У даній статті розглянуто вибір заходів щодо зниження втрат енергії на підставі комплексного підходу до їх впровадження. З результатів розрахунку видно, що даний підхід дозволяє найбільш ефективно впливати на основні показники ефективності експлуатації режиму електричної мережі та визначити оптимальні способи впровадження даних заходів. Отримані результати і метод, який використовували в даній статті, доцільно адаптувати для реальних електричних схем з великим об'ємом вихідних даних, а також для розрахунку оптимальних критеріїв введення.

Анотація наукової статті з електротехніки, електронної техніки, інформаційних технологій, автор наукової роботи - Ширяєв А.С., Калимуллин А.Т., Ткаченко В.А.


THE EFFICIENCY ANALYSIS OF COMPLEX MEASURES IN THE REDUCTION OF THE POWER LOSSES VALUE TASKS WITHOUT TEMPERATURE DEPENDS

In this article selection of measures based on the complex measures aimed on reduction of the power losses value are considered. From the calculation results show that this approach allows for the most effective impact on the main characteristics of the operational efficiency of the electric network and determine the effective methods of implementation of these ways. Obtained results and method, which used in this article, should be adjust for practically electric network with a large number of starting data. So it is need for calculate the optimal input criteria.


Область наук:

  • Електротехніка, електронна техніка, інформаційні технології

  • Рік видавництва: 2016


    Журнал: Міжнародний науково-дослідний журнал


    Наукова стаття на тему 'АНАЛІЗ ЕФЕКТИВНОСТІ КОМПЛЕКСНОГО ВВЕДЕННЯ ЗАХОДІВ У ЗАДАЧАХ ЗНИЖЕННЯ ВТРАТ ЕНЕРГІЇ БЕЗ ОБЛІКУ ТЕМПЕРАТУРИ ЕЛЕМЕНТІВ МЕРЕЖІ'

    Текст наукової роботи на тему «АНАЛІЗ ЕФЕКТИВНОСТІ КОМПЛЕКСНОГО ВВЕДЕННЯ ЗАХОДІВ У ЗАДАЧАХ ЗНИЖЕННЯ ВТРАТ ЕНЕРГІЇ БЕЗ ОБЛІКУ ТЕМПЕРАТУРИ ЕЛЕМЕНТІВ МЕРЕЖІ»

    ?DOI: 10.18454 / IRJ.2016.54.133 Ширяєв А.С.1, Калимуллин А. Т.2, Ткаченко В.А.3 1ORCID: 0000-0002-1633-0771, аспірант, 2ORCID: 0000-0002-6545-5407 аспірант, 3студент, Омський Державний Технічний Університет АНАЛІЗ ЕФЕКТИВНОСТІ КОМПЛЕКСНОГО ВВЕДЕННЯ ЗАХОДІВ У ЗАДАЧАХ ЗНИЖЕННЯ ВТРАТ ЕНЕРГІЇ БЕЗ ОБЛІКУ ТЕМПЕРАТУРИ ЕЛЕМЕНТІВ МЕРЕЖІ

    анотація

    У даній статті розглянуто вибір заходів щодо зниження втрат енергії на підставі комплексного підходу до їх впровадження. З результатів розрахунку видно, що даний підхід дозволяє найбільш ефективно впливати на основні показники ефективності експлуатації режиму електричної мережі та визначити оптимальні способи впровадження даних заходів. Отримані результати і метод, який використовували в даній статті, доцільно адаптувати для реальних електричних схем з великим об'ємом вихідних даних, а також для розрахунку оптимальних критеріїв введення.

    Ключові слова: мінімум приведених витрат, терміни окупності, комплекс заходів щодо зниження втрат активної потужності, компенсація реактивної потужності.

    Shiryaev A.S.1, Kalimullin A.T.2, Tkachenko V.A.3

    1ORCID: 0000-0002-1633-0771, postgraduate student, 2ORCID: 0000-0002-6545-5407, postgraduate student,

    3student, Omsk State Technical University THE EFFICIENCY ANALYSIS OF COMPLEX MEASURES IN THE REDUCTION OF THE POWER LOSSES

    VALUE TASKS WITHOUT TEMPERATURE DEPENDS

    Abstract

    In this article selection of measures based on the complex measures aimed on reduction of the power losses value are considered. From the calculation results show that this approach allows for the most effective impact on the main characteristics of the operational efficiency of the electric network and determine the effective methods of implementation of these ways. Obtained results and method, which used in this article, should be adjust for practically electric network with a large number of starting data. So it is need for calculate the optimal input criteria.

    Keywords: minimum of reduced cost, payback period, the complex measures aimed on reduction of the power losses value, reactive power compensation.

    В електричних розподільних мережах, напругою 6 (10) кВ для енергопостачальних організацій а ктуальна завдання пошуку і впровадження заходів, спрямованих на оптимізацію основних економічних показників ефективності експлуатації електричної мережі, такими є втрати активної потужності, енергії та пошуку оптимальних шляхів реалізації даних заходів - термінів окупності і приведених витрат. Найбільш оптимальним заходом щодо зниження втрат електричної енергії в електричних мережах необхідно вважати той захід, в якому визначено мінімум приведених витрат та терміни окупності задовольняють нормативним вимогам. В даний час найбільш поширеними заходами щодо зниження втрат електричної енергії є компенсація реактивної потужності 0,4 і 10 кВ, заміна проводу на провід більшого перерізу і заміна недовантажених і (або) перевантажених трансформаторів. В даний час заходу розглядаються ізольовано один від одного, проте, для підвищення точності розрахунку визначення оптимального заходу можна виділити два способи, розглядати комплекс заходів в їх взаємозв'язку з урахуванням температурних режимів елементів мережі. У цій статті розглядається тільки перший спосіб підвищення точності розрахунку оптимального заходу.

    У реальних умовах, в яких присутня велика кількість споживачів, завдання пошуку впровадження керуючого впливу ускладнюється через наявність великого обсягу інформації про параметри схеми, режиму електричної мережі та постійно змінюється в часі графіка навантаження. У зв'язку з цим, в цій статті розглянута найпростіша схема електропостачання і на підставі даної схеми визначений оптимальний шлях впровадження заходів щодо зниження втрат енергії. Погляньмо на цей приклад на найпростішою схемою, представленої на малюнку 1.

    Ь = 250А ^ 10 кВ (АС-50 (0,9 км)

    L = 90A N I-160А

    ТМ-1600/10

    0,4 кВ

    Рис.1 - Розрахункова схема

    Таблиця 1 - Вихідні дані для ліній [1] [2].

    Марка дроти Довжина лінії, км. Яй0 ° С, Ом / км 1доп, а I, А Середня ціна, руб * м Ціна, руб

    АС-50 0,9 0,000595 210 250 42 37800

    СИП-3 1x70 0,000493 310 250 60 54000

    Таблиця 2 - Вихідні дані для трансформаторів [3] [4] [5].

    Марка трансформатора S, МВА ^ В? Ркз, кВт? Рхх, кВт Ціна, руб.

    ТМ-1600/10 1600 10 18 2,35 760000

    ТМ-2500/10 2500 26,5 3,85 1110000

    Зробимо розрахунок параметрів режиму до компенсації і після компенсації реактивної потужності.

    Таблиця 3 - Вихідні дані і розрахунок параметрів режиму до і після компенсації реактивної потужності.

    Параметр режиму Значення параметра до компенсації Значення параметра після компенсації

    I: 90 А 77 А

    12 160 А 136 А

    13 250 А 213 А

    1324+ | 821 1324 + ^ 21

    Е2 2355 + ^ 460 2355+] 260

    Ее 3680+] 2281 3679 + Л381

    Совпа 0,85 0,99

    Оскільки в статті метою є вийти максимальний ефект від впровадження заходу, зокрема компенсація реактивної потужності, то дані процеси в деякій мірі вважаються ідеалізованими, а саме, після компенсації соБф = 0,99.

    Таблиця 4 - Параметри БСК [6] [7].

    U, кВ Тип БСК Опотр., Квар. Оку, квар. Вартість БСК, руб.

    0,4 БСК УКМ58-0,4-700-50У3 821 700 248000

    10 6 КЕП3-10,5-200-ЗУ3 1 460 1200 149205

    Терміни окупності істотно залежать від різниці втрат енергії у вихідному режимі і після впровадження заходів, а наведені витрати від рівня втрат енергії після заходів. Отже, необхідно розглянути ті випадки, в яких досягається максимальний рівень зниження втрат енергії. Як вже було зазначено раніше, для визначення мінімуму приведених витрат крім трьох варіантів слід розглянути комплекс заходів. В результаті отримаємо такі можливі комбінації:

    Таблиця 5 - Перелік вводяться заходів.

    № Намічені заходи Кап.влож., Руб.

    1 Установка БСК УКМ58-0,4-700-50У3 248000

    2 Установка БСК 6КЕП3-10,5-200-ЗУ3 149205

    3 Заміна проводу АС-50 на СИП-3 1x70 54000

    4 Заміна трансформатора ТМ-1600/10 на ТМ-2500/10 1110000

    5 Установка БСК УКМ58-0,4-700-50У3 і 6КЕП3-10,5-200-ЗУ3 397205

    6 Установка УКМ58-0,4-700-50У3 і заміна проводу АС-50 на СИП-3 1x70 302000

    7 Установка БСК 6КЕП3-10,5-200-ЗУ3 і заміна трансформатора ТМ-1600/10 на ТМ-2500/10 1259205

    8 Установка БСК 7КЕП3-10,5-200-ЗУ3 і заміна проводу АС-50 на СИП-3 1x70 203205

    9 Установка БСК УКМ58-0,4-700-50У3, 6КЕП3-10,5-200-ЗУ3 і заміна проводу АС-50 на СИП-3 1х70 451205

    10 Установка БСК УКМ58-0,4-700-50У3 і заміна трансформатора ТМ-1600/10 на ТМ-2500/10 1358000

    11 Установка БСК УКМ58-0,4-700-50У3, 6КЕП3-10,5-200-ЗУ3 і заміна трансформатора ТМ-1600/10 на ТМ-2500/10 1507205

    12 Заміна проводу АС-50 на СИП-3 1х70 і заміна трансформатора ТМ-1600/10 на ТМ-2500/10 1164000

    Закінчення табл. 5 - Перелік вводяться заходів

    № Намічені заходи Кап.влож., Руб.

    13 Заміна проводу АС-50 на СИП-3 1х70, заміна трансформатора ТМ-1600/10 на ТМ-2500/10 і установка БСК УКМ58-0,4-700-50У3 1412000

    14 Заміна проводу АС-50 на СИП-3 1х70, заміна трансформатора ТМ-1600/10 на ТМ-2500/10 і установка БСК 6КЕП3-10,5-200-ЗУ3 1313205

    15 Заміна проводу АС-50 на СИП-3 1х70, заміна трансформатора ТМ-1600/10 на ТМ-2500/10, установкаУКМ58-0,4-700-50У3 і БСК 6КЕП3-10,5-200-ЗУ3 1561205

    Зробимо розрахунок параметрів режиму в вихідному режимі і після введення заходів, отримані дані зведемо в таблицю 6.

    Втрати активної потужності в лініях і в трансформаторі без урахування температури обчислюються за такими формулами:

    г2 • Я • 1

    20 ° С, кВт (1)

    Г 14 т тт У

    АРдзп = 3 • I2

    АР = АР + АР = АР

    А транс АР нагр + ^ хх АР кз

    л / 3 • I •

    я

    ^ ІГ1Л / Г

    + АР,

    кВт

    (2)

    де I - струм в лінії [А];

    - опір лінії при температурі проводу 20 ОС [Ом / км]; I- довжина лінії [км];

    АРКЗ, АР ^ - втрати активної потужності при дослідах холостого ходу і короткого замикання [кВт];

    - струм і напруга в трансформаторі [А] і [В] відповідно. Терміни окупності і приведені витрати розраховуються наступним чином:

    До

    Т =

    Струм

    (Іісх - іп.м, + СЗЗ • (^ вих - аwп.м.)) _ З = 0,14 • К - Іп м + С,

    рік

    -зз 'АWП.М. , руб.

    (3)

    (4)

    де

    К - капіталовкладення [руб.];

    ІІСХ, ІПМ - витрати у вихідному режимі і після введення заходів [руб.];

    WІСХ ^ ПМ - Втрати енергії у вихідному режимі і після введення заходів [кВт • год];

    СЗЗ - вартість електроенергії [руб. / КВт • год]

    ар = 0,059- норма щорічних відрахувань на ремонт, обслуговування і амортизацію електрообладнання. Для розрахунку втрат енергії скористаємося методом часу максимальних втрат:

    АW = т • АРУ

    [КВт • год]

    (5)

    де

    АРЄ - сумарні втрати активної потужності в елементах мережі [кВт • год];

    т = 5000 - час використання максимальних втрат [ч]. В даному випадку, ця величина введена з допущенням, без урахування реального графіка навантаження.

    Таблиця 6 - Результати розрахунків введення заходів

    № Кап.влож, руб-ЕАРЛ, кВт ЕАРТРАНС., КВт ЕАР, кВт СЕЕ, руб. Струм, рік АР ZАW, кВтг З, руб.

    0 - 100,406 18,770 119,176 - 595883,9 1953899

    3 54000 83,193 18,770 101,964 0,19 509821,4 1642174

    2 149205 90,235 18,770 109,006 0,86 545030,1 1773788

    8 203205 74,766 18,770 93,537 0,50 467685,4 1537031

    1 248000 82,053 14,369 96,423 0,65 482115 1592120

    6 302000 67,987 14,369 82,356 3,2 0,52 0,059 411783,4 1377805

    5 397205 72,885 14,369 87,254 0,74 436273,6 1475119

    9 451205 55,490 14,369 69,860 0,59 349301 1207554

    4 1110000 100,406 14,385 114,792 22,42 573960,1 2057562

    12 1164000 83,193 14,385 97,579 3,59 487897,6 1792908

    7 1259205 90,235 14,385 104,621 6,18 523106,3 1924522

    Закінчення табл. 6 - Результати розрахунків введення заходів

    № Кап.влож, руб. ЕАРЛ, кВт ЕАРТРАНС., КВт ZAP, кВт СЕЕ, руб. Струм, рік «P ZAW, кВтг З, руб.

    14 1313205 74,766 14,385 89,152 2,91 445761,6 1687765

    10 1358000 82,053 11,468 93,521 3,61 467608,5 1766589

    13 1412000 67,987 11,468 79,455 2,35 397276,9 1552274

    11 1507205 72,885 11,468 84,353 2,93 421767 1649588

    15 1561205 55,490 11,468 66,958 1,97 334794,7 1382023

    Як видно з результатів розрахунку, найбільш оптимальним заходом є компенсація реактивної потужності 0,4 і 10 кВ - установка БСК УКМ58-0,4-700-50У3 разом з 6КЕП3-10,5-200-ЗУ3 і заміною проводу АС-50 на СІП -3 1х70.

    Для підвищення точності розрахунку в задачах визначення найбільш оптимального вибору заходів на критерій приведених витрат необхідно розглядати комплекс заходів в їх взаємозв'язку. На підставі підходу, який використовувався в даній статті і отриманих результатів в подальшому доцільно адаптувати для реальних схем електропостачання з великим числом вихідних даних, а також для розрахунку основних економічних показників ефективності експлуатації електричної мережі в режимі реального часу і з урахуванням температурних режимів елементів мережі.

    Список літератури / References

    1. Ізольований провід СІП 3 1х50. [Електронний ресурс]. - URL: http://ingener-electric.ru/cabel/sip/sip/sip3_20_1x50.html (дата звернення 14.11.2016).

    2. Силовий провід АС-50. [Електронний ресурс]. - URL: http://ingener-electric.ru/cabel/sip/acm/ac50.html (дата звернення 14.11.2016).

    3. Ціни на силові трансформатори. [Електронний ресурс]. - URL: http://trans-ktp.ru/price/transformators (дата звернення 14.11.2016).

    4. Трансформатор ТМ-1600 / 10-0,4 - технічні характеристики. [Електронний ресурс]. - URL: http://sil-trans-form.ru/tm_1600/10-04 (дата звернення 14.11.2016).

    5. Трансформатор ТМ-2500 / 10-0,4 - технічні характеристики. [Електронний ресурс]. - URL: http://nomek.ru/TM-2500/10 (дата звернення 14.11.2016).

    6. Конденсаторні установки УКМ58. [Електронний ресурс]. - URL: http://energozapad.ru/ukm58 (дата звернення 14.11.2016).

    7. Вартість БСК КЕГО-10,5-200-ЗУ3. [Електронний ресурс]. - URL: http://www.elec.ru/viewer?url=/catalog/komplektprommaterialy/price01072008.xls (дата звернення 14.11.2016).

    Список літератури англійською мовою / References in English

    1. Izolirovanniy provod SIP-3 1x50 [Insulated wire SIP-3 1x50] [Electronic resource]. - URL: http://ingener-electric.ru/cabel/sip/sip/sip3_20_1x50.html (accessed 14.11.2016). [In Russian]

    2. Silovoi provod AC-50 [Bare conductor AC-50] [Electronic resource]. - URL: http://ingener-electric.ru/cabel/sip/acm/ac50.html (accessed 14.11.2016). [In Russian]

    3. Cheny na silovie transformatori [Prices for power transformers] [Electronic resource]. - URL: http://trans-ktp.ru/price/transformators (accessed 14.11.2016). [In Russian]

    4. Transformator TM-1600/10 / 0,4 - technicheskie charakteristiki [Transformer 0T-1600/10 / 0.4] [Electronic resource]. -URL: http://sil-trans-form.ru/tm_1600/10-04[in Russian]

    5. Transformator TM-2500/10 / 0,4 - technicheskie charakteristiki [Electronic resource]. - URL: http://nomek.ru/TM-2500/10 (accessed 14.11.2016). [In Russian]

    6. Kondensatornie ustanovki UKM [Capacitor installation UKM] [Electronic resource]. - URL: http://energozapad.ru/ukm58 (accessed 14.11.2016). [In Russian]

    7. Stoimost BSK КЕГО-10,5-200-ЗУ3 [Cost of CB KEP 3-10,5-200-ЗУЗ] [Electronic resource]. - URL: http://www.elec.ru/viewer?url=/catalog/komplektprommaterialy/price01072008.xls (accessed 14.11.2016). [In Russian]


    Ключові слова: МІНІМУМ приведених витрат /MINIMUM OF REDUCED COST /ТЕРМІНИ ОКУПНОСТІ /PAYBACK PERIOD /КОМПЛЕКС ЗАХОДІВ щодо зниження втрат АКТИВНОЇ ПОТУЖНОСТІ /THE COMPLEX MEASURES AIMED ON REDUCTION OF THE POWER LOSSES VALUE /КОМПЕНСАЦІЯ реактивної потужності /REACTIVE POWER COMPENSATION

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити