Содержание к диссертации
АННОТАЦИЯ 14
ТЕРМИНЫ И ОБОЗНАЧЕНИЯ 17
ВВЕДЕНИЕ 24
1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ 44
1.1 О существующих методиках выбора мощности компенсирующих устройств 45
1.2 О необходимости комплексного подхода к выбору степени компенсации реактивной мощности и уровней напряжения 51
1.3 О выборе средств компенсации реактивной мощности с учетом статических характеристик 62
1.4 Об оценке сопротивлений и потерь мощности в цеховых сетях 66
1.5 О влиянии отклонений напряжения на потребление мощности электроприемниками 73
1.6 Резюме 75
2 СХЕМЫ И ПАРАМЕТРЫ ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ .78
2.1 Структура системы электроснабжения промышленного предприятия средней мощности 78
2.2 Исследование параметров элементов электрических сетей систем электроснабжения промышленных предприятий...
2.2.1 Общие положения 82
2.2.2 Зависимости параметров цеховых трансформаторов и удельных сопротивлений кабелей 10 кВ и цеховых шинопроводов 0,38 кВ от номинальной мощности трансформатора 85
2.3 Параметры схем замещения систем электроснабжения промышленных предприятий 92
2.3.1 Исследование потерь мощности в цеховой электрической сети с магистральными шинопроводами 92
2.5.1 Эквивалентные сопротивления цеховых сетей с магистральными шинопроводами 94
2.3.1 Анализ параметров схемы замещения при различном сочетании элементов 99
2.3.2 Анализ диапазона изменения отношений реактивных и активных сопротивлений схемы замещения при различном сочетании элементов 101
2.4 Относительные потери напряжения в активном и реактивном сопротивлении схемы замещения при различном сочетании элементов 104
ВЫВОДЫ ПО ВТОРОЙ ГЛАВЕ 112
3 ХАРАКТЕРИСТИКИ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРИЕМНИКОВ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ РАЗЛИЧНОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ 114
3.1 Общие сведения 114
3.1.1 Влияние отклонения напряжения на потребление мощности приемниками электроэнергии 120
3.2 Определение коэффициентов статических характеристик асинхронных двигателей 130
3.2.1 Определение параметров схемы замещения асинхронного двигателя 130
3.2.2 Учет намагничивания при определении статических характеристик 135
3.2.3 Определение скольжения асинхронного двигателя 139
3.2.4 Расчет и анализ статических характеристик асинхронных двигателей 143
3.3 Исследование зависимости коэффициента реактивной мощности от коэффициента загрузки асинхронного двигателя. 7
ВЫВОДЫ ПО ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ 163
4 МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕГУЛИРУЮЩИХ ЭФФЕКТОВ ГРУППОВОЙ НАГРУЗКИ ЦЕХОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРНЫХ И РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ ПОДСТАНЦИЙ 164
4.1 Обобщенные статические характеристики нагрузки узлов электрической системы 164
4.2 Описание объекта исследований для определения статических характеристик групповых нагрузок 174
4.3 Экспериментальное определение статических характеристик для нагрузочных узлов 181
4.4 Определение регулирующих эффектов нагрузки трансформаторных (ТП) и распределительных подстанций (РП) расчетным путем с помощью компьютерной техники 193
ВЫВОДЫ ПО ЧЕТВЕРТОЙ ГЛАВЕ 204
5 АНАЛИЗ ПАРАМЕТРОВ РЕЖИМОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ С УЧЕТОМ СТАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРИЕМНИКОВ
ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ И БАТАРЕЙ КОНДЕНСАТОРОВ 205
5.1 Влияние статических характеристик на потребление мощности от источника питания 205
5.2 Влияние статических характеристик потребителей на нагрузочные потери мощности в пассивном элементе сети 218
5.3 Потери напряжения в пассивных элементах электрической сети предприятия с учетом статических характеристик нагрузки 227
5.4 Определение соотношения потерь мощности и потерь напряжения с учетом статических характеристик нагрузки 236
5.5 Упрощенные зависимости потребления активной мощности от источника питания 245
ВЫВОДЫ ПО ПЯТОЙ ГЛАВЕ 248
6 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЕЛИЧИН РАВНОВЕСНЫХ УРОВНЕЙ НАПРЯЖЕНИЯ В СЕТИ ПРИ ЗАДАННОЙ СТЕПЕНИ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ 251
6.1 Определение равновесных уровней напряжения на электропотребителе 251
6.1.1 Исследование влияния параметров нагрузки на равновесные отклонения напряжения на электропотребителе. 255
6.1.2 Исследование влияния параметров сети на равновесные отклонения напряжения на электропотребителе. 261
6.2 Определение равновесных уровней отклонения напряжения в сети 274
6.2.1 Равновесный уровень напряжения на шинах низкого напряжения ТП цеховой сети 274
6.2.2 Равновесный уровень напряжения в сети 10 кВ .275
6.2.3 Исследование влияния параметров нагрузки и элементов сети на равновесный уровень отклонения напряжения наТП ив сети 10 кВ 276
6.2.4 Равновесные отклонения напряжения на источнике питания ИП и добавки напряжения цеховых трансформаторов 278
ВЫВОДЫ ПО ШЕСТОЙ ГЛАВЕ 287
7 РАВНОВЕСНАЯ СТЕПЕНЬ КОМПЕНСАЦИИ
РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ 289
7.1 Определение равновесной степени компенсации реактивной мощности при желаемом уровне напряжения на электропотребителе 289
7.2 Определение равновесной степени компенсации реактивной мощности при заданном уровне напряжения в сети294
7.3 Исследование влияния коэффициента загрузки трансформатора на равновесную степень компенсации реактивной мощности 295
7.4 Влияние коэффициента реактивной мощности нагрузки на равновесную степень компенсации реактивной мощности .308
7.5 Влияние уровня отклонения напряжения в сети 10 кВ на равновесную степень компенсации реактивной мощности 313
7.6 Влияние регулирующего эффекта активной мощности электропотребителей на равновесную степень компенсации реактивной мощности 316
7.7 Влияние заданной разности потребления активной мощности электропотребителем на равновесную степень компенсации реактивной мощности 318
7.8 Исследование влияния параметров электрической сети на равновесную степень компенсации реактивной мощности .321
7.9 Порядок определения степени компенсации реактивной мощности при заданных диапазонах уровней напряжения в узлах электрической сети 10/0,4 кВ по условию уменьшения
потребления активной мощности от источника питания 328
ВЫВОДЫ ПО СЕДЬМОЙ ГЛАВЕ 330
8 МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ РЕЖИМОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ ЖЕЛАЕМЫЙ УРОВЕНЬ ПОТРЕБЛЕНИЯ АКТИВНОЙ МОЩНОСТИ СРЕДСТВАМИ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ 333
8.1 Концепция методики 333
8.2 Составление исходной информационной базы данных элементов электрической сети с номинальным напряжением 10 и 0,38 кВ и всех электроприемников исследуемой части системы электроснабжения промпредприятия 339
8.3 Определение мощностей суммарных нагрузок ПЭ цеха при номинальных значениях напряжения на зажимах каждого ПЭ} цеха, эквивалентных сопротивлений цеховой сети напряжением 0,38 кВ, регулирующих эффектов нагрузки обобщенного электропотребителя (ЭЩ цехового трансформатора 343
8.4 Определение для рассматриваемой части систем электроснабжения промпредприятия в целом эквивалентного сопротивления электрической сети, регулирующих эффектов нагрузки обобщенного электропотребителя (ЭПЕ) 346
8.5 Определение и выбор параметров равновесного режима для рассматриваемой системы электроснабжения промпредприятия в целом 348
8.6 Определение параметров равновесных режимов для цеховой сети каждого j-того трансформатора 350
8.7 Сравнение параметров равновесного режима и других возможных режимов систем электроснабжения промпредприятия. Выбор рекомендуемых параметров напряжения в системе электроснабжения промпредприятия и реальной степени компенсации реактивной мощности в цеховых электрических сетях низкого напряжения, требуемых для обеспечения желаемых значений потребляемой активной мощности от источника питания ИП 351
ВЫВОДЫ ПО ВОСЬМОЙ ГЛАВЕ 353
9 ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДИКИ ВЗАИМОСВЯЗАННОГО ВЫБОРА УРОВНЕЙ НАПРЯЖЕНИЯ И МОЩНОСТИ КОНДЕНСАТОРОВ ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ АКТИВНОЙ МОЩНОСТИ В МАКСИМУМ НАГРУЗКИ 354
9.1 Исходная информационная база данных элементов электрической сети с номинальным напряжением 10 и 0,38 кВ и всех приемников электроэнергии системы электроснабжения МСКЗИЛ 355
9.2 Определение эквивалентных сопротивлений цеховой сети напряжением 0,38 кВ, суммарной мощности технологически заданной нагрузки электропотребителей трансформаторов МСК,
регулирующих эффектов нагрузки обобщенных электропотребителей (ЭП) трансформаторов в максимум нагрузки завода 359
9.2.1 Составление схем замещения цеховых электрических сетей с номинальным напряжением 0,38 кВ с присоединением всех ПЭь влияющих на суммарную нагрузку узла - TIlj, за период максимума нагрузки 359
9.2.2 Ввод в ПЭВМ файла исходных данных цеховых электрических сетей 0,38 кВ для каждой ТП 360
9.2.3 Проведение расчетов на ПЭВМ по определению регулирующих эффектов нагрузки цеховой Т 363
9.2.4 Определение потерь мощности в цеховой сети и эквивалентных сопротивлений и других данных, необходимых для проведения расчетов режимов системы электроснабжения МСК 365
9.3 Определение эквивалентного сопротивления
электрической сети системы электроснабжения МСК ЗИЛ в целом, суммарной мощности и регулирующих эффектов нагрузки обобщенного электропотребителя МСК (ЭПЕ) в максимум
нагрузки 368
9.3.1 Составление схемы замещения системы электроснабжения МСК с учетом эквивалентных сопротивлений цеховых сетей и параметров обобщенной нагрузки ТП] 368
9.3.2 Ввод в ПЭВМ файла исходных данных для расчета режимов системы электроснабжения МСК 368
9.3-3 Проведение расчетов на ПЭВМ по определению регулирующих эффектов суммарной нагрузки в системе электроснабжения МСК. Определение потерь мощности в системе электроснабжения в целом и эквивалентных сопротивлений 371
9.4 Определение и выбор параметров равновесного режима для системы электроснабжения промпредприятия в целом 374
9S Определение параметров равновесных режимов для цеховой сети каждого j-того трансформатора в максимум нагрузки 378
9.6 Сравнение параметров равновесного режима и других возможных режимов системы электроснабжения МСК в максимум нагрузки. Выбор рекомендуемых параметров напряжения в системе электроснабжения МСК и реальной мощности конденсаторов в цеховых электрических сетях низкого напряжения, требуемых для обеспечения желаемых значений потребляемой активной мощности от ИП в максимум нагрузки382
ВЫВОДЫ ПО ДЕВЯТОЙ ГЛАВЕ 392
10 ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДИКИ ВЗАИМОСВЯЗАННОГО ВЫБОРА УРОВНЕЙ НАПРЯЖЕНИЯ И МОЩНОСТИ КОНДЕНСАТОРОВ ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ АКТИВНОЙ
МОЩНОСТИ И ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В ТЕЧЕНИЕ СМЕНЫ 393
10.1 Исходная информационная база данных элементов электрической сети с номинальным напряжением 10 и 0,38 кВ и всех приемников электроэнергии системы электроснабжения МСК ЗИЛ в течение смены 393
10.2 Определение эквивалентных сопротивлений цеховой сети напряжением 0,38 кВ, суммарной мощности технологически заданной нагрузки электропотребителей трансформаторов МСК, регулирующих эффектов нагрузки обобщенных электропотребителей (ЭП) трансформаторов в течение смены.394
10.3 Определение эквивалентного сопротивления электрической сети системы электроснабжения МСК ЗИЛ в целом, суммарной мощности и регулирующих эффектов нагрузки обобщенного электропотребителя МСК (ЭП2) в течение смены400
10.4 Определение и выбор параметров равновесного режима в течение смены для системы электроснабжения МСК в целом 404
10.5 Сравнение параметров равновесного режима и других возможных режимов системы электроснабжения МСК в течение смены 409
ВЫВОДЫ ПО ДЕСЯТОЙ ГЛАВЕ 416
ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИИ 417
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 419
АКТЫ ВНЕДРЕНИЯ 4
Введение к работе
Структура системы электроснабжения промышленного предприятия включает в себя внутризаводские электросети высокого напряжения, понижающие цеховые трансформаторы, внутрицеховые электросети низкого напряжения, приемники электроэнергии.
Система электроснабжения является подсистемой, как питающей энергосистемы, так и технологической системы. Следовательно, система электроснабжения промышленного предприятия оказывается как бы на стыке этих двух систем, и ее режимы влияют и на первую, и на вторую системы. В свою очередь, питающая энергосистема и технологическая система предъявляют требования к параметрам режимов системы электроснабжения.
Технологическая система обязывает систему
электроснабжения обеспечивать подачу электроэнергии в необходимом количестве и требуемого качества. То есть технология производства, во-первых, задает уровень электропотребления при номинальном напряжении на электроприемниках, а во-вторых, ограничивает допустимые пределы отклонения напряжения от номинального. Кроме того, промышленное предприятие заинтересовано в уменьшении платы за электроэнергию, то есть в уменьшении активной нагрузки системы электроснабжения.
С точки зрения питающей энергосистемы одним из основных показателей режимов работы системы электроснабжения промышленного предприятия является активная мощность, потребляемая в максимум нагрузки. Величина этой мощности определяется активной нагрузкой приемников и потерями мощности на передачу по элементам электросетей и цеховым трансформаторам. Снижение потребления активной мощности актуально как в период максимума, так и в остальные интервалы времени. Система электроснабжения должна также выполнять требования питающей энергосистемы к потреблению реактивной мощности.
Таким образом, регулирование электропотребления при эксплуатации системы электроснабжения является насущной необходимостью.
До настоящего времени предлагались следующие способы регулирования потребления активной мощности:
1. Отключение части электропотребителей при возникновении дефицита мощности в энергосистеме;
2. Изменение времени начала работы потребителей-регуляторов с целью выравнивания графика нагрузки;
3. Уменьшение потерь мощности на передачу в электросетях и трансформаторах система электроснабжения; 4. Повышение эффективности использования электроэнергии в приемниках.
В данной работе эффективное электропотребление в системе электроснабжения промышленного предприятия - это минимальный отпуск активной мощности от источника питания без нарушения установившегося технологического процесса и при соблюдении у каждого приемника электроэнергии допустимых отклонений напряжения.
Основная идея работы состоит в том, что система электроснабжения промышленного предприятия рассматривается как единый комплекс, включающий в себя внутризаводские и цеховые электрические сети, конденсаторы и приемники электроэнергии. Оптимизация режимов в системе электроснабжения осуществляется не только с учетом потерь мощности на передачу по электрической сети, но и с учетом изменения мощности приемников электроэнергии и конденсаторов при отклонении напряжения от номинального. Мощности приемников электроэнергии и конденсаторов при реальных величинах напряжения определяются в соответствии с их статическими характеристиками по напряжению.
При решении задачи взаимосвязанного выбора степени компенсации реактивной мощности в цеховых сетях и уровней напряжения в система электроснабжения необходимо учитывать следующие базовые условия: 1. Регулирование напряжения осуществляется централизованно для части системы электроснабжения следующими средствами: регулированием коэффициента трансформации Главной понизительной подстанции; регулированием добавки напряжения на цеховом трансформаторе; установкой конденсаторов в цеховых сетях.
2. Уровни отклонений напряжения на всех приемниках электроэнергии не должны быть меньше допустимых согласно ГОСТ на качество электроэнергии.
3. Рассматриваемый режим электрической сети соответствует установившемуся технологическому процессу.
Проблему эффективного электропотребления можно решить путем сравнения параметров режимов при разных вариантах сочетаний уровней напряжений и мощностей батарей конденсаторов. Такой путь достаточно трудоемок из-за большой размерности задачи.
Задачу управления режимом напряжения в сетях системы электроснабжения промышленного предприятия можно сформулировать следующим образом: обеспечить средствами регулирования напряжения и компенсации реактивной мощности минимальный отпуск активной мощности от шин источника питания при соблюдении у всей массы приемников электроэнергии требуемых отклонений напряжения. Традиционен подход к решению задач выбора мощности конденсаторов при проектировании и закона регулирования напряжения при эксплуатации, то есть эти задачи обычно недостаточно взаимосвязаны. И, как показывают исследования, этот подход может привести к существенному увеличению потребления активной мощности от источника питания системы электроснабжения промышленного предприятия.
В настоящее время степень компенсации реактивной мощности определяется требованиями энергоснабжающей системы или необходимостью уменьшения нагрузки элементов системы электроснабжения промышленного предприятия. При размещении конденсаторов в цеховых сетях низкого напряжения системы электроснабжения промышленного предприятия стремятся добиться уменьшения нагрузочных потерь активной мощности на передачу, не учитывая возможное повышение напряжения на приемник электроэнергии вследствие изменения потерь напряжения и увеличения потребления мощности в соответствии с их статическими характеристиками.
Тщательно разработанные до настоящего времени методики по выбору мощности компенсирующих устройств основаны на сравнении расчетных затрат, использование которых в современных условиях затруднительно.
Следует также отметить, что экономическая оценка ущербов от работы приемников электроэнергии при напряжениях, отличных от номинального, в большой степени неопределенна. Тогда как значение активной мощности в максимум нагрузки является основным фактором при расчетах промпредприятия за электроэнергию с энергоснабжающей организацией. Важно и потребление активной электроэнергии в течение длительного периода работы предприятия.
Управление электропотреблением за счет регулирования напряжения при учете компенсирующих устройств позволяет равномерно распределить уменьшение мощности по некоторому множеству электроприемников, не отключая их. Это дает возможность предприятиям, во-первых, уменьшить активную нагрузку и снизить плату за электроэнергию, и, во-вторых, с меньшими неудобствами выполнить требования по ограничению электропотребления при возникновении временных дефицитов мощности.
Большинство проведенных к настоящему времени исследований по определению степени компенсации реактивной мощности и режимов напряжения относится к электрическим сетям среднего (6-10 кВ) и высокого напряжения, находящихся в ведении энергоснабжающих организаций, учет сетей напряжением 6-Ю кВ рекомендуется производить с помощью эквивалентного сопротивления. При этом расчеты оптимальной степени компенсации реактивной мощности делятся на два этапа:
а) определение оптимального сочетания компенсирующих устройств в сетях системы и величину реактивной мощности, передаваемой в сети 6-Ю кВ;
б) выбор компенсирующих устройств в сетях 6-Ю кВ и 0,4 кВ, обеспечивающих выполнение заданного значения потребления из питающей сети реактивной мощности при допустимом отклонении напряжения на зажимах приемников электроэнергии.
Сети низкого напряжения (цеховые), если учитываются, то приближенно эквивалентным сопротивлениям, что обусловлено, в основном, необходимостью учета разветвленных цеховых сетей и большого количества приемников электроэнергии. К одному цеховому трансформатору может быть подключено от 10 до нескольких сотен приемников. Цеховых трансформаторов может быть от нескольких штук до сотен штук. Соответственно и количество участков линий электропередач. Между тем, использование современных средств вычислительной техники позволяет вести расчеты режимов сетей с большим количеством узлов и ветвей при учете того, что сети промышленных предприятий находятся в разомкнутом состоянии.
Другая трудность моделирования режимов цеховых сетей состоит в определении реальных нагрузок отдельных приемников электроэнергии. Однако, при известном наборе приемников электроэнергии в цехе, связанных существующей технологией производства, возможно определение коэффициентов загрузки и включения приемников электроэнергии по технологическим картам. И, следовательно, активной и реактивной нагрузки приемников электроэнергии и их статических характеристик в исследуемый период работы предприятия.
На основе вышеизложенного можно сделать вывод об актуальности исследования вопросов, посвященных определению уровней напряжения в системах электроснабжения промпредприятий и степени компенсации реактивной мощности с помощью конденсаторов низкого напряжения с учетом статических характеристик приемников электроэнергии с целью регулирования потребления активной мощности от источника питания.
Сложность решения также состоит в том, что отклонения напряжения от номинального значения влияют, в соответствии со статическими характеристиками, на потребление активной и реактивной мощности электроприемниками и выдачу реактивной мощности конденсаторами. Уровни напряжения в электросетях и компенсация реактивной мощности влияют на потери мощности при передаче электроэнергии. В свою очередь установка в цеховых сетях конденсаторов влияет на уровни напряжения. То есть эти факторы режима взаимосвязаны.
При необходимости рассмотрения всей системы электроснабжения в целом используется иерархический принцип: разделение системы на ряд подсистем и решение задачи в верхнем иерархическом уровне при представлении подсистем в виде эквивалентных характеристик. В последующем внутри подсистем осуществляется локальная оптимизация. Подсистемой в данной работе является участок, включающий в себя цеховой трансформатор, питающий этот трансформатор кабель высокого напряжения, цеховую электросеть и приемники этой сети.
Целью работы является создание теоретических основ взаимосвязанного определения мощности конденсаторов, установленных в цеховых сетях низкого напряжения, и уровней напряжения в системах электроснабжения промышленных предприятий при разработке алгоритмов управления режимами потребления активных и реактивных мощностей от источника питания.
Идея работы состоит в том, что задачи компенсации реактивной мощности и регулирования напряжения рассматриваются с учетом как потерь мощности в элементах системы электроснабжения промышленного предприятия, так и изменения потребления мощности приемниками электроэнергии и конденсаторами в соответствии с их статическими характеристиками.
Задачи исследования:
Выявить влияние статических характеристик потребителей и конденсаторов на потери мощности и напряжения в пассивных элементах системы электроснабжения промышленного предприятия. ? Выявить, учитывая статические характеристики потребителей и конденсаторов, параметры режимов напряжения и степени компенсации реактивной мощности в цеховых сетях, совместно обеспечивающих желаемый уровень потребления активной мощности от источника питания.
? Разработать методику определения регулирующих эффектов групповых нагрузок путем расчетов с помощью ПЭВМ.
? На базе проведенных теоретических исследований разработать практическую методику определения степени компенсации реактивной мощности с помощью конденсаторов и уровней напряжения в системе электроснабжения промышленного предприятия с учетом статических характеристик потребителей и конденсаторов.
Методы исследований. При решении поставленных в диссертационной работе задач использованы методы математического моделирования электрических сетей системы электроснабжения промышленного предприятия, ряд положений электротехники и основ электроснабжения. При выполнении исследований расчеты проводились на ПЭВМ.
Предложенные в диссертационной работе выводы основаны на обработке расчетных и экспериментальных материалов, полученных на действующих предприятиях и подтвержденных в производственных условиях. Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается сопоставлением результатов, полученных с использованием различных методов.
Научные положения и результаты, выносимые на защиту:
1) В системах электроснабжения промышленных предприятий потери активной мощности на передачу (нагрузочные и в стали трансформаторов) соизмеримы с изменением потребления активной нагрузки приемниками электроэнергии согласно их статическим характеристикам при отклонении напряжения на их зажимах в допустимых пределах (±5%) от номинального напряжения.
2) В системах электроснабжения промышленного предприятия существуют режимы напряжений, при которых потребление активной мощности от источника питания источника питания равно технологически заданной активной нагрузке электроприемников при номинальном напряжении на их зажимах. Эти режимы названы равновесными, и их параметры являются ориентирами при выработке мероприятий по регулированию потребления активной мощности от источника питания.
3) Нагрузочные потери мощности в системе электроснабжения промышленного предприятия при учете статических характеристик увеличиваются или остаются практически неизменными при увеличении уровня напряжения в сети в пределах 0,95- 1,05 UHOM 4) Потери напряжения в пассивных элементах системы электроснабжения промышленного предприятия увеличиваются при увеличении уровня напряжения в сети для любых видов статических характеристик нагрузки, если степень компенсации реактивной мощности меньше единицы.
5) Равновесный уровень отклонения напряжения на потребителе электроэнергии при заданной степени компенсации реактивной мощности определяется отношением потерь активной мощности на передачу к регулирующему эффекту активной нагрузки. Равновесный уровень отклонения напряжения на обобщенном электропотребителе всегда меньше нуля, а его значения при реальных параметрах системы электроснабжения промышленного предприятия не выходят за допустимые пределы.
6) Предложенная методика определения степени компенсации реактивной мощности при заданном уровне напряжения на источника питания позволяет определить предельные значения степени компенсации, в интервале которых обеспечиваются следующие условия: а) потребление активной мощности от источника питания не больше потребления активной технологически заданной нагрузке электроприемников при номинальном напряжении на их зажимах; б) уровни напряжения на приемниках электроэнергии находятся в допустимых пределах.
7) Предложенный расчетный метод определения регулирующих эффектов активных и реактивных групповых нагрузок с учетом полной схемы замещения и статических характеристик отдельных приемников электроэнергии позволяет получить значения коэффициентов групповых статических характеристик, достаточно близкие к реальным значениям. Значение работы. На базе исследований, позволивших рассматривать системы электроснабжения промышленного предприятия как единый комплекс от источника питания до зажимов приемник электроэнергии, решена задача эффективного управления режимом напряжения. В научном плане:
Найден новый метод выбора мощности батарей конденсаторов, устанавливаемых в цеховых сетях на напряжении 0,38 кВ.
Выработан новый подход к определению желаемых уровней напряжения в электрических сетях системы электроснабжения промышленного предприятия. Предложен новый расчетный метод определения коэффициентов статических характеристик (регулирующих эффектов) групповых нагрузок системы электроснабжения промышленного предприятия.
Прикладные результаты работы состоят:
Разработана методика взаимосвязанного определения рекомендуемых уровней напряжения в системе электроснабжения промышленного предприятия и степени компенсации реактивной мощности в цеховых электрических сетях низкого напряжения, необходимых для обеспечения желаемых значений потребляемой активной мощности от источника питания.
Практическая значимость работы выражается в следующем:
При взаимосвязанном выборе средств регулирования напряжения и степени компенсации реактивной мощности обеспечивается изменение потребления активной мощности от источника питания в пределах ±10% от технологически заданной активной нагрузки электроприемников при соблюдении у всей совокупности приемников электроэнергии требуемых отклонений напряжения.
При заключении договора на пользование электрической энергией между промышленным предприятием и питающей энергосистемой с помощью предложенной методики могут быть определены уровни напряжения на источнике питания и степень компенсации реактивной мощности в цеховых электрических сетях низкого напряжения системы электроснабжения промышленного предприятия, требуемые для обеспечения желаемых значений потребляемой активной мощности от источника питания.
Реализация работы. Полученные результаты исследований, направленные на взаимосвязанное решение задач изменения электропотребления с помощью средств регулирования напряжения в система электроснабжения промышленного предприятия, доведены до инженерных решений и реализованы по следующим направлениям:
Предложенные методики определения эффективных уровней напряжения и степеней компенсации реактивной мощности, а также разработанные практические рекомендации внедрены на производственном объединении АМО ЗИЛ. Снижение активной максимальной нагрузки в системе электроснабжения Механосборочного корпуса составило 18%. Методика и рекомендации, разработанные в диссертации, приняты к использованию службой Главного энергетика.
При заключении Договоров с промышленными предприятиями на пользование электрической энергией Энергосбыт Мосэнерго рекомендует использование разработанной в диссертации «Методики взаимосвязанного определения рекомендуемых уровней напряжения в системы электроснабжения промышленного предприятия и степени компенсации реактивной мощности в цеховых электрических сетях низкого напряжения, необходимых для обеспечения желаемых значений потребляемой активной мощности от источника питания».
Апробация работы и публикации,
1) Конюхова Е.А. Выбор мощности батарей конденсаторов в цеховых сетях промышленных предприятий с учетом режимов напряжений. // Электричество, 1998, №1.
2) Конюхова Е.А. Определение регулирующих эффектов нагрузки цеховых трансформаторных подстанций расчетным путем с помощью ПЭВМ. // Известия ВУЗов, Электромеханика, 1998, №2.
3) Конюхова Е.А. Исследование влияния статических характеристик нагрузки на потери мощности и напряжения в системе электроснабжения промпредприятия // Промышленная энергетика, 1995, №9.
4) Конюхова Е.А., Петрова Е.Г. Определение потерь мощности по потерям напряжения в системах электроснабжения промышленных предприятий // Вестник МЭИ, 1997, №5.
5) Конюхова Е.А., Дубинский Е.В. Анализ влияния степени компенсации реактивной мощности и уровня напряжения на значение активной мощности, потребляемой от источника питания, с учетом статических характеристик нагрузки. // Промышленная энергетика, 1996, №4. 6) Конюхова Е.А., Дубинский Е.В. Определение степени компенсации реактивной мощности при заданных диапазонах уровней напряжения в узлах электрической сети 10/0.4 кВ по условию уменьшения потребления активной мощности от источника питания // Промышленная энергетика, 1996, №8.
7) Конюхова Е.А., Михайлив В.И. Влияние параметров режимов работы асинхронных двигателей на их статические характеристики // Промышленная энергетика, 1990, № 10.
8) Конюхова Е.А. Влияние качества напряжения на срок службы изоляции асинхронных двигателей. // Промышленная энергетика, 1965, №6.
9) Конюхова Е.А. Методика определения параметров режимов электрической сети промышленного предприятия, обеспечивающих желаемый уровень потребления активной мощности средствами регулирования напряжения. // Доклад на Международной конференции, Казань, 1998.
10) Конюхова Е.А., Родин В.В. Вероятностное моделирование характеристик реактивной мощности асинхронного двигателя при наличии статического тиристорного компенсатора. //Электричество, 1998, №4.
11) Конюхова Е.А., Михайлив В.И. Выбор режимов напряжения в системе электроснабжения промпредприятия с учетом статических характеристик нагрузки. - М.: Труды МЭИ, 1991, Вып.638.
12) Конюхова Е.А., Михайлив Н.И. Определение мощности конденсаторных батарей в сети промпредприятия по математическому ожиданию реактивных нагрузок в ее узлах. // Промышленная энергетика, 1979, № 4.
13) Конюхова Е.А. Оценка факторов, влияющих на потери мощности в элементах сети, с учетом статических характеристик нагрузки // Депонированные научные работы, 1994, № 6(272).
14) Конюхова Е.А., Васильев В.М. Выбор мощности компенсирующих устройств в системе электроснабжения промышленного предприятия с учетом вероятностного характера реактивной нагрузки. // Труды МЭИ, 1983, вып. 605.
15) Конюхова Е.А., Корняков В.Н. Влияние качества напряжения на работу асинхронных двигателей канатно-проволочного агрегата // Труды МЭИ, 1973.
16) Конюхова Е.А., Михайлив В.И. Об учете статических характеристик нагрузок при расчете потерь мощности в цеховых сетях промпредприятий. // Тезисы доклада областной научно-технической конференции. "Совершенствование технологических процессов на предприятиях Павлодар -Зкибастузского региона", - Павлодар: 1985.
17) Конюхова Е.А.., Михайлив В.И. Применение статических характеристик асинхронной нагрузки при оптимизации электропотребления в сетях промпредприятий // Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции «Разработка методов и средств экономии электроэнергии в электрических системах и системах электроснабжения промышленности и транспорта» - Днепропетровск, 1990.
18) Конюхова Е.А., Черепанова Г.А. Определение интервала и количества выборок при измерении отклонений напряжения. -М: Труды МЭИ, 1975, вып. 218.
19) Конюхова Е.А. Расчетные электрические нагрузки элементов систем электроснабжения. - М.: Изд-во МЭИ, 1984.
20) Конюхова Е.А. Регулирование напряжения в электрических сетях промышленных предприятий. -М.: Изд-во МЭИ, 1973.
21) Конюхова Е.А., Фокин Ю.А. О выборе сечений линий в городской сети напряжением до 1000 в с коммунально-бытовой нагрузкой // Электричество, 1966, №8.
22) Конюхова Е.А., Солдаткина Л.А. Экспериментальные исследования качества напряжения в городской распределительной электрической сети. // Известия Высших учебных заведений «Энергетика», 1964, №8.
Материалы диссертации докладывались на конференции Ассоциации энергоменеджеров (г.Москва, 1996г.); семинаре-выставке «Взаимодействие региональных органов власти, энергоснабжающих организаций, потребителей энергии и органов государственного энергетического надзора при реализации Закона РФ «Об энергосбережении» и постановления Правительства РФ «О реорганизации органов государственного энергетического надзора в Российской Федерации» (Мальта, 1996г.); научно-технической конференции РАО «ЕЭС России» «Уменьшение активной мощности нагрузки в режиме ограничения потребления средствами регулирования напряжения» (г.Пенза, 1996г.), на научном семинаре кафедры Автоматизированного электропривода МЭИ (май 1998 г.), на научном семинаре кафедры Электроэнергетических систем МЭИ (октябрь 1998 г.).
Структура и объем. Диссертация изложена на 455 страницах машинописного текста, содержит 50 таблиц, 120 иллюстраций, список использованной литературы включает 222 наименования работ отечественных и зарубежных авторов. Работа состоит из введения, десяти глав, списка литературы.
