Введение к работе
Актуальность темы диссертации
Городская электрическая сеть представляет собой сложно-замкнутую электрическую сеть. Здесь распределительная линия напряжением 6-10 кВ, подключенная через выключатель к одной їй секций шин цеіпра питания (ЦЩ может замыкаться с другой лилией той же самой или соседней секции шин данного центра питания или с линией, питающейся от другого ЦП. К сожалению, успешная работа релейной защиты в такой сети, не оснащенной устройствами автоматического отключения по концам каждого участка, обеспечивается лишь тогда, когда сложно-замкнутая сеть функционирует в разомкнутом режиме. Поэтому диспетчерской службой городских электрических сетей устанавливаются так называемые нормальные разрывы, осуществление которых превращает сложно-замкнутую сеть в радиальную. Установление отмеченных разрывов ведет к перераспределешпо потоков мощности по ветвям сети и, как следствие, к изменению общих потерь мощности в ней. В связи с этим, желательно точки деления сети установить таким образом, чтобы издержки на эксплуатацию сети, составной частью которых является стоимость потерянной электрической энергии, были минимальными.
При повреждении какого-либо участка кабельной линии персонал предприятия, после нахождения места повреждения, производит переключения в сети, выделяя поврежденный участок и подавая электроэнергию, как правило, всем потребителям по другим линиям. Способов восстановления электроснабжения может существовать несколько, и они будут неравноценны с точки зрения общих потерь мощности и энергии в сети. Необходимо выбрать такие места размыкания сети, которые обеспечивали бы наименьшее значите потерь мощности в сети.
' В настоящее время городские электрические сети напряжением 6-10 кВ выполняются с гаолированной нейтралью. Однофазное замыкание на землю в такой сети не ведет к протеканию токов короткого замыкания через оборудование сети и не требует немедленного отключения места повреждения кабельной линии. Данное повреждение сопровождается появлением емкостных токов замыкания на землю, которые при величине более 30 и 20 А (соответственно в сети 6 и 10 кВ) должны быть компенсированы установкой дугогасящих катушек в нейтраль трансформатора собственных нужд ЦП и отключены в течение двух часов. Величина указанных емкостных токов замыкания на землю, проте-
кающих через нейтраль трансформатора собственных нужд ЦП, определяется количеством и длиной подключенных к данной секции шин подстанции кабельных линий напряжением 6-10 кВ.
С другой стороны, образование в результате выделения поврежденного участка кабельной линии новых мест делеїшя сложно-замкнутой сети изменяет величину емкостных токов замыкания на землю. Компенсация этих токов должна быть обеспечена настройкой дугогасящей катушки р резонанс с суммарным емкостным сопротивлением кабельных линий, подключенных к данной секции шин центра питания. Если по каким-либо причинам ток замыкания на землю превышает регулировочные возможности катушки и принимает недопустимо большое значение, то это может привести к выходу из строя оборудования электрической.сети из-за возникающих в сети значительных перенапряжений.
Задача определешш мест размыкания городской электрической сети с учетом уровня емкостішх токов замыкания на землю ранее в научной литературе не освещалась. Для ее решения требуется разработка соответствующей методики и программного обеспечения к персональным ЭВМ:
Отмеченное позволяет считать тему диссертационной работы актуальной, направленной в конечном итоге на повышение надежности работы электрической сети и снижение стоимости передачи электроэнергии.
Связь работы с крупными научными программами, темами
Работа выполнялась в соответствии с планом работ, координировавшимся Министерством образования Республики Беларусь, по теме ГБ 91-20 "Разработка теоретических основ, методов, алгоритмов и промышленных программ для оптимизации режимов и параметров электрических систем и их элементов с целью Экономии электроэнергии и повышения ее качества" и является составной частью исследований, проводимых на кафедре "Электрические системы" Белорусской государственной политехнической академии.
Цель и задачи исследования
Цель работы: разработка методики и программы для персональной ЭВМ, удобной для применения непосредственно на рабочем месте диспетчера элек-. трических сетей, определения мест деления сложно-замкнутой городской электрической сети с учетом величины емкостных токов замыкания на землю линий, подключенных к данной секции шин центра питания.
Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:
выявление особенностей построения схем городских электрических сетей и режимов их работы;
разработка методики и программы для ПЭВМ определения мест размыкания петлевых и двухлучевых схем;
разработка алгоритма и компьютерной программы расчета установившегося режима городской электрической сети напряжешіем 6-10 кВ и опреде-лешія мест деления сложно-замигутой городской электрической сети с учетом величины емкостных токов замыкания на землю лшшй, подключенных к данной секции шин центра питшшя.
Научная новизна полученных результатов
Разработана методика, алгоритм и программа для персональной ЭВМ определения рациональных мест размыкания петлевой и двухлучевой схем городской электрической сети, отличающаяся от известных учетом резервных трансформаторов на двух- и трехтрансформаторных подстанциях и секционного разъединителя между секциями шин 6-10 кВ трансформаторных подстанций городской сети.
Предложены упрощенные способы нахождения мест деления городской злектрігческой сети по критерию минимума потерь мощности, отличающиеся тем, что потокораспределение определяется решением системы линейных алгебраических уравнений при учете величины емкостных токов замыкания на землю всех линий, подключенных к данной секции шил центра питания. В случае выхода емкостных токов замыкания на землкьза регулировочные возможности компенсирующих устройств., предложены способы перемещения точек делеїшя сети, обеспечивающие введение величины тока замыкания на землю в допустимую область.
Практическая значимость полученных результатов заключается в возможности применения предлагаемых методов расчетов режимов и выбора точек деления городских электрических сетей непосредственно на рабочем месте диспетчера городских электрических сетей. Разработанные программы прошли апробацию применительно к электрическим сетям одного города. Они позволяют оперативно проводить выбор мест нормальных разрывов при аварийном или преднамеренном отключении какого-либо из участков сети.
Компьютерные программы, разработанные на основании предложенных в диссертации методов, полностью готовы к использованию и используются в практике эксплуатации электрической сети одного города.
Методики, предложенные в диссертационной работе, используются также при дипломном проектировании студентами специальности 10.02 "Электроэнергетические системы и сети" Белорусской государственной политехнической академии.
Экономическая значимость полученных результатов
Результаты диссертационной работы внедрены в Могилевских электрических сетях. Результаты работы представляют собой законченный коммерческіш продукт, который при использовании в городской электрической сети позволяет повысить надежность ее работы и снизить расходы на распределите электроэнергии,
Основные положения, выносимые на защиту:
методика определения мест размыкания петлевых и двухлучевых схем с учетом емкостных токов замыкания на землю в кабельной сети;
способ снижения потерь мощности в сети путем определения рационального места подключения трансформатора к секциям шин многотрансформаторных ТП;
методика определения мест деления сложно-замкнутых городских электрических сетей по критерию минимума потерь мощности с учетом величшш емкостных токов1 замыкания на землю на секциях шин центров питания.
Личный вклад соискателя
Научные и практические результаты диссертации, положешш, выносимые на защиту, разработаны и получены лично соискателем или при его основном участии.
Апробация результатов диссертации
Результаты работы доложены, обсуждены и получили положительные отзывы на:
- Международном семинаре "Проблемы энергоресурсосбережения — но
вые решения" (г. Минск, 1995 г.);
- научно-технических конференциях, профессорско-преподавательского
состава Белорусской государственной политехнической академии в 1994, 1995,
1996 и 1997 годах;
- Международной научно-технической конференции "Повышение эффек
тивности использования топливно-энергетических ресурсов в АПК" (г. Минск,
1997 г.).
Опубдиковаиность результатов
Результаты диссертации опубликованы в трех статьях и четырех тезисах Докладов научно-техшіческих конференций.
Структура и объем диссертации
Диссертация состоит из введения и четырех глав, изложенных на 91 стра-гаще, 21 рисунка и 3 таблиц на 12 страницах, 5 приложений на 61 странице, списка использованных источников, включающего 109 наименоваїшй, на 10 страницах.
