Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса энергосбережения в установках наружного освещения и задачи исследования 10
1.1. Установки наружного освещения сельских населенных пунктов... 10
1.2. Режим питания установок наружного освещения сельских населенных пунктов 13
1.3. Существующие методы представления электрических нагрузок потребителей 17
1.4. Анализ различных вариантов энергосбережения в установках наружного освещения
1.5. Основные выводы и задачи исследования 28
2. Теоретическое исследование исходного режима питания наружного освещения сельских населенных пунктов 31
2.1 .Основные положения и принимаемые допущения 31
2.2. Обоснование и выбор модели сети для оценки уровня напряжения на фидере НО потребительской подстанции 33
2.3.Определение параметров выбранной модели сети для оценки уровня напряжения на фидере НО потребительской подстанции 39
2.4. Исследование выбранной модели сети для оценки уровня напряжения на фидере НО потребительской подстанции 50
2.4.1 .Оценка основной потери напряжения от нагрузки потребительской подстанции 51
2.4.2.Оценка потери напряжения в трансформаторе потребительской подстанции 56
2.4.3.Оценка дополнительных потерь напряжения в магистрали от влияющей нагрузки 59
Выводы
Список литературы
- Режим питания установок наружного освещения сельских населенных пунктов
- Анализ различных вариантов энергосбережения в установках наружного освещения
- Обоснование и выбор модели сети для оценки уровня напряжения на фидере НО потребительской подстанции
- Исследование выбранной модели сети для оценки уровня напряжения на фидере НО потребительской подстанции
Введение к работе
Наружное освещение является неотъемлемой частью благоустройства городов, поселков и сельских населенных пунктов; обеспечивающей: безопасность, автомобильного и пешеходного движения в темное•; время суток. На наружное освещение затрачивается-примерно 5% всей электроэнергии, потребляемой жилищно-коммунальным- хозяйством страны; что составляет ,12-15/ млрд. кВт-ч в. год и предопределяет актуальность энергосберегающихмероприятий-[ 13].
Установки; наружного освещения? сельскихзаселенных пунктов; в;, большинстве случаев; характеризуются рядом, особенностей:, преимущественным использованием, разрядных ламп- высокого давления типов ДРЛ и ДНаТ; 2)применением; светильников типов; РКУ и ЖКУ с некомпенсированным индуктивным балластом; 3)питанием непосредственно от шин; низшего напряжет ния потребительских; комплектных подстанций :(ТП) общего назначения напряжением 10/0;4 кВ;: 4)размещением светильников: наружного: освещения на опорах электрической сети. 0;38чсВ&общего!назначения; и их питанием: от дополнительно прокладываемых фазных: проводов сети освещениям и нулевогошровода: сети общего назначения; 5)дистанционным управлением (автоматическим или ручным);, расположенным в шкафу распределительного устройства 0,38 кВ ТП.
Преобладающая: основная» система1 напряжений 110/35/Г0/0;38 кВ? т особенности электроснабжения сельского хозяйстваво; многом определяют исходный режим питания как коммунально-бытовых и: производственных потребителей, а« так же и наружного освещения сельских населенных пунктов. Существующее техническое состояние распределительных электрических сетей: в.: большинстве случаев не; обеспечивает требуемого уровня: автоматизации; регулирования напряжения на; шинах низшего напряжения питающих подстанций (ПС) напряжением 35/10; 110/10 и 110/35/10 кВ. Толькооколо 10% устройств регулированияшод нагрузкой (РПН) силовых трансформаторов;ПС работают в автоматическом режиме, остальные устройства РГЩ работают в режиме: диспетчерского регулирования или (вследствие их низкого качества) просто шунтируются [86]. При этом в ночные часы суток в связи с отключением большей части производственных и коммунально-бытовых потребителей уровень напряжения на фидере наружного освещения потребительской ТП и в осветительной сети возрастает и зачастую превышает номинальное значение на 10% и выше. Такой уровень напряжения увеличивает расход электроэнергии на наружное освещение и сокращает срок службы ламп. Кроме того, в ночные часы суток при- минимальной интенсивности пешеходного и автомобильного движения повышается уровень уличного освещения, что является нецелесообразным. Требования нормативных документов по снижению уровня наружного освещения в ночные часы суток [85, 94] для сельских населенных пунктов носят рекомендательный характер и по целому ряду причин не могут быть реализованы.
Из возможных направлений повышения эффективности работы установок наружного освещения сельских населенных пунктов в настоящее время наиболее приемлемым является применение серийно выпускаемых устройств, с амплитудной и фазовой стабилизацией напряжения. Однако целесообразность применения таких устройств»для установок- наружного освещения сельских населенных пунктов требует исследования и обоснования.
В связи с этим задача исследования, обоснованиями выбора рационального режима питания наружного освещения сельских населенных пунктов является актуальной и своевременной. Настоящая работа (регистрационный номер 01.200.201906) выполнена в соответствии с планом НИР ФРОУ ВПО «Ижевская ГСХА» на 2001-2005 и 2006-2010 гг. и согласуется с Концепцией развития топливно-энергетического комплекса Удмуртской Республики на 2003-2010 годы и Энергетической стратегией России до 2020 года.
Цель работы: исследование и обоснование рационального режима питания установок наружного освещения сельских населенных пунктов путем сравнения исходного режима питания и режимов питания с амплитудной и фазовой стабилизацией напряжения. Задачи исследования:
1. Разработать модель электрической сети и теоретически исследовать исходный режим питания установок наружного освещения сельских населенных пунктов.
2. Экспериментально уточнить и сравнить электрические параметры комплекта «разрядная лампа - индуктивный балласт» при амплитудном и фазовом регулировании и стабилизации напряжения.
3. Оценить энергетическую и экономическую эффективность режимов питания с амплитудной и фазовой стабилизацией напряжения установок наружного освещения сельских населенных пунктов.
Объект исследования: исходный режим питания и режимы питания с амплитудной и фазовой стабилизацией напряжения установок наружного освещения сельских населенных пунктов.
Предмет исследования: закономерности изменения уровня напряжения в сети наружного освещения при исходном режиме питания, энергетическая и экономическая эффективность режимов питания с амплитудной и фазовой стабилизацией напряжения установок наружного освещения сельских населенных пунктов.
Научная новизна положений, выносимых на защиту:
- разработана упрощенная модель электрической сети, использующая типовые суточные графики нагрузок сельскохозяйственных потребителей и позволяющая оценить уровень напряжения на фидере наружного освещения потребительской ТП для любого времени суток любого сезона года; установлены закономерности изменения параметров суточного графика напряжения на фидере наружного освещения потребительской ТП в зависимости от величины и характера её нагрузки, удаленности от шин 10 кВ питающей ПС, сезона года и типа источников света;
- получены уточненные эмпирические зависимости потребляемой лампами типа ДРЛ и ДНаТ активной мощности для комплекта «разрядная лампа высокого давления - индуктивный балласт» от напряжения сети при амплитудном и фазовом регулировании и стабилизации питающего напряжения;
- установлены закономерности изменения параметров энергетической и экономической эффективности режимов питания с амплитудной и фазовой стабилизацией напряжения установок наружного освещения сельских населенных пунктов в зависимости от характера нагрузки потребительской ТП," её" удаленности от шин 10 кВ питающей ПС и типа источника света и получены их аналитические зависимости.
Практическая ценность работы и реализация её результатов. По результатам диссертационной работы обоснована область применения режимов питания с амплитудной (на основе стабилизаторов напряжения типа GTC) и фазовой (на основе аппаратов типа ППТТ) стабилизацией напряжения, для установок наружного- освещения сельских населенных пунктов: Полученные результаты позволяют рекомендовать, режим питания с фазовой стабилизацией напряжения в качестве рационального режима питания установок наружного освещения сельских населенных пунктов.
Результаты, диссертационной работы внедрены в Игрин-ском районе электрических сетей ОАО«Удмуртэнерго».
Результаты теоретических и экспериментальных- исследований по обоснованию рационального режима питания установок наружного освещения сельских населенных пунктов используются в учебном процессе Ижевской государственной сельскохозяйственной академии.
Методы исследования. В работе использованы аналитические и экспериментальные методы теории электроснабжения сельского хозяйства, светотехники, методы теории- вероятностей и математической статистики. Теоретические и экспериментальные исследования выполнены с применением компьютерной техники и прикладных пакетов компьютерных программ.
Апробация работы. Основные положения работы и результаты исследований доложены и обсуждены на международной научно-технической конференции, посвященной 25-летию ФЭАСХ и кафедры ЭТСХП «Проблемы-развития энергетики в условиях производственных преобразований» (г. Ижевск, 2003 г.), всероссийской научно-практической конференции «Устойчивому развитию АПК - научное обоснование» (г. Ижевск, 2004 г.), межрегиональной научно-технической конференции молодых ученых и специалистов «Молодые ученые 21 века» (г. Ижевск, 2004 г.), межрегиональной конференции «Высшему агро-инженерному образованию в Удмуртии-50 лет» (г. Ижевск, 2005 г.), всероссийской научно-практической конференции «Научное обеспечение реализации национальных проектов в сельском хозяйстве» (г. Ижевск 2006 г.), всероссийской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов, посвященной 450-летию вхождения Удмуртии в состав России «Молодые ученые в реализации национальных проектов» (г. Ижевск, 2006 г.), всероссийской научно-практической конференции, посвященной 119-летию Н.И.Вавилова «Вави-ловские чтения» (г. Саратов, 2006 г.), научно-технической конференции «Достижения науки-агропромышленному производству» в ЧГАУ (г. Челябинск, 2007 г.).
Публикации. Основные положения диссертации отражены в 13 научных работах.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, библиографического списка, включающего в себя 115 наименований и 12 приложений. Содержание работы изложено на 178 страницах, текст содержит 109 рисунков и 5 таблиц.
Режим питания установок наружного освещения сельских населенных пунктов
Уровень напряжения на шинах НН питающей ПС и в распределительной сети определяется уровнем напряжения в сети высшего напряжения (ВН) и возможностями существующих сетевых регуляторов напряжения (линейных регуляторов напряжения и устройств регулирования напряжения силовых трансформаторов, изменяющих их коэффициент трансформации). Напряжение в сетях 10 и 35 кВ можно регулировать с помощью линейных регуляторов напряжения типа ЛТМ на проходные мощности 400-6300 кВА, однако эти устройства распространения в сетях не получили из-за высокой стоимости и низкой надежности [16, 100, 101, 107]. Устройствами регулирования напряжения-под нагрузкой (РПН) в большинстве случаев оснащены силовые трансформаторы ПС 110/10 кВ. Трансформаторы ПС 35/10 кВ оснащаются или устройствами РПН, или устройствами переключения без возбуждения (ПБВ), то есть с отключением трансформатора от сети на время переключения с одного ответвления на другое в обмотке ВН. Устройствами ПБВ регулирование напряжения осуществляется вручную при существенном изменении нагрузки подстанции, то есть производится так называемое «сезонное» регулирование напряжения на шинах НН [16, 17]. Устройства ПБВ. имеют диапазон регулирования ±2x2,5%, устройства РПН в большинстве случаев имеют диапазон регулирования: ±4x2,5%, ±6x1,5% или ±8x1,5% для трансформаторов ПС 35/10 кВ и ±9x1,78%) для трансформаторов ПС 110/10 кВ [16, 17, 89]. Действующими Правилами [84] технической эксплуатации РПН трансформаторов должны работать в автоматическом режиме. По решению технического руководителя ОАО энергетики и электрификации допускается устанавливать неавтоматический режим регулирования напряжения путем дистанционного1 переключения РПН с пульта управления [101,102]. Существуют два основных способа регулирования, напряжения на шинах НН с помощью устройств РПН - стабилизация и встречное регулирование напряжения [16]. Режим встречного регулирования напряжения (регулирование в зависимости от тока нагрузки) эффективен при совпадении графиков нагрузки всех потребителей ПС и в сельском хозяйстве не получил распространения. В сельском хозяйстве устройства РПН силовых трансформаторов, работающие в автоматическом режиме, как правило, обеспечивают режим стабилизации напряжения [16, 88]. Ступень регулирования напряжения, задаваемая ближайшими ответвлениями обмотки ВН силового трансформатора, определяет технически достижимую точность стабилизации (±1,25%) [16] или регулирования напряжения на шинах НН ПС при работе РПН в автоматическом режиме. Практически по целому ряду причин только около 10% устройств РПН работает в автоматическом режиме, остальные устройства работают в режиме диспетчерского регулирования или (вследствие их низкого качества) просто шунтируются [88, 100]. При этом напряжение на шинах НН ПС, как правило, поддерживается или находится в границах интервала, в несколько раз превышающего ступень регулирования напряжения, что часто приводит к отклонение ям напряжения у потребителей, выше предельно допустимых.
Потери напряжения в воздушных линиях (ВЛ) напряжением 10 кВ от шин НН питающей ПС до потребительской ТП 10/0,4 кВ могут изменять уровень напряжения на фидере НО (шинах НН) ТП. Это объясняется прежде всего значительной протяженностью линий распределительной сети 10 кВ, при этом в сельском хозяйстве преобладают разомкнутые — радиальные электрические сег ти, при сооружении которых требуется, наименьший расход средств и материалов [89]. В последние; 15-17 лет вРоссии при новом строительстве и реконструкции действующих сетей напряжением 10 кВ принят магистральный принцип построения, - предусматривающий [89;108; 109]: 1)радиальную : схему по- . строения с магистралью, выполненной проводом одного сеченияшо всей длине; 2)автоматическое секционирование-и резервирование магистрали. К настоящему временисредняя.длина отходящих от ПС магистралей сети ГО;кВ снизилась. от 25-30; до-10—15 км, длина отпаек в большинстве случаев!не:превышает 1 км [88]: На ВЛ 10; кВ до настоящего времени в основном; используются- неизолированные провода марокА: и AG, хотя, в последние тодьь начинают применятся различные- типы перспективных изолированных проводов; имеющих значительные преимуществам І сравнении с неизолированными проводами-[88].
Потеря напряжениям трансформаторешотребительскошТШ 10/0,4 кВюп- . ределяется его загрузкой и может достигать 4-5% [ 16;. 8б]1 Значительное4 число потребительских подстанций на селе загружены не более,. чем на 40%; В; сельском хозяйстве наиболее загружены, трансформаторы мощностью-100 кВА, до-ля? которых составляет 25% от общего количества трансформаторові на селе. Примерно 5% трансформаторов перегружены, из них: 2,1%, трансформаторы мощностью 100- кВА, 1,9%-— мощностью 320-400 кВА, 0,8%..— мощностью 63 кВА [86;89]і Основными типами потребительских ТП (около 90% от общего количества;подстанций) являются,мачтовые»и комплектные ТП (КТП) [16;. 66]. Металлические шкафы распределительных устройств.Ни таких подстанций не рассчитаны на установку каких-либо дополнительных- аппаратов;. Трансформат торьь потребительских ТП оснащаются; устройствами- ПБВ:, поэтому регулирование: напряжения на подстанциях осуществляется в основном «сезонно» персоналом; оперативно-выездных бригад. В сельском хозяйстве нагрузка основной-массы потребительских ТП - смешанная с преобладанием коммунально-бытовых или производственных потребителей [5, 89].
Анализ различных вариантов энергосбережения в установках наружного освещения
Одним из перспективных направлений повышения эффективности использования ЭЭ на нужды НО является применение высокоэкономичных источников света и электронных ПРА [46, 78, 99, 104]. Современные РЛВД типов ДНаТ и ДРИ, имеющие высокую световую отдачу [46, 94, 95, 105], позволяют создавать необходимые уровни освещенности автострад и автодорог при минимально возможной установленной мощности ламп. Электронные ПРА [105, 114] имеют ряд неоспоримых достоинств перед электромагнитными ПРА: 1)меныдие массогабаритные параметры; 2)практическое отсутствие активных материалов (алюминия, меди, электротехнической стали); 3)ничтожно малые потери ЭЭ; 4)отсутствие пульсаций светового потока РЛВД; 5)возможность управления режимом питания РЛВД. Новейшие разработки электронных ПРА для РЛВД [104, 113] предусматривают нормальный режим работы светильников НО в вечерние и утренние часы темного времени суток и «ночной» режим работы в ночные часы суток. Недостатком электронных ПРА для РЛВД является высокая стоимость и ограниченный выпуск этих устройств [13, 104]. Использование современных типов светильников с лампами ДРИ и ДНаТ и с электронными ПРА в настоящее время перспективно прежде всего для установок НО крупных городов [13, 74, 75]. В установках НО СНП в настоящее время применение светильников с электронными ПРА экономически нецелесообразно, поэтому в ближайшей перспективе сохранится преимущественное использование ламп ДРЛ и ДНаТ с некомпенсированными электромагнитными ПРА.
Действующими нормативными документами [85, 94] допускается в ночное время суток отключение не более половины светильников НО, исключая при этом выключение двух подряд расположенных светильников. Приведенная рекомендация позволяет снизить среднюю освещенность улиц, дорог и площа дей и расход ЭЭ: на нужды НО в ночные часы.суток, однако её практическая; реализация зависит от типа электрической схемы осветительной сети. В установках НО городов, где преобладают трехфазные четырехпроводные линии осветительной сети с равномерным распределением светильников по фазам, рег ально возможно отключение не более одной трети светильников в ночное время [85]. Отключение части светильников в. ночные часы суток допускается для улиц и дорог при нормируемой средней освещенности 4 лк и выше [102]; и может быть рекомендовано прежде всего для НО-городов; В установках НО-СНН : преобладает питание светильников от однофазных линий; осветительной1 сети: (дополнительно прокладываемых для этого фазных и общего нулевого провода электрической сети общего: назначения); а также размещение светильников на опорах сети общего назначения. Отключение части светильников в ночное время; для установок; НО СНП в настоящее время нецелесообразно по следующим причинам: 1)необходима прокладка дополнительных проводов фазы «ночного» режима, то есть реконструкция существующей сети НО и усложнение её схемы управления, а шкафы распределительных устройств НН потребительских КТП не рассчитаны на установку каких-либо дополнительных аппаратов; [16, 17]; 2)нормируемая средняя, освещенность большинства улиц и дорог СНП меньше 4 лк, поэтому для них не допускается частичное или полное отключение освещения в ночное время суток [85].
Регулирование напряжения; в сети НО позволяет различным образом изменять существующий режим питания, поддерживая напряжение на уровне1 номинального в вечерние и утренние часы темного времени- суток и снижая, напряжение в осветительной; сети в: ночные часы..Нормативные документы, допускают снижение светового потока: РЛВД в ночное время до уровня не ниже 50% номинального [85, 94]. В настоящее время для регулирования действующего значения переменного напряжения промышленной частоты применяются два основных способа - амплитудный и фазовый [10, 14, 19, 23, 24, 36, 38, 39]. Основные отличительные особенности амплитудного регулирования - неискаженная форма кривой выходного напряжения регулятора и однозначная связь между действующим значением питающего напряжения и величиной потребляемой лампой активной мощности и её светового потока [14]. Амплитудным способом напряжение в сети НО можно снижать до 85% номинального значения, при дальнейшем снижении напряжения возможна неустойчивая работа РЛВД при минусовых температурах окружающего воздуха из-за резкого увеличения напряжения перезажигания лампы [2, 67, 68, 77, 82, 105]. Световой поток ламп типа ДРЛ и ДНаТ при указанном снижении напряжения питания можно уменьшить до 65-67% номинального значения [46, 48, 67]. Различают ступенчатое и непрерывное амплитудное регулирование напряжения [38, 48, 53, 96, 98]. Непрерывное амплитудное регулирование напряжения для сети НО более приемлемо, так как плавное регулирование обеспечивает устойчивую работу ламп при снижении питающего напряжения. При фазовом регулировании кривая выходного напряжения регулятора имеет искаженную кусочно-синусоидальную форму и имеет в своем спектре помимо основной высшие гармонические составляющие [3, 38]. При этом для основной схемы включения РЛВД с индуктивным балластом (ИБ) нарушается однозначная связь между действующим значением питающего напряжения и величиной потребляемой лампой активной мощности и её светового потока [38].
Фазовым способом напряжение в сети НО можно снижать до 75% номинального значения при сохранении устойчивой работы РЛВД, поскольку в этих условиях напряжение перезажигания лампы не превышает мгновенного значения питающего напряжения [49, 50, 51, 53, 54]. Процесс регулирования напряжения может быть ручным или автоматическим, для сети НО более удобно автоматическое регулирование напряжения [16], однако для этого требуется разработка специальных автоматических регуляторов напряжения поскольку подобные устройства серийно не выпускаются. Энергосберегающий эффект регулирования напряжения в сети НО обеспечивается, в основном, за счет снижения напряжения питания в ночное время суток. Поскольку на ночные часы приходятся повышенные уровни напряжения в осветительной сети, то энергосбере і гающий эффект также может быть получен при стабилизации действующего значения питающего напряжения на уровне номинального значения.
Отечественной промышленностью для использования в сетях переменного тока частотой 50 Гц серийно выпускаются стабилизаторы напряжения типа СТС (силовой трехфазный стабилизатор) и аппараты типа ГШТТ (преобразователь полупроводниковый тиристорный трехфазный) [1, 67, 68, 76], которые можно применять для сетей НО. Стабилизаторы типа СТС (последние разработки типа СТС-2М) конструктивно построены на подмагничиваемых трансформаторах и автотрансформаторах, регулируемых перераспределением напряжения [68, 69] и выпускаются на номинальные выходные мощности 10-100 кВА. Эти устройства широко применяются на всех теле- и радиоцентрах, используются для питания мощных вычислительных центров, станков с числовым программным управлением, подвижных теле- и радиопередающих установок. Стабилизация выходного напряжения СТС осуществляется по действующему значению с точностью ±1% от номинального линейного или фазного напряжения при одновременном воздействии следующих дестабилизирующих факторов [68]: 1)отклонении напряжения питающей сети от +10 до -15% от номинального; 2)колебании тока симметричной нагрузки в пределах от 0 до его номинального значения; 3)изменении коэффициента мощности активно-индуктивной нагрузки от 1 до 0,7; 4)отклонении частоты тока в сети ±3% от номинального значения. При дополнительном воздействии дестабилизирующих факторов вместе с перечисленными выше стабилизация должна осуществляться с точностью: 1)±2% при несимметрии токов нагрузки по фазам до 100%; 2)±3% при несимметрии напряжения сети до 10%.
Обоснование и выбор модели сети для оценки уровня напряжения на фидере НО потребительской подстанции
Потеря напряжения до ТП1 складывается из потерь напряжения на участке линии 0-1 и отпайке 1-ТП1. Потеря напряжения1 на отпайке 1-ТП1 определяется нагрузкой трансформатора ТП1, а потеря, напряжения на участке 0-1 - как нагрузкой ТПГ, так и нагрузками всех, других подстанций, подключенных в. точке 1 исходной схемы сети: Поэтому эквивалентная схема сети для. оценки уровня напряжения на. фидере НО (шинах НН) ТП1 будет выглядеть следующим образом:
Схема сетина рисунке 2.2 включает участкиисходной ВЛ 10 кВ, по которым проходит ток нагрузки ЛТП, и содержит: 1)начальную точку «0» (шины 10 кВ ПС); 2)точку «І», к которой подключена нагрузка ТП производственного и коммунально-бытового характера; 3)точку «а» подключения ТП1 к сети 10 кВ; 4)трансформатор ТП1, в котором учитываются потери напряжения и коэффициент трансформации; 5)точку «с» (шины НН ТП1), которая для рассматриваемой задачи является конечной точкой.
Потеря напряжения до ТП6 складывается из потерь напряжения на участках линии 0-1, 1-2, 2-3, 3-4 и отпайке 4-ТП6. Потеря напряжения на отпайке 4 35 ТП6 определяется нагрузкой трансформатора ТП6, а потеря напряжения на участках 0-1, 1-2, 2-3 и 3-4 - как нагрузкой ТП6, так и нагрузками других подстанций, подключенных в точках 1, 2, 3 и 4 исходной схемы сети. С учетом изложенного эквивалентная схема сети для оценки уровня напряжения на фидере НО (шинах НН).
Схема сети на рисунке 2.3 включает участки исходной В Л 10 кВ, по которым проходит ток нагрузки ТП6, и содержит: 1)начальную точку «0» (шины 10 кВ ПС); 2)точки «/», «2», «3» и «4», к которым подключена нагрузка ТП производственного и коммунально-бытового характера; 3)точку «а» подключения ТП6 к сети 10 кВ; 4)трансформатор ТП6, в котором учитываются потери напряжения и коэффициент трансформации; 5)точку «с» (шины НН ТП6), которая для рассматриваемой задачи является конечной точкой.
Потеря напряжения до ТП14 складывается из потерь напряжения на участках магистрали 0-1, 1-2, 2-3, 3-4, 4-5, 5-6, 6-7, 7-8, 8-9, 9-10, 10-11 и отпайке 11-ТП14. Потеря напряжения на 11-ТП14 определяется нагрузкой трансформатора ТП14, а на участках магистрали- как нагрузкой ТП14, так и нагрузкой других подстанций, подключенных в точках 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 и 11 исходной схемы сети. Эквивалентная схема сети для оценки уровня напряжения на фидере НО ТП14 приведена на рисунке 2.4. Эта схема включает участки исходной В Л 10 кВ, по которым проходит ток нагрузки ТП14, и содержит: 1)начальную точку «0» (шины 10 кВ ПС); 2)точки «7», «2», «3», «4», «5», «б», «7», «8», «9», «70» и «77», к которым подключена нагрузка подстанций производственного и коммунально-бытового характера; 3)точку «а» подключения ТП14 к исходной сети; 4)трансформатор ТП14, в котором учитываются потери напряжения и его коэффициент трансформации; 5)точку «с» (шины НН ТП14), которая для рассматриваемой задачи является конечной точкой сети.
1.Длина эквивалентной сети для оценки уровня напряжения на фидере НО любой потребительской ТП равна суммарной длине участков исходной сети 10 кВ, по которым проходит ток нагрузки данной подстанции.
2.Эквивалентная сеть для оценки уровня напряжения на фидере НО любой ТП может иметь одну или несколько точек, к которым подключена нагрузка, создающая дополнительную потерю напряжения до данной потребительской ТП.
3.Число точек эквивалентной сети, к которым подключается нагрузка, может быть уменьшено до минимального, если одинаковые влияющие нагрузки объединить в две группы: 1)смешанную нагрузку с преобладанием производственных потребителей; 2)смешанную нагрузку с преобладанием коммунально-бытовых потребителей.
4.При сложении однотипных влияющих нагрузок в разных точках эквивалентной сети в одну эквивалентную влияющую нагрузку необходимо учитывать местоположение и величину складываемых влияющих нагрузок.
С учетом вышеизложенного модель сети для оценки уровня напряжения на фидере НО любой потребительской ТП в общем виде представляет собой эквивалентную сеть, содержащую: 1)точку «О» началахети (шины 10 кВ ПС); 2)точку подключения суммарной влияющей нагрузки производственного, (п) характера; 3)точку подключения-суммарной влияющей нагрузки коммунально-бытового (к) характера; 4)точку «б» магистрали, к которой подключена отпайка к данной потребительской ТП; 5)точку «а» подключения данной потребительской ТП; 6)трансформатор данной ТП; 7)конечную точку «с» (фидер НО или шиныНН Ш).
Исследование выбранной модели сети для оценки уровня напряжения на фидере НО потребительской подстанции
Оценим степень влияния на уровень напряжения в конечной точке «с» каждого из параметров разработанной модели сети, считая другие параметры неизменными (фиксированными). Для исследования принимаем следующий диапазон изменения параметров выбранной модели сети: 1)магистральный участок «0-6» выполнен проводом марки АС сечением 70 ммГ, длина участка изменяется в диапазоне от 0 до 15 км (см. п. 1.2); 2)отпайка «6-а» выполнена проводом марки АС сечением 35 мм2, длина отпайки изменяется от 0 до 1 км (см. п. 1.2); 3)расстояние от точки «0» до точки «я» или «к» присоединения влияющей нагрузки производственного или коммунально-бытового характера изменяется в пределах длины магистрали «0-6» (см. формулы 2.5-2.6); 4)МО напряжения в начальной точке «0» (на шинах 10 кВ ПС) поддерживается в соответствии с принятым типовым суточным графиком нагрузки распределительной сети в диапазоне от 1,04 номинального (в режиме максимума нагрузок) до 1,07 номинального (в режиме минимальных нагрузок), как это следует из формулы 2.8; 5)потребительская ТП оборудована трансформатором марки ТМ мощностью 25, 40, 63, 100, 160, 250, 400 или 630 кВА (см. п. 1.2); 6)считаем максимальную загрузку трансформаторов близкой к номинальной, поэтому расчетная (максимальная) активная мощность нагрузки ТП принимается равной 25, 40, 63, 100, 160, 250, 400 и 630 кВт; использование расчетной активной мощности нагрузки для исследования возможно, так. как расчетная (максимальная) активная нагрузка и её МО связаны с параметрами типового графика нагрузки через коэффициент подобия по формулам (1.4), (1.5) и (1.10); 7)величина суммарной расчетной (максимальной) активной мощности нагрузки линии распределительной сети 10 кВ обычно ограничивается величиной допустимых потерь напряжения и ЭЭ и для принятых значений конструктивных параметров (см. приложение Ж) не превышает 2500-3200 кВт. Учитывая связь расчетного (максимального) значения активной мощности нагрузки и МО максимальной нагрузки с параметрами типового графика нагрузки через коэффициент подобия по формулам (1.4), (1.5) и (1.10) принимаем, что расчетная активная мощность влияющей нагрузки производственного или коммунально-бытового характера не превышает 1500 кВт; 8)при оценке влияния конструктивных параметров модели сети на величину МО и СКО напряжения в конечной точке «с» (на фидере НО ТП) МО и СКО активной и реактивной мощностей почасовых нагрузок фиксируются на уровне максимальных значений (зимний максимум-нагрузки) и минимальных значений (летний минимум нагрузки).
Оценка основной потери напряжения от нагрузки потребительской подстанции включает потерю напряжения в магистрали линии 10 кВ и потерю напряжения в отпайке к потребительской ТП. При известном напряжении в начальной точке «0» (на шинах 10 кВ ПС) основными влияющими факторами согласно формулы (2.12) являются: длина и сечение проводов магистрали и отпайки, а также МО и СКО (см. формулы 1.6-1.9) почасовых активной и реактивной мощностей нагрузки потребительской ТП.
Расчетное исследование зависимостей (2.12), (2.19), (2.23) проведено с использованием электронных таблиц Microsoft Excel при фиксации почасовых МО и СКО активной и реактивной мощностей нагрузки ТП на уровне зимнего максимума и летнего минимума. Результаты расчетов в форме таблиц приведены в приложении Б, В часть результатов в графической форме представлена на рисунках 2.9-2.16. [55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64] МО и СКО основной потери напряжения- от нагрузки потребительской ТП в магистрали линии и в отпайке к подстанции вычислено в процентах от номинального напряжения (0,38 кВ) при фиксированных на уровне зимнего максимума и летнего минимума МО и СКО активной и реактивной мощностей нагрузки ТП производственного и коммунально-бытового характера, соответствующих расчетным (максимальным) активным мощностям нагрузки ТП (25, 40, 63, 100, 160, 250, 400 и 630 кВт), в зависимости от длины (от 0 до 15 км) w сечения (70 мм ) магистрали, длины (от 0 до Г км) и сечения (35 мм ) отпайки к подстанции.
