Донецький національний технічний університет, м. Донецьк, Україна
(підготовлено для Всеукраїнської науково-технічної конференції студентів "Електротехніка, електроніка і мікропроцессорна техніка")
Перетоки реактивної електроенергії (потужності) є вимушеним баластом електромережі (ЕМ), вони збільшують активні втрати в ЕМ, знижують її пропускну спроможність для активної (корисної) електроенергії (потужності) та суттєво впливають на рівні напруги у вузлах.
Компенсація реактивної потужності (КРП) із всіх можливих заходів з енергозбереження в електричних мережах забезпечує біля 80% ефекту (зниження технологічних втрат електроенергії). Вона сприяє оптимізації техніко-економічних показників електричних систем.
Для промислових підприємств, які здебільшого мають розгалужену електричну мережу, треба вирішувати питання про оптимальне місце підключення конденсаторних батарей (КБ). Також треба перевірити можливість й доцільність використання синхронних двигунів (СД), що підключені до вузлів навантаження. Оптимальний варіант потрібно обирати за результатами техніко-економічного розрахунку.
Оптимальна величина генерованої реактивної потужності синхронного двигуна визначається техніко-економічними розрахунками з урахуванням активного навантаження СД та реактивного навантаження мережі споживача, теплового режиму та питомих втрат активної потужності в СД. Критерієм визначення межі доцільності використання СД для КРП є приведені витрати, котрі враховують вартість додаткових втрат потужності в СД від генерації реактивної потужності Δ РСД, а також вартість КБ, втрати активної потужності в конденсаторах, експлуатаційні витрати, тобто сумарні витрати на КРП за допомогою КБ. Також можливість застосування СД для КРП повинна перевірятись за умовами нагріву обмоток відповідно ротора та статора:
| де α = Q/Qном – відносне завантаження СД реактивною потужністю; |
| β = Р/Рном – відносне завантаження СД активною потужністю; |
| Р – активна потужність, що споживається СД з мережі, кВт; |
| Q – реактивна потужність, що генерується чи споживається СД, квар; |
| Рном – номінальна активна потужність СД, кВт; |
| Q ном – номінальна реактивна потужність СД, квар; |
| хd – реактивний опір СД по повздовжній осі (у відносних одиницях); |
Вибір раціонального місця розташування конденсаторних батарей здійснюється за результатами розрахунку, який виконується по приведеним витратам. Останні є функцією багатьох змінних: потужностей конденсаторних батарей, підключених у вузлах навантаження; потужностей синхронних двигунів, які можуть бути використані для компенсації реактивної потужності.
Розв’язання задачі відбувається в два етапи. На першому етапі розглядається КРП за допомогою конденсаторних батарей, на другому – у тих вузлах, до яких підключені СД, розглядається можливість та доцільність застосування СД для КРП. Для здійснення першого етапу складена підпрограма та допоміжні функції вибору потужності трансформатора ЦТП, визначення приведених витрат на ЦТП, кабельні лінії, конденсаторні батареї на напругу 0,4 та 10 кВ (залежність вартості КБ від потужності апроксимована поліномом першого ступеню). Підпрограма здійснює вибір оптимального місця установки конденсаторних батарей у мережі будь-якої конфігурації. Кожною з допоміжних функцій повертається спеціальна матриця, що передається у якості параметру. У цій матриці накопичується вся необхідна інформація для визначення приведених витрат: кількість джерел живлення, в залежності від категорії електроспоживачів за надійністю електропостачання, навантаження окремих ТП і РП, довжини ділянок ЛЕП, потужності встановлених конденсаторних батарей, результати вибору трансформаторів, кабелів, втрати потужності та енергії у трансформаторах, ЛЕП і т. і.
Основна функція, яка виконує розрахунок, може повертати отриману матрицю – для аналізу результатів вибору трансформаторів, кабелів, потужності встановлених конденсаторних батарей або приведені витрати при заданому варіанті розміщення конденсаторних батарей.
На другому етапі для кожного з вузлів, до яких підключені СД, виконується визначення доцільності їхнього використання для КРП та розрахунок величин реактивної потужності, яка може бути генерована СД для КРП замість батарей конденсаторів, потужність яких була отримана на попередньому етапі. Запропонований підхід зменшує кількість змінних функції приведених витрат та спрощує алгоритм.
Складена програма забезпечує вибір оптимального розташування конденсаторних батарей у мережі електропостачання промислового підприємства за мінімумом приведених витрат.
Перелік посилань
1. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий: Проектирование и расчет / А.С. Овчаренко, М. Л. Рабинович, В.И. Мозырский, Д.И. Розинский. – К.: Техніка. – 1985. – 279 с.
2. Режимы работы асинхронных и синхронных двигателей / И. А. Сыромятников. – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 240с.