The Influence of Overhead Power Line Effective Voltage Deviations from the Nominal Value on Relative Power Losses and on Specific Discounted Costs for Power Transmission
DOI:
https://doi.org/10.24160/1993-6982-2020-1-39-48Keywords:
effective voltage, static load characteristic, electric power, active and reactive power, total specific discounted costs, power lineAbstract
Degraded quality of electric power is one of the main factors causing increased loss of electric power in electric networks and, as a consequence, a growth of specific discounted costs and tariffs for the electricity supplied. The purpose of this study is to analyze how deviations of the 35...500 kV overhead transmission lines effective voltage from the nominal value affect conditionally constant and load losses of electricity at different load curve density values, and how voltage deviations alter the specific total discounted costs both for increased and decreased voltage levels. It is demonstrated, by using static load active and reactive power characteristics for 35...500 kV lines, that any voltage deviation from the nominal level inevitably leads to a growth of technical energy losses and upsetting of normal operation of existing electrical installations of power systems and consumers.
The change of conditionally constant and load losses caused by a change of the 500 kV overhead line effective voltage for different power line load curve density values is analyzed. In view of the fact that the total discounted costs do not fully determine the real cost for transmitting
1 kW-h of electricity via an overhead line and cannot serve as a criterion in comparing versions with different transmitted power levels or with a different reporting period, an original power line economic-mathematical model is proposed, which was developed based on the total discounted specific costs. By using this model, the change of these costs in varying the power line effective voltage is considered. The obtained study results can be used for elaborating a detailed methodology for identifying the main factors causing electric power losses in overhead power lines and for economically optimizing the operating voltage regimes of existing power lines with different values of their load curve density values.
References
1. Железко Ю.С., Артемьев А.В., Савченко О.В. Расчет, анализ и нормирование потерь электроэнергии в электрических сетях. М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2005.
2. Железко Ю.С. Потери электроэнергии. Реактивная мощность. Качество электроэнергии. Руководство для практических расчетов. М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2009.
3. Воротницкий В.Э. Энергосбережение и повышение энергетической эффективности в электрических сетях. М.: Теплоэнергетик, 2016.
4. Сафонов Д.Т., Лютаревич А.Г., Долингер С.Ю., Бирюков С.В. Влияние отклонения напряжения на потери мощности в электрооборудовании электрических сетей и потребителей // Омский научный вестник. 2013. № 2 (120). С. 203—206.
5. Петрова Е.Г. Определение потери мощности при потере напряжения в радиальных сетях с учетом характеристик нагрузки и других параметров электрических систем. М.: Изд-во МЭИ, 1996.
6. Железко Ю.С., Шаров Ю.В., Зарудский Г.К., Сипачева О.В., Шведов Г.В. Потери электроэнергии в электрических сетях: основные сведения, расчет и нормирование. М.: Издат. дом МЭИ, 2011.
7. Шаров Ю.В. Гаджиев М.Г. Измерение потерь мощности на корону в линиях сверхвысокого напряжения // Электро. 2010. № 3. С. 19—23.
8. Геркусов А.А. Оптимизация потерь электроэнергии, передаваемой по воздушным линиям напряжением 110 кВ и выше // Научно-технические ведомости СПбГПУ. 2015. № 1 (214). С. 89—96.
9. Лисина Л.Ф. Балансы реактивной мощности и их составляющие // Вестник Ангарской гос. техн. академии. 2013. № 7. С. 62—67.
10. Воротницкий В.Э., Рабинович М.А., Краковский С.К. Оптимизация режимов электрических сетей 220…750 кВ по реактивной мощности и уровням напряжения // Энергия единой сети. 2013. № 3(8). С. 50—59.
11. Бурман А.П., Розанов Ю.К., Шакарян Ю.Г. Управление потоками электроэнергии и повышение эффективности электроэнергетических систем М.: Изд-во МЭИ, 2012.
12. Горожанкин П.А., Майоров А.В., Макаровский С.Н., Рубцов А.А. Управление напряжением и реактивной мощностью в электроэнергетических системах. Европейский опыт // Электрические станции. 2008. № 6. С. 40—47.
13. Конюхова Е.А. Электроснабжение объектов. М.: Академия, 2004.
14. Статические характеристики электрических нагрузок [Электрон. ресурс] www.5fan.ru/wievjob. php?id=74337 (дата обращения 14.01.2019).
15. Барановский А.И. и др. Экономика промышленности. Т. 1. Общие вопросы экономики. М.: Изд-во МЭИ, 1997.
16. Барановский А.И. и др. Экономика промышленности. Т. 2. Экономика и управление энергообъектами. М.: Изд-во МЭИ, 1998.
17. Improved Decision Aid Methods and Tools to Support Evaluation of Investment for Transport and Energy Networks in Europe. Deliverable 3.2. Methodological Developments [Электрон ресурс] www.eva-tren.eu/ Documenti/D3.2_final.pdf (дата обращения 14.01.2019).
18. Геркусов А.А., Макаров В.М. Технико-экономическое обоснование выбора параметров и режимов работы проектируемых линий электропередачи // Вестник Ивановского гос. энергетического ун-та. 2016. Т. 20. № 2. С. 66—73.
19. Геркусов А.А., Габдулвалиева Е.И. Экономическая коррекция плотностей тока в проводах действующих воздушных линий 110…220 кВ // Известия вузов. Серия «Проблемы энергетики». 2018. № 9 — 10. С. 25—32.
20. Кочкин В.И., Шакарян Ю.Г. Применение гибких (управляемых) электропередач переменного тока в энергосистемах. М.: Изд-во Торус Пресс, 2011.
--
Для цитирования: Геркусов А.А. Влияние отклонений действующего напряжения воздушных линий от номинального значения на относительные потери электроэнергии и удельные дисконтированные затраты на ее передачу // Вестник МЭИ. 2020. № 1. С. 39—48. DOI: 10.24160/1993-6982-2020-1-39-48.
#
1. Zhelezko Yu.S., Artem'ev A.V., Savchenko O.V. Raschet, Analiz i Normirovanie Poter' Elektroenergii v Elektricheskikh Setyakh. M.: Izd-vo NTS ENAS, 2005. (in Russian).
2. Zhelezko Yu.S. Poteri Elektroenergii. Reaktivnaya Moshchnost'. Kachestvo Elektroenergii. Rukovodstvo dlya Prakticheskikh Raschetov. M.: Izd-vo NTS ENAS, 2009. (in Russian).
3. Vorotnitskiy V.E. Energosberezhenie i Povyshenie Energeticheskoy Effektivnosti v Elektricheskikh Setyakh. M.: Teploenergetik, 2016. (in Russian).
4. Safonov D.T., Lyutarevich A.G., Dolinger S.Yu., Biryukov S.V. Vliyanie Otkloneniya Napryazheniya na Poteri Moshchnosti v Elektrooborudovanii Elektricheskikh Setey i Potrebiteley. Omskiy Nauchnyy Vestnik. 2013;2 (120):203—206. (in Russian).
5. Petrova E.G. Opredelenie Poteri Moshchnosti pri Potere Napryazheniya v Radial'nykh Setyakh s Uchetom Kharakteristik Nagruzki i Drugikh Parametrov Elektricheskikh Sistem. M.: Izd-vo MEI, 1996. (in Russian).
6. Zhelezko Yu.S., Sharov Yu.V., Zarudskiy G.K., Sipacheva O.V., Shvedov G.V. Poteri Elektroenergii v Elektricheskikh Setyakh: Osnovnye Svedeniya, Raschet i Normirovanie. M.: Izdat. Dom MEI, 2011. (in Russian).
7. Sharov Yu.V. Gadzhiev M.G. Izmerenie Poter' Moshchnosti na Koronu v Liniyakh Sverkhvysokogo Napryazheniya. Elektro. 2010;3:19—23. (in Russian).
8. Gerkusov A.A. Optimizatsiya Poter' Elektroenergii, Peredavaemoy po Vozdushnym Liniyam Napryazheniem 110 kV i Vyshe. Nauchno-tekhnicheskie Vedomosti SPbGPU. 2015;1 (214):89—96. (in Russian).
9. Lisina L.F. Balansy Reaktivnoy Moshchnosti i Ikh Sostavlyayushchie. Vestnik Angarskoy Gos. Tekhn. Akademii. 2013;7:62—67. (in Russian).
10. Vorotnitskiy V.E., Rabinovich M.A., Krakovskiy S.K. Optimizatsiya Rezhimov Elektricheskikh Setey 220…750 kV po Reaktivnoy Moshchnosti i Urovnyam Napryazheniya. Energiya Edinoy Seti. 2013;3(8): 50—59. (in Russian).
11. Burman A.P., Rozanov Yu.K., Shakaryan Yu.G. Upravlenie Potokami Elektroenergii i Povyshenie Effektivnosti Elektroenergeticheskikh Sistem M.: Izd-vo MEI, 2012. (in Russian).
12. Gorozhankin P.A., Mayorov A.V., Makarovskiy S.N., Rubtsov A.A. Upravlenie Napryazheniem i Reaktivnoy Moshchnost'yu v Elektroenergeticheskikh Sistemakh. Evropeyskiy Opyt. Elektricheskie Stantsii. 2008;6:40—47. (in Russian).
13. Konyukhova E.A. Elektrosnabzhenie Ob′ektov. M.: Akademiya, 2004. (in Russian).
14. Staticheskie Kharakteristiki Elektricheskikh Nagruzok [Elektron. Resurs] www.5fan.ru/wievjob.php?id=74337 (Data Obrashcheniya 14.01.2019). (in Russian).
15. Baranovskiy A.I. i dr. Ekonomika Promyshlennosti. T. 1. Obshchie Voprosy Ekonomiki. M.: Izd-vo MEI, 1997. (in Russian).
16. Baranovskiy A.I. i dr. Ekonomika Promyshlennosti. T. 2. Ekonomika i Upravlenie Energoob′ektami. M.: Izd-vo MEI, 1998. (in Russian).
17. Improved Decision Aid Methods and Tools to Support Evaluation of Investment for Transport and Energy Networks in Europe. Deliverable 3.2. Methodological Developments [Elektron Resurs] www.eva-tren.eu/Docu- menti/D3.2_final.pdf (Data Obrashcheniya 14.01.2019).
18. Gerkusov A.A., Makarov V.M. Tekhniko-ekonomicheskoe Obosnovanie Vybora Parametrov i Rezhimov Raboty Proektiruemykh Liniy Elektroperedachi. Vestnik Ivanovskogo Gos. Energeticheskogo Un-ta. 2016; 20;2:66—73. (in Russian).
19. Gerkusov A.A., Gabdulvalieva E.I. Ekonomicheskaya Korrektsiya Plotnostey Toka v Provodakh Deystvuyushchikh Vozdushnykh Liniy 110…220 kV. Izvestiya Vuzov. Seriya «Problemy Energetiki». 2018;9 — 10: 25—32. (in Russian).
20. Kochkin V.I., Shakaryan Yu.G. Primenenie Gibkikh (Upravlyaemykh) Elektroperedach Peremennogo Toka v Energosistemakh. M.: Izd-vo Torus Press, 2011. (in Russian).
--
For citation: Gerkusov A.A. The Influence of Overhead Power Line Effective Voltage Deviations from the Nominal Value on Relative Power Losses and on Specific Discounted Costs for Power Transmission. Bulletin of MPEI. 2020;1:39—48. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2020-1-39-48
2. Железко Ю.С. Потери электроэнергии. Реактивная мощность. Качество электроэнергии. Руководство для практических расчетов. М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2009.
3. Воротницкий В.Э. Энергосбережение и повышение энергетической эффективности в электрических сетях. М.: Теплоэнергетик, 2016.
4. Сафонов Д.Т., Лютаревич А.Г., Долингер С.Ю., Бирюков С.В. Влияние отклонения напряжения на потери мощности в электрооборудовании электрических сетей и потребителей // Омский научный вестник. 2013. № 2 (120). С. 203—206.
5. Петрова Е.Г. Определение потери мощности при потере напряжения в радиальных сетях с учетом характеристик нагрузки и других параметров электрических систем. М.: Изд-во МЭИ, 1996.
6. Железко Ю.С., Шаров Ю.В., Зарудский Г.К., Сипачева О.В., Шведов Г.В. Потери электроэнергии в электрических сетях: основные сведения, расчет и нормирование. М.: Издат. дом МЭИ, 2011.
7. Шаров Ю.В. Гаджиев М.Г. Измерение потерь мощности на корону в линиях сверхвысокого напряжения // Электро. 2010. № 3. С. 19—23.
8. Геркусов А.А. Оптимизация потерь электроэнергии, передаваемой по воздушным линиям напряжением 110 кВ и выше // Научно-технические ведомости СПбГПУ. 2015. № 1 (214). С. 89—96.
9. Лисина Л.Ф. Балансы реактивной мощности и их составляющие // Вестник Ангарской гос. техн. академии. 2013. № 7. С. 62—67.
10. Воротницкий В.Э., Рабинович М.А., Краковский С.К. Оптимизация режимов электрических сетей 220…750 кВ по реактивной мощности и уровням напряжения // Энергия единой сети. 2013. № 3(8). С. 50—59.
11. Бурман А.П., Розанов Ю.К., Шакарян Ю.Г. Управление потоками электроэнергии и повышение эффективности электроэнергетических систем М.: Изд-во МЭИ, 2012.
12. Горожанкин П.А., Майоров А.В., Макаровский С.Н., Рубцов А.А. Управление напряжением и реактивной мощностью в электроэнергетических системах. Европейский опыт // Электрические станции. 2008. № 6. С. 40—47.
13. Конюхова Е.А. Электроснабжение объектов. М.: Академия, 2004.
14. Статические характеристики электрических нагрузок [Электрон. ресурс] www.5fan.ru/wievjob. php?id=74337 (дата обращения 14.01.2019).
15. Барановский А.И. и др. Экономика промышленности. Т. 1. Общие вопросы экономики. М.: Изд-во МЭИ, 1997.
16. Барановский А.И. и др. Экономика промышленности. Т. 2. Экономика и управление энергообъектами. М.: Изд-во МЭИ, 1998.
17. Improved Decision Aid Methods and Tools to Support Evaluation of Investment for Transport and Energy Networks in Europe. Deliverable 3.2. Methodological Developments [Электрон ресурс] www.eva-tren.eu/ Documenti/D3.2_final.pdf (дата обращения 14.01.2019).
18. Геркусов А.А., Макаров В.М. Технико-экономическое обоснование выбора параметров и режимов работы проектируемых линий электропередачи // Вестник Ивановского гос. энергетического ун-та. 2016. Т. 20. № 2. С. 66—73.
19. Геркусов А.А., Габдулвалиева Е.И. Экономическая коррекция плотностей тока в проводах действующих воздушных линий 110…220 кВ // Известия вузов. Серия «Проблемы энергетики». 2018. № 9 — 10. С. 25—32.
20. Кочкин В.И., Шакарян Ю.Г. Применение гибких (управляемых) электропередач переменного тока в энергосистемах. М.: Изд-во Торус Пресс, 2011.
--
Для цитирования: Геркусов А.А. Влияние отклонений действующего напряжения воздушных линий от номинального значения на относительные потери электроэнергии и удельные дисконтированные затраты на ее передачу // Вестник МЭИ. 2020. № 1. С. 39—48. DOI: 10.24160/1993-6982-2020-1-39-48.
#
1. Zhelezko Yu.S., Artem'ev A.V., Savchenko O.V. Raschet, Analiz i Normirovanie Poter' Elektroenergii v Elektricheskikh Setyakh. M.: Izd-vo NTS ENAS, 2005. (in Russian).
2. Zhelezko Yu.S. Poteri Elektroenergii. Reaktivnaya Moshchnost'. Kachestvo Elektroenergii. Rukovodstvo dlya Prakticheskikh Raschetov. M.: Izd-vo NTS ENAS, 2009. (in Russian).
3. Vorotnitskiy V.E. Energosberezhenie i Povyshenie Energeticheskoy Effektivnosti v Elektricheskikh Setyakh. M.: Teploenergetik, 2016. (in Russian).
4. Safonov D.T., Lyutarevich A.G., Dolinger S.Yu., Biryukov S.V. Vliyanie Otkloneniya Napryazheniya na Poteri Moshchnosti v Elektrooborudovanii Elektricheskikh Setey i Potrebiteley. Omskiy Nauchnyy Vestnik. 2013;2 (120):203—206. (in Russian).
5. Petrova E.G. Opredelenie Poteri Moshchnosti pri Potere Napryazheniya v Radial'nykh Setyakh s Uchetom Kharakteristik Nagruzki i Drugikh Parametrov Elektricheskikh Sistem. M.: Izd-vo MEI, 1996. (in Russian).
6. Zhelezko Yu.S., Sharov Yu.V., Zarudskiy G.K., Sipacheva O.V., Shvedov G.V. Poteri Elektroenergii v Elektricheskikh Setyakh: Osnovnye Svedeniya, Raschet i Normirovanie. M.: Izdat. Dom MEI, 2011. (in Russian).
7. Sharov Yu.V. Gadzhiev M.G. Izmerenie Poter' Moshchnosti na Koronu v Liniyakh Sverkhvysokogo Napryazheniya. Elektro. 2010;3:19—23. (in Russian).
8. Gerkusov A.A. Optimizatsiya Poter' Elektroenergii, Peredavaemoy po Vozdushnym Liniyam Napryazheniem 110 kV i Vyshe. Nauchno-tekhnicheskie Vedomosti SPbGPU. 2015;1 (214):89—96. (in Russian).
9. Lisina L.F. Balansy Reaktivnoy Moshchnosti i Ikh Sostavlyayushchie. Vestnik Angarskoy Gos. Tekhn. Akademii. 2013;7:62—67. (in Russian).
10. Vorotnitskiy V.E., Rabinovich M.A., Krakovskiy S.K. Optimizatsiya Rezhimov Elektricheskikh Setey 220…750 kV po Reaktivnoy Moshchnosti i Urovnyam Napryazheniya. Energiya Edinoy Seti. 2013;3(8): 50—59. (in Russian).
11. Burman A.P., Rozanov Yu.K., Shakaryan Yu.G. Upravlenie Potokami Elektroenergii i Povyshenie Effektivnosti Elektroenergeticheskikh Sistem M.: Izd-vo MEI, 2012. (in Russian).
12. Gorozhankin P.A., Mayorov A.V., Makarovskiy S.N., Rubtsov A.A. Upravlenie Napryazheniem i Reaktivnoy Moshchnost'yu v Elektroenergeticheskikh Sistemakh. Evropeyskiy Opyt. Elektricheskie Stantsii. 2008;6:40—47. (in Russian).
13. Konyukhova E.A. Elektrosnabzhenie Ob′ektov. M.: Akademiya, 2004. (in Russian).
14. Staticheskie Kharakteristiki Elektricheskikh Nagruzok [Elektron. Resurs] www.5fan.ru/wievjob.php?id=74337 (Data Obrashcheniya 14.01.2019). (in Russian).
15. Baranovskiy A.I. i dr. Ekonomika Promyshlennosti. T. 1. Obshchie Voprosy Ekonomiki. M.: Izd-vo MEI, 1997. (in Russian).
16. Baranovskiy A.I. i dr. Ekonomika Promyshlennosti. T. 2. Ekonomika i Upravlenie Energoob′ektami. M.: Izd-vo MEI, 1998. (in Russian).
17. Improved Decision Aid Methods and Tools to Support Evaluation of Investment for Transport and Energy Networks in Europe. Deliverable 3.2. Methodological Developments [Elektron Resurs] www.eva-tren.eu/Docu- menti/D3.2_final.pdf (Data Obrashcheniya 14.01.2019).
18. Gerkusov A.A., Makarov V.M. Tekhniko-ekonomicheskoe Obosnovanie Vybora Parametrov i Rezhimov Raboty Proektiruemykh Liniy Elektroperedachi. Vestnik Ivanovskogo Gos. Energeticheskogo Un-ta. 2016; 20;2:66—73. (in Russian).
19. Gerkusov A.A., Gabdulvalieva E.I. Ekonomicheskaya Korrektsiya Plotnostey Toka v Provodakh Deystvuyushchikh Vozdushnykh Liniy 110…220 kV. Izvestiya Vuzov. Seriya «Problemy Energetiki». 2018;9 — 10: 25—32. (in Russian).
20. Kochkin V.I., Shakaryan Yu.G. Primenenie Gibkikh (Upravlyaemykh) Elektroperedach Peremennogo Toka v Energosistemakh. M.: Izd-vo Torus Press, 2011. (in Russian).
--
For citation: Gerkusov A.A. The Influence of Overhead Power Line Effective Voltage Deviations from the Nominal Value on Relative Power Losses and on Specific Discounted Costs for Power Transmission. Bulletin of MPEI. 2020;1:39—48. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2020-1-39-48
Downloads
Published
2019-03-14
Issue
Section
Electrical Complex and Systems (05.09.03)
