CC BY
0УДК 620.9
Сойников И.Б.
магистрант
Юго-Западный государственный университет (г. Курск, Россия)
РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ДЛЯ АНАЛИЗА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЦЕССОВ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ ПОСЕЛКА
Аннотация: показана разработка математической модели для анализа эффективности процессов регулирования напряжения в электрических сетях поселка.
Ключевые слова: электрические сети, системы электроснабжения, исследование, напряжение, модель, энергетика.
Для построения модели воспользуемся способом расчета режима сети при заданном значении напряжения в начале линии электропередачи.
Для схемы электроснабжения поселка математическая модель будет выглядеть следующим образом будет выглядеть следующим образом:
1. Анализ схемы и подготовка исходных данных.
2. Схемы электроснабжения посёлка должны быть преобразованы в расчетную.
3. В схему вводим сопротивления кабельных линий соответственно.
4. Считаем активное сопротивление кабельной линии по формуле:
^кл = До • Ь, (1)
где Я0 - удельное активное сопротивление, Ом/км,
Ь - длина кабельной линии в км.
5. Считаем индуктивное сопротивление кабельной линии по формуле:
Хкл — Хо • (3)
где Х0 - удельное индуктивное сопротивление, Ом/км, Ь - длина кабельной линии в км.
6. Считаем полное сопротивление кабельной линии по формуле:
^кл — ^кл2 + Хкл2, (4)
7. В итоге необходимо определить активное, индуктивное и полное сопротивление кабельных линий верхней и нижней части схемы электроснабжения поселка.
8. Найдем активное, индуктивное и полное сопротивление трансформаторов.
Активное сопротивление силового трансформатора находим:
Р • и2
D _ 1 к.ном. "-'ВН.ном
кт —--' (5)
^т.ном
где STH0M - номинальная мощность трансформатора, МВА, P к.ном - потери короткого замыкания в трансформаторе, кВт, ^ВНном - номинальное напряжение обмотки высшего напряжения трансформатора, кВ.
Индуктивное сопротивление силового трансформатора находим:
П • П2 — ^ "ВН.ном ,(6)
т 100 • S
'-'т.ном
где U - напряжение короткого замыкания трансформатора, %.
Далее определяем полное сопротивление силового трансформатора:
(7)
Коэффициент трансформации Кт для нерегулируемых силовых трансформаторов находим следующим образом:
Кт = "внном ,(8)
^НННОМ
где £/ВН НОМ - номинальное напряжение на стороне ВН, ^НН НОМ -номинальное напряжение на стороне НН.
Для регулируемых силовых трансформаторов нужно учитывать возможности изменения числа витков силовых трансформаторов на обмотке ВН для изменения напряжения на стороне НН. В этом случае напряжение на обмотке ВН ^ВН должно определяться как:
тг — ТТ (л _1_ ^°тп • ^^отп
^ВН — ^ВН НОМ • I 1 + "
100
) ,(9)
где Л/отп - номер выбранной отпайки со своим знаком (плюс или минус), Д^отп - процент изменения числа витков на одной отпайке. В итоге получаем что коэффициент трансформации с регулировкой напряжения определяется по формуле:
Кт — , (10)
иНННОМ
Далее для расчета напряжений и выявления их отклонений необходимо сделать следующие действия.
1. Сначала определяются значения токов во всех ветвях схемы, начиная от точек подключения потребителей (сторона 0,4 кВ) трансформаторов КТП 10/0,4 кВ. Для этого определяем значения токов потребителей рассматриваемой схемы:
I
'потр
Р 2 + о 2
потр потр
—,(11)
• а
ном
где Рпотр , @потр - значения активной и реактивной мощности потребителей,
ином - напряжение в точке присоединения трансформаторов КТП 10/0,4 к кабельным линиям 10 кВ, принимаемое на первом этапе расчетов 10 кВ.
2. Потом производится приведение тока на выходе силового трансформатора 110/10 и 35/10 (ток протекающий через КЛ) к стороне 10 кВ через коэффициент трансформации этого силового трансформатора Кт (на этом шаге определяется этот коэффициент по номинальным напряжениям сторон ВН и НН данного трансформатора).
Кт = ^^ ,(12)
^НННОМ
/вн = Кт , (13)
К
где 1кл - значения тока кабельной линии согласно рассматриваемой
схеме.
9. На этом этапе путем использования обратного хода определения значений напряжений производят следующие действия:
Выражение для определения потерь напряжения в Т на стороне 110 или 35 кВ (верхняя или нижняя схемы) (узел Т-1) выглядит следующим образом:
^т-1 — ^о -VI •/•¿г ,(14) где £/0 - номинальное напряжение сети ВН, равное 110000 или 35000 В, Напряжение на стороне НН трансформатор Т (верхняя или нижняя схемы, узел Т-2) будет определяться по формуле:
^т-2 = -j-1 ,(15)
Лт
Аналогично рассчитываем потери напряжения во всех уздах (КЛ, трансформаторах 10/0,4) для каждой схемы посёлка по отдельности.
Далее найдем отклонение напряжение во всех узлах, так как полученные значения напряжений в узлах меньше номинальных то воспользуемся формулой:
^0 ^ш(-) ( л
М(_) = -Гг-, (16)
и0
где Um(-) , - значения напряжения электропитания, меньшие U0 , усредненные в интервале времени 10 мин в соответствии с требованиями ГОСТ 30804.4.30, Uo - напряжение, равное стандартному номинальному напряжению Unom или согласованному напряжению Uc.
В случае несоответствия нормативному значению на потребителях, необходимо применить регулирование напряжения.
Для этого необходимо уменьшить или увеличить напряжение на обмотке ВН и по формулам (9, 10, 14-16) проверить новые значения напряжений.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Карыбекова Бермет Кенжекуловна, Элчиева Малика Сейталиевна, Сатыбалды Уулу Жакшыбай КАЧЕСТВО ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ И СПОСОБЫ ЕГО ПОВЫШЕНИЯ // ReFocus. 2023. №1. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/kachestvo-elektroenergii-i-sposoby-ego-povysheniya (дата обращения: 14.02.2025);
2. Дубицкий Михаил Александрович, Сухарева Елизавета Андреевна Качество электрической энергии // Вестник ИрГТУ. 2015. №4 (99). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/kachestvo-elektricheskoy-energii (дата обращения: 14.02.2025)
Soynikov I.B.
Southwestern State University (Kursk, Russia)
DEVELOPMENT OF A MATHEMATICAL MODEL FOR ANALYZING EFFECTIVENESS OF VOLTAGE REGULATION PROCESSES IN VILLAGE'S ELECTRICAL NETWORKS
Abstract: the development of a mathematical model for analyzing the effectiveness of voltage regulation processes in the village's electrical networks is shown.
Keywords: electric networks, power supply systems, research, voltage, model, energy.
