Поиск по сайту
Начало >> Книги >> Архивы >> Энергетические системы

Основные структуры электрических систем и сетей - Энергетические системы

Оглавление
Энергетические системы
Введение
Основные структуры электрических систем и сетей
Эволюция сетей
Развитие сетей
Коммунальное электроснабжение
Характеристики обслуживаемых нагрузок
Качество электроснабжения
Организация коммунального электроснабжения
Ограничения в работе электрических систем
Компенсация реактивной мощности
Частота системы
Регулирование частоты
Гармоники высшего порядка
Перерывы в энергоснабжении и отказы
Статистика перерывов питания и провалов напряжения
Средства улучшения непрерывности электроснабжения
Профилактические меры, предпринимаемые потребителями для улучшения непрерывности электроснабжения
Исследование больших аварий
Качество напряжения
Медленные изменения напряжения распределительной сети
Регулирование напряжения (уменьшение медленных изменений напряжения)
Неблагоприятные проявления электрической энергии
Влияние на электрической энергии окружающую среду
Радиопомехи
Задачи расчета электрических сетей
Топология сетей
Улучшение устойчивости системы
Баланс производства и потребления электроэнергии
Оптимизация регулирования. Адаптивное регулирование
Управление станциями
Средства и способы диспетчерского управления
Экономика электрических связей, осуществляемых с помощью воздушных линий и кабелей
Технико-экономические исследования сетей энергосистем
Выбор и установка оборудования в электрических системах
Развитие электрических систем
Развитие распределительных сетей
Развитие передающих сетей
Стандартизация и технико-экономические исследования
Структура электрических систем и потребности техники
Структуры подстанций
Структура распределительных сетей
Структура распределительных сельских сетей
Структура распределительных городских сетей
Примеры сетей крупных городов
Передающие сети
Введение в передающую сеть нового уровня напряжения

 Общие сведения об электрических системах

электрическая система

Составные части системы. Генераторы электрической энергии по техническим и экономическим соображениям редко располагают вблизи от потребителей. Для осуществления необходимой связи между ними сооружают линии электропередач (ЛЭП). Линии соединяют между собой в установках, называемых подстанциями.
Подстанции состоят из коммутационной аппаратуры, трансформаторов, измерительных приборов, аппаратуры контроля, регулирования и управления, а также различных вспомогательных приборов, необходимых для нормальной работы системы. Все эти аппараты группируют частично в контрольных и измерительных ячейках, связанных между собой системами шин, частично — на контрольных и измерительных щитах, а некоторые из них, предназначенные для наблюдения за работой подстанции, — не распределительном щите подстанций.
Подстанции представляют собой узлы электрической системы, а линии — ее ветви. Ветви образуют фидеры (ответвления) или контуры (петли).
Классификация сетей. Из многочисленных показателей, позволяющих различать или группировать сети электрических систем, рассмотрим основные четыре:
напряжение ограничивает передаваемые мощности и определяет размеры ЛЭП и оборудования подстанций;
выполняемая функция определяет главным образом количество энергии, мощности, которые система будет получать или поставлять. Этот показатель существенным образом влияет на выбор напряжения линий и ограничения, накладываемые на их работу;
топология сети определяет способ нормальной эксплуатации системы и возможности резервирования в случае возникновения аварий;
физические свойства принятой системы: в случае переменного тока —число фаз; в случае постоянного тока —число проводов; как в одном, так и в другом — положение нейтрали по отношению к земле. Этот менее существенный с первого взгляда показатель в значительной степени связан с процессами, происходящими в оборудовании системы и потребителя. Заметим, что в тех случаях, когда можно абстрагироваться от конкретной схемы, будем использовать однофазные схемы замещения, которые более просты, чем многофазные.
Классы напряжений. Все аппараты электрической системы должны иметь достаточно надежную изоляцию, в связи с чем размеры их с ростом напряжения увеличиваются. Однако при этом значение тока соответственно меньше, что снижает нагрев и электродинамические усилия. Следовательно, при выборе напряжения необходим компромисс, который связан также с передаваемой мощностью и экономическими соображениями.
Диапазон напряжений, используемых в электроэнергетических системах, широк: от нескольких десятков до миллиона вольт. При этом можно различать следующие интервалы.
Интервал очень низких напряжений, величины которых меньше 50 В, а в общем случае и даже меньше 30 В (например, напряжения 20—24 В используют для электрических игрушек). В дальнейшем сети с таким напряжением не рассматриваются.
Интервал низких напряжений (НН) — от 50 до 1000 В. Этот интервал разделяется на два подынтервала:
100—250 В между фазой и нейтралью (следовательно, максимум 440 В между фазами); эти напряжения являются напряжениями сетей, питающих непосредственно бытовые потребители и большинства промышленных установок;
500—660 В между фазами для некоторых промышленных сетей (внутризаводское электроснабжение), нуждающихся в большей мощности; этот интервал может быть расширен в будущем до 1000 В.
Величина напряжения в 100 В была выбрана в начале XX в. (из-за увлечения круглыми цифрами); она быстро претерпела изменения в сторону 110 и 115 В, чтобы достичь к настоящему моменту величины 125 или 127 В между фазой и нейтралью. Наблюдаемая в течение последующего времени тенденция к росту напряжения позволяет увеличивать потребляемые мощности, не увеличивая при этом ни сечений проводов, ни потерь.
Изготовление аппаратов большими сериями вынуждает стабилизировать шкалу напряжений.
После использования в широких границах фазных напряжений 115—127 В (линейных напряжений 200—220 В), которые входят в подынтервал 100—250 В, во многих странах стараются распространить подынтервал 500—660 В, т. е. напряжения 220—240 В (380—415 В), где фазное напряжение 220 В соответствует линейному напряжению первого подынтервала; это свойство облегчает переход от одного подынтервала к другому.

Интервал средних напряжений (СН), величины которых находятся в пределах 1—35 кВ. Термин «среднее напряжение» распространен во Франции и других странах (medium voltage—в англоязычных, Mittelspannung — в немецких). Но он не фигурирует ни в одном французском официальном документе, в которых называют высоким напряжением величины, большие 1 кВ. Все-таки кажется логичным сохранить понятие «среднее напряжение».
В интервале средних напряжений можно различать напряжения, но величине не превосходящие 10 кВ, изоляция которых относительно проста. Поэтому в большинстве городских сетей было принято это напряжение; оборудование на напряжении 10 кВ может быть установлено на небольших площадях. Напряжения 5—7 кВ используются в промышленных сетях; во Франции стандартизованное напряжение равно 5,5 кВ, в то время как в международном масштабе это обычно 6 кВ.
Протяженность распределительных сетей и мощности, передаваемые по ним, требуют применения все более высоких напряжений: 10 кВ, а затем 12 и 15 кВ. Новые сети во всех странах сооружаются преимущественно на напряжение 20 кВ, которое стандартизовано в Электрисите де Франс (Э де Ф), т. е. Государственной энергопроизводящей и энергораспределяющей организации Франции; на это напряжение переведены все распределительные сети Франции.
Когда величина напряжения приближается к 30 кВ, встает вопрос об изоляции, который становится более сложным при применении более высоких напряжений.
Интервал высоких напряжений (ВН) используют для передачи больших потоков мощности, при этом необходимо стандартизовать относительно небольшое число предельных величин этих напряжений, чтобы обеспечить соединение систем между собой и упростить производство серийного оборудования.
Можно различать в этом интервале напряжения 50—100 кВ (во Франции 63—90 кВ), которые используются только для распределения в сетях СН мощностей, поставляемых сетями с более высоким напряжением.
Интервал сверхвысоких напряжений (СВН), т. е. напряжения, близкие к 300 кВ (275, 400), которые появились в связи с ростом передаваемых мощностей. Наиболее используемое в Западной Европе напряжение этого интервала было равно 400 кВ. Но в последнее десятилетие в большинстве промышленно развитых стран, применяются сети напряжением 730 кВ *.

*У нас применяется 500 и 750 кВ, а следующей ступенью будет 1150 кВ.

Функции сетей. Потребительские сети должны иметь возможность непосредственно питать электрической энергией большое количество нагрузок (бытовых аппаратов или двигателей). Единичная мощность этих нагрузок находится в пределах от нескольких десятков ватт (лампы) до нескольких киловатт (нагревательные приборы, двигатели и т. д.). Они должны иметь хорошую изоляцию для обеспечения безопасности их пользователей. Поэтому бытовые приборы используют низкие напряжения. Малая мощность нагрузок, питаемых от этих сетей, позволяет обеспечить непрерывность электроснабжения при простых структурах (радиальные сети). В зонах с интенсивным потреблением более жесткие требования к непрерывности электроснабжения требуют использования других структур, как это видно далее.
Промышленные сети являются потребительскими сетями,
имеющими относительно высокие значения передаваемых мощностей.
Они могут использовать низкие напряжения (500—600 и даже до 1000 В) или средние напряжения (5—6 кВ).
Распределительные сети поставляют мощность потребительским сетям.
На практике нелегко сказать, где находится граница между последними двумя типами сетей; даже сети жилых зданий могут рассматриваться как части того или иного типа сетей.
Распределительные сети используют по крайней мере два диапазона напряжений — низкого и среднего, так как они питают значительную группу потребителей, для которых мощность сетей НН недостаточна. При этом сооружают подстанцию с трансформатором СН/НН и несколькими фидерами низкого напряжения.
Питающие сети поставляют мощность распределительным сетям, передавая ее на расстояния не более нескольких десятков километров. Практически они не питают непосредственно потребителей (за исключением некоторых заводов, имеющих собственные сети среднего напряжения).
Эти сети питаются или от местных станций, главным образом гидравлических, или в большей мере от подстанций передающих сетей. Мощности составляют несколько десятков мегаватт, что обусловливает использование высокого напряжения (40—110 кВ).
На те же уровни мощности и напряжения рассчитаны и сети, осуществляющие сбор мощности от близко расположенных ГЭС малой мощности (на одной и той же реке или на соседних реках) и передающие ее до подстанции более высокого напряжения. Эти сети было бы правильнее рассматривать как передающие.
Передающие сети обеспечивают снабжение электроэнергией больших территорий, передавая большие потоки мощности на расстояния нескольких сотен километров. Они состоят из линий, пропускная способность которых того же порядка, что и мощность одной из самых больших генераторных групп, или равна мощности, потребляемой большим городом. Кроме того, их структура обеспечивает большую надежность электроснабжения.
В этих сетях используются напряжения 110—750 кВ. Отметим, что указанный диапазон охватывает часть сетей высокого напряжения и сети сверхвысокого напряжения. В странах, где они существуют, линии 110 кВ еще зачастую играют роль передающих сетей, но естественно, что в процессе развития их роль сведется до уровня питающих сетей.

Во всех странах Западной и Центральной Европы (от Италии до Швеции, от Испании до Польши) и, в частности, во Франции в передающих сетях наиболее распространено напряжение 225 кВ, которое постепенно заменяется на 400 кВ.
Межсистемные связи — это связи между мощными передающими системами; они служат для обеспечения надежного взаимного резервирования связанных систем в случае аварии в одной из них и получения экономического эффекта от обменов энергией в зависимости от ее относительной себестоимости в связанных системах. Последнее направлено на то, чтобы минимизировать общую стоимость производства электроэнергии.
Межсистемные связи используют тот же диапазон напряжений, что и питающие сети. Межсистемные связи и передающие сети часто трудно различить, например система ФРГ через сети 400 кВ связывает системы Швейцарии и Австрии, одновременно распределяя электроэнергию их ГЭС по территории ФРГ.
Структуры сетей. Передача мощности в энергосистеме должна осуществляться с определенной степенью надежности. Однако на оборудовании систем могут возникать аварии, а линии и подстанции подвержены всякого рода внешним воздействиям (дождь, загрязнение, молния, удары и т. д.). Надежность электроснабжения можно повысить либо вводя более прочные линии и оборудование, либо увеличивая число линий.
Во всяком случае, повышение надежности — дорогостоящее мероприятие. Приходится искать компромисс между величинами дополнительных капиталовложений и затратами на дополнительное оборудование. Этот компромисс не одинаков для различных типов систем и потребителей, что приводит, в частности, к изменению топологии различных энергосистем. Более детальное изучение топологий будет осуществлено позже. И тем не менее уже сейчас полезно сделать несколько замечаний.
Радиальные сети состоят из нескольких линий — артерий (следуя английскому термину, иногда также употребляемому во Франции, их называют фидерами). Каждая линия может разветвляться на участки, которые далее расходятся по потребителям. Эта структура представляет собой как бы дерево, каждая линия которого, или фидер, является его ветвью.
Рассматриваемая сеть может иметь общую точку, т. е. быть замкнутой, однако она таковой не является, поскольку в этой точке располагается выключатель, разомкнутый при нормальной эксплуатации. Выключатель в случае аварии на фидере позволяет получить питание от других ответвлений (предварительно от него отключенных) с помощью соседних фидеров.
Радиальные сети имеют простую структуру; их контроль и защита осуществляются с помощью простой аппаратуры. Это самые дешевые сети.
Замкнутые сети питаются сразу от нескольких источников (в общем случае от двух или трех и очень редко от большего числа). Линии, их соединяющие, называемые «контурами», не имеют разрывов, и источники работают параллельно. Число «контуров» всегда мало, и каждый из них состоит из нескольких разветвленных линий (ответвлений).

Существование нескольких параллельно работающих источников повышает надежность электроснабжения в случае аварии одного из них (например, трансформатора) или в случае аварии в контуре. Во втором случае участок, где произошла авария, разделяют на две части, С той и другой стороны этого участка сеть работает как радиальная. Очевидно, что надежность электроснабжения тем лучше обеспечена, чем больше будет число участков контуров, разделенных выключателями. Но вместе с тем возрастает и стоимость сети, а контроль и защита их требуют более сложных и дорогих устройств.
Замкнутые сети часто используют в качестве питающих сетей:
В некоторых странах, например в ФРГ, распределительные цепи среднего напряжения замкнуты, а в других странах замкнуты даже сети низкого напряжения (в США такого рода сети питаются 2—8 параллельно работающими трансформаторами).
Разветвленные (сложнозамкнутые) сети являются сетями, в которых все линии замкнуты; при этом они образуют структуру, аналогичную ячейкам сетки. Число параллельно работающих источников иногда составляет несколько сотен.
В образованной структуре все участки линий (или кабелей) должны выдерживать рабочие нагрузки, а на их обоих концах должны быть предусмотрены устройства, разделяющие сеть в случае аварии (предохранители в сетях НН, выключатели — на передающих линиях).
Таким образом, лучшая надежность может быть получена при условии достаточно больших затрат на ее обеспечение.
Разветвленные сети используют для распределительных сетей НН городских центров с плотным населением (Нью-Йорк, Париж, Лондон), для передающих сетей, а также в других частных случаях, где это требуется по условиям надежности.
Встречаются (хотя и редко) разветвленные сети с различными напряжениями, когда одна из них питает другую через трансформатор. Такие сети работают параллельно как со стороны первичной, так и со стороны вторичной обмотки.
Используемые системы тока. Можно передавать энергию или постоянным током, или переменным током при различном числе фаз. Многофазные системы возникли из-за необходимости создания вращающихся полей, что легко осуществить, если имеется по крайней мере три «фазы». В настоящее время повсюду принята система трехфазного тока, однако продолжают существовать и другие системы. В то же время постоянный ток находит все новые области применения. Следовательно, целесообразно определить области применения каждой из систем.
Постоянный ток впервые был использован в системе тока, получившей вследствие простоты широкое применение после изобретения динамомашины (Грамм, 1870) и лампы накаливания с угольной нитью (Эдисон, 1881).
При этом применялись сети с двумя (особенно в городах) и тремя проводами (± 110 В, ± 220 В и нейтраль). Поскольку дальность передачи на постоянном токе при напряжении потребительских сетей ограничена всего несколькими километрами, а симметрирование и защита сетей постоянного тока НН затруднительны, то только в некоторых городах Европы пока существуют сети постоянного тока. Однако использование постоянного тока возможно для передач высокого напряжения, осуществляемых или кабелями, или воздушными линиями большой протяженности (для которых существуют трудноразрешимые проблемы при передаче переменным током).
Преимущества двигателя постоянного тока перед двигателем переменного тока, применяемым в качестве тягового, долгое время обусловливали использование сетей постоянного тока напряжением 500—3000 В в тяге. Теперь же предпочитают преобразование переменного тока в постоянный на самих электровозах.
Переменный ток выявил свои преимущества после изобретения примерно в 1886 г. трансформатора, осуществляющего простую связь между потребительскими и питающими сетями различных напряжений. Использовались различные частоты переменного тока: так, в тяге из-за получения малых значений индуктивностей и упрощения тяговых двигателей было отдано предпочтение низким частотам. Была применена частота в 16 2/3 Гц; все еще используется в некоторых странах для тяги и частота 25 Гц. Во Франции сети с частотой 25 Гц были ликвидированы только между 1950 и 1955 гг. В некоторых странах (например, в США) они еще сохранились.
Далее использовались более высокие частоты, при этом устройства, работающие на этих частотах, имели меньшие габариты и стоимость . К сожалению, международный договор о стандартизации частоты, облегчающий поставку оборудования, до сего времени не заключен.
Европейские и азиатские страны приняли частоту 50 Гц, а Америка — частоту 60 Гц. Некоторые страны, имеющие различную технику, обладают еще сетями с частотой 50 и 60 Гц (Япония, Мексика, Венесуэла и т. д.), что создает труднорешаемые проблемы.
Однофазная система переменного тока появилась в первую очередь как наиболее простая, так как в ней используются всего два провода. В такой системе часто осуществляют соединение между собой и на землю общей точки обмотки трансформатора. Системе, составленной таким образом, больше подходит название двухфазной.
В США широко используются двухфазные сети низкого напряжения. В современных тяговых сетях (однофазных напряжением 25 кВ) нейтраль соединена с землей посредством двух рельсов, а два «фазных провода» питают различные участки контактных линий.
Однофазные сети питаются от трехфазной сети или с помощью однофазных трансформаторов, включенных между фазой и нейтралью и образующих две фазы трехфазной системы (при этом они вносят в нее несимметрию), или с помощью специальных трансформаторов (типа Леблана, Скотта), сохраняющих симметрию нагрузок.
Трехфазная система широко применяется в настоящее время, поскольку использует всего три провода и легко создает вращающиеся поля. Использование трех проводов возможно тем не менее только в том случае, когда несимметрия передаваемых мощностей относительно мала. Так, распределительные сети НН должны быть снабжены четвертым (нейтральным) проводом такого же сечения, что и первые три, если не равным сечению всех трех.
В случае аварии работа трехфазной сети зависит от режимов нейтрали. Под ними понимают режимы, в которых нейтральная точка (обычно точка с нулевым потенциалом) обмотки трансформаторов, соединенных с этой сетью, может быть:
изолирована от земли и от всех металлических частей;
заземлена, т. е. соединена или на землю («массу»), или через сопротивление, или через полное сопротивление (импеданс); заземление может быть осуществлено или в одной точке (радиальные сети СН), или в нескольких точках (сети НН, передающие сети);
включена через дугогасительную катушку (катушку Петерсена), помещенную между нейтральной точкой обмотки трансформатора, питающего сеть, и землей и рассчитанную таким образом, что в случае аварии между фазным проводом и землей ток короткого замыкания (к.з.) будет равен нулю или очень мало от него отличаться.
Дугогасящие катушки применяют главным образом в сетях СН и питающих сетях нескольких европейских стран (ФРГ, Швейцария); сети с изолированной нейтралью распространены в других странах (Италия), во Франции почти все сети в настоящее время имеют нейтраль, заземленную через сопротивление или полное сопротивление, в США сети СН и НН имеют непосредственную связь с землей.
Из других используемых многофазных систем необходимо отметить:
двухфазную систему, которая скорее является четырехфазной, поскольку в ней действуют четыре вектора напряжения, сдвинутых по фазе на 90°, в пятипроводной сети. Ее название следует из того, что ветви сети состоят только из трех проводов (два сдвинутых на 180° напряжения и нейтраль). Эта система используется в распределительных сетях напряжением 115—230 В, где она позволяет подключать потребители на 115 В, а для мощных потребителей — 230 В. Она была принята, в частности, в Париже (северный берег Сены и северо-восток), но постепенно была заменена трехфазной системой;
шестифазную систему, предназначенную для питания выпрямителей от трехфазной сети через два трансформатора с различным соединением обмоток (звезда — звезда и звезда — треугольник).
Выбор различных типов сети. Соображения, на которых основывается выбор основных характеристик сети, будут рассмотрены детально, когда будут изучаться проблемы, связанные с ее функционированием. Но уже сейчас полезно выделить несколько основных идей.
Диапазон напряжений. Для сооружения новой сети или подключения нового потребителя выбор напряжения обусловлен тем напряжением, которое было принято ранее и стандартизовано. То же самое наблюдается и в развивающихся странах, где считается экономичным использовать оборудование, выпускаемое большими сериями в промышленно развитых странах.
В приводимых далее соображениях показан выбор величины напряжения и стандартного диапазона напряжения. Широкий диапазон применяемых в электроэнергетике напряжений связан с существованием обширной области мощностей: примерно от 10 Вт для электрической бритвы и до 2 млрд. Вт для самых мощных электрических станций. Выбор напряжения обусловлен прежде всего экономическими соображениями, поскольку его величина сильно влияет на стоимость оборудования и эксплуатационные расходы.
Стоимость оборудования зависит от его размеров, которые в общем случае определены, если установлены сечение s и длина / проводников, с одной стороны, и напряжение U, а следовательно, и изоляция проводника (толщина твердого или жидкого диэлектрика, воздушный промежуток) — с другой.
Экономические соображения приводят к выбору не того напряжения, которое соответствует минимальной стоимости рассматриваемого оборудования, а того, которое делает минимальной сумму его стоимости и эксплуатационных расходов, разнесенных 'во времени: Это будет обсуждено более подробно при рассмотрении технико-экономических исследований.
Минимизируемая общая стоимость в первом приближении записывается следующим образом:
С — С0 + + C2I + C3U + С4Р, (1-1)
где С0 — постоянный коэффициент; Сь С2, С3 и С4 — единичные стоимости, специфичные для рассматриваемого оборудования, поскольку они зависят от природы и качества материалов; I, s, U — длина, сечение и напряжение; р —потери энергии в устройстве, стоимость Qp которых составляет большую часть эксплуатационных расходов (постоянные расходы могут быть отнесены к С0).
Пусть Р и I— соответственно мощность и ток, которые протекают по устройству. Обозначим через р удельное сопротивление металла, используемого для проводников, входящих в состав этого устройства; примем также, что джоулевы потери велики по сравнению с другими
потерями (намагничивающей мощностью, трением и т. д.). Тогда запишем
(1-2)
Если известна мощность Р, то согласно (1.2) мощность
(1.3)
должна оставаться постоянной. При этом следует различать два случая: длина / (расчет мощности линий) задана, длина I не задана (расчет мощности аппаратов, имеющих обмотку). Первый случай будет рассмотрен детально несколько дальше. Здесь же рассмотрим случай, когда длина / не определена.
Согласно методу Лагранжа, стоимость С будет минимальной, если существует коэффициент X такой, что
У
или в соответствии с уравнениями (1.1) и (1.3)
(1.4)
Подставляя значения s, 1 и р, полученные из неравенств (1.4), В уравнение (1.3), будем иметь

Из вышеприведенных формул получим
(1.5)
 (1-7)
Здесь ки к2, к3 и константы, зависящие от Си С2, С3 и С4, и, следовательно, они также характеризуют тип рассматриваемого устройства.
Формула (1.5) показывает, что для всякой мощности существует оптимальное напряжение, и если выбрана величина такого напряжения, то мощность устройства, имеющего обмотку, пропорциональна этому напряжению в степени 3/2.
Для линий мощность является квадратной функцией оптимального напряжения
Формула (1.6) показывает, что вес меди —вес проводника в устройстве определенного типа — прямо пропорционален объему Is и возрастает чуть больше его мощности (в степени 4/3) при условии, что устройство сконструировано на оптимальное напряжение.

Приведенные расчеты, очевидно, очень приблизительны; стоимости линейно зависят от мощностей только в ограниченных областях. И все же на практике установлено, что, за исключением самых низких напряжений, законы роста мощности в зависимости от напряжения близки к только что рассмотренным теоретическим законам. Это можно увидеть из следующих данных:


Напряжение сети, кВ  

400

225

90

20

0,22

Пропускная способность линии, МВт

600

250

50

3

0,01

Мощность трехфазного трансформатора, МВт 

300

100

30

0,4

Формула (1.7) показывает, что если выбрано оптимальное напряжение для каждой мощности, стоимость аппарата растет медленнее, чем его мощность. И наоборот, при постоянном напряжении стоимость меняется значительно, как и мощность. Разница между двумя законами незначительна, что позволяет выбирать стандартные уровни напряжения.
Топологическая структура. Данные, необходимые для такого выбора, могут быть получены только на основе статистических Сведений относительно качества обслуживания и эксплуатационного опыта. Выбор структуры сетей в соответствии с их функциями и особыми условиями электроснабжения, разумеется, окончательно определяется экономикой. Так, иногда можно сравнить стоимость резерва (обеспечиваемого дополнительной линией или дополнительным трансформатором) с экономией, получаемой от снижения аварий как в распределительных сетях, так и у потребителей. Выявить существование оптимума в надежности электроснабжения можно следующим образом. Пусть А—количество ежегодных отключений сети. Единица измерения А принята условно. В качестве А с достаточной степенью точности может быть принята суммарная величина «недоотпущенной энергии» за год для каждого отключения. Стоимость этих отключений, пропорциональная А, равна с,А.
Чтобы уменьшить число отключений, необходимо усилить сеть. Затраты, необходимые для получения установленной цены отключений А, могут быть выражены в первом приближении как с2/А.
Из этого следует, что для уменьшения установленной цены отключений А необходимо израсходовать

Оптимум в национальном масштабе (распределение и потребление энергии) может быть получен для А, если минимально рентабельная стоимость отключений равна минимально рентабельной стоимости усиления сети или необходимого оборудования:

Если можно минимально оценить рентабельные стоимости с1 и с2 то можно вывести оптимальную установленную стоимость аварии А0. На практике известна сумма капиталовложений, а следовательно, и с2. Соотношение (1.8), в котором за А принимается установленная стоимость отключений, позволяет иметь представление о величине коэффициента сь которому соответствует обычная практика. Итак, можно судить о том, разумно ли принять коэффициент А или увеличить с2.
Формула (1.8) показывает, что установленная цена отключений соответствует экономическому оптимуму тем хуже, чем возможно меньше минимально рентабельная стоимость оборудования (технический прогресс) и чем выше стоимость отключений (менее дорогие последствия отключений у промышленных потребителей).
Выбор структуры сети позволяет воздействовать на установленную цену отключений А несколькими способами, а именно уменьшением:
вероятности отключений (с помощью нескольких источников и т. д.);
продолжительности отключений (посредством резервирования соседними линиями, устройств автоматического повторного включения и т. д.);
последствий каждого отключения, т. е. числа отключенных потребителей или их мощности (с помощью разделения сети на участки, увеличения числа выключателей и т. д.).
Эти способы должны сравниваться при сохранении баланса между стоимостями и соответствующими эффективностями. Последние могут, очевидно, быть различными в зависимости от типа сети: радиальной, замкнутой или разветвленной (сложнозамкнутой).



 
« Электротехнические материалы для ремонта электрических машин и трансформаторов   Энергоснабжение сельскохозяйственных потребителей »
Карта сайта + все метки | Контакты
© Электроэнергетика При перепечатке и цитировании активная гиперссылка на сайт обязательна.