Источник: Известия ТулГУ. Технические науки. 2015. Вып. 12. Ч. 2
Авторы: Степанов В.М., Базыль И.М.
Рассмотрены основные направления эффективности функционирования электротехнических устройств систем электроснабжения. Проводится обобщение и анализ конструктивных схем и методов расчета параметров и надежности электротехнических устройств электропитающих систем, обеспечивающих снижение потерь электрической энергии.
Ключевые слова:электроснабжение, энергоэффективность, надежность систем электроснабжения, потери электрической энергии, провалы напряжения.
Совершенствование существующих и создание новых технических решений по технологии и устройствам, обеспечивающим снижение потерь электрической энергии в электропитающих системах, развивают методологию и научный аппарат рационального управления их режимами работы.Потери электрической энергии в электропитающих системах вызваны в основном характеристиками гармонических составляющих электрической энергии и провалами напряжений, которые формируют электропотребители промышленных предприятий и городского электрохозяйства. Величина потерь электрической энергии достигает 25...30 %, что приводит к снижению эффективности технологического и электромагнитного характера, а следовательно, к сокращению срока службы электрооборудования и нарушению нормального хода технологических процессов потребителей. Поэтому, компенсация реактивной мощности, вызванной высшими гармониками электрической энергии, и, провалов напряжений в комплексе, путем определения рациональных параметров электротехнических систем, обеспечивающих требуемый уровень эффективности функционирования электропитающих систем, на основе топологии их распределения и закономерностей формирования управляющих воздействий, для гибкого управления ее динамикой и режимами работы электроэнергетической системы, является актуальной научной задачей. Для повышения эффективности функционирования электропитающих систем путем обоснования рациональных параметров электротехни- ческих устройств, обеспечивающих требуемый уровень компенсации реактивной мощности и провалов напряжений в комплексе, топологии их распределения и закономерностей формирования управляющих воздействий для гибкого управления ее динамикой и режимами работы, необходимо: провести анализ конструктивных схем, методов расчета параметров и надежности электротехнических устройств и способов управления режимами работы электропитающих систем и условий их эксплуатации. определить функциональные связи, учитывающие в комплексе формирование реактивной мощности и провалы напряжения и их влияние на потери электрической энергии в электропитающих системах. разработать математическую модель формирования топологии и управляющих воздействий в электропитающих системах, учитывающих в комплексе характеристики реактивной мощности и провалы напряжений, обеспечивающих эффективное функционирование электротехнических устройств и снижение потерь электрической энергии. обосновать рациональные режимные параметры и гибкую динамику топологии управления электротехническими устройствами электропитающих систем для снижения потерь электрической энергии. определить условия реализуемости конструкционной и функциональной надежности электротехнических устройств, обеспечивающих рациональные режимы работы и распределение электроэнергии электропитающих систем. разработать методику определения рациональных параметров электротехнических устройств электропитающих систем, структуры и топологии управления ее режимами работы. численные и экспериментальные исследования режимов работы электротехнических устройств и электропитающих систем при применении разработанных технических решений по управлению переходными процессами в процессе их эксплуатации. Это позволит достичь требуемого уровня надежности функциони рования электропитающих систем на основе эффективного закона и структуры управления переходными процессами электротехнических устройств, которые основаны на применении теории электрических цепей, автоматического управления, теории надежности технических систем, вероятностей и математической статистики, численных методов и экспериментальных исследований с применением ЭВМ.Проводится обобщение и анализ конструктивных схем и методов расчета параметров и надежности электротехнических устройств электропитающих систем, обеспечивающих снижение потерь электрической энергии.При рассмотрении функционирования системы электроснабжения,анализируемая подстанция состоит из двух систем шин, питающихся от независимых источников E1 и E2.Приведенные сопротивления питающей системы в этих точках будут соответственно Zс1 и Zс2 . Сопротивления нагрузок каждой из секций шин обозначим соответственно Zн1 и Zн2 .Сопротивление нагрузки второй секции шин Zн2 постоянно. Сопротивление Zн1 изменяется во времени и характеризует переходные режимы в электрической системе, например, одновременное включение группы электродвигателей или короткое замыкание на отходящем фидере. С помощью этого сопротивления моделируется бросок потребления тока на второй секции шин. Показаны параметры бросков тока на секциях шин, приводящих к провалам напряжения в электропитающей системе.При анализе рассмотрены схемы распределения электрической энергии 0,4кВ и 6(10) кВ, распределительные сети и узлы нагрузки, физические процессы, их характеристики и методы моделирования переходных процессов в электропитающих системах. Выборочные измерения проводились с целью: определения характера и диапазона изменений действующих и мгновенных значений напряжений и токов, активных и реактивных мощностей, коэффициентов мощности по всем фазам, спектральных составов напряжений и токов на электрических подстанциях и отдельных электроустановках; выполнения компьютерной обработки результатов регистрации и их анализ; представления и документирования результатов обследования; формирования предложений по улучшению качества потребляемой электрической энергии.