ПРЕЗЕНТАЦІЯ МАГІСТЕРСЬКОЇ ДИСЕРТАЦІЇ НА ТЕМУ:�«ЕЛЕКТРИЧНА МЕРЕЖА 110 КВ ТА ОБЛІК ЕНЕРГОРЕСУРСІВ НА ОСНОВІ ІНТЕЛЕКТУАЛЬНИХ СИСТЕМ»�НА ЗДОБУТТЯ СТУПЕНЯ МАГІСТРА ЗА ОСВІТНЬО-ПРОФЕСІЙНОЮ ПРОГРАМОЮ�«ЕЛЕКТРИЧНІ СИСТЕМИ І МЕРЕЖІ»�СПЕЦІАЛЬНІСТЬ 141 «ЕЛЕКТРОЕНЕРГЕТИКА, ЕЛЕКТРОТЕХНІКА ТА ЕЛЕКТРОМЕХАНІКА»

виконав: студент групи ЕС-31мп

Оконечніков В.О.

Науковий керівник: ст. викл. кафедри електричних мереж та систем, д. т. н., ст. наук. співр

Халіков В. А.

Київський національний університет України�«Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»�Факультет електроенерготехніки та автоматики�Кафедра електричних мереж та систем

КИЇВ – 2024 р.

МЕТА ТА ЗАВДАННЯ ДО ПРОЄКТУ

Мета та завдання магістерської дисертації:

• Вирішити,

за ситуаційним планом розміщення пунктів навантаження та балансуючого пункту,

задачі проєктування:

• мережі 110 кВ,
• підстанції 110/35/10 кВ,
• Провести розрахунок їх нормальних та аварійних режимів роботи;
• Виконати аналіз обліку енергоресурсів на основі інтелектуальних систем.

2

Розділи проєкту:

1. Проєктування та вибір оптимального варіанту побудови РЕМ;

2. Проєктування підстанції 110/35/10 кВ у вузлі №3 мережі;

3. Облік енергоресурсів на основі інтелектуальних систем.

АКТУАЛЬНІСТЬ ТЕМИ

Впровадження проєктів в енергетичній сфері вимагає великих інвестицій.

Проведення аналізу всіх можливих варіантів конфігурації при проєктуванні мережі – запорука найбільш економічно обґрунтованого вибору

Основні цілі проєктування – це забезпечення найменших :

• капіталовкладень при створенні мережі без втрати якості,
• витрат коштів на обслуговування мереж у майбутньому,
• втрат потужності в мережі та трансформаторах при експлуатації.

3

• Економічно обґрунтоване проєктування районної електричної мережі

гарантує забезпечення нових споживачів якісною електроенергією.

• Побудова інтелектуальних систем дозволить покращити надання послуг та зменшити операційні витрати.

ТЕХНІЧНИЙ ПРОЄКТ РАЙОННОЇ ЕЛЕКТРИЧНОЇ МЕРЕЖІ

За завданням:

• Створено 5 варіантів схем;
• В кожному варіанті - 11 гілок та 3 контури;
• Для кожного вузла схем - обрано блоки з двох силових трансформаторів.

4

ТЕХНІЧНИЙ ПРОЄКТ РАЙОННОЇ ЕЛЕКТРИЧНОЇ МЕРЕЖІ

5

Для вибору оптимального перерізу проводів - розраховано параметри потокорозподілу L-схем.

• Обрано оптимальні перерізи;
• Перевірено їх за рівнем допустимого струму;
• Виконано розрахунок дисконтних витрат;
• Результат - обрано перший варіант РЕМ за рівнем найменших дисконтних втрат

ТЕХНІЧНИЙ ПРОЄКТ РАЙОННОЇ ЕЛЕКТРИЧНОЇ МЕРЕЖІ

6

За допомогою ітераційного методу визначено параметри схеми заміщення РЕМ для:

• розрахунку режиму роботи максимальних навантажень;
• післяаварійного режиму РЕМ.

​

Результат - втрати потужності становлять:

• в режимі максимальних навантажень – 1,047–j3,35 МВА,
• при післяаварійному режимі – 2,096–j0,105 МВА.

ПРОЕКТ ЕЛЕКТРИЧНОЇ ЧАСТИНИ �РАЙОННОЇ ПІДСТАНЦІЇ 110/35/10 КВ

7

Схема заміщення РЕМ

Для проектування підстанції 110/35/10 кВ у вузлі № 3 було розраховано:

• опір схеми заміщення в умовних одиницях,
• опір нульової послідовності.

Схема заміщення РЕМ, з урахуванням БТ

Кінцевий етап перетворення

Значення Опору

Кінцевий етап перетворення

Значення Опору

7

ПРОЕКТ ЕЛЕКТРИЧНОЇ ЧАСТИНИ �РАЙОННОЇ ПІДСТАНЦІЇ 110/35/10 КВ

8

Визначено струми КЗ для ВРП 110, ВРП 35 та ЗРП 10.

Як наслідок - проведено вибір обладнання для підстанції.

Обладнання та його тип 35 кВ

Обладнання та його тип 110 кВ

ПРОЕКТ ЕЛЕКТРИЧНОЇ ЧАСТИНИ �РАЙОННОЇ ПІДСТАНЦІЇ 110/35/10 КВ

9

Розраховано параметри блискавкозахисту та заземлення підстанції:

• при семи блискавковідводах висотою 18-14 м - надійність системи понад 95 %
• Такий результат є достатнім для заданих умов експлуатації.

За результатами розрахунків заземлення підстанції:

обрано 70 мінімальних вертикальних стрижнів.

Еквівалентний опір заземлювача становить 0,158 Ом, що менше 0,5 Ом.

НАУКОВА ПУБЛІКАЦІЯ

Опубліковано:

​

Стаття:

CHOOSING THE OPTIMAL CONFIGURATION OF THE ELECTRICAL NETWORK.�

Автори:

Khalikov Volodymyr (науковий керівник),

Okonechnikov Viacheslav.

​

Конференція:

XIII International scientific and practical conference «Innovations in modern education: European and global context»

10

ОБЛІК ЕНЕРГОРЕСУРСІВ НА ОСНОВІ �ІНТЕЛЕКТУАЛЬНИХ СИСТЕМ

11

Третій розділ –

дослідження, обліку енергоресурсів на основі інтелектуальних систем

Облік електроенергії –

це процес

формування та обробки даних

для визначення обсягів електричної енергії

при комерційних розрахунках

або

для контролю витрат в технологічних мережах користувачів електроенергії.

ОБЛІК ЕНЕРГОРЕСУРСІВ НА ОСНОВІ �ІНТЕЛЕКТУАЛЬНИХ СИСТЕМ

12

Інтелектуальна система обліку

– SMART GRID –

автоматизована система

передачі та збору інформації

з інтелектуальних лічильників

– SMART METERS –

різними (GSM/GPRS та інші) каналами зв’язку

​

​

SMART GRID виконує функції:

• прийому,
• обробки,
• передачі

вимірювальних і додаткових даних для:

• комерційних розрахунків,
• моніторингу
• управління.

12

ОБЛІК ЕНЕРГОРЕСУРСІВ НА ОСНОВІ ІНТЕЛЕКТУАЛЬНИХ СИСТЕМ

13

SMART METERS:

• Дистанційно передають покази
• Фіксують споживання електроенергії за часовими зонами
• Вимірюють параметри мережі (наприклад, напругу)
• Захищають мережу від критичних коливань напруги;
• Інформують про аварійні ситуації в мережі
• Зберігають інформацію в пам’яті для подальшого використання.

13

ОБЛІК ЕНЕРГОРЕСУРСІВ НА ОСНОВІ �ІНТЕЛЕКТУАЛЬНИХ СИСТЕМ

14

14 жовтня 2022 р КМУ схвалено

«Концепцію впровадження "розумних мереж" в Україні до 2035 року»,

розроблена Міністерством енергетики

за підтримки Світового банку

Очікування від реалізації :

• Інтеграція розподіленої генерації;
• Покращення експлуатаційних характеристик мереж;
• Якості та надійності постачання електроенергії,
• Забезпечення віддаленого моніторингу та діагностики всіх елементів мережі;
• Підвищення енергоефективності та зниження втрат з 11,6% до 7,5% - економія близько 6 млрд кВт·год на рік
• Покращення ефективності управління навантаженням (активним та реактивним).
• Зменшення рівня викидів вуглецю.

Стандарти та законодавство України щодо Smart Grid

Наразі основний стандарт інтелектуалізації енергетики – ДСТУ IEC TR 63097:2024

«Дорожня карта зі стандартизації розумних мереж», затверджений Наказом від 13.03.2024 № 80.

Стандарт посилається на понад 450 інших стандартів.

​

Стандартизація охоплює інфраструктуру:

• обліку електроенергії,
• зв’язку та комунікацій,
• автоматизацію розподілу електроенергії,
• обладнання для розподілених джерел енергії, управління попитом на електроенергію,
• енергетичний менеджмент,
• електротранспорт,
• «розумні» будинки ,
• системи накопичення енергії.

14

ОБЛІК ЕНЕРГОРЕСУРСІВ НА ОСНОВІ �ІНТЕЛЕКТУАЛЬНИХ СИСТЕМ

15

Впровадження в Україні концепції Smart Grid

Державний холдинг "Українські розподільні мережі" – Запоріжжяобленерго, Черкасиобленерго, Миколаївобленерго, Харківобленерго, Хмельницькобленерго, Тернопільобленерго, та Сумиобленерго

12 пілотних проєктів Smart Grid, з залученням іноземних інвестицій.

Розробляється 10-річний план розвитку електромереж компаній:

• встановлення реклоузерів,
• вдосконалення та автоматизація обліку,
• підвищення надійності постачання,
• Впровадження розподіленої генерації,
• реконструкція мережі з переходом на клас напруги 20 кВ,
• розвиток мікромереж,
• впровадження мобільних підстанцій середнього та високого класу напруги.

4 жовтня 2022 року - старт пілотного проєкту Миколаївської області з переходу на мережі 20/0,4 кВ замість 10/0,4 кВ. Уряд Литви профінансував 8,2 млн грн в рамках виконання Меморандуму України з Міжнародним Енергетичним Кластером.

В тому числі - 3-річний пілот в мережах

Ірпінь – Буча – Бородянка

Інвестиції - 145 млн євро.

Розбудова Smart Grid із:

• 7 підстанцій,
• 520 км ліній електропередач
• 390 силових трансформаторів
• 47 тисяч «розумних» лічильників

Група ДТЕК - проєкт «Мережі майбутнього», охопить Київ, Київську, Дніпропетровську та Одеську області.

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

16

• За ситуаційним планом, та потужностями пунктів в ньому:
• складено та наведено 5 варіантів електропостачання РЕМ з 2 силових трансформаторів
• для кожного з 8 вузлів обрано блок з двох силових трансформаторів
• для кожної з 11 ліній обрано оптимальний переріз, з урахуванням їх потужностей та струмів
• обрано оптимальні перерізи для ПЛ та розрахунку дисконтних витрат
• На основі оптимальності перерізів з 5 варіантів схем вибрано першу.
• Цей варіант має найменше значення дисконтованих витрат – 647 480,299 тис. грн

Під час роботи над проєктом

«Електрична мережа 110 кВ та облік енергоресурсів на основі інтелектуальних систем»

Було:

Для 1-го варіанту схеми РЕМ розраховано:

• режим роботи максимальних навантажень;
• післяаварійний режим.

Результат - втрати потужності становлять:

• в режимі максимальних навантажень – 1,047–j3,35 МВА,
• при післяаварійному режимі – 2,096–j0,105 МВА.

Пунктом з найнижчими рівнями напруги є пункт три.

Напруга становить в режимах:

• максимальних навантажень -110,485 кВ.
• Післяаварійному -110,485 кВ.

Випадків, коли РПН та ПБЗ довелося зупинити на граничному значенні та не було б досягнуто бажаного рівня напруги немає.

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ (ПРОДОВЖЕННЯ)

17

• Розраховано параметри блискавкозахисту - з’ясовано:
• виконання заданих умов експлуатації - забезпечення надійності системи у понад 95 %,

є при 6 блискавковідводах висотою по 14-18 м.

Для проектування підстанції 110/35/10 кВ у вузлі № 3 було:

• Розраховано:
• опір схеми заміщення в умовних одиницях - 0,772 в.о.
• опір нульової послідовності - 1,55 в.о.
• Проведено розрахунок струмів КЗ на шинах підстанції 110/35/10 кВ

Значення повного струму короткого замикання для шин: ВН - 8,71 кА, СН - 3,335 кА, НН - 8,608 кА.

• Проведено розрахунки для нормального режиму роботи системи було та

вибрано трансформатори струму та напруги

• Результат розрахунків заземлення підстанції:
• обрано 70 мінімальних вертикальних стрижнів.
• еквівалентний опір заземлювача становить 0,158 Ом, що менше 0,5 Ом.

Облік енергоресурсів на основі інтелектуальних систем:

Застосування технологій "розумних мереж" - Smart Grid – глобальний світовий тренд, який:

• відкриває значні перспективи для енергетичних компаній та споживачів,
• розвиток підтримується законодавчими ініціативами – затверджена «Концепція впровадження «розумних мереж» в Україні до 2035 року».

Перспективи для України:

• Стандартизація (в Україні реалізовано менше 40% стандартів Smart Grid) ,
• Залучення інвестицій для прискорення процесу трансформації енергетичного сектору (основною причиною повільного прогресу є недостатнє/низьке фінансування)

18