Исследование энергетических показателей системы электроснабжения при внешних и внутренних изменениях электрических параметров
Автор: Табаров Б.Д.
Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика @vestnik-susu-power
Рубрика: Электротехнические комплексы и системы
Статья в выпуске: 4 т.24, 2024 года.
Бесплатный доступ
В работе приводятся результаты исследования энергетических показателей в разных участках систем электроснабжения с известным механическим регулятором напряжения типа переключение без возбуж-дения и новым регулятором напряжения типа двухподдиапазонный реакторно-тиристорный управляемый регу-лятор напряжения при снижении напряжения питающей сети и повышении тока активно-индуктивной нагрузки. Данные исследования проводились в среде MATLAB на разработанной блочно-модульной имитационной модели трансформаторной подстанции системы электроснабжения мощностью 1 МВ∙А и напряжением 6/0,4 кВ при активно-индуктивном характере нагрузки с углом фазового сдвига тока нагрузки φ = 45 град. Результаты исследования энергетических показателей в разных участках системы электроснабжения показали, что известный регулятор напряжения не имеет способности сохранения уровня напряжения у потребителей на заданном значении, изменение которого в сторону уменьшения приводит не только к комплексному снижению энергетических показателей электроустановки, но и к ухудшению качества выпускаемой продукции и сокращению срока службы электрооборудования. Полученные результаты численных экспериментов, прове-денных при помощи предлагаемого двухподдиапазонного реакторно-тиристорного управляемого регулятора напряжения, подтверждают, что предлагаемое устройство благодаря расширению его функциональных воз-можностей, несмотря на внешние и внутренние изменения электрических параметров, повышает энергетические показатели во всех участках системы электроснабжения, в результате чего в том числе устраняются проблемы по возникновению дополнительных потерь электроэнергии. Приводится также интегральная характеристика стабилизации напряжения у потребителей с существующим и предлагаемым регулятором напряжения. Наиболее целесообразной областью применения предлагаемого двухподдиапазонного реакторно-тиристорного управляемого регулятора напряжения являются трансформаторные подстанции напряжением 35/(6, 10)/0,4 кВ, где требуется плавное и точное регулирование напряжения с высокими технико-экономическими показателями.
Питающая сеть, система электроснабжения, активно-индуктивная нагрузка, энергетические показатели, переключение без возбуждения, двухподдиапазонный реакторно-тиристорный управляемый регулятор напряжения и системы импульсно-фазового управления
Короткий адрес: https://sciup.org/147247632
IDR: 147247632 | УДК: 621.314 | DOI: 10.14529/power240405
Research of energy indicators of the power supply system with external and internal changes in electrical parameters
The paper considers the study results of energy indicators in different sections of power supply systems with a well-known mechanical voltage regulator of the switching type without excitation and a new voltage regulator of the two-band reactor-thyristor controlled voltage regulator with a decrease in the supply voltage and an increase in the active-inductive load current. The studies were conducted in the MATLAB environment on the developed block-modular simulation model of a transformer substation of an electric power supply system with a capacity of 1 MV∙A with a voltage of 6/0.4 kV with an active-inductive nature of the load with a phase shift angle of the load current φ = 45 degrees. The study results of energy indicators in different sections of the power supply system prove that the well-known voltage regulator does not have the ability to maintain the voltage level of consumers at a given value, which leads not only to a comprehensive decrease in the energy performance of the electrical installation, but also to a deterioration in the quality of products and a reduction in the service life of electrical equipment. The obtained results of numerical experiments with the proposed dual-band reactor-thyristor controlled voltage regulator confirm that the proposed device, due to the expansion of its functionality, despite external and internal changes in electrical parameters, increases energy performance in all sections of the power supply system, which results in the elimination of the problems of additional power losses among other things. The paper also gives an integral characteristic of voltage stabilization for consumers with an existing and proposed voltage regulator. The most appropriate application area of the proposed dual-band reactor-thyristor controlled voltage regulator is transformer substations with a voltage of 35/(6, 10)/0.4 kV, which requires smooth and accurate voltage regulation with high technical and economic indicators.
Список литературы Исследование энергетических показателей системы электроснабжения при внешних и внутренних изменениях электрических параметров
- Распоряжение Правительства РФ от 09 июня 2020 г. № 1523-р «Энергетическая стратегия России на период до 2035 года» [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://government.ru/docs/39847/ (Дата обращения: 16.03.2024).
- Климаш. В.С. Регулировочные свойства, энергетические показатели и моделирование в среде Matlab выпрямителей и регуляторов переменного напряжения: учеб. пособие / В. С. Климаш. – Комсомольск-на-Амуре: ФГБОУ ВПО «КнАГТУ», 2015. – 114 с.
- Кобозев, В. А. Качество электроэнергии и энергоэффективность систем электроснабжения потребителей: учебное пособие / В. А. Кобозев, И. В. Лыгин. – Москва, Вологда: Инфра-Инженерия, 2022. – 356 c.
- Сарваров, А.С. Оценка эффективности затрат на повышение энергетических показателей в сетях с полупроводниковыми преобразователями / А.С. Сарваров, Ю.В. Шевырёв, О.В. Фёдоров // Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». – 2015. – Т. 15, № 3. – С. 11–19. DOI: 10.14529/power150302.
- Лоскутов, А.Б. Оценка энергетической эффективности применения напряжения 0,95 кВ в системе электроснабжения с распределенной нагрузкой / А.Б. Лоскутов, А.Н. Фитасов, С.А. Петрицкий // Журнал труды Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева. 2019. № 3(126). С. 73–79.
- Николаев, А.А. Повышение эффективности работы электротехнического комплекса «дуговая сталеплавильная печь – статический тиристорный компенсатор»: моногр. / А.А. Николаев. – Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2017. – 318 с.
- Железко. Ю.С. Потери электроэнергии. Реактивная мощность. Качество электроэнергии: Руководство для практических расчетов. Москва: ЭНАС, 2009. 456 с.
- Способ управления источником реактивной мощности: пат. 2282912 Рос. Федерация: МПК Н01F 29/14 / Брянцев А.М.; заявитель и патентообладатели Брянцев А.М. – № 2007131358/09; заявл. 17.08.2007; опубл. 27.10.2008. Бюл. № 30.
- Воронов И. В., Политов Е. А. Повышение эффективности эксплуатации систем электроснабжения предприятий путем комплексного использования SMART GRID и нейронных сетей // Вестник КузГТУ. 2012. – № 2. – С. 63–66.
- Солодуха Я.Ю. Состояние и перспективы внедрения в электропривод статических компенсаторов реактивной мощности (обобщение отечественного и зарубежного опыта). Реактивная мощность в сетях с несинусоидальными токами и статические устройства для её компенсации. – М.: Информэлектро, 1981. – 67 с.
- A. E. Hammad and M. Z. El-Sadek, “Prevention of Transient Voltage Instabilities Due To Induction Motor Loads by Static Var Compensators,” IEEE Transactions on Power Systems, Vol. 4, No. 3, August 1989, pp. 1182–1190.
- K. V. Patil, J. Senthil, J. Jiang, and R. M. Mathur, “Application of STATCOM for Damping Torsional Oscillations in Series Compensated AC Systems,” IEEE Transactions on Energy Conversion, Vol. 13, No. 3, September 1998, pp. 237–243.
- J.J. Paserba, D.J. Leonard, N.W. Miller, S.T. Naumann, M.G. Lauby, and F.P. Sener, Coordination of a distribution level continuously controlled compensation device with existing substation equipment for long term var management, IEEE Transactions on Power Delivery, 9(2), 1034–1040, April 1994.
- Effects of Source Voltage Harmonics on Power Factor Compensation in AC Chopper Circuits // Electrical Power Quality and Utilisation. – 2008. – Vol. 13, № 1.
- B. Faradanesh and A. Schuff, Dynamic studies of the NYS transmission system with the Marcy CSC in the UPFC and IPFC configurations, IEEE Conference on Transmission and Distribution, New York, Vol. 3, pp. 1175–1179, September 2003.
- W. H. Litzenberger, R. K. Varma, and J. D. Flanagan, Eds., “An Annotated Bibliography of High-Voltage Direct-Current Transmission and FACTS Devices, 1996–1997,” Published by the Electric Power Research Institute (EPRI) and the Bonneville Power Administration (BPA), Portland, OR, 1998.
- T. J. E. Miller, Ed., Reactive Power Control in Electric Power Systems, John Wiley and Sons, New York, 1982.
- Дед, А.В. и др. Определение допустимых диапазонов регулирования медленных изменений напряжений путем имитационного моделирования. – Омский научный вестник, 2018, №5(161), с. 90–96, DOI:10.25206/1813-8225-2018-161-90-96.
- Шидловский А.Н., Кузнецов В.Г. Повышение качества энергии в электрических сетях. Киев: Наукова думка, 1985, 268 с.
- Способ управления пускорегулирующим устройством силового трансформатора: пат. 2667095 Рос. Федерация: МПК Н02М 5/25, G05F1/30 / Климаш В.С., Табаров Б.Д.; заявитель и патентообладатели Климаш В.С., Табаров Б.Д. – № 2017147194; заявл. 29.12.2017; опубл. 14.09.2018. Бюл. № 26.
- Табаров Б.Д., Соловьев В.А., Сериков А.В. Система стабилизации напряжения потребителей при нестабильности питающего напряжения и колебаниях тока нагрузки // Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». 2023. Т. 23, № 3. С. 41–50. DOI: 10.14529/power230304
- Блочно-модульная модель двухтрансформаторной подстанции с двухподдиапазонным реакторно-тиристорным устройством: свид. № 2022611670 Рос. Федерация / Климаш В.С., Табаров Б.Д.; заявитель и патентообладатели Климаш В.С., Табаров Б.Д. – № 2022610782/69; заявл. 24.01.2022; опубл. 31.01.2022. Бюл. № 2.
- Климаш С.В., Климаш В.С., Власьевский С.В. Специализированные модули для исследования энергетических показателей электротехнических устройств в среде Matlab // Электротехнические системы и комплексы. 2017. № 3(36). С. 11–16. https://doi.org/10.18503/2311- 8318-2017-3(36)-11-16
- Климова, Г. Н. Электроэнергетические системы и сети. Энергосбережение: учебное пособие для вузов / Г. Н. Климова. – 2-е изд. – Москва: Издательство Юрайт, 2024. – 179 с.
