Оптимальная загрузка электрических сетей в условиях эксплуатации (по минимуму суммарных потерь ээ, по минимальной стоимости передачи ээ)

Оптимальная загрузка электрических сетей в условиях эксплуатации (по минимуму суммарных потерь ЭЭ, по минимальной стоимости передачи ЭЭ)

 

Оптимальную загрузку участка сети, состоящего из одиночных линии и трансформатора, можно также рассчитать по различным критериям:

1. по критерию минимума суммарных потерь электроэнергии в сети, :

в режиме наибольших нагрузок

 - при ℓ = 1 км

2. По критерию минимума стоимости передачи электрической энергии, :

в режиме наибольших нагрузок.

 

                                                        

Из условия  найдём, что:

                                                        

                                                           

Анализ данных и графиков показывает следующее:

1. C увеличением коэффициента , характеризирующего разветвлённость и протяжённость сети, оптимальная загрузка сети как по критерию минимума суммарных потерь электроэнергии, так и по экономическому критерию уменьшается:

2. Значительное влияние на загрузку сети оказывает конфигурация графиков нагрузки. С уменьшением t загрузка сети увеличивается.

Экономически обоснованные уровни потерь электроэнергии в сетях в режиме наибольших нагрузок

 

Выражения для расчёта экономически обоснованных  потерь электрической энергии.

 

В режиме наибольших нагрузок:

то:

 

без учёта потерь электроэнергии на корону:

 

Для трансформаторов:

без учёта потерь электроэнергии холостого хода :

 

 

 

Критериальные режимные параметры электрических сетей в режиме средних нагрузок

 

В условиях эксплуатации электрических сетей для оценки величины потерь электропередачи энергии часто применяются соотношения, использующие средние значения  Линейная составляющая стоимости передачи ЭЭ  в режиме средних нагрузок будет равна:

                       
где – среднее значение активной мощности в линии; Т – расчётный период.

Так как в режиме средних нагрузок:

                                                                                       
то

                                         ,                                             

Экономические нагрузочные потери мощности в линии в режиме средних нагрузок DР_эл% равны: 

Для линий                                     
                                                                                                               

Для трансформаторов                        

Экономически обоснованные нагрузочные потери электроэнергии в режиме средних нагрузок:

                                                                                       

Откуда 

                                                                                    

 

                                                       
или

                                                                          

 

Аналогично для трансформаторов:

 

                                                        

Классификация задач принятия решений при оптимизации развития энергосистем.

Основные принципы системного подхода при оптимизации развития энергосистем.

Основные пути увеличения пропускной способности электропередачи и электрических сетей, при ее ограничении по допустимому току нагрева проводников, ограничении по условиям устойчивости, ограничении по допустимой потере напряжения.

Пропускная способностью ЛЭП - активная или полная мощность, которая длительно может передаваться с учетом технических ограничений.

К таким ограничениям относятся:

а) предел передаваемой мощности, учитывающий устойчивость параллельной работы электрических станций и узлов нагрузки;

б) допустимый ток по нагреву проводов;

в) допустимая потеря напряжения;

г) пропускная способность концевых и промежуточных устройств (трансформаторов, выключателей, устройств продольной компенсации и т.п.);

д) вынужденные уставки релейной защиты.

Пути повышения пропускной способности электропередачи по допустимому току нагрева I _доп и допустимой потере напряжения Δ U _доп:

1. Повышение номинального напряжения.

2. Увеличение сечения проводов.

3. Применение проводов с развитой поверхностью.

4. Сближение проводов фаз.

4. Применение устройств поперечной компенсации.

5. Применение устройств продольной компенсации.

7. Увеличение числа параллельных линий.

8. Применение глубоких вводов.

9. Сооружение дополнительных питающих подстанций.

10. Применение изолированных проводов воздушных линий.

11. Применение криогенных линий.

12. Учет фактической температуры окружающей среды.

13. Прокладка дополнительных параллельных линий.

Предельно передаваемая мощность по току нагрева:

 

Для одиночной линии связь между допустимой потерей напряжения ∆U_доп и предельной передаваемой активной мощностью Р пр можно представить в виде:

Отсюда                                                
Имея в виду, что                            

получим                                             

 

По фактору статической устойчивости генераторов электростанций пре­дельная передаваемая мощность в системе, состоящей из генераторов, трансфор­маторов и линии электропередачи с соответствующими сопротив­лениями Х_г, Х_т, Х_л, для идеализированной электропередачи (без потерь) опреде­ляется по выражению:

                                                     (1);

где Е - ЭДС генераторов; Uc —напряжение на шинах системы.

Если генераторы удаленной станции и работающие в системе оснащены ре­гуляторами возбуждения сильного действия, позволяющими поддерживать посто­янными заданные напряжения U1 и U2 по концам линии, то предел передаваемой мощности (предел линии) будет равен:

                                                               (2)

Из формулы (2) видны следующие проектные пути увеличения пропу­скной способности системы электропередачи за счет воздействия на ее часть — линию электропередачи:

1. Повышение номинального напряжения линии.

2. Уменьшение индуктивного сопротивления линии. Оно может быть дос­тигнуто за счет применения расщепленных фаз.

3. Применение продольной компенсации реактивного сопротивления линии. В этом случае эквивалентное сопротивление без учета распреде­ленное параметров для линии без потерь будет равно:

4. Применение управляемых источников реактивной мощности (ИРМ) на промежуточных подстанциях. Такими ИРМ могут быть статиче­ские тиристорные компенсаторы, синхронные компенсаторы и др.

Требования к пропускной способности системообразующих электрических сетей.

Пропускная способность системообразующих сетей должна удовлетворять требованиям надежности n – 1. Это означает, что должна быть обеспечена возможность передачи длительных (балансовых) перетоков мощности как при нормальной схеме сети, так и при отключении ее любого элемента (трансформатора, линии электропередачи и др.) без снижения запаса статической устойчивости и качества напряжения.

 Если аварийно отключаются одновременно два элемента сети, то допускается ограничение передаваемой мощности.

Для случаев нерасчетных, особо тяжелых аварий в системе (отключение мощной станции, нескольких линий и т.п.) должен быть предусмотрен комплекс противоаварийной автоматики, действующей с целью сохранения устойчивости системы на отключение части потребителей, а также, при необходимости, электростанций.

 

 

Резервы мощности и энергии.

Под полным резервом активной мощности понимают разность между мощностью электростанций Р с и суммарной нагрузкой потребителей:

Р р = Р с – Р н.

Резерв энергии достигается за счет запасов воды в водохранилищах ГЭС и запасов топлива на тепловых и атомных электростанциях.

По назначению различают следующие виды резервов мощности:

Ремонтный резерв предназначен для компенсации мощности, выводимой в плановые ремонты.

Эксплуатационный резерв служит для компенсации временного снижения мощности, которое возникает в условиях эксплуатации, но не носит аварийного характера.

Аварийный резерв предназначается для обеспечения электроснабжения в случаях снижения мощности, вызванного аварийным простоем оборудования станций или электрических сетей.

Нагрузочный резерв служит для компенсации возможных превышений действительной нагрузки энергосистемы над расчетной из-за ошибок прогнозирования суточного графика нагрузки.

Резерв на модернизацию оборудования необходим для восстановления или замены отработавшего расчетный ресурс оборудования электростанций.

Для учета возможного опережающего развития отраслей экономики иногда рекомендуют введение дополнительного компенсирующий резерв мощности, предназначенного для компенсации возникающего нарушения баланса.

Оптимальная загрузка электрических сетей в условиях эксплуатации (по минимуму суммарных потерь ЭЭ, по минимальной стоимости передачи ЭЭ)

 

Оптимальную загрузку участка сети, состоящего из одиночных линии и трансформатора, можно также рассчитать по различным критериям:

1. по критерию минимума суммарных потерь электроэнергии в сети, :

в режиме наибольших нагрузок

 - при ℓ = 1 км

2. По критерию минимума стоимости передачи электрической энергии, :

в режиме наибольших нагрузок.

 

                                                        

Из условия  найдём, что:

                                                        

                                                           

Анализ данных и графиков показывает следующее:

1. C увеличением коэффициента , характеризирующего разветвлённость и протяжённость сети, оптимальная загрузка сети как по критерию минимума суммарных потерь электроэнергии, так и по экономическому критерию уменьшается:

2. Значительное влияние на загрузку сети оказывает конфигурация графиков нагрузки. С уменьшением t загрузка сети увеличивается.