. Разработана методика определения параметров схемы замещения трансформаторов с симметрирующей обмоткой со схемами соединения обмоток «треугольник - звезда» и «звезда-звезда» на основе их внешних характеристик в несимметричных режимах.

Практическая ценность работы состоит в том, что ее результаты могут быть использованы проектно-исследовательскими институтами, сетевыми компаниями в промышленной и аграрной отрасли, в эксплуатации которых находятся распределительные электрические сети, не отвечающие регламенту качества электроэнергии. Предложенные методики позволяют аргументировано выбрать количество и мощность вольтодобавочных трансформаторов; обосновать уровень компенсации реактивной мощности для решения проблем, связанных с качеством электроэнергии; определить возможность увеличения протяженности линии электропередач при новом присоединении потребителей.

Реализация результатов работы. Результаты выполненных исследований внедрены и используются в Филиале ОАО «Сетевая компания» Приволжские электрические сети и будут использованы при реконструкции и новом строительстве в распределительных электрических сетей напряжением 0,4-10 кВ для повышения качества электроэнергии. Также результаты диссертационной работы внедрены и используются в учебном процессе кафедры «Электроэнергетические системы и сети» ФГБОУ ВПО «Казанский государственный энергетический университет» при выполнении курсовых и дипломных работ студентами и магистрантами.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. Закономерности изменения уровня напряжения на понизительных подстанциях и условия экономической эффективности глубокой компенсации реактивной мощности на линиях электропередач напряжением 0,4-ЮкВ.

2. Методика выбора параметров вольтодобавочных трансформаторов и линий электропередач по условиям обеспечения нормативных показателей качества электроэнергии для потребителей распределительных электрических сетей, а также условия технической и экономической эффективность использования вольтодобавочных трансформаторов и

реконструкции линий электропередач.

3. Методика выбора параметров вольтодобавочных трансформаторов продольного регулирования напряжения в сетях 0,4-10 кВ с учетом регулирующего эффекта нагрузки.

4. Методика определения параметров схемы замещения трансформаторов с симметрирующей обмоткой со схемами соединения обмоток «треугольник - звезда» и «звезда-звезда», на основе их внешних характеристик в несимметричных режимах.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих научных и научно-технических конференциях:

V, VI, VII, VIII Международная научная конференция «Тинчуринские чтения», г. Казань, 2010, 2011, 2012, 2013; XXII Международная инновационно-ориентированная конференция молодых ученых и студентов «Будущее машиностроения России», г. Москва, 2011; XVI Всероссийская научно - техническая конференция «Электроэнергетика глазами молодёжи», г. Томск, 2011; XV Всероссийская конференция «Фундаментальные исследования и инновации в национальных исследовательских университетах», г. Санкт-Петербург, 2011; Международная научно-техническая конференция «XIII Бенардосовские чтения», г. Иваново, 2011; IX Всероссийская научо-техническая конференция «Динамика линейных дискретных электротехнических и электронных систем», г. Чебоксары, 2011; Всеросийская научо-практическая конференция «Энергосбережение в промышленности», г. Чебоксары, 2012; III Международная научно-техническая конференция «Электроэнергетика глазами молодёжи», г. Екатеринбург, 2012; VII Международная научно-практическая конференция «Повышение эффективности энергетического оборудования - 2012», г. Санкт-Петербург, 2012.

По итогам конкурса Молодежной секции Российский национальный комитет «СИГРЭ» проходившего на базе ФГБОУ ВПО «Казанский государственный энергетический университет» в 2012 г., работа заняла 1 место.

Публикации. По результатам исследований опубликовано 34 печатных работ, в том числе 4 научные статьи в рецензируемых научных журналах, входящих в перечень рекомендуемых изданий ВАК МОиН РФ.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 193 страницах и состоит из введения, 4 глав, заключения и списка литературы. Работа включает в себя 7 таблиц и 128 рисунка. Список литературы содержит 80 источник.

1. ОБЕСПЕЧЕНИЕ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЯХ НАПРЯЖЕНИЕМ 10 кВ

1.1. РОСТ ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЯ

Значение электроэнергии для жизнедеятельности населения и функционирования экономики таково, что в современном мире обойтись без нее практически невозможно. Электроэнергия — товар, представляющий собой одну из самых значительных ценностей среди существующих товаров и услуг. Еще в XX в. электроэнергетика стала ключевой отраслью экономики в подавляющем большинстве стран. Электроэнергия — важный фактор основных социально-экономических процессов в современном мире: жизнеобеспечения населения и потребления домохозяйств; производства товаров и услуг; национальной безопасности; охраны окружающей среды [1].

Основные показатели социально-экономического развития страны (макроэкономические характеристики) используются в качестве исходных условий для решения следующих задач:

прогнозирование потребности страны в электроэнергии; прогнозирование финансового состояния энергокомпаний и оценка их инвестиционных ресурсов;

определение эффективности инвестиционных проектов в электроэнергетике.

При разработке Генеральной схемы основные показатели социально-экономического развития России принимались на основе Концепции долгосрочного социально-экономического развития Российской Федерации на период до 2020 года [2].

Особенности прогнозного баланса на 2009-2020 годы:

- В электроэнергетике с 2002 г. на регулярной основе разрабатываются прогнозные балансы на среднесрочный период. Завершено 6 циклов разработки;

Прогнозный баланс базируется на актуальных прогнозах электропотребления и намерениях компаний и показывает направления развития электроэнергетики и балансовую ситуацию в энергозонах;

- Начиная с 2008 г. Прогнозный баланс используется в качестве инструмента мониторинга Генеральной схемы до 2020 г. Этим определяется. принятый период прогнозирования - до 2020 года;

- В результате разработки данного Прогнозного баланса подготовлен доклад в Правительство РФ о ходе реализации Генеральной схемы с предложениями по ее корректировке;

- Для энергокомпаний Прогнозный баланс является информационным документом для уточнения инвестиционной программы, производственной и топл�