Оценка технико-экономического эффекта применения устройств автоматического регулирования напряжения на трансформаторах 10/0,4 кВ в распределительных электрических сетях
Аннотация
Рассмотрена проблема обеспечения допустимого уровня напряжения в распределительных электрических сетях различного типа: распределительных сетях крупных городов, областных распределительных электрических сетях, распределительных электрических сетях с наличием генерации в виде возобновляемых источников энергии.
Показаны наиболее характерные причины нарушения допустимых границ по напряжению, регламентированных требованиями нормативной документации. Проанализированы негативные факторы, способствующие выходу отклонения напряжения у потребителей за допустимые пределы: большая протяженность линий, высокая загруженность, малая управляемость, неравномерность графика нагрузки, малая наблюдаемость.
Изучены существующие принципы управления напряжением: автоматическое и сезонное регулирования. Создана тестовая модель распределительной сети, представляющая фрагмент реальной сети. Выполнена верификация режимов модели по данным измерений в исходной распределительной сети. Продемонстрировано распределение напряжений в сети среднего напряжения в режимах наибольших и наименьших нагрузок. На примере тестовой модели доказана возможность управления напряжением в сети с помощью автоматического регулирования напряжения на центре питания и разового выбора положения анцапфы устройства переключения без возбуждения на трансформаторных подстанциях 10/0,4 кВ. Показана недостаточность применения устройств регулирования под нагрузкой питающих трансформаторов для управления напряжением в сетях с большой протяженностью линий и высокими сезонной и суточной неравномерностями нагрузки.
Проанализированы техническая эффективность и экономическая целесообразность использования устройств автоматического регулирования напряжения на трансформаторах 10/0,4 кВ для локального управления напряжением. Экономическую эффективность внедрения устройств АРН на ПС 6-10/0,4 кВ оценивали в сравнении с другими вариантами нормализации режима работы РЭС по напряжению: реконструкцией магистральных линий сети 10 кВ, установкой ВДТ перед проблемным участком сети 10 кВ.
Показана область применения автоматических регуляторов напряжения в виде полупроводниковых устройств регулирования выходного напряжения трансформатора для распределительных трансформаторных подстанций.
Литература
2. ГОСТ 32144—2013. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения.
3. ЕN 50160:2010. Voltage Characteristics of Electricity Supplied by Public Distribution Networks.
4. Жулёв А.Н., Боков Г.С. О модернизации и развитии распределительных электрических сетей // Энергия единой сети. 2013. № 1(6). С. 22—29.
5. Тульский В.Н., Радилов Т.В., Королев В.М., Силаев М.А., Суворова Е.А. Оценка качества электроэнергии в распределительных электрических сетях // Электроэнергия. Передача и распределение. 2019. № 6(57). С. 118—123.
6. Александров Н.В. Особенности эксплуатации сельских электрических сетей // Символ науки. 2016. № 12-2(24). С. 25—29.
7. Тульский В.Н., Ванин А.С., Асташев М.Г., Панфилов Д.И., Королев В.М. Оценка эффективности применения быстродействующих полупроводниковых устройств регулирования в распределительных электрических сетях // Электротехника. 2020. № 10. С. 37—44.
8. СТО 34.01-21.1-001—2017. Распределительные электрические сети напряжением 0,4–110 кВ. Требования к технологическому проектированию.
9. Карташев И.И. и др. Управление качеством электроэнергии. М.: Издат. дом МЭИ, 2008.
10. Gonen T. Electric Power Distribution Engineering. N.-Y.: CRC press, 2015.
11. E.ON [Офиц. сайт] www.eon.com (дата обращения 20.04.2021).
12. PSI PDOK ZSR. Loesungsbeschreibung. Essen: E.ON.
13. Железко Ю.С. Потери электроэнергии. Реактивная мощность. Качество электроэнергии: руководство для практических расчетов. М.: ЭНАС, 2009.
14. СП 31-110—2003. Свод правил по проектированию и строительству. Проектирование и монтаж электроустановок жилых и общественных зданий.
15. Группа «РУСЭЛТ» [Офиц. сайт] www.ruselt.ru/catalog (дата обращения 20.04.2021).
16. СТО 34.01-3.2.17-014.1—2020. Методические указания по применению вольтодобавочных трансформаторов (пунктов регулирования напряжения) 6–20 кВ и вольтодобавочных трансформаторов 0,4 кВ в линиях электропередачи распределительных сетей.
17. Приказ Минэнерго России № 10 от 17.01.2019 г. «Об утверждении укрупненных нормативов цены типовых технологических решений капитального строительства объектов электроэнергетики в части объектов электросетевого хозяйства».
---
Для цитирования: Асташев М.Г., Ванин А.С., Королев В.М., Панфилов Д.И., Рашитов П.А., Тульский В.Н. Оценка технико-экономического эффекта применения устройств автоматического регулирования напряжения на трансформаторах 10/0,4 кВ в распределительных электрических сетях // Вестник МЭИ. 2021. № 5. С. 27—36. DOI: 10.24160/1993-6982-2021-5-27-36.
---
Работа выполнена: в рамках реализации проекта с использованием мер государственной поддержки развития кооперации российских образовательных организаций высшего образования, государственных научных учреждений и организаций, реализующих комплексные проекты по созданию высокотехнологичного производства, предусмотренных постановлением Правительства Российской Федерации № 218 от 9 апреля 2010 г. в рамках прикладного проекта «Разработка и создание высокотехнологичного производства быстродействующих полупроводниковых устройств регулирования выходного напряжения трансформаторов под нагрузкой в составе трансформаторных подстанций класса 6–10/0,4 кВ цифровых распределительных сетей» при поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации (cоглашение № 075-11-2019-060)
#
1. Godovoy Otchet. M.: Publichnoe Aktsionernoe Obshchestvo «Rosseti», 2018. (in Russian).
2. GOST 32144—2013. Elektricheskaya Energiya. Sovmestimost' Tekhnicheskikh Sredstv Elektromagnitnaya. Normy Kachestva Elektricheskoy Energii v Sistemakh Elektrosnabzheniya Obshchego Naznacheniya. (in Russian).
3. EN 50160:2010. Voltage Characteristics of Electricity Supplied by Public Distribution Networks.
4. Zhulev A.N., Bokov G.S. O Modernizatsii i Razvitii Raspredelitel'nykh Elektricheskikh Setey. Energiya Edinoy Seti. 2013;1(6):22—29. (in Russian).
5. Tul'skiy V.N., Radilov T.V., Korolev V.M., Silaev M.A., Suvorova E.A. Otsenka Kachestva Elektroenergii v Raspredelitel'nykh Elektricheskikh Setyakh. Elektroenergiya. Peredacha i Raspredelenie. 2019;6(57):118—123. (in Russian).
6. Aleksandrov N.V. Osobennosti Ekspluatatsii Sel'skikh Elektricheskikh Setey. Simvol Nauki. 2016;12-2(24):25—29. (in Russian).
7. Tul'skiy V.N., Vanin A.S., Astashev M.G., Panfilov D.I., Korolev V.M. Otsenka effektivnosti Primeneniya Bystrodeystvuyushchikh Poluprovodnikovykh Ustroystv Regulirovaniya v Raspredelitel'nykh Elektricheskikh Setyakh. Elektrotekhnika. 2020;10:37—44. (in Russian).
8. STO 34.01-21.1-001—2017. Raspredelitel'nye Elektricheskie Seti Napryazheniem 0,4–110 kV. Trebovaniya k Tekhnologicheskomu Proektirovaniyu. (in Russian).
9. Kartashev I.I. i dr. Upravlenie Kachestvom Elektroenergii. M.: Izdat. Dom MEI, 2008. (in Russian).
10. Gonen T. Electric Power Distribution Engineering. N.-Y.: CRC press, 2015.
11. E.ON [Ofits. Sayt] www.eon.com (Data Obrashcheniya 20.04.2021).
12. PSI PDOK ZSR. Loesungsbeschreibung. Essen: E.ON.
13. Zhelezko Yu.S. Poteri Elektroenergii. Reaktivnaya Moshchnost'. Kachestvo Elektroenergii: Rukovodstvo dlya Prakticheskikh Raschetov. M.: ENAS, 2009. (in Russian).
14. SP 31-110—2003. Svod Pravil po Proektirovaniyu i Stroitel'stvu. Proektirovanie i Montazh Elektroustanovok Zhilykh i Obshchestvennykh Zdaniy. (in Russian).
15. Gruppa «RUSELT» [Ofits. Sayt] www.ruselt.ru/catalog (Data Obrashcheniya 20.04.2021). (in Russian).
16. STO 34.01-3.2.17-014.1—2020. Metodicheskie Ukazaniya po Primeneniyu Vol'todobavochnykh Transformatorov (Punktov Regulirovaniya Napryazheniya) 6–20 kV i Vol'todobavochnykh Transformatorov 0,4 kV v Liniyakh Elektroperedachi Raspredelitel'nykh Setey. (in Russian).
17. Prikaz Minenergo Rossii № 10 ot 17.01.2019 g. «Ob Utverzhdenii Ukrupnennykh Normativov Tseny Tipovykh Tekhnologicheskikh Resheniy Kapital'nogo Stroitel'stva Ob′ektov Elektroenergetiki v Chasti Ob′ektov Elektrosetevogo Khozyaystva».(in Russian).
---
For citation: Astashev M.G., Vanin A.S., Korolev V.M., Panfilov D.I., Rashitov P.A., Tulskii V.N. Assessment of the Technical and Economic Effect from Using Automatic Voltage Control Devices on 10/0.4 kV Transformers in Power Distribution Networks. Bulletin of MPEI. 2021;5:27—36. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2021-5-27-36.
---
The work is executed: Within the Framework of the Project Implementation, Using Measures of State Support for the Development of Cooperation Between Russian Educational Organizations of Higher Education, State Scientific Institutions and Organizations Implementing Complex Projects for the Creation of High-tech Production, Provided for by the Decree of the Government of the Russian Federation No. 218 of April 9, 2010. Within the Framework of the Applied Project «Development and Creation of High-tech Production of High-speed Semiconductor Devices for Regulating the Output Voltage of Transformers Under Load as Part of Transformer Substations of Class 6–10/0.4 kV Digital Distribution Networks» with the Support of the Ministry of Education and Science of the Russian Federation (Agreement No. 075-11-2019-060)
