Оценка качества электроэнергии на подстанции «Касимов» напряжением 110/35/10 кВ Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

значительной доработки (таблица 1) [4].

Намагничивание ферромагнитного порошка осуществляется на деталях, которые имеют постоянный химический состав, на основании этого необходимо построить кривые равной удельной магнитной энергии (таблица 2, рисунок 2) [4,5].

В результате экспериментальных исследований определены оптимальные режимы электро-контактной приварки присадочных материалов в магнитном поле (таблица 3) [6].

Разработанный способ электроконтактной приварки в магнитном поле присадочных ферромагнитных материалов внедрен на четырех ремонтно-технологических предприятиях с суммарным экономическим эффектом 3,2 млн. рублей при общей программе восстановления 1600 деталей в год.

Библиографический список

1. Борисов Г.А. .Восстановление опорных шеек распределительных валов ДВС ферромагнитными порошками в пульсирующем магнитном поле / Г.А. Борисов М.Н. Горохова, // Ремонт, восстановление, модернизация. -2006.-№7. - С. 2732.

2. Бышов Н.В. Исследование контактных условий при поверхностном пластическом деформировании методом точечных мессдоз / Н.В. Бышов и др., - Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. - 2012. № 80. С. 168-183.

3. Чурилов Д.Г, Горохова М.Н. Нанесение металлопокрытий электроконтактным способом: монография. - Москва: тираж 300 экз., заказ № 587, изд-во РГАТУ, 2011. - 48 с.

4. Горохова М.Н. Применение магнитных свойств нанопорошков на основе железа при упрочнении деталей /М.Н. Горохова, Д.Б. Слинко, Э.Д. Персов // Труды ГОСНИТИ. Том 105. - М.: ГОСНИТИ, 2010. - С. 201-203.

5. Установка для электромагнитной наплавки. Бышов Д.Н., Горохова М.Н., Чурилов Д.Г., Полищук С.Д. патент на полезную модель RUS 119665 25.04.2012

6. Полищук С.Д.. Технологические особенности электроискрового упрочнения / С.Д. Полищук М. Н. Горохова, Д.Г. Чурилов // Вестник Рязанского ГАТУ имени П.А. Костычева № 1 (13), 2012 г. - С. 38-43.

УДК 621.31(075.8)

Т.Н. Васильева, д-р техн. наук, профессор, А.А. Попов, магистрант

Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева

ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ НА ПОДСТАНЦИИ «КАСИМОВ» НАПРЯЖЕНИЕМ 110/35/10 КВ

Город Касимов с населением 33,5 тысячи человек расположен в северной части Рязанской области.

Электроснабжение города и промышленных предприятий осуществляется от электрической подстанции (ПС) «Касимов» напряжением 110/35/10 кВ, которая находится на балансе филиала «Рязаньэнерго» ОАО «МРСК Центра и Приволжья» [1]. Она включена в транзит линий электропередачи напряжением 110 кВ, который проходит на севере Рязанской области между ПС 220кВ «Ямская» и «Сасово» протяженностью более 330 км. Кроме того, к ней присоединена наибольшая нагрузка в указанном транзите электроэ-

нергии [2].

Транзит электроэнергии в нормальном режиме осуществляется по всем трем питающим воздушным линиям (ВЛ) напряжением 110кВ:

1. «Ямская» - «Лихачево» - «Соломино» -«Алексеево» - «Забелино» - «Бельки» - «Касимов»;

2. «Сасово» - «Пителино» - «Шостье» - «Ашу-ково» - «Касимов»;

3. «Сасово» - «Восход» - «Ермишь» - «Сабурово» - «Касимов».

Уровни напряжения на шинах перечисленных подстанций находятся в пределах нормально допустимых значений [3]. Протяженность транзита

© Васильева Т. Н., Попов А. А., 2013

Таблица 1 - Динамика электропотребления по ПС «Касимов»

Наименование показателя 2011 год 2012 год

Электропотребление, млн. кВтч 120,349 120,384

Среднегодовые темпы прироста за предшествующий период электропотребления в % 0,01

Максимум нагрузки, МВт 22,01 23,19

Максимум полной мощности, МВА 25,01 26,35

Среднегодовые темпы прироста за предшествующий период максимума нагрузки в % 5,36

Годовая продолжительность использования максимума нагрузки, ч. 5469 5119

Среднегодовые темпы прироста за предшествующий период продолжительности использования максимума нагрузки в % -6,40

Рис. 1 - График активной нагрузки по продолжительности ПС «Касимов» в 2012 г.

электроэнергии велика, поэтому существенно увеличивается вероятность наложения аварийных режимов на ремонтные, что может повлиять на надежность электроснабжения потребителей, подключенных к указанным подстанциям.

В послеаварийном режиме в летний максимум 2006 года, когда в ремонте была воздушная линия «Сасово» - «Восход» напряжением 110 кВ и произошло аварийное отключение ВЛ напряжением 110 кВ «Сасово» - «Пителино», уровни напряжения опустились ниже предельно допустимых значений на ПС «Алексеево», «Забелино», «Бельки», «Касимов», «Сабурово», «Ермишь», «Восход», «Ашуково», «Шостье», «Пителино», «Николаев-ка» [2].

За период с 2007 по 2012 годы режима одновременного прекращения питания ПС «Касимов» со стороны ВЛ напряжением 110 кВ «Сасово» -«Пителино» и «Сасово» - «Восход» - «Ермишь» в режиме максимума нагрузок допущено не было. Жалоб на качество электроэнергии на секциях шин 10кВ подстанций от потребителей за указанный период не было.

Несмотря на отсутствие жалоб, повышение ка-

чества электроэнергии остается актуальным, потому что после экономического спада 2008-2009 годов в 2011-2012 годах наметился рост объема потребления электроэнергии от ПС «Касимов» и увеличение максимума нагрузки.

Динамика электропотребления по ПС «Касимов» напряжением 110/35/10 кВ представлена в таблице 1. Увеличение потребления электроэнергии и снижение продолжительности использования максимума нагрузки (рисунок 1) произошло из-за изменения в структуре электропотребления, в частности, увеличилась коммунально-бытовая нагрузка.

ПС «Касимов» из сети 110 кВ более 70% электроэнергии трансформируется в сеть 10кВ и идет на снабжение потребителей г. Касимова (рисунок 2,а). Основными потребителями из сети напряжением 10 кВ являются ОАО "РОЭК" филиал "Касимовские городские распределительные электрические сети", ЖКХ, ООО "Сетевязальная фабрика", ОАО "Касимовхолод" и др. (рисунок 2, б).

По сети 35кВ электроэнергия от ПС «Касимов» передается на подстанции напряжением 35/10кВ, снабжающие электроэнергией потребителей Ка-

а - по уровням напряжения; б - по отраслям хозяйства Рис. 2 - Структура потребления электрической энергии от ПС «Касимов»

симовского района: коммунально-бытовых (поселки Сынтул, Елатьма, Гусь-Железный и др.) и промышленных (ООО «Газпром трансгаз Москва» филиал «Касимовское ПХГ», ОАО "Приокский завод цветных металлов", ООО "Сынтульский литейный завод" и др.).

Средние за 2012 год годовые значения коэффициента мощности (cosф) и ^дф) на шинах подстанции «Касимов» по уровням напряжения различны (табл. 2):

Средние фактические значения коэффициентов ниже рекомендованных [4,5]. Наибольшее отклонение от норматива - на 11,83% по cosф и на 72,5% по tgф - наблюдается на уровне напряжения 35 кВ. Низкое значение коэффициента мощности в сети напряжением 35 кВ связано с низкой загрузкой данной сети. Из-за этого в полной мощности, передаваемой по сети напряжением 35 кВ, возрастает реактивная мощность потребляемой мало загруженными трансформаторами подстанций напряжением 35/10 кВ.

Фактические уровни напряжения на секциях шин 110 кВ ПС «Касимов» распределены в зависимости от текущей схемы электроснабжения различно. Зависимости напряжения на секциях шин от потребляемой мощности и схемы электроснабжения аппроксимированы линиями тренда и урав-

нениями линейной регрессии (рисунок 3).

В уравнениях «у» обозначает напряжение и, а «х» - полную мощность S. Коэффициент детерминации R2 оценивает качество (точность) уравнения регрессии. Так как значения коэффициента R2 находятся в пределах от 0,582 до 0,857, то полученные уравнения достаточно хорошо описывают реальные данные [3].

Подставив в полученные уравнения регрессий отрицательные и положительные допустимые значения напряжения электропитания, получают предельные (максимальные) значения полной мощности, при прохождении которой отклонение напряжения будет еще находиться в допустимых пределах (таблица 3).

Максимум нагрузки 2012 года в 26,35 МВА может быть преодолен с допустимым значением отклонения напряжения только при режимах работы №1 или №2 схемы электроснабжения.

Режимы работы №3 и №4 возможно использовать при прохождении максимума нагрузки только на суточном интервале с вероятностью не более

0,05 (не более 1 часа 12 минут за сутки).

Режимы работы №5, №6, №7 схемы электроснабжения являются наименее желательными с точки зрения надежности электроснабжения города Касимова, так как питание осуществляется

Таблица 2 - Значения коэффициента реактивной мощности

Уровень напряжения на секции шин Рекомендуемый [4] Фактический Отклонение, %

cosф tgф cosф tgф cosф tgф

110 кВ 0,89 0,50 0,88 0,55 -1,12 10,00

35 кВ 0,93 0,40 0,82 0,69 -11,83 72,50

10 кВ 0,93 0,40 0,90 0,46 -3,23 15,00

Таблица 3 - Результаты аппроксимации предельных значений мощности

№ ре- жи- ма Режим, схема электроснабжения Продолжительность режима в 2012 году, ч Фактическая средняя мощность в 2012 году S, МВА Предельная (аппроксимированная) мощность S, МВА

при и=104,5кВ при и=99,0кВ

1 Нормальная (все 3 линии включены) 3574 16,53 29,82 40,76

2 Разорван транзит Соломино -.-Касимов 3809 15,54 31,03 41,90

3 Разорван транзит Восход -Ермишь -.-Касимов 500 15,19 21,68 29,62

4 Разорван транзит Пителино -.-Касимов 675 16,57 22,07 29,56

5 Разорван транзит Соломино -.-Касимов и Восход -Ермишь-.-Касимов 26 10,51 15,59 19,63

6 Разорван транзит Соломино -.-Касимов и Пителино -.-Касимов 179 12,78 Нет данных Нет данных

7 Разорван транзит Восход - Ермишь -.-Касимов и Пителино -.-Касимов 21 13,94 Нет данных Нет данных

U(S>

U(P>

U(S)

UIP1

S, MBA; Р, МВт; Q, МВАр

S, MBA; Р, МВт; Q, МВАр

а - нормальная схема; б - разорван транзит «Соломино» -...- «Касимов»; в - разорван транзит «Восход» - «Ермишь» -.-«Касимов»; г - разорван транзит «Пителино» -...- «Касимов»

Рис. 3 - Значения напряжений на секциях шин 110 кВ ПС «Касимов» в зависимости от потребляемой мощности и схемы электроснабжения

только по одной линии 110кВ. Для обеспечения требуемого ГОСТ Р 54149-2010 качества электроэнергии использовать эти схемы электроснабжения возможно только при прохождении минимальных нагрузок.

В связи с этим необходим анализ перспективы изменения нагрузки, подключенной к ПС «Касимов». Учитывая тенденцию прироста мощности (2,94% к максимуму нагрузки 2012 года), в среднесрочной перспективе из-за роста максимума нагрузок неминуемо возрастут потери напряжения в элементах питающей электрической сети, и как следствие - возрастет отклонение напряжения в узлах электрической сети.

Общий прирост нагрузки 2012 года к 2011 с учетом прогноза увеличения нагрузки по ПС «Каси-

ся нагрузок является актуальной необходимость разработки комплекса мероприятий по повышению качества электроэнергии на ПС «Касимов» 110/35/10 кВ.

Библиографический список

1. Итоги Всероссийской переписи населения 2010 года [Электронный ресурс], - Режим доступа: http://www.gks.ru/free_doc/new_site/perepis2010/ croc/perepis_itogi1612.htm

2. Схема развития электрических сетей 35-110 кВ Рязанской энергосистемы на 2010 год с перспективой до 2015 года. ООО «Институт Тулаэнер-госетьпроект». [Текст], - Тула 2007г.

мов» до 2020 года составил 5,36% (таблица 4).

Прогноз максимума нагрузки свидетельствует, что без проведения дополнительных мероприятий по повышению (поддержанию) качества электроэнергии на ПС «Касимов», после 2015 года в режиме максимальных нагрузок отклонение напряжения на шинах 110кВ не будет удовлетворять требованиям ГОСТ [3] при любой существующей схеме электроснабжения.

Согласно технической политике филиала «Ря-заньэнерго» ОАО «МРСК Центра и Приволжья», в распределительном электросетевом комплексе потребители должны быть обеспечены электрической энергией в нормальных и послеаварийных режимах работы в полном объеме и с должным качеством, поэтому в условиях увеличивающих-

3. ГОСТ Р 54149-2010. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. [Текст], - Введен 2013-01-01.

4. Приказ Минпромэнерго РФ от 22.02.2007г. №49 «О порядке расчета значений соотношения потребления активной и реактивной мощности для отдельных энергопринимающих устройств». [Текст].

5. Васильева Т.Н., Аронов Л.В. Математическая модель режимов работы распределительной электрической сети значительной протяженности. [Текст] // Вестник ФБГОУ ВПО РГАТУ, № 2 (14), 2012 г. - 10 с.

Таблица 4 - Прогноз роста максимума нагрузки до 2020 г.

Наименование показателя год

2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020

Максимум полной мощности, МВА 25,01 26,35 27,76 29,25 30,82 32,47 34,21 36,04 37,97 40,01

Естественный прирост к 2011г, МВА 0,60 1,24 1,91 2,62 3,37 4,15 4,98 5,85 6,77

Естественный прирост к 2011г, % 2,42 4,97 7,65 10,48 13,46 16,60 19,91 23,39 27,06

Прирост от нового тех. присоединения к 2011г, МВА 0,74 1,51 2,33 3,19 4,09 5,05 6,05 7,11 8,23

Прирост от нового тех. присоединения к 2011г, % 2,94 6,04 9,30 12,74 16,36 20,17 24,19 28,43 32,89

Общий прирост к 2011г, МВА 1,34 2,75 4,24 5,81 7,46 9,20 11,03 12,96 15,00

Общий прирост к 2011г, % 5,36 11,00 16,95 23,22 29,82 36,77 44,10 51,82 59,96