Способы и алгоритмы управления элементами электрических сетей с целью увеличения их энергоэффективности тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.06, кандидат наук Новгородов Никита Александрович

• Новгородов Никита Александрович
• кандидат наук
• 2021

Оглавление диссертации кандидат наук Новгородов Никита Александрович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СЕТИ НИЗКОГО НАПРЯЖЕНИЯ

1.1 Элементы электрических сетей и их характеристики

1.1.1 Характеристики трансформаторных подстанций и трансформаторов

1.1.2 Характеристики дизель-генераторов

1.1.3 Характеристики линий электропередач

1.2 Нагрузки элементов электрических сетей

1.2.1 Нагрузки понижающих трансформаторных подстанций

1.2.2 Нагрузки дизельных электрических станций

1.2.3 Нагрузки кабельных линий

1.3 Потери энергии в элементах электрических сетей и факторы, влияющие на потери

1.3.1 Классификация потерь энергии

1.3.2 Потери энергии в понижающих трансформаторах

1.3.3 Потери энергии в кабельных линиях

1.3.4 Потери энергии в дизель-генераторах

1.3.5 Потери энергии в элементах электрических сетей вследствие несимметрии напряжений и токов

Выводы по первой главе

ГЛАВА 2. СУЩЕСТВУЮЩИЕ СПОСОБЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕМЕНТАМИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ

2.1 Управление трансформаторами

2.1.1 Способы и средства регулирования напряжения в сетях

2.1.2 Регулирование мощности трансформаторной подстанции

2.1.3 Использование устройств управляемой коммутации

2.2 Управление дизель-генераторами

2.3 Управление несимметрией в сети

2.4 Средства автоматизации и управления работой элементов электрических сетей

2.4.1 Коммутаторы электрических цепей

2.4.2 Программируемые логические контроллеры

2.4.3 Датчики измеряемых величин

Выводы по второй главе

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИ КОММУТАЦИИ ЭЛЕМЕНТОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ

3.1 Описание модели и методов исследования переходных процессов коммутации выключателей в понижающей трансформаторной подстанции

3.2 Исследование переходных процессов при включении выключателей

3.2.1 Исследование влияния моментов включения полюсов выключателя на увеличение токов переходных процессов

3.2.2 Исследование влияния несимметрии токов нагрузки на увеличение токов переходных процессов

3.2.3 Исследование влияния уровня нагружения понижающего трансформатора на увеличение токов переходных процессов

3.2.4 Исследование влияния изменения коэффициента мощности нагрузки на увеличение токов переходных процессов

3.2.5 Исследование влияния изменения мощности понижающего трансформатора на увеличение токов переходных процессов

3.2.6 Исследование влияния изменения схемы соединения обмоток понижающего трансформатора на увеличение токов переходных процессов

3.3 Исследование переходных процессов при отключении выключателей

3.4 Критерии выбора моментов коммутации выключателей системы управления элементами системы электроснабжения с целью повышения

энергоэффективности работы выключателей

Выводы по третьей главе

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕМЕНТАМИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ

4.1 Требования к системам управления работой элементов электрических сетей

4.2 Управление работой понижающих трансформаторных подстанций

4.2.1 Схема управления переключением нагрузок понижающего трансформатора с одной фазы на другую в однотрансформаторной ПТП

4.2.2 Система управления подключением и отключением понижающих трансформаторов и переключением нагрузок понижающих трансформаторов с одной фазы на другую в двухтрансформаторной ПТП

4.3 Система управления переключением ДГ для уменьшения расхода топлива, учитывающая характеристики ДГ за предыдущий период оценки

4.4 Система управления переключением нагрузок воздушных (кабельных) линий электропередач с одной фазы на другую

Выводы по четвертой главе

ГЛАВА 5. АЛГОРИТМЫ И МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ СИСТЕМ

УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕМЕНТАМИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ

5.1 Алгоритм работы системы управления понижающей

трансформаторной подстанцией с двумя трансформаторами

5.1.1 Подпрограмма переключения трансформаторов в зависимости от величины их нагрузки

5.1.2 Подпрограмма управления включением и отключением силовых выключателей

5.1.3 Подпрограмма управления переключением нагрузок для снижения несимметрии токов нагрузки ПТП

5.1.4 Подпрограмма коммутации нагрузок ПТП

5.2 Алгоритм работы системы управления понижающей трансформаторной подстанцией с одним трансформатором

5.3 Алгоритм системы управления режимами работы дизель-генераторов на дизельной электрической станции

5.3.1 Подпрограмма переключения ДГ в ДЭС

5.4 Алгоритм системы управления переключением нагрузок линий электропередач

5.4.1 Подпрограмма снижения потерь от несимметрии нагрузок линий электропередач

5.5 Оценка экономической целесообразности применения разработанных систем управления элементами системы электроснабжения

5.5.1 Оценка экономической целесообразности применения системы управления понижающей трансформаторной подстанцией с одним трансформатором

5.5.2 Оценка экономической целесообразности применения системы управления двухтрансформаторной понижающей трансформаторной подстанцией

5.5.3 Оценка экономической целесообразности применения разработанной системы управления дизельной электростанцией

Выводы по пятой главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ

161

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

ЭС - электрическая сеть;

НН - низкое напряжение;

ВН - высокое напряжение;

ПТ - понижающий трансформатор;

ПТП - понижающая трансформаторная подстанция;

ДЭС - дизельная электростанция;

ДГ - дизель-генератор;

ТТ - трансформатор тока;

ТН - трансформатор напряжения;

КПД - коэффициент полезного действия;

в - коэффициент загрузки трансформатора;

81 - коэффициент несимметрии токов нагрузки;

cosф - коэффициент мощности нагрузки;

Рнагр - мощность нагрузки;

8ном - полная номинальная мощность трансформатора;

Пхх. - потери холостого хода (при номинальном напряжении трансформатора); Пкз. - потери короткого замыкания (при номинальном токе вторичной

обмотки трансформатора); П - коэффициент полезного действия трансформатора; 1к - время коммутации полюсов выключателя; т - время переходного процесса; Д1 - увеличение тока переходного процесса; Ди - перенапряжение;

д - относительные потери топлива на выработку электроэнергии; § - удельный расход топлива.

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы обусловлена высокими ценами на электроэнергию и топливо, необходимого для ее производства, а также на оборудование системы электроснабжения: понижающих трансформаторов трансформаторных подстанций, кабелей воздушных и кабельных линий электропередач, дизель-генераторов дизельных электростанций.

В городских и сельских системах электроснабжения низкого напряжения сейчас используются способы и устройства управления, разработанные еще в советский период. Они основаны на применении устаревших устройств релейной техники, нередко управление производится в ручном режиме. Применение устаревших способов управления ведет к снижению энергоэффективности электроустановок, не говоря уже о низком экономическом эффекте от их использования.

Вопросам теории и практики проектирования систем управления элементами систем электроснабжения посвящены работы А.Ф. Дьякова, В.И. Идельчика, В.Л. Козиса, Н.И. Овчаренко, М.А. Берковича, В.Л. Гладышева, В.Л. Семенова.

Существующие способы управления никак не учитывают режимы работы элементов системы электроснабжения, их индивидуальные характеристики, состояние рабочей среды и т.п., что также ведет к снижению энергоэффективности элементов сети электроснабжения.

Работа посвящена разработке новых способов управления элементами системы электроснабжения, которые за счет подстройки под режимы работы элементов, способны повысить их энергоэффективность.

Основными негативными факторами, вызывающими увеличение потерь энергии, являются несоответствие рабочих режимов элементов системы электроснабжения оптимальным режимам и переходные процессы, возникающие при коммутациях нагрузок к элементам системы электроснабжения. Недостатком существующей практики проектирования

систем управления является также отсутствие четкого критерия осуществления коммутации нагрузок, учитывающего их характеристики.

Следствием указанных недостатков является снижение энергоэффективности работы элементов системы электроснабжения, постепенное ухудшение изоляции кабелей и частей элементов системы электроснабжения, а также их срока службы.

Объектом исследования являются методы управления для повышения энергоэффективности элементов системы электроснабжения при их эксплуатации.

Предметом исследования являются системы управления элементами системы электроснабжения, обеспечивающие снижение потерь электроэнергии, а также параметры переходных процессов в элементах системы электроснабжения при коммутации нагрузки.

Целью работы является снижение потерь электроэнергии в элементах системы электроснабжения и повышение их энергоэффективности за счет создания систем управления, учитывающих изменения параметров нагрузки и их влияние на переходные процессы в ходе коммутации нагрузок элементов системы электроснабжения.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Проанализировать энергетические характеристики основных элементов системы электроснабжения, нагрузок и потерь в элементах электрических сетей и существующих способов управления элементами электрических сетей.

2. Разработать принципы и алгоритмы работы системы управления элементами электрических сетей, учитывающие характеристики нагрузки.

3. Разработать технические решения для управления элементами системы электроснабжения.

4. Разработать модель и программное обеспечение для исследования переходных процессов при коммутации элементов электрических сетей и влияния изменений параметров нагрузки на процессы коммутации.

5. Сформировать критерии для осуществления эффективной коммутации элементов электрических сетей.

Методы исследования основаны на математическом моделировании процессов, происходяцих при коммутации, программировании, теории автоматического управления и электротехники. В ходе исследования использовались современные пакеты программ MatLab, MathCAD, Visual Basic for Application.

Научная новизна заключается в следующем:

1. Разработаны способы управления работой элементов системы электроснабжения и их коммутацией, позволяющие снизить потери в элементах сети электроснабжения.

2. Разработаны алгоритмы для управления элементами электрических сетей, учитывающие их состояние и состояние нагрузки в режиме реального времени.

3. Получены новые результаты исследований, отображающие влияние изменений параметров нагрузки на процессы коммутации.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Способы, позволяющие снизить потери электроэнергии в понижающих трансформаторных подстанциях и линиях электропередач.

2. Способы управления работой дизель-генераторов для уменьшения расхода топлива на дизельных электростанциях.

3. Алгоритмы и схемы управления работой систем управления для снижения потерь от несимметрии токов нагрузок элементов сети электроснабжения.

4. Алгоритмы, управляющие переключением элементов электрических сетей, позволяющие снизить потери электрической энергии от неравномерности нагрузок понижающих трансформаторов и ЛЭП, расход топлива дизельных электростанций.

5. Результаты исследования, показывающие влияние изменений параметров нагрузки на характеристики переходных процессов при коммутации нагрузки к элементам системы электроснабжения.

Практическая значимость заключается в:

1. Разработанных программном обеспечении и моделях, позволяющих определять моменты коммутации нагрузок с целью снижения потерь энергии в элементах системы электроснабжения.

2. Разработанных алгоритмах управления коммутацией нагрузок к элементам сети электроснабжения, позволяющих снизить потери электроэнергии в них и повысить энергоэффективность их работы.

3. Разработанных технических решениях, реализующих алгоритмы управления коммутацией нагрузок к элементам системы электроснабжения.

Основные результаты работы были получены автором в ходе проведенных исследований в рамках научно-исследовательских работ «Автономные системы децентрализованного энергообеспечения (кластерные энергосберегающие системы выработки, транспорта и преобразования тепловой и электрической энергии)», «Разработка интеллектуальных систем снижения несимметрии токов в элементах распределительных сетей низкого напряжения». Результаты научно-исследовательской работы реализованы на предприятии ООО «ЖилТЭК» п.Снежный Комсомольского района Хабаровского края и подтверждены актом внедрения.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Способы и алгоритмы управления элементами электрических сетей с целью увеличения их энергоэффективности»

Апробация работы.

Основные результаты диссертационной работы докладывались и получили одобрение на:

- 39-й научно-технической конференции аспирантов и студентов, г.Комсомольск-на-Амуре, 2009 г.;

- Международной научно-практической конференции, г. Пенза,

2010 г.;

- Шестой Всероссийской научно-технической конференции с международным участием, 2011 г.;

- Международной научно-практической конференции, г. Курск,

2011 г.;

- Международном молодежном форуме «Интеллектуальные энергосистемы», г. Томск, 2016 г.

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 1 5 работ включая: 5 статей в журналах, рекомендованных ВАК РФ, 6 статей и тезисов в прочих изданиях. На созданные в процессе исследования программы получены 2 свидетельства о государственной регистрации программ для ЭВМ. Также были получены 2 патента на изобретения.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка используемой литературы и двух приложений, в которых представлены алгоритмы разработанных систем управления и акт о внедрении результатов диссертационной работы. Общий объем диссертации 161 страница машинописного текста, в том числе 144 страницы основного текста, 51 рисунок и 18 таблиц, 2 приложения на 17 страницах.

ГЛАВА 1.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СЕТИ НИЗКОГО НАПРЯЖЕНИЯ 1.1 Элементы электрических сетей и их характеристики

Электрические сети низкого напряжения делятся на автономные электрические сети и сети низкого напряжения, получающие питание от систем высокого напряжения. Основными элементами электрических сетей низкого напряжения в общем случае являются дизель-генераторы (ДГ), трансформаторные подстанции (ТП) и линии электропередач (ЛЭП).

1.1.1 Характеристики трансформаторных подстанций и трансформаторов

Трансформатор - статическое электромагнитное устройство, выполняющее функцию преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения той же частоты. Трансформаторы бывают повышающими и понижающими. Первые используются для повышения низкого напряжения, взятого с обмоток дизель-генератора для последующей передачи на большое расстояние (десятки километров) в автономных сетях электроснабжения. Понижающие трансформаторы используются для снижения напряжения до уровня необходимого потребителю, применяются как в автономных, так и в городских системах электроснабжения.

Трансформаторная подстанция (ТП) обычно содержит один или несколько трансформаторов.

Основными характеристиками трансформаторных подстанций являются

[65]:

- тип исполнения (делятся на открытые или закрытые);

- число трансформаторов на подстанции.

Основными характеристиками трансформатора являются:

- номинальная полная мощность трансформатора, В-А;

- линейные напряжения каждой обмотки, В;

- линейные токи при номинальной мощности, А;

- частота, Гц;

- число фаз;

- схема соединения обмоток («звезда-звезда с нулем», «треугольник-звезда с нулем», «звезда-зигзаг с нулем» - наиболее популярные схемы соединения) [40];

- группа соединения обмоток (от 0 до 11);

- напряжение короткого замыкания, характеризующее падение напряжения в обмотках, В;

- напряжение холостого хода, В;

- потери холостого хода при номинальном напряжении, кВт;

- потери короткого замыкания при номинальном токе вторичной обмотки ПТ, кВт;

- система охлаждения (масляные трансформаторы, сухие, с негорючим жидким диэлектриком).

В распределительных сетях в основном применяются двухобмоточные трехфазные трансформаторы с естественным масляным охлаждением номинальной мощностью от 25 до 630 кВА и частотой 50 Гц.

Основные характеристики применяемых трансформаторов приведены в таблице 1.1 в соответствии с [1, 2, 3].

Таблица 1. 1

Основные характеристики трансформаторов, применяемых в автономных и

городских электросетях низкого напряжения

§ном., кВА Схема и группа соединения обмоток Пх.н., кВт Пк.н., кВт Ик.з., % Цном., кВ

Масляные трансформаторы серии ТМ, ТМГ

100 У/У0-0, А/У0-11 0,33 1,95 4,5 6

У/2н-11 2,20

160 У/У0-0, А/У0-11 0,48 2,60 4,5 6

У/2н-11 3,10 4,8

180 У/У0-0, А/У0-11 1,00 4,00 5,5 6

Продолжение таблицы 1.1

250 У/У0-0, А/У0-11 0,65 3,90 5,0 6

320 У/У0-0, А/У0-11 1,60 6,07 5,5 6

400 У/У0-0, А/У0-11 0,84 6,10 4,5 6

560 У/У0-0, А/У0-11 2,50 9,40 5,5 6

630 У/У0-0, А/У0-11 1,31 8,70 4,5 6

Сухие трансформаторы серии ТС, ТСЛ, ТСЗ

100 У/У0-0, А/У0-11 0,48 1,8 4,0 6

160 У/У0-0, А/У0-11 0,75 3,0 4,0 6

250 У/У0-0, А/У0-11 0,90 3,5 4,0 6

400 У/У0-0, А/У0-11 1,15 4,7 4,0 6

630 У/У0-0, А/У0-11 1,20 7,2 6,0 6

Трансформаторы с негорючим жидким диэлектриком серии ТНЭ

160 У/У0-0, А/У0-11 - 2,28 4,0 6

250 У/У0-0, А/У0-11 - 3,25 4,8 6

400 У/У0-0, А/У0-11 - 4,5 4,3 6

630 У/У0-0, А/У0-11 - 6,8 5,3 6

В таблице 1.1 указаны масляные трансформаторы мощностью 180, 320 и 560 кВА, которые после 1970 года не производятся отечественной промышленностью, но по-прежнему работают в городских и сельских сетях Хабаровского края и России в целом. Перечисленные характеристики индивидуальны для конкретных марок трансформаторов, производителей, вплоть до конкретного трансформатора. Поэтому для расчетов точнее будет использовать паспортные данные конкретных трансформаторов или проводить измерения необходимых величин при их отсутствии.

1.1.2 Характеристики дизель-генераторов

ДГ применяются в автономных системах электроснабжения в качестве источников электроэнергии и в городских системах, в качестве резервного источника электроснабжения в аварийных случаях.

Основные характеристики дизель-генераторных агрегатов [21]:

- номинальная мощность дизеля (л.с., кВт);

- номинальная мощность генератора (кВт);

- номинальный удельный расход топлива дизеля (г/л.с.-ч, г/кВт-ч);

- удельный расход топлива на выработку электроэнергии при равенстве значений мощности нагрузки и номинальной мощности генератора (г/кВт-ч);

- моторесурс дизеля (ч);

- номинальная частота вращения ДГ (об/мин);

- КПД генератора;

- отношение мощности дизеля к мощности генератора.

У одинаковых дизель-генераторных агрегатов различаются характеристики номинальной мощности и номинального удельного расхода топлива. Это связано с постоянным совершенствованием дизельных агрегатов. Для разных ДГ, при одинаковой номинальной мощности, их номинальный удельный расход топлива может существенно отличаться. Характеристики ДГ, применяемых в автономных сетях электроснабжения приведены ниже (таблица 1.2) [24,25,26,72,73].

Таблица 1.2

Основные характеристики дизель-генераторов

№ пт Тип ДГ Тип двигателя Тип генератора Номинальная мощность ЯГ: кВт Удельный расход топлива при 75%/'100% мощности. г.кВт.ч кпддг при 75%/100% мощности Моторесурс, 1ЫС. часов

1 АЯ 50 - Т400 ММЗ Д-246.4 МТБ 160 МБ4 50 197Д/277 0.423 0.304 8

2 АЯ 60 - Т400 ММЗ Д-246.4 МТБ 160 МВ4 60 19 2.7-272 0.433 0.310 8

3 АЯ 75 - Т400 ММЗ Д-266.4 МБ 160 LA4 75 191.5.-262.9 0.440 0.321 8

4 АД 100-Т400 ММЗ Д-266.4 МШ 160 LA4 100 187.9,-25 7.6 0.449 0.327 8

5 АЯ 100-Т400 R.6105AZLD WT-274D 100 212,5/- 0.397/- 10

б ЯГА-100-T 400 6Ч15.-1Е-(ТД6КС) - 100 228.3 - 0.369 -

7 АД 150-Т400 ЯМ3^236БИ2 МШ 250 LA4 150 179,1/232,3 0,471 0,363 10

8 АД 160-Т400 ЯМЗ-23ЙВИ2 МШ 250 LA4 160 179.6-233.2 0.469 0.362 10

9 АД 200 - Т400 ТМЗ 8481.10 МТБ 160 LB4 200 190/246,9 0.444 0.342 10

10 ЯЭУ-200 ЯМЗ-7511 ГС-200 200 -.■270 -.■0.312 20

11 АД 250 - Т400 ТМЗ S435.1G МШ 315 SB4 250 179.9-232.6 0.469 0.363 10

12 ДГА-315-1 6ЧН25/34 - 315 -/240,0 /0,351 70

и АД-315С ТМЗ 8525.10 - 315 202,9/- 0.416/- -

14 ДГА-320 6ЧН25/34 - 320 -■235.1 -/0.359 50

15 АД 400 - Т400 ЯМЗ-&503.10 МТБ 355 SA4 400 186.6.245.7 0.452 0.343 10

15 АЯ 400-Т400 WD269TAD43 LSA47.2M7 400 214.6:- 0,393/- -

17 ДГА-400 124H1S/20 - 400 -/224,2 -.0,376 7

Продолжение таблицы 1.2

IS МЭ ADV-4ÖQ Volvo Penta TAD1642GE Marelli Vlotori MJB 355 MA4 460 -/219,1 -.0.401 -

19 АД 500-T40Ü WD269TAD56 LSA49.1S4A 500 215.9- 0.3? 1/- -

20 ДГА-500 6ÄH30/50-A-2 - 500 -'226.9 -.0.372 -

21 МЭ ADV-ö 4-0 Volvo Penta TAD 13 44 GE Marelli Motori MJB 315 MA4 640 -/21Q33 -/0,378 -

22 ДГ-73 64H36/45 - 690 -'224.2 -j 0.376 6

23 ДГ-72 6HH36/45 - SOO -'224.2 -j 0.376 60

24 ДГ-72М 64H36/45 - SOO -.■223.2 -/0,378 60

25 МЭ ADV-1000 Volvo Penta TWD1643GE Marelli Vlotori MJB 3i5 MA4 1000 -/217,0 -,0,38? -

26 А.ДС-1600С Mitsubishi S16R-PTAA2 Eniiüa EG560-1600G/6300 1600 219,3/- 0,384/- -

1.1.3 Характеристики линий электропередач

Для передачи ЭЭ используются воздушные или кабельные линии, причем в сельских сетях, как правило, используются воздушные линии, а в городских, в основном, кабельные линии электропередач [36, 77, 78].

Основными характеристиками линий электропередач являются:

- тип линии (кабельная, воздушная);

- номинальное напряжение линии, В;

- сечение жилы кабеля, мм2;

- материал жилы кабеля (алюминий, медь);

- число жил кабеля;

- электрическое сопротивление жил кабелей при температуре 200С, Ом/км;

- тип применяемой изоляции жил кабеля;

- наличие и тип оболочки кабеля;

- наличие и тип защитного покрова кабеля.

Основные характеристики кабелей, применяемых в воздушных и кабельных линиях, приведены в таблице 1.3.

Таблица 1.3

Основные характеристики кабелей линий электропередач_

№ п/п Тип линии Марка Сечение, мм2 Яо, Ом/км Допустимый ток, А

1 Кабельные ААБ, АСГ, АПвБбШв, АПвВГ, АСБ, ВРГ, ПвВГ, СБ 10 1,79...3,1 87.55

2 Кабельные ААБ, АСГ, АПвБбШв, АПвВГ, АСБ 16 1,84...1,94 90.70

3 Воздушные А, АС, СИП-1, СИП-2, СИП-4 16 1,8.2,06 105.70

4 Кабельные ААБ, АСГ, АПвБбШв, АПвВГ, АСБ, АПвП, ЦААШвУ 25 0,167.1,7 340.105

5 Воздушные А, АС, СИП-1, СИП-2, СИП-4 25 1,2.1,38 135.90

6 Кабельные ААБ, АСГ, АПвБбШв, АПвВГ, АСБ, АПвП, ЦААШвУ 35 0,84.0,89 135.110

7 Воздушные А, АС, СИП-1, СИП-2, СИП-3 35 0,85.0,986 200.115

8 Кабельные ААБ, АСГ, АПвБбШв, АПвВГ, АСБ, АПвП, ЦААШвУ 50 0,59.0,62 165.130

9 Воздушные А, АС, СИП-1, СИП-2, СИП-3, СИП-4 50 0,641.0,72 245.140

10 Кабельные ААБ, АСГ, АПвБбШв, АПвВГ, АСБ, АПвП, ЦААШвУ 70 0,42.0,443 200.165

11 Воздушные А, АС, СИП-1, СИП-2, СИП-3 70 0,42.0,493 310.180

12 Кабельные ААБ, АСГ, АПвБбШв, АПвВГ, АСБ, АПвП, ЦААШвУ 95 0,31.0,326 240.197

13 Воздушные А, АС, СИП-3, СИП-4 95 0,32.0,363 370.280

14 Кабельные ААБ, АСГ, АПвБбШв, АПвВГ, АСБ, АПвП, ЦААШвУ 120 0,24.0,258 270.224

15 Воздушные А, АС, АСК, СИП-1, СИП-2, СИП-3 120 0,244.0,28 8 430.250

16 Кабельные ААБ, АСГ, АПвБбШв, АПвВГ, АСБ, АПвП, ЦААШвУ 150 0,2.0,206 305.254

17 Воздушные А, АС, АСК, СИП-3 150 0,204.0,26 3 485.440

18 Кабельные ААБ, АСГ, АПвБбШв, АПвВГ, АСБ, АПвП, ЦААШвУ 185 0,16.0,167 345.286

19 Воздушные А, АС, АСК 185 0,159.0,17 510.500

20 Кабельные ААБ, АСГ, АПвП, ЦААШвУ 240 0,129 330.390

21 Воздушные А, АС, АСК 240 0,118.0,12 3 610.590

Из исследования [4] и данных таблицы 1.3 видно, что в городских и автономных сетях низкого напряжения в основном используются линии электропередач с алюминиевыми жилами сечением от 10 до 240 мм , кабели с медными жилами в городских и автономных электросетях практически не используются, вследствие высокой стоимости меди.

1.2 Нагрузки элементов электрических сетей

Нагрузки элементов электрораспределительных сетей являются важнейшим параметром, от которого зависят как величины потерь в них, так и их стоимость. Далее подробно рассмотрены нагрузки элементов электрораспределительных сетей.

1.2.1 Нагрузки понижающих трансформаторных подстанций

Понижающие трансформаторные подстанции (ПТП) снабжают электроэнергией различные виды потребителей, к числу которых в городах относятся:

- промышленные предприятия;

- коммунально-бытовые потребители;

- учреждения образования, культуры, спорта и т.д.;

- потребители, относящиеся к сфере обслуживания;

- городской и пригородный электрифицированный транспорт;

- поселки, предприятия промышленного и сельскохозяйственного производства пригородных зон [5, 41].

Для каждой группы потребителей правильное и точное определение электрических нагрузок обеспечивает правильный выбор устройств регулирования напряжения, средств компенсации реактивной мощности, устройств релейной защиты и автоматики электрических сетей [33, 34, 35]. Нагрузки элементов электрических сетей на практике не могут быть определены с высокой точностью в силу случайных факторов, формирующих нагрузки. Поэтому при определении ожидаемых нагрузок допустимы погрешности в ±10%.

Нагрузки ПТП существенно меняются в течение суток и зависят от времени года. Нагрузки принято характеризовать зимним максимальным графиком и летним, как правило, минимальным графиком нагрузки [76], хотя

это различие в настоящее время условно. Типовые графики нагрузок для различных потребителей приведены в [4], хотя эти данные несколько устарели из-за развития бытовой техники - роста количества и единичной мощности бытовых электроприемников.

Изменение нагрузок характеризуется графиками изменения потребляемой мощности в зависимости от времени суток, недельной периодичности, доли рабочих и праздничных дней, времени года. Все перечисленные графики учитываются при расчете нагрузки [6].

Форма суточного графика нагрузки потребителей городского типа может сильно видоизменяться. Поэтому для исследований строятся усредненные графики по средним получасовым или часовым нагрузкам [4].

Расчетная нагрузка, как потребителя, так и отдельных элементов сети принимается равной ее вероятному максимальному значению за интервал времени 30 минут. Средние 30-минутные нагрузки определяют по показателям счетчика - электроэнергия, потребляемая за 30 минут делится на промежуток времени [7].

Типичный зимний суточный график изменения относительной мощности нагрузки ПТП обслуживающей жилой район зданий с газовыми плитами приведен на рисунке 1.1 [4]. Максимумы суточных графиков нагрузок ПТП зимнего периода выше соответствующих графиков, получаемых в летний период года.

Для рисунка 1.1 характерно наличие утреннего и вечернего максимума графика нагрузок. Нагрузки меняются в диапазоне от 0,24-Ртах до Ртах, где Ртах - максимальная мощность нагрузки ПТП. Сезонные изменения нагрузок для ПТП для городских РС были исследованы в [6]. Из этих данных следует, что относительная суточная максимальная мощность нагрузок ПТП меняется в диапазоне от 0,5-Ртах до Ртах.

Измерения, изложенные в [6], проведенные во время зимнего максимума и летнего минимума нагрузки показали, что в СНН г. Комсомольска-на-Амуре для трансформаторов с номинальными мощностями в диапазоне от 100 до

630 кВА нагрузки меняются в диапазоне (0,038^1)-Ртах, где Ртах - максимальная мощность нагрузки трансформатора.

100

%

80 А 70 60 50 Р 40

1 тах

30 20 10

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 ч 24

I-►

Рисунок 1.1 - Суточный зимний график изменения относительной мощности

нагрузки

Считается, что включение отдельных электроприемников, особенно в жилых районах города происходит случайно. Вследствие большого числа потребителей, подключенных к ТП, случайные колебания нагрузки усредняются, и на шинах трансформаторов они уже невелики [67], однако это утверждение требует экспериментальной проверки.

Для сельских РЭС характерны те же закономерности изменения нагрузок ПТП. Нагрузки повышающих трансформаторных подстанций сельских энергосистем будут рассмотрены ниже, так как их нагрузки практически равны нагрузкам ДЭС. Следует отметить, что мощности ПТП в сельских энергосистемах как правило меньше, чем в городских. Там очень редко

встречаются ПТ с мощностью 400 и 630 кВА. Обычное значение мощностей ПТ составляет от 100 до 250 кВА.

Большое влияние на работу ПТП оказывает несимметрия ее нагрузок. Оценка несимметрии токов производится по коэффициенту несимметрии токов нагрузки, который определяется выражением [7]:

I -1 а -р -100%

1 1Р ,

где 1тах - значение тока в максимально загруженной фазе, А; 1ср - среднее

1А + 1В + 1С

арифметическое значение тока трех фаз, А: 1ср =-3-.

В работе [8] был произведен анализ несимметрии нагрузок ПТП г.Комсомольска-на-Амуре и ПТ автономных сетей электроснабжения поселков Хабаровского края. Исследование показало, что наибольшая несимметрия нагрузок ПТП г.Комсомольск-на-Амуре наблюдается у ПТ со средними токами нагрузки от 200 до 400 А. Количество трансформаторов с полностью симметричной нагрузкой составляет около 10,5 %. Доля ПТ с низким значением коэффициента несимметрии токов (от 0 до 0,04) составляет 9,07 %. Остальная часть ПТ (80,43 %) имеет несимметрию токов свыше 0,04.

Из полученных данных следует, что в автономных сетях электроснабжения полностью отсутствуют ПТ с симметричным режимом работы. Около 92 % ПТ имеют несимметрию токов от 0 до 0,6, встречаются ПТ с коэффициентом несимметрии 2. Среднее значение коэффициента несимметрии ПТ в автономных электросетях составляет 0,343. Высокие значения несимметрии токов на шинах ПТП говорят о том, что случайные изменения нагрузок в электрических сетях НН не компенсируют друг друга.

1.2.2 Нагрузки дизельных электрических станций

В работе [9] проведено исследование нагрузок дизельных электрических станций (ДЭС) Хабаровского края. Приведен осредненный относительный суточный график нагрузки ДЭС по продолжительности показанный на рисунке 1.2.

1,2 -|

1 -Mil --

0,8 - "ТТЛ --

га ""1 I—i—I—,—. ^ —i— ет _

ü 0,6 - ITTTtt^::^

га -л

X

0,4 -

0,2

0 II II II II II II II II II II II II II II II II II II II II II II II II

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46

Получасия

Рисунок 1.2 - Осредненный относительный суточный график изменения нагрузки ДЭС по продолжительности

Из рисунка 1.2 следует, что суточная нагрузка ДЭС в диапазоне мощностей 24...1600 кВт изменяется в пределах (0,528...1)Pmax, где Pmax -максимальная суточная (получасовая) мощность нагрузки ДЭС. Там же [9] представлен осредненный график сезонных изменений нагрузок ДЭС (рисунок 1.3, точками отмечены значения для различных поселков Хабаровского края), приведена формула относительной суточной максимальной нагрузки ДЭС:

Pmax = 0,7 + 0,3-sin(2n/365-t + п/2).

Рисунок 1.3 - Осредненный график сезонных изменений нагрузок ДЭС

Из графика рисунка 1.3 следует, что относительная суточная максимальная нагрузка меняется в диапазоне (0,4... 1)Ртах.

Из сопоставления суточных графиков нагрузок ДЭС рисунков 1.2 и 1.3 видно, что диапазон изменения мощности ДЭС равен (0,21. 1)-Ртах.

В [8] был представлен анализ результатов измерений тока на выходе ДЭС, расположенных в поселках Хабаровского края. Анализ показал, что среднее значение коэффициента несимметрии токов на выходе ДЭС среди всех измерений равно 0,189. Максимальное значение коэффициента несимметрии токов составляет 1,47.

1.2.3 Нагрузки кабельных линий

Величина нагрузки кабельных линий характеризуется коэффициентом нагрузки:

и

в

тах

кл

1 доп

где 1тах - максимальное текущее значение тока нагрузки, А; 1доп - допустимое значение тока в кабеле, А.

В работе [6] были произведены измерения токов нагрузки для 159 кабельных линий, подключенных к РС г. Комсомольска-на-Амуре, в период зимнего годового максимума нагрузок. Было выявлено, что значение коэффициента нагрузки кабельных линий лежит в диапазоне 0,1^0,6, причем среднее значение коэффициента нагрузки составляет 0,125.

В работе [4] был произведен анализ результатов 4779 измерений силы тока по фидерам ПТП г. Комсомольска-на-Амуре в период зимнего годового максимума. Исследования показали, что значение плотности тока кабельных линий 0,4кВ лежит в диапазоне (0,1^6) А/мм , среднее значение плотности тока равно 0,86 А/мм .

В работе [8] были приведены данные по несимметрии токов в кабельных линиях электрических сетей г.Комсомольск-на-Амуре и в автономных электросетях поселков Хабаровского края. Результаты исследований показали, что 18 % кабельных линий г. Комсомольск-на-Амуре имеют коэффициент несимметрии токов меньше 0,1; 41 % - от 0,1 до 0,3; 41 % - свыше 0,3. Высокий уровень несимметрии токов обусловлен несбалансированным распределением однофазных нагрузок потребителей и случайными моментами их подключения к фидерам трехфазной электросети.

Из полученных данных также следует, что в воздушных линиях электропередач автономных сетей полностью отсутствуют линии с симметричным режимом работы. 87,1% линий электропередач имеют несимметрию токов от 0 до 0,7, встречаются линии электропередач, у которых коэффициент несимметрии токов составляет 2. Среднее значение коэффициента несимметрии токов линий электропередач в автономных распределительных сетях составляет 0,379.

1.3 Потери энергии в элементах электрических сетей и факторы,

влияющие на потери

Потери энергии в различных элементах электрических сетей делятся на зависящие и независящие от уровня нагрузки [68, 70]. Первые увеличиваются с увеличением нагрузки обычно пропорционально квадрату тока нагрузки (исключение составляют потери в ДГА), увеличением величины несимметрии и колебаний нагрузок. Увеличение потерь в элементах электрических сетей ведет к снижению надежности их работы, что проявляется в уменьшении срока службы элементов, старении изоляции проводов, необратимом изменении электрических и магнитных характеристик трансформаторов и генераторов, избыточном нагреве и т.д.

1.3.1 Классификация потерь энергии

Литература [10] выделяет семь составляющих потерь в различных элементах электрических сетей:

- нагрузочные потери в линиях, силовых трансформаторах и автотрансформаторах - AQн (зависят от нагрузки этих элементов и пропорциональны квадрату тока нагрузки);

- потери холостого хода в трансформаторах и автотрансформаторах -ЛQх (не зависят от нагрузки ПТ);

- потери на корону в воздушных линиях - ЛQкор (в воздушных линиях НН и СН малы и не учитываются) и потери на джоулево тепло в кабельных и воздушных линиях - AQд;

- расход электроэнергии на собственные нужды ПТП (практически не зависят от нагрузки ПТП);

- расход электроэнергии в компенсирующих устройствах (батареях статических конденсаторов, синхронных компенсаторах, генераторах, работающих в режиме компенсации, статических тиристорных компенсаторах)

- не учитывается в силу того, что данные устройства практически отсутствуют в сетях НН;

- потери в реакторах подстанций (отсутствуют на ПТП сетей НН);

- потери в измерительных ТТ и ТН и их вторичных цепях, включая счетчики электроэнергии (не зависят от нагрузки ПТП).

- потери в ДГА на передвижных и стационарных дизельных электростанциях (зависят от нагрузки ДГА), которые подразделяются на:

1) потери в дизеле;

2) основные и добавочные потери в электрогенераторе ДГА.

1.3.2 Потери энергии в понижающих трансформаторах

Общие потери мощности ПТ складываются из потерь активной и реактивной мощностей. Подробнее основные составляющие потерь в ПТ рассмотрены в [6]. Примерную величину активных и реактивных потерь мощности в ПТ можно узнать из паспортных данных на конкретный трансформатор или каталожных данных на трансформаторы.

Для характеристики режима нагрузки ПТ используется величина КПД - п. В [11] рассмотрен упрощенный метод определения КПД ПТ по следующей формуле:

2

П = 1__Пх.н. + Р • Пк.н._, (1.1)

Р •5ном• со^2 + Пх.н. + Р2 • Пк.н. где Пхн - потери холостого хода при номинальном напряжении, кВт; Пкн -

потери короткого замыкания при номинальном токе вторичной обмотки ПТ,

кВт; Бном - номинальная полная мощность трансформатора, кВА, в=8/8ном -

коэффициент нагрузки ПТ - отношение нагрузки к номинальной мощности ПТ;

cosф2 - коэффициент мощности нагрузки ПТ.

В [6] приведен суточный график по продолжительности нагрузок ПТП -

Р = р/ рптп.тах (рисунок 1.4).

1,2 1 0,8 0,6 _ 0,4

Р

0,2 0

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

t-►

Рисунок 1.4 - Зависимость P = f (t)

Там же показан относительный график изменения максимальной суточной мощности ПТП городской распределительной электросети за период в 1 год (рисунок 1.5).

1,000 0,900 0,800 0,700 0,600 0,500 0,400

р

0,200

ОД 00

0,000

сут

0 50 100 150 200 250 300 ' 350

t-►

Рисунок 1.5 - Зависимость P = f (t) Полученная зависимость была аппроксимирована следующей формулой:

Р = 0,75 + 0,25 • sin(2 • л/365 • t + п/2). (1.2)

С учетом графиков рисунков 1.4, 1.5 были оценены потери в ПТП:

*—,

— —

сут

1) с использованием данных рисунков 1.4 и 1.5 были построены усредненные годовые графики изменения относительной мощности ПТП для каждого значения коэффициента загрузки ПТП - в = (0,7... 1);

2) из этих графиков были найдены средние значения относительной мощности ПТП - и соответствующие им интервалы времени в сутках - ti^;

3) используя данные таблицы 1.1 по формуле (1.1) были найдены значения КПД - п для значения ео8ф2 = 0,94;

4) были рассчитаны потери энергии в ПТП по формуле: qi = 1 - ц{ и среднегодовые потери в ПТП с учетом продолжительности по времени ti:

qcp = указанные в таблице 1.4;

5) продифференцировав формулу (1.1) по в и приравняв к нулю было получено выражение для определения оптимального коэффициента нагрузки ПТ - вопт, при котором КПД ПТ максимальный и минимальны потери в ПТ

Рот

Пх,н. . Пк.н.;

6) подставив значения вопт в выражение (1.1) получим значения максимального КПД - цтах, минимальных относительных потерь в ПТ -

qmin = 1 - Птах и коэффициента увеличения потерь в ПТП - К^ =

Чтт

(таблица 1.4).

Таблица 1.4

Расчетные данные средних, минимальных потерь и коэффициента увеличения

потерь в ПТП

в Вномч кВА

100 160 250 400 630

Чер 0,01799 0,01560 0,01435 0,01304 0,01222

1 Цтт 0,01678 0,01464 0,01337 0,01190 0,01127

К 1,07186 1,06544 1,07352 1,09599 1,08439

Чер 0,01777 0,01548 0,01417 0,01275 0,01200

0,9 Чтгп 0,01678 0,01464 0,01337 0,01190 0,01127

К 1,05891 1,05725 1,05967 1,07145 1,06484

Продолжение таблицы 1.4

0,8 Чер 0,01784 0,01562 0,01421 0,01264 0,01197

Цтт 0,01678 0,01464 0,01337 0,01190 0,01127

К 1,06337 1,06733 1,06316 1,06259 1,06177

0,7 Чер 0,01806 0,01589 0,01437 0,01263 0,01202

Цтт 0,01678 0,01464 0,01337 0,01190 0,01127

К 1,07596 1,08573 1,07480 1,06161 1,06670

Исходя из данных таблицы 1.4 из-за суточной и сезонной неравномерности нагрузки ПТ потери в ПТП увеличиваются в (1,05725... 1,09599) раз.

1.3.3 Потери энергии в кабельных линиях

При передаче электроэнергии от генераторов станций к потребителям по всем звеньям сети, линиям и трансформаторам перелается активная мощность Р, преобразующаяся у потребителей в механическую мощность, тепловую или световую, и реактивная мощность Q, идущая на создание электромагнитных полей в электродвигателях, трансформаторах и других звеньях электропередачи [12].

Кабельные линии предназначаются для передачи и распределения электрической энергии. Городские электрические сети используют в основном подземные кабельные линии. К потерям в кабельных линиях, которые необходимо принимать во внимание, относятся джоулевы потери:

АР = 3 • 12 • Я.

Потери реактивной мощности в линии:

А£ = 3 • 12 • X.

Активное сопротивление линии:

Я = р• -,

где I и 5 - длина и сечение кабеля соответственно, р = р0(1+а^) -удельное сопротивление материала, зависящее от температуры.

По данным [6] относительные средние суточные потери в кабельных линиях городской электросети составляют меньше 0,15 % от передаваемой энергии, т.к. нагрузка кабельных линий мала. В летний период времени нагрузка сети уменьшается в 1,5^2 раза, тем самым относительные суточные потери в линиях также уменьшаются.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Новгородов Никита Александрович, 2021 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. ГОСТ 30830-2002. Трансформаторы силовые. Часть 1. Общие положения. - М.: изд-во стандартов, 2003. - 31 с.

2. ГОСТ 11677-85. Трансформаторы силовые. Общие технические условия. -М.: изд-во стандартов, 1985. - 48 с.

3. ГОСТ 12022-76. Трансформаторы трехфазные силовые масляные общего назначения мощностью от 25 до 630 кВА на напряжения до 35 кВ включительно. - М.: изд-во стандартов, 1976. - 20 с.

4. Гордин, С.А. Выбор параметров элементов городских систем электроснабжения низкого напряжения на основе математического моделирования режима их работы: дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. н., Комсомольск-на-Амуре, 2009. - 241 с.

5. Электротехнический справочник: В 3 т. Т 3. В 2 кн. Кн. 1. Производство и распределение электрической энергии (под общ.ред.профессоров МЭИ: И.Н. Орлова (гл. ред.) и др.) - М.: Энергоатомиздат, 1988.

- 880 с.: ил.

6. Ткачева, Ю.И. Разработка методов и технических средств по снижению потерь электроэнергии в распределительных сетях низкого напряжения. Дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. н., Комсомольск-на-Амуре, 2003.

- 182 с.

7. Тульчин, И.К. Электрические сети и электрооборудование жилых и общественных зданий / И.К. Тульчин, Г.И. Нудлер. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 479 с.

8. Митин, И.А. Повышение эффективности работы электрических сетей низкого напряжения при несимметричных режимах работы. Дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. н., Комсомольск-на-Амуре, 2009. - 152 с.

9. Гринкруг, Я.С. Управление режимами работы дизельных электростанций в автономных сетях электроснабжения: дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. н., Комсомольск-на-Амуре, 2006. - 171 с.

10. Методика определения потерь электрической энергии при ее передаче по электрическим сетям, утвержденная приказом Минэнерго РФ № 506 от 07.08.2014 г. - М.: Министерство энергетики, 2014. - 10 с.

11. Петров, Г.Н. Электрические машины. ч.1 Трансформаторы / Г.Н. Петров. -М.: Энергия, 1974. - 240 с.

12. Рябков, А.Я. Электрические сети и системы / А.Я. Рябков. - М.: Госэнергоиздат, 1960. - 257 с.

13. Отчеты по обоснованию нормативов расчета потерь электроэнергии по электрическим сетям поселков Боктор, Верхняя Тамбовка, Дуди, Снежный, Уктур, Кенай, Гурское, Савинское, Монгол, Аян, Аим, Нелькан, Джигда, Чумикан, Тугур, Удское, Алгазея, Тором, Неран. - Комсомольск-на-Амуре.: ООО «УНИЦЭ», 2014. - 300 с.

14. Руководство по расчету норм расхода топлива на отпуск электроэнергии дизельным электростанциям. Министерство жилищно-коммунального хозяйства РСФСР, главное энергетическое управление ПТП. - М.: «Оргкоммунэнерго», 1980. - 9 с.

15. ГОСТ 32144-2013. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. - М.: Стандартинформ, 2013. - 20 с.

16. Идельчик, В.И. Электрические системы и сети / В.И. Идельчик. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 594 с.

17. Караев, Р.И. Электрические сети и энергосистемы / Р.И. Караев, С.Д. Волобринский, И.Н. Ковалев. - М.: Транспорт, 1988. - 163 с.

18. Патент RU 2349049 С1 РФ, МПК Н 02 I 3/00, Н 02 I 3/28. Способ снижения потерь электроэнергии / М.С. Гринкруг, И.А. Митин, Ю.И. Ткачева (Яи). -№ 2007149186/09; Заявл. 29.12.2007; Опубл. 27.03.09 Бюл. №9. - 7 с.

19. Патент RU 2349012 С1 РФ, МПК Н 02 I 3/00, Н 02 I 3/28. Способ снижения потерь электроэнергии в распределительных сетях 6(10)-0,4 кВ / М.С. Гринкруг, И.А. Митин, Ю.И. Ткачева (ВД). - № 2007149185/09; Заявл. 29.12.2007; Опубл. 10.03.09 Бюл. №7. - 7 с.

20. Конюхова, Е.А. Электроснабжение объектов / Е.А. Конюхова. - М.: Издательский центр «Академия», 2006. - 320 с.

21. Алексеев, А.П. Передвижные дизельные электростанции / А.П. Алексеев, Е.Е. Чекменев. - М.: «Машиностроение», 1966. - 256 с.

22. Шевцов, Д.Е. Модели и методы управляемой коммутации в электрических сетях 6(10) кВ систем электроснабжения. Дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. н., Новосибирск, 2017. - 151 с.

23. Вольдек, А.И. Электрические машины / А.И. Вольдек. - Л.: Энергия, 1974. - 840 с.

24. http://www.200kilowatt.ru/generators/.

25. http://www.amperhaus.ru/catalog/furniture/generatory_30kwt/.

26. http://www.sklad-generator.ru/catalog/search/.

27. http://forca.ru/v/sobi2Task,sobi2Details/catid,0/sobi2Id,63/.

28. http://energoglav.ru/vyiklyuchatel-maslyanyiy-vmp-10/.

29. http://www.efo-power.ru/products/?l3=17.

30. http://www.power-e.ru/284.php.

31. http://www.rtd-universal.com/101-tiristornye-moduli.html.

32. Кадомская, К.П. Перенапряжения в электрических сетях различного назначения и защита от них: учебник / К.П. Кадомская, Ю.А. Лавров, А.А. Рейхердт. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2004. - 319 с.

33. Васильев, А.А., Крючков, И.П., и др. Электрическая часть станций и подстанций: - М.: «Энергия», 1980. - 608 с.

34. Волочков К. К., Козлов В. А. Эксплуатация сооружений городской электрической сети. - 2-е изд., перераб. - Л.: Энергия 1979. - 304 с.

35. Рожкова Л. Д., Козулин В. С. Электрооборудование станций и подстанций: Учебник для техникумов. - 3-е изд., перераб. и доп.-М.: Энергоатомиздат, 1987. - 648 с.

36. Солдаткина Л. А. Электрические сети и системы. Учеб. пособие для вузов. -М.: Энергия, 1978. - 216 с.

37. Дрехслер Р. Измерение и оценка качества электроэнергии при несимметричной и нелинейной нагрузке. Перевод с чешск. - М.: «Энергоатомиздат», 1985. - 112 с.

38. Веников В.А., Зуев Э.Н., и др. Электрические системы. Математические задачи энергетики. Учеб. для студентов вузов. Под. ред. В.А. Веникова - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. школа, 1981. - 288 с.

39. Железко Ю.С. Выбор мероприятий по снижению потерь электроэнергии в электрических сетях: Руководство для практических расчетов. - М.: Энергоатомиздат, 1989. -176 с.

40. Каминский Е. А. Звезда, треугольник, зигзаг. - 5-е изд. перераб. - М.: Энергоатомиздат, 1984. - 105 с.

41. Электротехнический справочник. В 4 т. Т.3. Производство, передача и распределение электрической энергии. Под общ. ред. проф. МЭИ. - 8-е изд., исп. и доп. - М.: Издательский дом МЭИ, 2002.

42. Гультяев А. Р. Визуальное моделирование в среде MatLab - СПб.: С -Петербург, 2000. - 400 с.

43. Половко А.М. MatLab для студента. - СПб.: БХВ-Петербург, 2005. - 320с.

44. Бахвалов Н.С., Жидков Н.П., Кобельков Г.М., Численные методы: учебное пособие. - М.: Наука. Гл. ред. физ. - мат. лит., 1987. - 600 с.

45. Руководство пользователя по MatLab. - Электрон. текстовые, граф., зв.дан. и прикладная прогр. (39 Мб). Компания MathWorks, 2019.

46. Герман-Галкин, С.Г. MatLab and Simulink. Проектирование мехатронных систем на ПК / С.Г. Герман-Галкин. - СПб.: КОРОНА-Век, 2008. - 368 с.

47. Черных, И.В. Моделирование электротехнических устройств в MATLAB. SimPowerSystems и Simulink / И.В. Черных. - М.: ДМК Пресс, 2007. - 288 с., ил.

48. Васильев, А.Н. MATLAB. Самоучитель. Практический подход / А.Н. Васильев. - СПб.: Наука и Техника, 2012. - 448 с.: ил.

49. SimPowerSystems for use with Simulink // The MathWorks, Inc, 2003. - 620 p.

50. Евдокунин, Г.А. Перенапряжения в сетях 6(10) кВ / Г.А. Евдокунин, С.С. Титенков // Новости электротехники. - 2002. - № 5 (17).

- С. 27 - 29.

51. Popov, M. Overvoltages due to switching off an unloaded transformer with a vacuum circuit breaker / M. Popov, E. Acha // IEEE Transactions on Power Delivery. - 1999. - Vol. 14. - No. 4. - P. 1317-1326.

52. Jabs, P.C. Niayesh, K., Stoa-Aanensen, N.S. Short-Circuit Making of Medium Voltage Load Break Switches Using a Grid Connected Test Circuit / 2018 IEEE International Conference on High Voltage Engineering and Application (ICHVE), ATHENS, Greece, 2018, Р. 1-4, doi: 10.1109/ICHVE.2018.8642237.

53. Буткевич, Г.В. Наибольшее допустимое время расхождения контактов воздушных выключателей для синхронизированного отключения / Г.В. Буткевич, Л.Г. Клепарская, В.Ф. Набатов // Электричество. - 1969. - № 8.

- С. 64-67.

54. Белкин, Г.С. Перспективные виды электротехнического оборудования / Г.С. Белкин, А.А. Дробышевский, В.Н. Ивакин и др. // Электротехника. -2006. - № 9. - С. 2-9.

55. Сабельников, А.С. Снижение разрушающего действия электродугового разряда при работе коммутационных аппаратов в распределительных сетях 10-0,4 кВ / А.С. Сабельников, Б.С. Компанеец // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. - 2020. - № 4.

- 133-146.

56. Andersen, E. Synchronous energizing of shunt reactors and shunt capacitors / E. Andersen, S. Berneryd, S. Lidahl // SIGRE Rep. -1988. - No. 13-12.

57. Dommel, H.W. Digital Computer Solution of Electromagnetic Transients in Single and Multiple Networks / H.W. Dommel // IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems. -1969. - Vol. PAS #88, iss. 4. - P. 388-399.

58. Веников, В.А. Переходные электромеханические процессы в электрических системах: учеб. для электроэнергет. спец. вузов / В.А. Веников. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1985. - 536 с.: ил.

59. Павлюченко, Д.А. Особенности управляемой коммутации при нормальных и аварийных режимах в электрических сетях среднего напряжения / Д.А. Павлюченко, Д.Е. Шевцов // Электро. Электротехника, электроэнергетика, электротехническая промышленность. - 2015. - № 5. - С. 41-44.

60. Применение синхронной коммутации для ограничения коммутационных перенапряжений в электрических сетях 6 (10) кВ / А.А. Ачитаев, Д.А. Павлюченко, Е.В. Прохоренко, Д.Е. Шевцов // Главный энергетик. -2014. - № 3. - С. 42-49.

61. Дмитриев, М.В. Коммутационное оборудование / М.В. Дмитриев // Новости Электротехники. - 2012. - № 5 (77). - Режим доступа: http: //www. news. elteh. ru/arh/2012/77/10. php.

62. Доманов, М.Ю. Использование новейших коммутационных аппаратов в распределительных сетях напряжением 6-10 кВ / М.Ю. Доманов, А.Н. Попов // Материалы XVI Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука и молодежь». Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова. - 2019. -С. 1035-1038.

63. Сарры, С.В. Алгоритмы функционирования микропроцессорной системы оперативной блокировки коммутационных аппаратов подстанций распределительных электрических сетей / С.В. Сарры, П.С. Киреев, В.И. Нагай, И.В. Нагай // Сборник материалов XLI международной научно-технической конференции «Кибернетика энергетических систем». - 2020.

- С. 232-235.

64. Masoum, M.A.S. Derating of Asymmetric Three-Phase Transformers Serving Unbalanced Nonlinear Loads / M.A.S. Masoum, P.S. Moses, A.S. Masoum // IEEE Transactions on Power Delivery. - 2008. - Vol. 23. - № 4.

- P. 2033-2041.

65. Тихомиров, П.М. Расчет трансформаторов: Учебное пособие для вузов. -5-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат. - 1986. - 528с.

66. Проектирование систем автоматизации технологических процессов: Справочное пособие / А.С. Клюев, Б.В. Глазов, А.Х. Дубровский, А.А. Клюев; Под ред. А.С. Клюева. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат. - 1990. - 464 с.

67. Тимченко, В.Ф. Колебания нагрузки и обмен мощности энергосистем. Анализ и синтез для решения задач управления режимами объединенных энергосистем. под ред. В.А. Веникова. М., Энергия, 1975. - 208 с.

68. Поспелов, Г.Е. Потери мощности и энергии в электрических сетях / Г.Е. Поспелов, Н.М. Сыч. - М.: Энергоиздат, 1983.

69. Идельчик В.И. Расчёты установившихся режимов электрических систем / Под ред. А.В. Веникова. - М.: Энергия, 1977.

70. Потери электроэнергии в электрических сетях энергосистем / В.Э. Воротницкий, Ю.С. Железко, В.Н. Казанцев и др.; Под ред. В.Н. Казанцева. М.: Энергоатомиздат, 1983.

71. Федосенко, Р.Я. Надежность электроснабжения и электрические нагрузки / Р.Я. Федосенко. - М.: «Энергия», 1967. - 160 с.

72. Ваншейдт, В.А. Дизели: справочник / В.А. Ваншейдт. - Москва: Машиностроение, 1964. - 600 с.

73. Шеховцов, А.Ф. Современные дизели: повышение топливной экономичности и длительной прочности / А.Ф. Шеховцов и др. - Киев: Тэхника, 1992. - 272 с.

74. Зорин, В.В. Надежность систем электроснабжения / В.В. Зорин, В.В. Тисленко, Ф. Клеппель, Г. Адлер. - Киев: Вища Школа, 1984. - 192 с.

75. Маркушевич, Н.С. Регулирование напряжения и экономия электроэнергии / Н.С. Маркушевич. - Москва: Энергоатомиздат, 1984.

76. Методика определения электрических нагрузок городских потребителей / АКХ им. К.Д. Панфилова. - Москва: Стройиздат, 1981. - 76 с.

77. Козлов, В.А. Городские распределительные электрические сети / В.А. Козлов. - Л.: Энергоиздат, 1982. - 224 с.

78. Баранов, Б.М. Сооружение и эксплуатация городских кабельных линий / Б.М. Баранов, П.Г. Поклад, Л.П. Смирнов и др. - Изд. 2-е. - Москва: Высшая школа, 1969.

79. Потребич, А.А. К выбору мероприятий по снижению потерь энергии / А.А. Потребич, Н.С. Овчинникова // Энергетика и электрификация.

- № 1. - 1986.

80. Синков, В.М. Оптимизация режимов энергетических систем / В.М. Синков, А.В.Богословский. - Киев: Высшая школа, 1973.

81. Михайленко, В.С. Исследование экспертного показателя качества переходных процессов в автоматизированных системах регулирования // Автоматизация. Современные технологии. - 2015. - С. 32-37.

82. Мартынов, В.А. Несимметричные режимы работы силовых трансформаторов со схемой соединения обмоток Y/Y0 // Вестник Ивановского государственного энергетического университета. - №2.

- 2009. - С. 88-91.

83. Арсентьев, О.В. Параллельная работа трансформаторов с несимметричными параметрами электроснабжения / О.В. Арсентьев, Д.О. Герасимов // Вестник ИрГТУ. - № 7. - 2011. - С. 111-117.

84. Маркушевич, Н.С. Автоматизированное управление режимами энергосетей 6-20 кВ / Н.С. Маркушевич. - Москва: Энергия, 1980.

85. Серебряков, А.С. Несимметричная нагрузка трехфазных трансформаторов при соединении обмоток по схеме Y/Y-0 и Y/Y0-0 / А.С. Серебряков, В.Л. Осокин // Вестник НГИЭИ. - № 3. - 2017.

- С. 50-57.

86. Njafi, A. Evaluating and derating of three-phase distribution transformer under unbalanced voltage and unbalance load using finite element method/ A. Njafi, i. iskender, N. Genc // IEEE 8th International Power Engineering and Optimization Conference (PEOCO2014), Langkawi, Malaysia. - 2014. - P. 160-165.

87. Тимонин, Ю.Н. Моделирование переходных процессов в мощных силовых трансформаторах для обоснования оптимальных алгоритмов и структуры управления его охлаждения / Ю.Н. Тимонин // Вести высших учебных заведений Черноземья. - 2011. - № 12-3. - Р. 223-228.

ПУБЛИКАЦИИ АВТОРА ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

В рецензируемых журналах из списка ВАК

88. Новгородов Н.А., Гринкруг М.С., Ткачева Ю.И. Повышение надежности работы элементов электрических распределительных сетей низкого напряжения при коммутации нагрузок, г. Казань: Научно-технический вестник Поволжья, 2012г., Ст.179-185.

89. Новгородов Н.А., Гринкруг М.С., Ткачева Ю.И. Целесообразность использования устройства переключения нагрузок при симметрировании токов в понижающих трансформаторных подстанциях 10(6)/0,4кВ, г. Воронеж: Электротехнические комплексы и системы управления, 2013г., 80 с. Ст.61-65.

90. Новгородов Н.А., Гринкруг М.С., Ткачева Ю.И. Управление дизель-генераторами дизельных электростанций с учётом изменения нагрузки электростанции, г. Казань: Известия вузов. Проблемы энергетики, 2014г., 155 с. Ст.45-50.

91. Новгородов Н.А., Гринкруг М.С. Разработка алгоритма работы системы управления дизельными электростанциями с учётом неравномерности её нагрузки, г. Комсомольск-на-Амуре: Ученые записки КнАГТУ, 2020.

- № УП-1 (47). - С. 42-47.

92. Новгородов Н.А., Гринкруг М.С., Ткачева Ю.И. Исследование влияния характеристик нагрузки на коммутацию понижающих трансформаторов 6(10)/0.4 кВ, г. Казань: Научно-технический вестник Поволжья, 2020.

- № 12. - С. 118-121.

В других изданиях

93. Новгородов Н.А., Митин А.И., Гринкруг М.С. Исследование влияния несимметрии нагрузок на показатели работы трансформатора с соединением «Звезда-звезда с нулем». Научно-техническое творчество аспирантов и студентов: материалы 39-й науч.-тех. конф. аспирантов и студентов, г.Комсомольск-на-Амуре, 2009г., в 3ч. Ч.1, 299 с. Ст.261-263.

94. Новгородов Н.А., Гринкруг М.С., Ткачева Ю.И. Повышение надежности работы трансформатора при снижении коэффициента несимметрии токов за счет рационального выбора моментов включения и отключения нагрузок. Энергосбережение, электромагнитная совместимость и качество в электрических системах: сборник статей междунар. науч.-практ. конф., г.Пенза: Приволжский дом знаний, 2010г., 104 с. Ст.25-27.

95. Новгородов Н.А., Гринкруг М.С., Ткачева Ю.И. Исследование амплитуд токов переходных процессов при подключении однофазных нагрузок к понижающему трансформатору. Энергетика: Управление, качество и эффективность использования энергоресурсов, т. 1 Электроэнергетика, г.Благовещенск: ГОУВПО «Амурский государственный университет», сборник трудов шестой Всероссийской научно-технической конференции с международным участием, 25-27 мая 2011 г., 508 с. Ст.200-203.

96. Новгородов Н.А., Гринкруг М.С., Ткачева Ю.И. Исследование процессов коммутации однофазных нагрузок в распределительных сетях низкого напряжения. Применение инновационных технологий в научных исследованиях, г.Курск: ФГБОУ ВПО «Юго-Западный государственный университет», сб. науч. ст. по материалам Междунар. науч.-практ. конф., 2011г., 284 с. Ст.99-104.

97. Новгородов Н.А., Гринкруг М.С., Ткачева Ю.И. Управление работой элементов электрических сетей низкого напряжения / М.С. Гринкруг, Н.А. Новгородов, Ю.И. Ткачева. - LAMBERT, 2016. - 117 с.

98. Новгородов Н.А. Адаптивная система управления работой элементов электрических сетей низкого напряжения, г. Томск: Сборник научных

трудов Международного молодежного форума «Интеллектуальные энергосистемы», 2016г., 4 с.

Свидетельства

99. Свидетельство РФ о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2011613798. Программа для ЭВМ «Расчет несимметричных режимов работы трансформатора» // Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет, Гринкруг М.С., Ткачева Ю.И., Новгородов Н.А. - заявка № 2011612062, зарег. в реестре прогр. для ЭВМ г. Москва 16.05.2011г. - 8 с.

100. Свидетельство РФ о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2012660620. Программа для ЭВМ «Программа для определения целесообразности переключения однофазных нагрузок в трансформаторных подстанциях» // Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет, Гринкруг М.С., Ткачева Ю.И., Новгородов Н.А. - заявка № 2012618659, зарег. в реестре прогр. для ЭВМ г. Москва 26.11.2012г. - 15 с.

Патенты

101. Патент RU 2432658 С1 РФ, МПК Н 02 J 3/00. Способ повышения надежности работы понижающей трансформаторной подстанции в распределительных сетях 6(10)/0,4 кВ / Гринкруг М.С., Ткачева Ю.И., Новгородов Н.А. Заяв. и патентообл. ГОУВПО «КнАГТУ» № 2010139826/07; Заяв. 28.09.2010; Опубл. 27.10.2011, Бюл. №30. - 9 с.

102. Патент RU 2432657 С1 РФ, МПК Н 02 J 3/00. Способ повышения надежности работы системы электроснабжения / Гринкруг М.С., Ткачева Ю.И., Новгородов Н.А. Заяв. и патентообл. ГОУВПО «КнАГТУ» № 2010139825/07; Заяв. 28.09.2010; Опубл. 27.10.2011, Бюл. №30. - 7 с.

ПРИЛОЖЕНИЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Рисунок 5.1 - Блок-схема общего алгоритма системы управления работой ПТП

с двумя ПТ

зависимости от величины их нагрузки

Рисунок 5.2 - Блок-схема подпрограммы переключения трансформаторов в зависимости от величины их нагрузки

Рисунок 5.3 - Блок-схема подпрограммы управления включением и отключением силовых выключателей

«Переключение нагрузок не требуется»

Рисунок 5.4 - Блок-схема подпрограммы снижения несимметрии нагрузок

Рисунок 5.4 - Блок-схема подпрограммы снижения несимметрии нагрузок

Рисунок 5.5 - Блок-схема подпрограммы управления коммутацией нагрузок

Рисунок 5.6 - Блок схема общего алгоритма системы управления работой ПТП

с одним ПТ

«Переключение нагрузок не требуется»

Рисунок 5.8 - Блок схема подпрограммы коммутации нагрузок для алгоритма системы управления работой ПТП с одним ПТ

Рисунок 5.9 - Блок-схема общего алгоритма системы управления работой ДЭС

9 Да

Разогрев ДГ1

= Р

-^р

Да

«Отключение ДГ2»

Включить В1, отключить В2

Р А нагр " Ркр2

Да

Включить В1

Рисунок 5.11 - Блок-схема подпрограммы снижения потерь от несимметрии

нагрузок линий электропередач

ПРИЛОЖЕНИЕ 2