Оценка эффективности мероприятий по компенсации реактивной мощности в электрических сетях высокого напряжения 10-35 кВ

1.

Казахская академия транспорта и
коммуникаций имени М. Тынышпаева
Магистерская диссертация
На тему: Оценка эффективности
мероприятий по компенсации реактивной
мощности в электрических сетях высокого
напряжения 10-35 кВ компании АО "Алатау
жарық компаниясы" Илийского района »
Магистрант: гр. МНЭЭ 14-1 Тұрсын Ш
Руководитель: доцент, к.тн Кельбасс С.В

2.

Основные задачи и объемы выполненных работ в
диссертации:
Объект исследования:
Цель исследования:
Новизна исследования:
Компенсация реактивной мощности с использованием батарей
статических конденсаторов с использованием модуля «NОVАR»
Оценка фактической эффективности внедрения опытной системы
компенсации
реактивной
мощности
в
распределительных
электрических сетях АО «Алатау жарық компаниясы»
с целью
снижения технических потерь.
Компенсация реактивной мощности с комбинацией батарей статических
компенсаторов
АО УККЗ
с использованием микроконтролера с
системой автоматического контроля соsφ фирмы “Novar”
Задачи:
1. Исследование выбранных объектов трансформаторных подстанции (ТП) для оценки возможности разрешения и
выбора мощности батарей статических конденсаторов(БСК).
2. Расчеты по определению номинальной мощности и количества батарей статических компенсаторов
3. Разработка рабочих схем подключения батарей статических компенсаторов на выбранных ТП 35/10(6) кВ
4. Теоретическое применение устройств компенсации на базе БСК Усть- Коменагорского конденсаторного
завода(УКЗ)
5. Расчет потребления активной и реактивной мощности на выбранных объектах с учетом БСК и без учета БСК для
определения эффекта снижения потерь.
6. Расчеты электрических режимов участков сети 0,38/6-10 /35 кВ с учетом и без учета БСК
7. Расчеты по оценке экономической эффективности фактического снижения потерь по данным приборов учета.

3.

Потоки реактивной мощности в энергосистеме
Генерируемая генераторами реактивная мощность
передается в высоковольтные электрические сети.
В отличие от активной мощности реактивная
мощность для потребителей не должна поставляться
по линиям электропередачи высокого напряжения,
так как это значительно увеличивает потери в сети и
снижает пропускную способность ВЛ.
Регулирование напряжения в системе
электроснабжения осуществляется изменением
коэффициентов трансформации трансформаторов,
реакторами, синхронными компенсаторами,
батареями статических конденсаторов и т.п.

4.

Электротехника
Повышенное потребление реактивной
мощности электроприемниками или пониженный
коэффициент мощности
cos
Возрастание тока , протекающего через сеть
I
P2 Q2
3 U
Снижается пропускная
способность сетей
Необходимость увеличения
сечения проводов - удорожание
S
ρlP2
ΔPU2cos2
P
P
S
P 2 Q2
Увеличиваются потери
активной мощности
2
2
ΔP P Q R
U2
Перерасходуется
электроэнергия на
транспорт
Необходимость прокладки
новых ЛЭП–удорожание
Увеличиваются потери
напряжения
ΔU P R Q X
U
Снижается напряжение на шинах
электроприемников
Дополнительное увеличение тока
в электрической сети, которое
приводит к еще большим потерям
напряжения

5. Компенсация реактивной мощности в сетях потребителя

Наиболее действенным и эффективным способом снижения потребляемой
из сети реактивной мощности является применение установок компенсации
реактивной мощности (конденсаторных установок БСК). Наглядно это
представлено на рисунках:
В общем случае, при установке БСК на шинах подстанций Потребителя, снижение
суммарных затрат на оплату электроэнергии зависит от уровня компенсации реактивной
мощности и величины тарифа. Эффективность компенсации реактивной мощности
существенно повышается с ростом тарифов на электроэнергию и увеличением сменности
работы оборудования.

6.

Использование конденсаторных установок
Для компенсации реактивной мощности предполагается использование конденсаторных
установок низкого напряжения изготовляемых на Усть- Каменогорском конденсаторном заводе.
Преимущества УКМ 63-0,4-150-50 УЗ
Конденсаторные установки высокого напряжения модернизированные имеют следующие преимущества
по сравнению с аналогичными выпускаемыми по техническим условиям оборудованиям:
улучшенные на 20% массогабаритные характеристики;
удобство в обслуживании коммутационных аппаратов;
в конструкции предусмотрена возможность ступенчатого снижения мощности до 150 квар с шагом в 50
квар;
увеличена степень защиты; в комплектации используются:
разъединители с улучшенной блокировкой и регулировкой;
Установку предлагается оснастить автоматическим электронным регулятором конденсаторных
батарей «NОVАR».
Применение специализированных регуляторов NОVАR производства фирмы КМВ SУSTЕM
s.r.о. (Чехия) обеспечивает автоматическое регулирования значения соsφ, контроль содержания в сетей
высших гармоник тока и напряжения, задание постоянно компенсируемой мошности, аварийнопредупредительную сигнализацию при неисправностях и недопустимых отклонениях параметров
электросетей.

7.

Компенсация реактивной мощности путем расстановки нерегулируемых конденсаторных батареи
по распределительной сети 10 кВ в ТП это задача оптимизации выбора мест установки БСК которая,
заключается в определении тех узлов нагрузки, которые создают наибольшие потери от протекания
потребляемой реактивной мощности узла по участкам электрической сети. Использование указанного
принципа выбора мест установки БСК, предполагает решение задачи определения потерь мощности в
продольных элементах (ветвях) сети от токов нагрузки по узлам сети.
Рисунок 1- Схема подключения батарей статических компенсаторов
к шинам 0,4 кВ 6- ТП

8.

Расчет потокораспределение активных и реактивных
мощностей по электрическим сетям 6-10кВ АО
«Алатау жарық компаниясы» с учетом и без учета
компенсирующих устроиств
Расчеты выполнены с использованием программного комплекса Nеw Rаstr Win (РАСТР)
по электрическим сетям АО «Алатау жарық компаниясы» Илийского района.
В комплексе РАСТР расчеты установившегося электрического режима выполняются
методом Ньютона-Рафсона. Система линейных алгебраических уравнений решается методом
Гаусса с предварительной оптимизацией порядка исключения неизвестных.
№
Наименование ТП
1
2
ТП №3/1
ТП №7/5
3
4
5
6
7
ТП №7/10
ТП №101/1
ТП №102/4
ТП №172/2
ТП №266/1
Итого
Питающий
центр
РП-3
РП-3
ПС-3
РП-3
ПС-1
РП-5
РП-8
Потери мощности кВт
до КРМ
после КРМ
590
140
50
39
140
70
1029
540
100
45
32
120
61
898
Снижение
потерь %
8,47%
28,6%
10,0%
17,9%
14,3%
12,9%
12,73%
Анализ результатов расчета показывает, что установка 14 батарей статических
конденсаторов на шинах 0,4 кВ ТП общей мощностью 762,5 кВар, позволяет снизить
уровень нагрузочных потерь на 131 кВт или на 12,7% при этом, уровни напряжения на
шинах 0,4кВ ТП не превышают допустимых отклонений ±5%. В целом снижение
нагрузочных потерь колеблется от 10% до 28%.

9.

Графическое изображение потокораспределение по
фидеру

10.

Оценка экономической эффективности компенсации
реактивной мощности по основным экономическим
показателям
Согласно рассчитанной смете установка конденсаторных батарей с сопровождающимся
затратами составит 498 500 тенге. Финансовые средства необходимые для этих мероприятий
будут заимствованы в виде кредита. Кредитором предполагается стать один из существующих
банков г.Алматы.
Расчет экономических показателей проекта
Срок службы конденсаторных батарей - 15 лет
Процентная ставка -15%.
Кредит: 10 лет
Метод определения чистой текущей стоимости (NРV)

11.

Оценка экономической эффективности компенсации
реактивной мощности по основным экономическим
показателям
Определим NРV для двух вариантов: При процентной ставки банка 15%
NРV=1 247 293.9 тенге
где Iо= 1 592 390 тенге
СF= 565812.88 тенге
n-10лет
При процентной ставки банка 33,9%
NРV= -13 413,5 тенге
где Iо= 1 126 218 тенге
СF= 565 812.88 тенге
n-10лет
В результате расчета NРV имеет положительное значение. Значит, в
результате проекта ценность фирмы возрастет, инвестирование идет на пользу,
проект считается приемлемым.
Срок окупаемости проекта 5,5 лет

12.

Заключение
Работа по улучшению показателей технико-экономической эффективности систем
электроснабжения потребителей на основе управления потоками реактивной мощности
и ее компенсации на месте потребления необходима.
В диссертационной работе были рассмотрены установки КРМ на батареях статических конденсаторов с
использованием системы “Novar”;
Были определены места оптимального исспользования БТК;
Был произведен расчет потерь РМ с использованием КРМ и без. Эксперементальные данные показали, что
использование КРМ значительно снижает потери.
Теоретическая оценка снижения потерь электроэнергии за период работы сети с учетом установки батарей
статических компенсаторов.
Был рассмотрен вопрос определения дохода при компенсации реактивной мощности. Оно составило 5.5 лет
при эксплуатации БТК 15 лет.

13.

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!