(опубліковано у збірнику матеріалів VI Всеукраїнської науково-технічної конференції молодих учених і спеціалістів "Електромеханічні системи, методи моделювання та оптимізації")

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): до шин напругою 6 – 10 кВ головної знижувальної підстанції (ГЗП) або розподільчих пунктів (РП) чи до шин напругою 0,4 кВ цехової трансформаторної підстанції (ЦТП). 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 буде визначатись техніко-економічними розрахунками з урахуванням активного навантаження СД та реактивного навантаження мережі споживача, теплового режиму та питомих втрат активної потужності в СД.

Вибір раціонального місця розташування конденсаторних батарей та визначення доцільності застосування СД для КРП здійснюється з урахуванням таких факторів: можливе зменшення перетинів кабельних ліній електропередач (КЛЕП), потужності трансформаторів ЦТП, втрат електроенергії в ЛЕП і трансформаторах; вартість конденсаторних батарей; втрати активної потужності на генерацію реактивної. Розрахунок, за результатами якого здійснюється вибір, 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.

Передбачається розв’язання задачі 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, перетину КЛЕП за економічною щільністю струму, з перевіркою по допустимому струму в нормальному і післяаварійному режимах, 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. Схема мережі задається спеціальною матрицею з’єднань, що складається з двох стовпців і може містити вкладені масиви. Аналіз схеми внутрішнього електропостачання виконується спеціальною функцією, яка викликає одну з трьох функцій, у залежності від того, чим є ділянка електричної мережі: радіальною чи магістральною ЛЕП, або ЛЕП до РП та ділянкою мережі, що живиться від РП.

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.

ЛІТЕРАТУРА

1. А. С. Овчаренко и др. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий: Проектирование и расчет – К.: Техника, 1985. – 279 с.

2. А. О. Омельчук та ін. Щодо участі синхронних двигунів у компенсації реактивної потужності / Промелектро. – 2005. – №5. – с. 39 – 43.