15 Оптимізація місць розмикання розподільних електричних мереж

15.1 Мета роботи

Метою роботи є ознайомлення з методикою вибору оптимальних місць розмикання розподільних електричних мереж, а також до­слідження впливу неоднорідності мереж і рівнів напруг у центрах живлення на вибір місць розмикання.

15.2 Основні теоретичні відомості

Розподільні електричні мережі напругою до 35 кВ включно, як правило, є розімкненими. Для підвищення надійності електропостачання споживачів передбачається живлення розподільних підстанцій цих мереж від різних центрів живлення з використанням резервних перемичок і засобів автоматики. Розмикання розподіль­них мереж в місцях оптимального потокорозподілу є одним з ефективних заходів економії електроенергії, так як при цьому можна забезпечити мінімальні втрати активної потужності.

Застосування замкнених районних мереж викликано, головним чином, необхідністю підвищення надійності електропостачання споживачів, тому розмикання замкнених контурів цих мереж з метою підвищення економічності режимів застосовується рідко, при цьому попередньо вирішується питання про допустимість такого розмикання з точки зору надійності електропоста­чання та допустимих режимів напруги.

Визначимо економічний розподіл потужностей для кільцевої мережі (рисунок 15.1). Економічним називають такий розпо­діл потужностей, при якому сумарні втрати активної потужності в мережі будуть найменшими.

Рисунок 15.1 – Розрахункова схема кільцевої мережі

Натуральний (природний) розподіл потужностей на голов- них ділянках кільцевої мережі визначають за правилом моментів

(15.1)

(15.2)

де ,

Потужність на ділянці 1-2 можна визначити з балансу потужностей для вузла 1 як .

Сумарні втрати активної потужності в опорах ліній

, (15.3)

де - номінальна лінійна напруга мережі.

Для того, щоб визначити економічний розподіл потужностей, виразимо сумарні втрати потужності ΔР_Σ через активну й реактивну потужності однієї з головних ділянок, на­приклад, і

(15.4)

Прирівнявши перші похідні функції (15.4) по і до нуля

, (15.5)

і розв'язавши одержані рівняння відносно і , визначимо їх величини, які відповідають економічному розподілу:

; (15.6)

. (15.7)

Потужності на інших ділянках кільцевої мережі можна визначити з балансу потужностей.

Отже, економічний розподіл потужностей залежить від активних опорів ділянок, у той час як натуральний (при­родний) розподіл активних і реактивних потужностей згідно з (15.1), (15.2) визначають залежно від повних опорів ділянок. Таким чином, еко­номічний розподіл потужностей в загальному випадку відрізняється від натурального.

Економічний розподіл потужностей, який відповідає мінімуму сумарних втрат активної потужності, встановлюється в однорідних мережах, для яких

, (15.8)

де , - активний та реактивний опори і-ої ділянки.

Так, наприклад, у кабельних мережах вплив реактивних опорів незначний, і натуральний розподіл потужностей практично збігається з економічним. У повітряних лініях однієї напруги, але з різними перерізами проводів, відхилення натурального розподілу потужностей від економічного є більш помітним. До мереж з високим ступенем неоднорідності відносяться змішані кабельно-повітряні мережі.

У загальному випадку точки оптимального розподілу активної та реактивної потужностей можуть не збігатися. При цьому необхідно порівняти втрати потужності при розмиканні мережі в кожній з них, і вибрати місця розмикання, за яких втрати потужності бу­дуть меншими, або розімкнути вітки з найменшими потоками по­тужності.

Перевагою розімкнених мереж порівняно із замкненими є зменшення струмів короткого замикання. У розімкнених мере­жах спрощуються релейний захист і автоматика, ці мережі прості в обслуговуванні.

Основним недоліком розімкнених мереж є низька надійність електропостачання споживачів, тому на практиці з метою підвищення надійності широко застосовується автоматика АВР.

Економічний розподіл потужностей в розподільних мережах забезпечує персонал електричних мереж, який щорічно перед початком осінньо-зимового максимуму навантаження, чи декілька разів на рік, на підставі оптимізаційних розрахунків розроблює нормальну схему експлуатації з визначеними місцями розмикання мережі й порядком роботи пристроїв релейного захисту та автоматики. Таким чином здійснюється примусовий розподіл потужностей, який відповідає економічному потокорозподілу (мінімуму сумарних втрат потужності).

Величина втрат активної потужності залежить не тільки від ступеня неоднорідності, тобто від співвідношення активних і реактивних опорів схеми мережі, а й від параметрів режиму, зокрема від рівнів напруг джерел живлення, тому оптимальні місця розмикання розподільної мережі визначають для заданих навантажень і рівнів напруги в центрах живлення (фази напруг при цьому приймають однаковими).

Оптимізацію місць розмикання розподільних електричних мереж здійснюють з врахуванням надійності електропостачання споживачів, якості електричної енергії і допустимого перевантаження електрообладнання.

Визначення оптимальних місць розмикання мережі, що відпові­дають мінімуму втрат активної потужності, здійснюється за таким алгоритмом:

1. На підставі аналізу електричних навантажень виявляють най­більш відповідальні споживачі електричної енергії, на шинах яких фіксують місця розмикання з точки зору надійності електропоста­чання.

2. Виділяють контури і ділянки мережі, які не можна розмикати за технічними умовами .

3. Виконують розрахунок економічного потокорозподілу в мережі з активними опорами, при цьому індуктивні опори ділянок прирівнюють нулю.

4. Вибирають найменш завантажені лінії, які слід розімк- ну­ти в точках економічного розподілу потужностей так, щоб кожен споживач одержував живлення тільки від одного центра живлення.

5. За наявності технічних обмежень місця розмикання перемі­щують на сусідні ділянки мережі таким чином, щоб забезпечити економічність режиму в рамках заданих обмежень.

Оптимізацію місць нормальних розмикань можна виконати на комп’ютері з викорис­танням програми “SITKA”, опис якої наведений в додатку А.