CC BY
15
УДК 62-503.51
Кочнев Н.В.
кандидат технических наук, доцент Череповецкий государственный университет г. Череповец, Вологодская обл., Российская Федерация
ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ В УЗЛАХ НАГРУЗКИ
Аннотация
В статье рассмотрены вопросы энергосбережения с позиций потребителей электроэнергии. Выполнена оценка влияния уровней напряжения на снижение электропотребления, приведена математическая модель, которая позволяет оценить экономический эффект от согласования режимов работы устройств КРМ и регулирования напряжения в узлах с резкопеременной нагрузкой.
Ключевые слова
регулирование напряжения, компенсация реактивной мощности, энергоэффективность, резкопеременная нагрузка.
Kochnev N.V.
Candidate of Technical Sciences, Associate Professor Cherepovets State University , Cherepovets, Vologda Region, Russian Federation
ENERGY-EFFICIENT VOLTAGE REGULATION IN LOAD NODES
Annotation
The article discusses the issues of energy saving from the perspective of electricity consumers. The assessment of the influence of voltage levels on the reduction of power consumption is carried out, a mathematical model is given that allows us to assess the economic effect of matching the operating modes of the CRM devices and voltage regulation in nodes with a sharply variable load.
Keywords
Voltage regulation, reactive power compensation, energy efficiency, variable load.
Актуальность. Для потребителей главные эффекты энергосбережения достигаются при совершенствовании технологических процессов и повышении и КПД электрического оборудования. К перспективным методам относится разгрузка электрических сетей сеток от реактивных токов за счет установки устройств компенсации реактивной мощности (КРМ) и снижения потерь мощности и энергии. Однако при работе КРМ изменяются уровни напряжения в узлах нагрузки, что вызывает необходимость использования регулирования напряжения для восстановления режимов экономической эффективности [1,2].
Новизна. Расчеты установившихся режимов электрических сетей ведутся для базисных режимов с заданными нагрузками в узлах и коэффициентами трансформации трансформаторов системы. Статические характеристики нагрузки (СХН) используются в расчетах режимов электрических сетей при изменении активных и реактивных мощностей, конфигурации сети, коэффициентов трансформации. Важно определить влияние учета СХН при обосновании оптимальной карты узловых напряжений, потерь напряжения и зависящих от этих показателей потерь мощности и энергии.
Выполним расчет и анализ параметров режима напряжений узла с резкопеременной нагрузкой напряжением 10 кВ (рис.1).
Рисунок 1 - Активная и реактивная мощность на шинах 10 кВ
Для оценки возможности снижения расхода электроэнергии при компенсации реактивной мощности используем методику [3].
Используем линеаризованные статические характеристики нагрузки по напряжению (СХН):
Здесь Кр и Кд - регулирующие эффекты нагрузки по напряжению Регулирующий эффект по реактивной мощности при учете КРМ:
■ О, - Кдку ' £2ку
Ъь- -
Kq 2R'kpm
- О.М' 1 - ^КРМ
Потери активной мощности по отношению к исходным при изменении напряжения:
1 + tgVn
Регулирующий эффект активных нагрузочных потерь по напряжению:
АР - Afiil l +КдР ■ 5t/J=AP[
1+51/'
Оценим эффект влияния КРМ на изменение потерь активной мощности. Относительная величина снижения потерь при КРМ:
Это может быть реализовано только при выполнении правила возврата повышающегося после КРМ напряжения к исходному уровню.
Относительное повышение напряжения при использовании КРМ:
,, С^ку ОКУ " Аэ *ЗКУ " ик
«!-КРМ= —-
КЗ
UZ
Регулирующий эффект активных потерь по напряжению при работе устройств КРМ:
_2[ГР-1 + 182(рКРМп 1^-1)]
k ч
1 +
Суммарное электропотребление при учете КРМ:
Оценим потенциал энергосбережения:
Здесь и 5Цуд.доп - реальное и допустимое отклонения напряжения у наиболее удаленных электроприемников.
Зависимости потенциала энергосбережения от сочетания 5U приведены на рис.2.
Рисунок 2 - Энергоэффективность регулирования напряжения
Для комплексной нагрузки при обеспечении номинального значения напряжения у наиболее удаленных потребителей 100 % возможно снижение энергопотребления на 5%.
Заключение
Рост мощности нагрузки и работа устройств КРМ приводит к повышению напряжения в узлах нагрузки и повышению электропотребления, поэтому для снижения расхода энергии необходимо снижать напряжение у потребителей.
Энергосбережение пропорционально разнице усредненных значений напряжений в узлах нагрузки до и после перестройки карты напряжений.
Оптимальным решением является регулирование напряжения устройствами РПН трансформаторов и его стабилизация при работе устройств КРМ.
Список использованной литературы:
1. Kuchumov L. The Estimation and Optimization Algorithms of Electric Regimes in Power Loads Power on Voltage Dependence // The 3rd International Conference Electric Power Quality and Supply Reliability. Haapsalu, Estonia, 2002, 321 p.
2.Toomas Vinnal, Lauri Kutt, Heliut Kalda. Analysis of Power Consumption and Losses in Relation to Supply Voltage Levels // The 6th International Conference Power Quality and Supply Reliability. Parnu, Estonia, 2008, 242 p.
3.Кучумов Л., Кузнецов А. Зависимость нагрузки и потерь напряжения от напряжения, Новости электротехники. Энергосберегающее регулирование напряжения в узлах нагрузки, 2018, №2,5,C.48-53.
© Кочнев Н.В., 2022
