Н.С. Петрашевич, аспирант; рук. М.И. Фурсанов, д.т.н., проф.
(БНТУ, г. Минск)

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ КОЭФФИЦИЕНТОВ ЗАГРУЗКИ ТРАНСФОРМАТОРОВ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ

Из-за многократной трансформации электрической энергии в электрической сети, установленная мощность трансформаторов в несколько раз превышает генерируемую мощность электростанций. В распределительных электрических сетях 6-10 кВ оптимальная или близкая к ней загрузка трансформаторов может быть обеспечена двумя основными путями [1]. Первый состоит в расчете и подключении к эксплуатируемым трансформаторам оптимальной нагрузки [1], второй – в замене установленных в сети трансформаторов на оптимальные номинальные мощности [2]. В обоих случаях необходимо уметь определять оптимальные загрузки трансформаторов, что является целью данного исследования. 
В качестве критерия оптимальности принят минимум стоимости передачи электрической энергии Сп:
				(1)
где З – суммарные затраты на передачу электроэнергии;
W – отпуск электроэнергии в сеть.
Первоначально вместо исходной разветвлённой схемы сети рассматривалась эквивалентная сеть, состоящая из двух последовательно соединенных эквивалентных по потерям сопротивлений линейных и трансформаторных участков. Для эквивалентной сети оптимальный коэффициент загрузки kC, соответствующий минимуму стоимости передачи электрической энергии определяется по формуле:
	                            (2)
где Pс – суммарный коэффициент отчислений от стоимости электрической сети Кс, о.е.;
Wн – суммарные нагрузочные потери электроэнергии, кВт∙ч;
β – стоимость 1 кВт∙ч потерь электроэнергии, у.е./кВт∙ч;
Wх – потери электроэнергии холостого хода в трансформаторах, кВт∙ч.
Использование формулы (2) применительно к одиночному трансформатору не корректно, в связи с тем, что оптимальные загрузки реальных трансформаторов  будут разными. Поэтому, при поиске оптимального состояния реальной сети необходимо уметь определять оптимальный коэффициент загрузки для каждого отдельного трансформатора.
Авторами показано, что решение поставленной задачи можно получить из  системы (3), результатом решения которой являются искомые величины оптимальных коэффициентов загрузки трансформаторов сети:
(3)
где
n – число трансформаторов в сети;
m –общеечисло участков в сети (линий и трансформаторов);
kЗi, –коэффициент загрузкиi-о трансформатора;
SHOMi – номинальная мощность трансформатора;
THБi – время использования наибольшей нагрузки;
cosφi– коэффициент мощности;
.– «эффективное» сопротивление линейных участков схемы, общих для i-о и других трансформаторов, подключенных к данному j-му участку сети.
Решение системы (3) позволяет рассчитать точные значения коэффициентов загрузки трансформаторов. Пример расчета потерь электроэнергии при оптимальной загрузке эквивалентной электрической сети и реальной сети с оптимальными коэффициентами загрузки её пяти трансформаторов представлены в табл.1.
Из табл.1 видно, что результаты расчёта потерь электроэнергии (3,54% и 3,53%) в обоих исследованных режимах практически не отличаются. Это позволяет использовать упрощенные расчёты и анализ эквивалентных электрических сетей при оперативном поиске «очагов» потерь.
Таблица 1 – Результаты расчета потерь электроэнергии в оптимальных режимах
Показатели	Потери при оптимальной загрузке эквивалентной сети	Потери в сети при оптимальной загрузке трансформаторов	
Нагрузочные потери в линиях WНЛ, тыс.кВт∙ч (%)	9,15(0,53%)	9,17(0,52%)	
Нагрузочные потери в трансформаторах WНТ, тыс.кВт∙ч (%)	22,97(1,33%)	23,98(1,36%)	
Потери холостого хода в трансформаторах WХТ, тыс.кВт∙ч (%)	28,84(1,67%)	28,93(1,64%)	
Суммарные потери W∑,тыс.кВт∙ч (%)	61,14(3,54%)	62,08(3,53%)	
Поток на головном участке WГУ, тыс.кВт∙ч	1727,07	1759,45	
Стоимость передачи электроэнергии СП,у.д.е/тыс.кВт∙ч	2,311	2,303	

Выводы.
1.	Разработан алгоритмизированный способ определения оптимальных коэффициентов загрузки трансформаторов распределительных электрических сетей 6-10 кВ в условиях их эксплуатации.
2.	Для оперативного выявления «очагов» потерь целесообразно проводить расчеты и анализ режимов распределительных сетей на основе их эквивалентирования.
3.	Расчеты реальных электрических сетей с оптимальными коэффициентами загрузки трансформаторов позволяют определять экономически обоснованные уровни потерь в сетях и использовать их при разработке корректирующих мероприятий.

Библиографический список

1. Федин В.Т., Фурсанов М.И. Основы проектирования энергосистем: учебное пособие для студентов энергетических специальностей: в 2 ч. частях. – Минск: БНТУ, -2010.
2. Фурсанов М.И. Методология и практика расчетов потерь электроэнергии в электрических сетях энергосистем.- Минск: Тэхналогiя, 2000.- 247 с.
3. Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций. Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования. - М.: Энергоатомиздат, 1989. – 608с.
4. Падалко Л.П. Математические методы оптимального планирования развития и эксплуатации энергосистем – Минск: Вышейшая школа, 1973. – 200с.