ОПТИМІЗАЦІЯ РЕАКТИВНОГО НАВАНТАЖЕННЯ СПОЖИВАЧІВ
Автори: Двінянін А.В., студент, Ларіна І.І., доц., к.т.н
Вступ. Одним з основних заходів покращення якості електроенергії є підвищення коефіцієнта потужності електроустановок. Найбільш поширеними і економічними джерелами реактивної потужності були і є конденсаторні батареї (КБ). Але при сучасному непропорційному зростанні вартості електротехнічного обладнання їх використання може бути збитковим для електроспоживачів. Мета роботи. Визначення оптимального коефіцієнта потужності споживачів, при якому використання КБ було б економічно доцільним.
Матеріал і результати дослідження. Для стимуляції встановлення компенсувальних пристроїв (КП) підприємствами в 1997 р. була введена нова "Методика розрахунку плати за перетоки реактивної потужності". Плата визначається трьома складовими: основна плата (П1), надбавка за недостатнє оснащення електричної мережі споживача КП (П2), знижка плати за споживання і генерацію реактивної електроенергії у разі участі споживача в оптимальному добовому регулюванні режимів мережі (П3.). Основна плата П1 складається із плати за споживання реактивної потужності і штрафу за її генерацію у часи нічного спаду навантаження, який в 3 рази більший плати за споживання. Тому для раціонального регулювання потоків реактивної потужності відповідно до їх графіків споживачі мають використорувати регульовані КП. Однак, "Методика…" не дає прямих вказівок до розрахунку величини їх потужності. Надбавка П2 обмежується значенням межового коефіціента потужності cosφм = 0,97 (tgφм = 0,25). Його значення навіть вище за прийнятий в 70 роки минулого століття найбільший cosφм = 0,95 [1].
Економічна ефективність КП оцінювалась відносно до базового варіанта енергопостачання (без КП) шляхом порівняння приведених витрат, які враховують вартість самих КП, витрати на їх експлуатацію, вартість втраченої електроенергії і плату за споживання і генерацію реактивної електроенергії.
На підставі добових графіків реактивного навантаження для 5 ПС Кировських електричних мереж були визначені потужності КП із умов: 1 - за економічним тангенсом [1]; 2 - за умовою Qкп = 0,6Pм [2]; 3 - за умовою мінімальної плати за перетоки реактивної потужності; 4 - за крітерієм мінімума приведених витрат.
Проведений аналіз показав:
• потужності КП, які обрані за економічним тангенсом, значно нижчі за потужності КП, що обрані із умов 3 і 4. Слід відмітити, що потужністі КП, які обираються із умов 3 і 4 практично не відрізняются. Виключення складає потужніть КП на одній з ПС. Потужність КП, обраних із умови 2, найбільша;
• плата за споживання реактивної потужності без КП складає близько 826 т.грн./рік, з них надбавка П2 дорівнює 17%. При першій умові плата за споживання реактивної потужності знижується в 2,7 рази, штраф за генерацію складає 0,6%. При другій умові плата знижується у 2,1 рази, а штраф за генерацію складає 50%.
Визначений оптимальний тангенс навантаження (tgφопт) споживачів. При умові 3 його значення змінюється в межах 0,06 - 0,014, середнє значення 0,091. На рис. 1 приведений тангенс навантаження споживачів при потужності КП, обраних за умовою 4, при встановленні лічильників реактивної потужності на боці 6 кВ. За зимовим графіком значення tgφопт лежить в межах 0,17 - 0,333 при середньому значенні 0,214, за літнім графіком - в межах 0,132 - 0,333 при середньому 0,204.• плата за споживання реактивної потужності без КП складає близько 826 т.грн./рік, з них надбавка П2 дорівнює 17%. При першій умові плата за споживання реактивної потужності знижується в 2,7 рази, штраф за генерацію складає 0,6%. При другій умові плата знижується у 2,1 рази, а штраф за генерацію складає 50%.
При лічильниках на боці вищої напруги ( враховані втрати реактивної потужності у трансформаторах ) значення tgφопт вище на 17,3% взимку і на 15,2 %. влітку.
Висновки. Таким чином, при розглянутому рівні вартості КП, їх встановлення є економічно доцільним. В подальших пошуках варто визначити оптимальну величину нормативного коефіціента ефективності, норми відрахувань на обслуговування КП, вартості спожитої електоенергії.
Рисунок 1 - Визначення tgφопт із умови мінімальних приведених витрат на КП: 1 - за зимовим графіком навантаження; 2 - за літнім графіком навантаження
1. Указания по компенсации реактивной мощности в распределительных сетях. - М: Энергия, 1974. - 72 с.
2. Железко Ю.С. Стратегия снижения потерь мощности и повышения качества электроэнергии в электрических системах /Ю.С.Железко // Электричество. - 1992. - № 5. - С. 6-12.