Спосіб визначення статичних характеристик навантаження промислових підприємств за напругою

Спосіб визначення статичних характеристик навантаження промислових підприємств за напругою шляхом фіксації зміни споживання потужності навантаження при зміні напруги, який відрізняється тим, що фіксують електроенергію, спожиту підприємством за один і той же період проведення спостережень, наприклад за добу, при двох різних коефіцієнтах трансформації живильного трансформатора, а коефіцієнт при лінійній частині статичної характеристики визначають як частку від ділення різниці двох вказаних значень спожитої електричної енергії на добуток номінальної потужності підприємства, добавки напруги на вторинних шинах живильного трансформатора при переході від одного зазначеного вище коефіцієнта трансформації до іншого та часу використання максимального навантаження. Корисна модель відноситься до електроенергетики, а саме - до регулювання робочих режимів електропостачання та електроспоживання промислових підприємств шляхом зміни параметрів електричної енергії (напруги, струму, реактивної потужності), що передається підприємству. В даний час регулювання робочих режимів електропостачання промислових підприємств здійснюється без урахування статичних характеристик навантаження за напругою (залежностей споживаного навантаження від величини підведеної напруги). Це пояснюють наявністю на підстанціях регулюємих трансформаторів, які повинні забезпечити у споживачів стабільний рівень напруги близький до номінального, що не потребує урахування зміни потужності навантаження при зміні напруги [Применение цифровых вычислительных машин в электроэнергетике: Учебное пособие для вузов / О.В. Щербачев, А.Н. Зейлигер, К.П. Кадомская и др. - Л.: Энергия. Ленингр. отд-ние, 1980. - 240с]. Крім того, реальні статичні характеристики навантаження за напругою для промислових підприємств невідомі в силу того, що кожне промислове підприємство має свій склад споживачів та свій технологічний цикл, що відбивається на завантаженні устаткування та його режимах роботи. Однак в дійсності навіть при роботі пристроїв регулювання напруги під навантаженням (РПН) трансформаторів стабілізації напруги у вузлах електричної мережі досягти неможливо. У цих вузлах завжди наявні зміни напруги, що становлять не менше ніж декілька відсотків від номінальної напруги мережі. Тому регулювання робочих режимів систем електропостачання бажано здійснювати з урахуванням статичних характеристик навантаження за напругою, інакше це може призвести до невідповідності очікуваного стану системи у порівнянні із фактичним (зміна споживання електроенергії та зміна втрат потужності в мережі). Статичні характеристики навантаження за напругою при відносно невеликих змінах вузлових напруг можна апроксиміювати лінійними залежностями [Бернас С , Цек 3. Математические модели элементов электроэнергетических систем: Пер. с польск. - М.: Энергоиздат, 1982. - 312с.]: P(U)=P H 1 + b r U-UH W H 00 ю о> J (1) де bp, bq - параметри апроксиміювальних функцій, Рн, QH - номінальна величина навантаження. Відомий спосіб визначення статичних харак 4458 теристик навантаження за напругою, який полягає у обчисленні зазначених характеристик (параметрів апроксиміювальних функцій) на підставі інформації про види та КІЛЬКІСТЬ працюючого устаткування та на підставі аналітичних залежностей потужностей різних видів навантаження (синхронні та асинхронні двигуни, перетворювальне та освітлювальне навантаження тощо) від напруги [Мельников Н А Расчеты режимов работы сетей электрических систем - М - Л ГЭИ, 1950 - 176с] Зазначені характеристики визначено ще у 1948 році для типового для тих часів співвідношення та режимів роботи різних видів устаткування В даний час характеристики всіх без винятку видів устаткування змінилися, змінилося також і співвідношення різних видів устаткування Отже, використовувати зазначені статичні характеристики навантаження стає недоцільним Неможливо також визначати розрахунковим шляхом статичні характеристики для кожного окремо взятого промислового підприємства оскільки склад споживачів, режими роботи, технологічні цикли підприємств кардинально різняться (тобто, задача розрахунку статичних характеристик навантаження стає задачею з багатьма невідомими) У відомому способі визначення статичних характеристик навантаження за напругою [Методические положения по расчетам устойчивости сложных энергосистем -Энергосетьпроект, 1966 106с] останні для великих вузлів навантаження можуть бути визначені експериментальним шляхом за допомогою зміни напругиу вузлі споживання та фіксації величини споживаної потужності та напруги вузла Зміна напруги у вузлі споживання здійснюється за допомогою пристроїв РПН трансформаторів або автотрансформаторів Однак реалізувати вказаний спосіб визначення статичних характеристик навантаження для промислових підприємств неможливо в силу тих обставин, що підприємства мають трансформатори лише з ПБЗ (перемикання відгалужень без збудження), що не дозволяє змінювати напругу на вторинній стороні без вимкнення навантаження, і що безперервно відбувається зміна самого навантаження Ставиться задача спростити спосіб визначення статичних характеристик навантаження промислових підприємств, зробити його універсальним і максимально достовірним Розв'язання поставленої задачі реалізується за рахунок того, що в запропонованому способі визначення статичних характеристик навантаження промислових підприємств за напругою шляхом фіксації зміни споживання потужності навантаження при ЗМІНІ напруги, фіксують електроенергію спожиту підприємством за один і той же період проведення спостережень, наприклад, за добу, при двох різних коефіцієнтах трансформації живильного трансформатора, а коефіцієнт при ЛІНІЙНІЙ частині статичної характеристики визначають як частку від ділення різниці двох вказаних значень спожитої електричної енергії на добуток номінальної потужності підприємства, добавки напруги на вторинних шинах живильного трансформатора при переході від одного зазначеного вище коефіцієнта трансформації до іншого та часу використання максимального навантаження Причинно-наслідковий зв'язок між запропонованими ознаками і технічним результатом полягає в наступному виключається необхідність у безперервній ЗМІНІ напруги для фіксації величини споживаної потужності (активної та реактивної), виключається невизначеність інформації про відносну величину споживання потужності при даній напрузі в даний момент часу, інформація, необхідна для визначення статичних характеристик навантаження промислового підприємства за напругою, по суті обмежується лише двома величинами - величиною електроенергії, спожитої підприємством за один і той же період проведення спостережень, наприклад, за добу, при різних коефіцієнтах трансформації живильного трансформатора, спосіб визначення статичних характеристик навантаження стає простим, універсальним, доступним і придатним насамперед для промислових підприємств та максимально достовірним Особливістю даного способу визначення статичних характеристик є те, що фіксують не залежність потужності навантаження підприємства від напруги (що фактично неможливо здійснити), а величину споживання електроенергії за один і той же період проведення спостережень, наприклад, за добу, при різних коефіцієнтах трансформації живильного трансформатора Як вже згадувалося, живильні трансформатори 10/0,4 кВ промислових підприємств для зміни коефіцієнта трансформації мають лише пристрій перемикання відгалужень без збудження (ПБЗ) При відносно невеликих змінах напруг на стороні 0,4 кВ живильного трансформатора статичні характеристики навантаження апроксиміюють ЛІНІЙНИМИ залежностями [Бернас С , Цек 3 Математические модели элементов электроэнергетических систем Пер с польск - М Энергоиздат, 1982 - 312с] Тому при довільному положенні т т перемикача ПБЗ такого трансформатора навантаження сторони НН визначається = Р„|1 + ЬР'.(2) де Рн номінальне навантаження підприємства на стороні НН живильного трансформатора, UH - номінальна напруга мережі НН, U m - напруга на стороні НН живильного трансформатора при положенні m перемикача ПБЗ, Ьр коефіцієнт лінійної частини статичної характеристики активного навантаження за напругою, або ,(3) де коефіцієнти статичної характеристики ар і Ьр зв'язані співвідношенням ар + Ьр = 1 При довільному коефіцієнті завантаження Р" живильного трансформатора навантаження сторони НН визначається .(4) 4458 де U m i - напруга на шинах НН живильного трансформатора при положенні т перемикача ПБЗ у і-му режимі електроспоживання Споживання активної електричної енергії підприємством по стороні НН за період спостережень (наприклад за добу) визначається LL, 1+Ьр и„ї.. _ f J ^ _ .. . ^ Um WPm-WPn=PHbpET ,(8) UH • (5) де k - КІЛЬКІСТЬ інтервалів спостережень, тривалість і-го інтервалу спостереження Споживання активної електричної енергії підприємством по стороні НН за той же період спостережень при положенні И перемикача ПБЗ живильного трансформатора визначається Тепер коефіцієнт лінійної частини статичної характеристики навантаження за напругою можна визначити як частку від ділення різниці двох вказаних значень спожитої електричної енергії на добуток номінальної потужності підприємства добавки напруги на вторинних шинах живильного трансформатора при переході від одного зазначеного вище коефіцієнта трансформації до іншого та часу використання максимального навантаження WPm-WPn WP .(6) де Um, - напруга на шинах НН живильного трансформатора при положенні п перемикача ПБЗ у і-му режимі електроспоживання Різниця МІЖ споживанням електричної енергії при двох зазначених положеннях перемикача ПБЗ живильного трансформатора визначається WPm WPn PHbP > В > Э — -At > В— але оскільки 1 , T m a x - час використання максимального навантаження, то вираз (8) запишеться W P m - W P n =PHTmaxbPET ( g ) Ь р = н max т F~ (10) Аналогічно визначається коефіцієнт bo статичної характеристики реактивної потужності за напругою w Q m - w Qn u m un (7) Величина ~РТ в останньому виразі є добавкою напруги Ет у відносних одиницях на шинах НН трансформатора при переході від одного коефіцієнта трансформації до іншого У випадку двох сусідніх положень перемикача ПБЗ добавка напруги дорівнює ступеню регулювання напруги трансформатора Ест Слід ВІДМІТИТИ, ЩО різниця U m і—Un і завжди залишається незмінною і не залежить від можливої роботи пристрою РПН у віддаленому центрі живлення Тоді рівняння (7) набуває виду Комп ютерна верстка М Клюкін ^ н Т т а х Е Т (11) Всі позначення у виразі (11) аналогічні попереднім за винятком того що відносяться вони до реактивного навантаження підприємства Запропонований спосіб визначення статичних характеристик навантаження промислових підприємств за напругою у порівнянні із відомими способами є простим, універсальним, доступним і придатним насамперед для промислових підприємств та максимально достовірним Використання даного способу може підвищити економічну ефективність регулювання робочих режимів електропостачання та електроспоживання промислових підприємств Підписне Тираж 37 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності вул Урицького 45 м Київ МСП 03680 Україна ДП Український інститут промислової власності вул Глазунова 1 м Київ-42 01601