Дослідження режимів роботи фрагмента розподільної електромережі з вибором оптимальної стратегії її розвитку
Автор: Калиневич Ростислав Юрійович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Електричні станції, мережі і системи
Інститут: Інститут енергетики та систем керування
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2022-2023 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Розподільні електричні мережі – це електромережі, які призначені для пересилання електричної енергії від джерел виробництва до джерел споживання, включаючи розподіл між конкретними споживачами [1-4]. До функціонування цих важливих елементів електроенергетичної системи ставляться конкретні технічні вимоги. Однією із основних є забезпечення надійного та безперебійне електропостачання споживачів. Важливим критерієм ефективності функціонування електричної мережі є здатність до безвідмовної роботи протягом заданого періоді часу. Також повинні забезпечуватися необхідні показники якості електричної енергії з мінімальними втратами активної потужності [2-4]. Основною проблемою сучасного стану розподільних електричних мереж є застарілість їх електроустаткування, коли відбувається постійне зростання електричного навантаження [3]. Застаріле обладнання, примітивні схеми і таке ж конструктивне виконання розподільчих мереж є головними причини великих втрат електричної енергії, незадовільної надійності електропостачання, великих витрат на аварійно-відновлювальні роботи та на відшкодування збитків для споживачів від аварійного недовідпуску електроенергії, низького рівня безпеки експлуатації електричної мережі. Завданням на виконання кваліфікаційної роботи є вибір оптимальної стратегії розвитку фрагменту реальної розподільної електромережі 6 кВ, яка живиться від ПС 110/35/6 кВ №165 «Комарно». Досліджувана електрична мережа характеризується такими особливостями: значні довжини її окремих ліній із нерівномірними завантаженнями окремих їх фрагментів; електрична мережа побудована з використанням магістрального принципу; значне фізичне та моральне зношення електрообладнання; великі втрати напруги, що призводить до незадовільних їх рівнів на шинах живлення споживачів; низька автоматизація об`єктів електричних мереж із великими перервами електропостачання споживачів; великі технологічні і комерційні втрати електричної енергії. Об’єкт дослідження – фрагмент електричної мережі 6 кВ ПрАТ «Львівобленерго», яка приєднана до шин підстанції «Комарно-165». Предмет дослідження – усталені експлуатаційні режими роботи досліджуваного фрагменту електричної мережі та їх оптимізація. Мета дослідження – встановлення умов функціонування досліджуваного фрагменту електричної мережі 6 кВ та вибір оптимальної стратегії її перспективного розвитку. За результатами аналізу досліджень режиму максимальних навантажень для існуючої електричної мережі 6 кВ бачимо значне понад нормативне зниження рівнів напруг на шинах багатьох споживачів. Це уже зараз значно ускладнює експлуатацію досліджуваної електромережі й супроводжується значними втратами активної потужності. Перспективне зростання навантаження лише поглиблюватиме проблему, супроводжуватиметься суттєвим погіршенням якості електричної енергії, тому подальша кардинальна зміна конфігурації досліджуваного фрагмента електромережі є неминучою. З метою покращення експлуатаційних характеристик існуючого фрагменту електромережі було досліджено її режимні параметри за умови переведення на напругу 10 кВ. За результатами аналізу досліджень режиму максимальних навантажень для реконструйованої електричної мережі на напругу 10 кВ бачимо значне зниження технологічних втрат активної потужності (на 57,2 % порівняно із вихідною схемою на напрузі 6 кВ), а рівні напруг найбільш віддалених ТП є у допустимих межах (максимальне зафіксоване відхилення напруги не перевищує 7,2%). На підставі аналізу функціонування реконструйованої електромережі на напрузі 10 кВ приймаємо рішення про можливість оптимізації її режимних параметрів шляхом зміни її структури. За результатами серії виконаних досліджень щодо оптимізації структури мережі за критерієм мінімуму втрат активної потужності було визначено оптимальну її конфігурацію. Для реконструйованої електричної мережі на напругу 10 кВ та оптимізації її структури, бачимо значне зниження технологічних втрат активної потужності (на 32,8 % порівняно із вихідною реконструйованою схемою на напрузі 10 кВ та на 71,2% порівняно із вихідною схемою на напрузі 6 кВ), максимальне зафіксоване відхилення напруги не перевищує 4,0%. Проаналізувавши можливі варіанти підвищення ефективності функціонування розподільних електричних мереж, досліджено доцільність реконструкції електромережі шляхом переведення на напругу 20 кВ. Виконані дослідження показали зниження втрат активної потужності: на 84 % порівняно із вихідною схемою на напрузі 6 кВ; на 61,7% порівняно із вихідною схемою на напрузі 10 кВ; на 45% порівняно із оптимізованою схемою на напрузі 10 кВ. Відхилення напруги на найбільш віддалених від центру живлення трансформаторних підстанціях не буде перевищувати 2 %, що дозволить нормально функціонувати електромережі 20 кВ також і за перспективного зростання електроспоживання.