Введение к работе
Актуальность проблемы. Достигнутый уровень развития технических средств, информационных систем и вычислительных электронных машин открывает новые резервы повышения эффективности работы промышленных систем электроснабжения (СЭС). Одним из таких резервов является более обоснованный учет взаимосвязи режима напряжения с потребителем активной и реактивной мощности при разработке алгоритмов управления СЭС. Следовательно, необходимо рассматривать СЭС от источника питания (ИП) до зажимов электроприемников (ЭП) как единый комплекс. Вопросам влияния отклонения напряжения на эффективность работы ЭП посвящено много исследований. Часто в них рассматриваются изолированно или только СЭС промпредприятия, или только ЭП.
Задачу наивыгоднейшего управления режимом напряжения в сетях СЭС промпредприятия можно сформулировать следующим образом: обеспечить средствами регулирования напряжения и компенсации реактивной мощности (КРМ) минимальный отпуск активной мощности от шин ИП при соблюдении у всей массы ЭП требуемых отклонений напряжения.
В ряде случаев для того, чтобы выполнить требования
энергосистемы, промпредприятия вынуждены идти на отключение
электроприемников. Управление электропотреблением за счет
регулирования напряжения при учете средств КРМ позволяет
равномерно распределить уменьшение мощности по некоторому
множеству электроприемников, не отключая их. Это дает возможность
предприятиям, во-первых, уменьшить активную нагрузку в максимум 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 КРМ и режимов напряжения относится к электрическим сетям среднего (6-10 кВ) и высокого напряжений, находящихся в ведении энергоснабжающих организаций, при этом учет сетей напряжением 6-Ю кВ рекомендуется производить с помощью эквивалентного сопротивления.
Сети низкого напряжения (цеховые), если и принимаются во внимание, то приближенно эквивалентным сопротивлением, что обусловлено, в основном, необходимостью учета разветвленных цеховых
сетей и большого количества ЭП. Между тем, использование современных средств ВТ позволяет вести расчеты режимов сетей с большим количеством узлов и ветвей при учете того, что сети промышленных предприятий находятся в разомкнутом состоянии.
На основе вышеизложенного можно сделать вывод об актуальности исследования вопросов, посвященных взаимосвязанному определению уровней напряжения в системах электроснабжения промпредприятий напряжением 10 и 0.4 кВ и степени компенсации реактивной мощности с помощью батарей конденсаторов низкого напряжения с учетом статических характеристик (СХ) ЭП по напряжению с целью уменьшения потребления активной мощности от ИП в максимум нагрузки.
Цель и задачи работы. Настоящая работа выполнена с целью разработки метода выявления эффективного режима работы СЭСПП (с напряжением 10 и 0.4 кВ) с учетом СХ электроприемников цеховых электросетей путем установления уровней напряжения в СЭСПП и соответствующей степени КРМ в сетях низкого напряжения промпредприятий.
Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:
-
Выявление совместного влияния уровней напряжения и степени КРМ в СЭСПП на величину активной нагрузки ИП и потерь мощности на передачу в СЭСПП с учетом изменения мощности ЭП цеховой сети и батарей конденсаторов низкого напряжения (БКНН) согласно их СХ по напряжению.
-
Создание методики выбора мощности БКНН при заданных диапазонах уровней напряжения в узлах рассматриваемой сети с учетом СХ ЭП и БКНН с целью уменьшения потребления активной мощности отИП.
-
Создание методики регулирования электропотребления путем определения желаемого уровня напряжения на ИП и добавок напряжения цеховых трансформаторов при заданных степени КРМ и диапазоне уровней напряжения на зажимах ЭП с учетом СХ ЭП и БКНН.
Методы и средства исследований. При решении поставленных в диссертационной работе задач использованы методы математического моделирования электрических сетей СЭСПП, 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 сопоставлении результатов, полученных с использованием различных методов. Научная новизна.
-
Показано, что изменение потребления активной мощности ЭП при отклонении напряжения на их зажимах от номинального в допустимых пределах согласно их СХ сопоставимо по абсолютной величине с потерями активной мощности на передачу в сетях 10/0.4кВ промпредприятий. Активная нагрузка ИП может быть уменьшена при снижении до допустимых пределов напряжений на зажимах ЭП цеховых сетей.
-
Разработана методика управления отпуском активной мощности от шин ИП СЭСПП в пределах 10-15% от мощности, потребляемой ЭП при номинальном напряжении, средствами регулирования напряжения при соблюдении у всей совокупности ЭП требуемых уровней напряжения.
-
Разработана методика определения степени КРМ с помощью БКНН в сетях низкого напряжения промпредприятий при заданных диапазонах уровней напряжения на ИП и ЭП с учетом СХ ЭП и БКНН с целью уменьшения потребления активной мощности от ИП.
-
Разработана методика определения уровней напряжения в узлах СЭСПП с целью регулирования потребления активной мощности при заданной степени КРМ с помощью БКНН.
-
Получены аналитические выражения для равновесных значений степени КРМ, уровней напряжения на ИП и добавок напряжения цеховых трансформаторов, обеспечивающих режим равенства активной нагрузки ИП и активной мощности совокупности ЭП при номинальном напряжении на их зажимах.
Практическая ценность работы.
-
Предложенные методики определения желаемых уровней напряжения и степеней КРМ позволяют энергетическим службам промпредприятий создавать эффективные режимы работы СЭСПП и регулировать потребление активной мощности от ИП в пределах 10-15% от активной нагрузки ЭП при номинальных напряжениях.
-
Результаты исследований могут быть использованы исследовательскими, проектными и эксплуатационными организациями при- решении вопросов увеличения или уменьшения активной и реактивной мощности средствами регулирования напряжения.
Реализация работы. Предложенные методики определения эффективных уровней напряжения и степеней КРМ, а также разработанные практические рекомендации внедрены на
производственном объединении АМО ЗИЛ. Снижение максимальной нагрузки в системе электроснабжения Механосборочного корпуса составило 18%. Методика и рекомендации, разработанные в диссертации, приняты к использованию службой Главного энергетика.
Апробация работы. 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.); научно-техническом семинаре кафедры ЭПП Московского Энергетического института (1996г.).
Публикации. По теме диссертации опубликованы 2 печатные работы.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 128 страницах машинописного текста, содержит 20 таблиц, 56 иллюстраций, список использованной литературы включает 65 наименований работ отечественных и зарубежных авторов. Работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы.
