ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СПОСОБОВ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ПИТАЮЩЕЙ СЕТИ НА ПАРАМЕТРЫ ПЕРЕХОДНОГО ЭКСПЛУАТАЦИОННОГО РЕЖИМА ПРИ РАБОТЕ ЭНЕРГОЕМКОЙ РЕЗКОПЕРЕМЕННОЙ НАГРУЗКИ

Тарасов В.М.¹, Газизова О.В.², Малафеев А.В.³, Кондрашова Ю.Н.⁴

¹ Кандидат технических наук, ² Доцент, кандидат технических наук, Магнитогорский государственный технический университет, ³ Доцент, кандидат технических наук, Магнитогорский государственный технический университет, ⁴ Доцент, кандидат технических наук, Магнитогорский государственный технический университет

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СПОСОБОВ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ПИТАЮЩЕЙ СЕТИ НА ПАРАМЕТРЫ ПЕРЕХОДНОГО ЭКСПЛУАТАЦИОННОГО РЕЖИМА ПРИ РАБОТЕ ЭНЕРГОЕМКОЙ РЕЗКОПЕРЕМЕННОЙ НАГРУЗКИ

Аннотация

При исследовании переходных эксплуатационных режимов, связанных с работой резкопеременной нагрузки, часто питающую сеть представляют упрощенно в виде источника бесконечной мощности. В работе показано, что такое представление не всегда допустимо. Имеет место снижение колебаний напряжения на шинах высокого напряжения и несоответствие результатов, полученных опытным путем и экспериментально.

Ключевые слова: источник бесконечной мощности, переменная нагрузка, колебания напряжения.

Tarasov V.М.¹, Gazizova О.V.², Мalafeev А.V.³, Kondrashova Y.N.⁴

¹PhD in Engineering, ²associate professor, PhD in Engineering, Magnitogorsk state technical university, ³associate professor, PhD in Engineering, Magnitogorsk state technical university, ⁴associate professor, PhD in Engineering, Magnitogorsk state technical university

RESEARCH OF INFLUENCE OF WAYS OF REPRESENTATION OF THE POWER LINE ON PARAMETERS OF THE TRANSITIONAL OPERATIONAL MODE DURING THE WORK OF THE POWER-INTENSIVE VARIABLE OF LOADING

Abstract

At research of the transitional operational modes connected with work of variable of loading, often a power line represent simply in the form of a source of infinite power. In work it is shown that such representation isn't always admissible. Decrease in fluctuations of tension on tires of a high voltage and discrepancy of the results received by practical consideration and experimentally takes place.

Keywords: source of infinite power, variable loading, tension fluctuations.

В настоящее время при исследовании показателей качества электроэнергии при работе резкопеременной нагрузки при математическом моделировании питающая сеть, как правило, представляется в виде системы бесконечной мощности за эквивалентным сопротивлением связи. Однако для систем электроснабжения промышленных предприятий сложной конфигурации, имеющей источники питания как конечной, так и бесконечной мощности, электрически удаленную друг от друга резкопеременную нагрузку, а также объекты малой энергетики, для увеличения точности результатов расчетов необходимо учитывать сложную взаимную электрическую связь между источниками питания и питаемой нагрузкой.

Исследование влияния способов представления питающей резкопеременную нагрузку сети, в виде шин бесконечной мощности или системы электроснабжения сложной конфигурации, имеющей большое число источников конечной и бесконечной мощности, на параметры электромеханического переходного режима проведено на примере подстанции 110 кВ, питающей резкопеременную нагрузку, подключенную через понизительные трансформаторы 110/10 кВ. Расчеты велись с помощью разработанного программного комплекса «КАТРАН» для максимального и минимального режимов питающей сети.

Программный комплекс «КАТРАН» предназначен для исследования переходных электромеханических процессов в сети различной конфигурации при наличии разнородных генераторов и нагрузки. Алгоритмы и математические модели, используемые при реализации программного обеспечения, приведены в работах [1], [2], [3]. Более подробно методика расчета переходного электромеханического режима представлена в источниках [4], [5].

При исследовании учитывались два варианта питающей сети: в виде источника бесконечной мощности, присоединенного к шинам 110 кВ подстанции и в воде сети сложной конфигурации, имеющей генераторы и связь с энергосистемой.

На рис. 1 и 2 показаны графики изменения напряжения на шинах 10 кВ при питании от шин бесконечной мощности и от системы электроснабжения с источниками конечной и бесконечной мощности соответственно в максимальном режиме питающей энергосистемы.

Рис. 1. График изменения напряжения на шинах 10кВ

при питании от шин бесконечной мощности (P_st – 1,16, δU_t – 6,67%)

Рис. 2. График изменения напряжения на шинах 10 кВ

при питании от удаленной энергосистемы (P_st – 1,29, δU_t – 8,09%)

На рис. 3 и 4 представлены графики изменения напряжения на шинах 110 кВ от шин бесконечной мощности и от системы электроснабжения с источниками конечной и бесконечной мощности.

Рис. 3. График изменения напряжения на шинах 110 кВ при питании от шин бесконечной мощности (P_st – 0,15, δU_t – 1,26%)

Рис. 4. График изменения напряжения на шинах 110кВ при питании от удаленной энергосистемы (P_st – 0,41, δU_t – 2,05%)

Как видно из рисунков, форма кривой и уровень колебания напряжения значительно отличаются (на напряжении 10 кВ разница между колебаниями напряжения – 1,42%, на уровне 110 кВ – 0,79%), при этом во втором случае колебания напряжения выше. Это объясняется тем, что в случае представления питающей сети в виде сложнозамкнутой системы электроснабжения, имеющей источники питания конечной и бесконечной мощности, учитываются изменения и колебания напряжения, возникающие при работе удаленных резкопеременных нагрузок, а также отсутствует замещение единственным эквивалентным сопротивлением схемы связи со всеми источниками питания для конкретной резкопеременной нагрузки.

Аналогично расчетам в максимальном режиме были исследованы электромеханические переходные режимы подстанции в минимальном режиме. В данном режиме в сложнозамкнутой питающей сети была отключена часть линий. В минимальном режиме колебания напряжения на шинах питания ПС 22 при питании от системы электроснабжения сложной конфигурации, имеющей источники конечной и бесконечной мощности, превышают колебания напряжения при питании от шин бесконечной мощности (табл. 1).

В табл. 1 приведены показатели качества напряжения для шин 10 и 110 кВ при питании от шин бесконечной мощности и системы электроснабжения сложной конфигурации в максимальном и минимальном режимах.

Таблица 1 - Показатели качества напряжения

Так как в минимальном режиме электроснабжения были отключены две линии связи, произошло увеличение сопротивления связи с питающей сетью для потребителей. Это в свою очередь привело к росту дозы фликера и колебаний напряжений на шинах 10 кВ и 110 кВ исследуемой подстанции.

Таким образом, как видно из таблицы 1, представление источника питания как система бесконечной мощности за сопротивлением дает существенную погрешность при расчетах электромеханических переходных режимов, чем представление в виде сложнозамкнутой системы электроснабжения.

Литература

1. Игуменщев В.А. Расчет динамических характеристик синхронных и асинхронных двигателей промышленных предприятий с целью анализа устойчивости систем электроснабжения / В.А. Игуменщев, А.В. Малафеев, О.В. Буланова, Ю.Н. Ротанова // Вестник магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. – 2006. - № 2. – С. 71-75.
2. Заславец Б.И. Анализ переходных процессов в системах электроснабжения промышленных предприятий с собственными электростанциями в режимах выхода на раздельную работу после короткого замыкания / Б.И. Заславец, В.А. Игуменщев, Н.А. Николаев, А.В. Малафеев, О.В. Буланова, Ю.Н. Ротанова // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. – 2009. - № 1. – С. 60-65.
3. Заславец Б.И. Представление машин переменного тока в расчетах динамической устойчивости систем электроснабжения промышленных предприятий с собственными электростанциями / Б.И. Заславец, В.А. Игуменщев, А.В. Малафеев, О.В. Буланова, Ю.Н. Ротанова // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика – 2008. - № 11 (111). – С. 3-8.
4. Буланова О.В. Управление режимами промышленных электростанций при выходе на раздельную работу: дис. канд. техн. наук. – Магнитогорск, 2007. – 175 с.
5. Ротанова Ю.Н. Повышение устойчивости системы электроснабжения промышленного предприятия с собственными электростанциями при коротких замыканиях: дис. канд. техн. наук  – Магнитогорск, 2008. – 174 с.