ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТЬ ДЕЦЕНТРАЛИЗАЦИИ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

УДК 621.313

ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТЬ ДЕЦЕНТРАЛИЗАЦИИ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН

© 2018 С.Ш. Таваров

Таджикский технический университет имени академика М.С. Осими, г. Душанбе,

Республика Таджикистан

Аннотация: рассматривается проблема потери активной мощности и напряжения в электрической сети напряжением 220 кВ северной части электрической системы Республики Таджикистан. Данная проблема связана с отсутствием средств компенсации реактивной мощности в узлах распределительной сети напряжением 10 кВ и передачей необходимой реактивной мощности для потребителей по электрической сети напряжением 220 кВ и ниже. В узлах распределительной сети напряжением 10 кВ приведены максимальные значения активной и реактивной мощности, полученные расчетным путём. Предлагаемый способ со стороны энергоснабжающей организации - централизованная компенсация реактивной мощности с последующей передачей необходимой реактивной мощности от подстанций энергосистемы «Сугд-500» по электрическим сетям 220 кВ и ниже к потребителям - полностью не решает поставленную проблему, связанную с высокими потерями активной мощности и напряжения как в самих электрических сетях напряжением 220 кВ, так и в последующих ступенях класса напряжения. Таким образом, для решения поставленной проблемы, связанной с уменьшением потерь активной мощности и напряжения, актуальным решением является децентрализация компенсации реактивной мощности с установками средств компенсации реактивной мощности на напряжение 10 кВ

Ключевые слова: компенсация реактивной мощности, потери активной мощности, напряжение

Введение

Известно, что потери активной мощности в элементах системы электроснабжения зависят не только от протекания по ним активной мощности, но также от протекания по ним реактивной мощности [3, 4]. При этом потери активной мощности в элементах электрических сетей при ее передаче от источника к электроприемнику неизбежны и зависят от принятых параметров электрических сетей и могут быть изменены только изменением активного сопротивления этих элементов, что связано с определенными затратами и требует технико - экономического сравнения.

В отличие от активной мощности, реактивная мощность может быть выработана непосредственно на месте потребления [5]. Тем самым, все элементы электрической сети освобождаются от реактивной мощности, снижаются потери активной мощности от протекания по электрической сети реактивной мощности.

Цель исследования

Проблеме потери активной мощности в стране достаточное внимание уделяется со стороны Министерства энергетики и водных ресурсов. Однако энергоснабжающая органи-

зация, которая должна регулировать вопрос компенсации реактивной мощности в системе путем перераспределения средств компенсации между промышленными предприятиями и самой системой в часы максимума ее нагрузки, с 1992 года практически не могла решить эти вопросы. Только после ввода в действие линии 500 кВ Юг-Север, которая объединила электрическую сеть Юга с Севером Таджикистана в единую электрическую систему страны на приемной подстанции «Сугд-500», были установлены конденсаторные батареи. Осуществлена централизованная компенсация реактивной мощности с установкой конденсаторных батарей на подстанции «Сугд-500» с присоединением их к обмотке напряжением 35 кВ автотрансформатора. Это обеспечило повышение напряжения в конце линии 500 кВ до необходимого уровня. При этом проблема потери мощности и напряжения в электрических сетях Согдийской области и по Югу страны остаётся нерешенной.

Результаты исследования

Для обоснования этих запасов мощности на рис. 1 приведена неполная однолинейная схема электрических сетей Юг-Север и элек-троснабжающая часть системы городов Согдийской области.

Рис. 1. Принципиальная однолинейная схема электрических сетей 500/220 кВ Согдийской области

60

На основе этой схемы произведен расчет потери напряжения и потери активной мощности до каждого узла схемы при централизованной установке конденсаторных батарей и при их установке в различных крупных узлах схемы электроснабжения.

На схеме указаны максимальные мощности, которые передаются в Согдийскую область в часы максимума нагрузки в зимний период при дефиците мощности в системе. В летний период за счет ввода в работу системы орошения (насосных станций) как активная, так и реактивная нагрузки могут расти. Насколько она увеличится в настоящий момент неизвестно. Однако известно, что линия 500 кВ Юг -Север рассчитана на передачу мощности в 1200 МВт, следовательно, потребность и в реактивной мощности станет значительно больше, особенно, если промышленные предприятия Согдийской области начнут работать в полную мощность. Вместе с тем в летний период возможность генерации мощности в системе значительно больше. Вместо дефицита в летнее время появляется избыток электрической энергии в системе. Таким образом, в работе производится оценка целесообразности децентрализованной установки конденсаторных батарей взамен существующей централизованной компенсации реактивной мощности.

Расчеты показали, что при передаваемой реактивной мощности в 150 МВАР без компенсации реактивной мощности на подстанции «Сугд-500» потеря активной мощности составляет 30 МВт. Такая активная мощность достаточна для питания предприятия средней мощности или средних городов по населению. При нынешней компенсации реактивной мощности конденсаторными батареями на подстанции «Сугд-500» потеря активной мощности от протекания реактивной мощности по линии 500 кВ снижается до 8,1 МВт. Этой мощности достаточно для питания предприятия малой мощности. То есть эти потери также достаточно велики и означают, что установленной мощности компенсирующих устройств на подстанции «Сугд-500» недостаточно. В связи с этим в будущем предполагается увеличение мощности конденсаторных установок на 200 МВАР с подключением их ко второму автотрансформатору на подстанции «Сугд-500». В этом случае коэффициент мощности значительно повышается и потери активной мощности в линии 500 кВ Юг-Север значительно уменьшаются. Однако пока полностью прогнозировать,

насколько она снижается невозможно, поскольку сама потребляемая реактивная мощность по Согдийской области не прогнозируема. Поэтому на сегодняшний день вопрос компенсации реактивной мощности и связанные с этим потери активной мощности решаются только в пределах линии 500 кВ Юг - Север. По электрическим сетям 6 220 кВ продолжает протекать реактивная мощность и вызывает как потери активной мощности, так и потери напряжения [1, 2].

Расчеты по электрическим сетям 220 кВ северной части электрической системы показывают, что потери активной мощности от протекания реактивной мощности на участке линии 220 кВ подстанции «Сугд-500» и подстанции «Ходжент» составляют 16 МВт, а потери напряжения - 26,3 кВ, то есть 12 % , что выше допустимого. Например, если произвести компенсацию реактивной мощности на подстанции «Ходжент» на стороне 10 кВ, то потеря активной мощности снизится до 11,4 МВт, а потеря напряжения - до 11,2 кВ, что составит 5,2 %, т. е. находится в пределах допустимого.

Суммарные потери активной мощности только в электрических сетях напряжением 220 кВ Согдийской области от протекания по ней реактивной мощностей составляют 47 МВт.

Таким образом, централизованная компенсация реактивной мощности невыгодна с точки зрения снижения потерь активной мощности и регулирования напряжения по всей электрической системе. Наиболее целесообразным является компенсация реактивной мощности на промышленных предприятиях по указанию энергоснабжающей организации. Остальная часть должна компенсироваться на подстанциях 35 220 / 6 10 кВ с установкой компенсирующих устройств на напряжение 6 - 10 кВ.

Положение с компенсацией реактивной мощности в электрической системе Южного региона страны такое же, что и в Согдийской области. Однако здесь ситуация изменяется тем, что основные источники электрической энергии расположены на Юге. Они, наряду с активной мощностью, вырабатывают и реактивную мощность, которой, в принципе, достаточно для покрытия потребляемой здесь реактивной мощности. Здесь наибольшую реактивную мощность потребляет Государственное унитарное предприятие (ГУП) «ТАЛКО».

Потребляемая алюминиевым заводом (ГУП «ТАЛКО») реактивная мощность передается от Нурекской ГЭС по линии 500 кВ. Даже

при наличии двухцепной линии потери активной мощности от протекания реактивной мощности по линиям, достаточно велики. Следовательно, компенсация реактивной мощности на подстанции «Регар-500» или непосредственно на алюминиевом заводе является выгодным вариантом. При этом снижаются потери активной мощности от протекания реактивной мощности в линиях 500 кВ, трансформаторах и автотрансформаторах. При компенсации на шинах 10 кВ подстанций 110/10 кВ завода, потери уменьшаются во всех трансформаторах напряжением 110/10 кВ. Компенсация реактивной мощности на алюминиевом заводе освобождает линию электропередачи 500 кВ от передачи большой реактивной мощности и снижает потери активной мощности в ней. Тем самым за счет компенсации реактивной мощности на месте потребления, снижения потерь активной мощности от протекания реактивной мощности по предварительным расчетам, страна может иметь дополнительную активную мощность не менее 50 МВт.

Следует отметить, что затраты на установку компенсирующих устройств не сравнимы со строительством ГЭС той же мощности. Стоимость конденсаторных установок незначительна, а потери в них активной мощности мизерные (0,0015-0,0025 кВт/КВАР) [6].

Выводы

Для достоверной оценки экономии электрической энергии в энергосистеме страны необходимо уточнить электрическую нагрузку промышленных и коммунально-бытовых потребителей по узлам схемы электроснабжения, потери во всех элементах системы без учета компенсации и произвести компенсацию реактивной мощности в местах наибольшего потребления реактивной мощности.

Литература

1. Таваров С.Ш., Маджидов Г.Х., Фирдавс Э.А. Модель участка электрической сети 35-110 кВ // Электробезопасность. 2016. № 3. С. 4-15.

2. Таваров С.Ш., Маджидов Г.Х. Влияние отклонения напряжения на электрические величины осветительных ламп // Международный научно-исследовательский журнал. Серия «Технические науки». 2016. №11 (53). С. 117-119.

3. Потери электрической энергии в электрических сетях энергосистем / В.Э. Воротницкий, Ю.С. Железко, В.Н. Казанцев и др.; под ред. В.Н. Казанцева. М.: Энерго-атомиздат, 1983. 368 с.

4. Воротницкий В.Э., Калинкина М.А. Расчет, нормирование и снижение потерь электроэнергии в электрических сетях. М.: ИПК госслужбы, 2000. 63 с.

5. Поспелов Г.Е., Сыч Н.М. Потери мощности и энергии в электрических сетях / Г.Е. Поспелов. М.: Энер-гоиздат, 1981. 216 с.

6. Жежеленко И.В., Саенко Ю.Л. Показатели качества электроэнергии и их контроль на промышленных предприятиях. М.: Энергоатомиздат, 2000. 252 с.

Поступила 13.11.2017; принята к публикации 25.01.2018 Информация об авторах

Таваров Саиджон Ширалиевич - канд. техн. наук, старший преподаватель кафедры «Электроснабжение», Таджикский технический университет имени академика М.С. Осими (734042, Республика Таджикистан, г. Душанбе, просп. академиков Раджабовых, 10), e-mail: tabarovsaid@mail.ru

FEASIBILITY OF DECENTRALIZING THE COMPENSATION OF REACTIVE POWER WITHIN THE ENERGY SUPPLY SYSTEM OF THE REPUBLIC OF TAJIKISTAN

S.Sh. Tavarov

Tajik Technical University named after academician M.S. Osimi, Dushanbe,

Republic of Tajikistan

Abstract: ах1Ме reviews the problem of active power and voltage loss in a 220 kV electric network of the Northern part of the Republic of Tajikistan energy supply system. This particular problem is caused by the lack of reactive power compensation in the 10 kV distribution network units and the transfer of the necessary reactive power over 220 kV and below to consumers within the energy supply network itself. Maximum active and reactive power values for the distribution network units with a voltage of 10 kV are, therefore, calculated and introduced in the article. Power supply method, which presumes the centralized compensation of reactive power with subsequent transfer of the necessary reactive power from the "Sughd-500" power system substations to consumers, does not solve the above problem. High losses of active power and voltage in electrical net-

works of 220 kV voltage themselves and in the subsequent stages of the voltage types are being observed. Thus, in order to reduce the losses of active power and voltage it is necessary to decentralize the reactive power compensation with the facilities

for compensating reactive power for 10 kV

Key words: reactive power compensation, active power losses, voltage

References

1. Tavarov S. Sh., Madzhidov G. H., Firdavs Je. A. "Model of the site of electric network of 35-110 kV", Electrical safety (Elektrobezopasnost'), 2016, no. 3, pp. 4-15

2. Tavarov S. Sh., Madzhidov G. H. "Influence of a deviation of tension on electrical quantities of lighting lamps", International research magazine. The Technical science series, 2016, no. 11 (53), pp. 117-119

3. Vorotnitsky V. E., Zhelezko Yu. S., V. N. Kazantsev (ed), etc. "Losses of electric energy in electric networks of power supply systems", ("Poteri elektricheskoy energii v elektricheskikh setyakh energosistem"), Moscow, Atomic Energy Publishers (En-ergoatomizdat), 1983, 368 p.

4. Vorotnitskiy V.E., Kalinkina M.A. "Calculation, rationing and decrease in losses of the electric power in electric networks" ("Raschet, nor-mirovaniye i snizheniye poter' elektroenergii v elektri-cheskikh setyakh"), Moscow, IPK Index of civil service ( "IPK Gossluzhby"), 2000, 63 p.

5. Pospelov G.E., Sych N.M. "Losses of power and energy in electric networks" ("Poteri moshchnosti i energii v elektricheskikh setyakh"), Moscow, Energy Publishers (Energoizdat), 1981, p. 216

6. Zhezhelenko I. V., Saenko Yu. L. "Indicators of quality of the electric power and their control at the industrial enterprises" ("Pokazateli kache-stva elektroenergii i ikh kontrol' na promyshlennykh predpriyatiyakh"), Moscow, Atomic Energy Publishers (En-ergoatomizdat), 2000, 252 p.

Submitted 13.11.2017; revised 25.01.2018 Information about authors

Saidzhon Sh. Tavarov, Cand.Sc. (Technical), Assistant Professor of the department "Power supply", Tajik Technical University of a named after academician M.S. Osimi, Dushanbe, Republic of Tajikistan (10, Radzahbovykh Ave., Dushanbe, 734042, Republic of Tajikistan), e-mail: tabarovsaid@mail.ru