Обоснование оптимальных вариантов реконструкции сетей 0,38 кВ сельскохозяйственного назначения

При проектировании сетей 0,38 кВ сельскохозяйственного назначения считается, что не превышение протяженности линии от ТП до наиболее удаленного потребителя 0,5 км практически автоматически обеспечивает необходимый уровень напряжения. В процессе же эксплуатации протяженность сети возрастает, меняются нагрузки электроприемников, из-за чего нормы качества электрической энергии, предусмотренные [1], в системах электроснабжения не всегда обеспечиваются [2,3,4]. О возможных масштабах такого несоответствия косвенно можно судить по количеству в электрических сетях линий повышенной протяженности.

Цель исследования. Количественная оценка доли распределительных сетей 0,38 кВ, нуждающихся в реконструкции из-за наличия у них потребителей с необеспеченным качеством электроэнергии. Разработка алгоритма и компьютерной программы, позволяющий обосновать наиболее оптимальный вариант реконструкции.

Основная часть. Анализ состояния распределительных сетей на январь 2018 года Малоархангельского и Верховского РЭС ПАО «МРСК Центра» - «Орелэнерго» (МРЭС и ВРЭС, соответственно) показывает, что на балансе РЭС находится 305 и, соответственно, 446 ВЛ 0,38 кВ общей протяженностью 385,9 км и 480,9 км. В таблице 1 приведены данные о наличии среди них линий повышенной протяженности.

Таблица 1 – Количество ВЛ 0,38 кВ с повышенной протяженность магистральных участков

Указанные РЭС являются типичными представителями сельскохозяйственных сетевых районов. Поэтому можно утверждать , что больше половины существующих ВЛ-0,38 кВ потенциально имеют потребителей с необеспеченным качеством электроэнергии и нуждаются в реконструкции. Практическая реализация этого мероприятия требует значительных материальных затрат и проведения большого объёма проектно-конструкторских работ.

С целью систематизации поиска оптимального варианта реконструкции ВЛ-0,38 кВ был разработан алгоритм, реализованный в виде программного продукта. При его создании учитывалось следующее.

Основными возможными вариантами реконструкции сети являются:

• 1.    Самым очевидным способом устранения несоответствия у потребителя показателей качества электроэнергии нормативным требованиям (в основном уровня напряжения по причине повышенной протяженности ВЛ) это замена сечения проводов на большие на всей линий или на её части , соответственно, с использованием проводов марки СИП ;

• 2.    Установка стабилизаторов напряжения у наиболее удалённых потребителей с необеспеченным качеством электроэнергии. Данное решение позволяет точечно устранить проблему низкого уровня напряжения у потребителя. При этом стабилизаторами напряжения могут обеспечиваться как отдельные электроприемники с применением однофазных устройств, так и возможно рассмотрение установки трехфазных стабилизаторов на группу потребителей;

• 3.    Установка вольтодобавочных трансформаторов (бустеров) с обоснованием места их установки. Дополнительно повысить эффективность этого варианта позволяет использование адаптивного регулирования напряжения [5];

• 4.    Перенос центров питания в центры нагрузок , т. е. разукрупнение электрической сети за счёт строительства дополнительных ВЛ-10 кВ и использования столбовых ТП 10/0,4 кВ.

Перечисленные варианты реконструкции заложены в алгоритме программы, предусматривающей нахождение наиболее оптимального из них для конкретной распределительной сети.

Программа реализована на базе Microsoft Excel с использованием методики программирования, изложенной в [6,7].

В соответствии с приведенным на рисунке 1 алгоритмом программы при его реализации была создана база данных о всех видах оборудования, необходимых для рассматриваемых вариантов реконструкции. Причем, кроме технических были собраны и стоимостные характеристики электрооборудования.

Программа работает в следующей последовательности. После ввода схемы и параметров анализируемой сети рассчитываются режимы ее работы с нахождением отклонения напряжения у потребителей и построением графика отклонений. Если у всех потребителей отклонения не превышают допустимые, то выводится найденный график и делается вывод о том, что реконструкция не нужна.

В ином случае начинается расчет варианта с заменой сечения провода на следующее большее до тех значений сечений, при которых будет выполняться условие ΔUn ≤ ΔUдоп или необходим переход на более мощные по механическим нагрузкам опоры. Кроме этого, может проявится ограничение F > Fдоп, где Fдоп-наибольшее используемое на ВЛ-38 кВ сечение. В этом и первом случае выводится диаграмма отклонений напряжений и находится величина дисконтированных затрат.

Рисунок 1 – Блок-схема алгоритма программы “Выбор оптимального варианта реконструкции сети 0,38 кВ”

Во втором случае при расчете дисконтированных затрат учитывается демонтаж старых и установка новых опор. При расчетах предусмотрена замена провода не на всей линии, а на ее части, а также применение на разных участках ВЛ разных сечений проводов.Расчеты во втором варианте реконструкции, предусмотренные программой, позволяют определить тип, количество и, в конечном итоге, величину дисконтированных затрат при установке у потребителей стабилизаторов напряжения для выполнения условия ΔUn ≤ ΔUдоп.

В третьем варианте определяются: место установки, номинальная мощность, диаграмма отклонений напряжений и дисконтированные затраты при установке вольтодобавочного трансформатора.

Расчеты четвертого варианта позволяют для существующего расположения и значений нагрузок найти центр нагрузок, определиться с местом и мощностью столбовой ТП 10/0,4 кВ, наметить конструктивное исполнение ВЛ-10 кВ (обычное или совмещенное [3,8]) и рассчитать дисконтированные затраты.

Анализ результатов расчетов, проведенных программой, позволяет установить оптимальный вариант реконструкции.

Заключение.

По итогам выполненного исследования можно сделать следующие выводы:

• 1.    Около 60% современных распределительных сетей 0,38 кВ сельскохозяйственного назначения из-за повышенной протяженности не обладают гарантированным обеспечением потребителей качественной электроэнергией.

• 2.    Для решения проблемы обеспечения качественной электроэнергией всех потребителей необходимо проведение большого обьема работ по реконструкции сетей. Возможные варианты реконструкции достаточно многочисленны и обладают широким диапазоном технико-экономических показателей. Разработанный программный продукт предлагается проектировщикам для обоснования в каждом конкретном случае оптимального решения по реконструкции сети 0,38 кВ.