Технико-экономический анализ и методы аппроксимации предельных режимов передачи электроэнергии в воздушные линии электропередачи 110–220 кВ

Аннотация

Актуальность. Воздушные линии электропередачи напряжением 110–220 кВ являются важнейшими элементами региональных электроэнергетических систем и систем электроснабжения крупных промышленных предприятий. Рост нагрузок, изменение графиков электропотребления, подключение новых промышленных объектов и развитие распределённой генерации усиливают изменчивость режимов их работы. Одновременно повышение стоимости электроэнергии увеличивает экономическую значимость технических потерь, что обусловливает актуальность определения оптимальной загрузки линий.

Для определения оптимального режима недостаточно учитывать только среднее значение тока. Необходимо анализировать суточные и годовые графики нагрузки, продолжительность использования максимальной нагрузки, прогноз электропотребления, температуру окружающей среды, скорость ветра, солнечную радиацию, техническое состояние проводов и контактов, а также фактическое сопротивление линии. Эти факторы определяют её пропускную способность, температурный режим, энергетические потери и эксплуатационную надёжность.

Комплексный подход предусматривает принятие технических ограничений в качестве обязательных условий, а экономической эффективности — в качестве критерия выбора оптимального решения. Его применение позволяет снизить потери электроэнергии и совокупные затраты, повысить эффективность использования существующих сетевых активов, продлить срок службы оборудования и обосновать мероприятия по реконструкции и модернизации при обеспечении требуемой надёжности электроснабжения и нормативного качества электроэнергии.

Цель: Разработке и научном обосновании методологии определения экономически оптимальной токовой нагрузки и рациональной плотности тока в фазных проводах действующих воздушных линий электропередачи напряжением 110–220 кВ на основе критерия минимизации удельных дисконтированных затрат на передачу электрической энергии. .

Методы: В исследовании использованы технико-экономический и сравнительный анализ, экономико-математическое моделирование и оптимизация.

Результаты: Установлена зависимость оптимальной плотности тока от продолжительности использования максимальной нагрузки, напряжения, типа и сечения проводов, тарифа, климата и структуры эксплуатационных затрат. Увеличение сечения и уплотнение графика нагрузки снижают удельные затраты за счёт сокращения потерь и эффективного использования пропускной способности. В рассмотренных условиях удельные затраты для ВЛ 110 кВ в среднем на 10–12% выше, чем для ВЛ 220 кВ. Поскольку существенное отклонение тока от оптимума в обе стороны увеличивает затраты, рекомендовано поддерживать фактический ток в пределах ±5% от оптимального значения.