ipolytechiPolytech JournaliPolytech Journal2782-40042782-6341Irkutsk National Research Technical University10.21285/1814-3520-2022-3-508-518ipolytech-632Research ArticleЭНЕРГЕТИКАPOWER ENGINEERINGРазработка мероприятий по снижению потерь электроэнергии в электрических сетях Наманганской области Республики УзбекистанDevelopment of measures to reduce grid energy losses in the Namangan Region of Uzbekistanhttps://orcid.org/0000-0003-1525-0937ТигунцевС. Г.TiguntsevS. G.

Тигунцев Степан Георгиевич, кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры «Электрические станции, системы и сети»

664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, Россия

Stepan G. Tiguntsev, Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor, Associate Professor of the Department of Electric Power Plants, Networks and Systems

83 Lermontov St., Irkutsk 664074, Russia

tsg@istu.eduАхмедовС. Б.AkhmedovS. B.

Ахмедов Сардор Бахтиярович, аспирант

664033, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 130, Россия

Sardor B. Akhmedov, Postgraduate Student

130 Lermontov St., Irkutsk 664033, Russia

sarik0696@gmail.comУсмоновС. Б.UsmonovS. B.

Усмонов Саид Бахтиярович, магистрант

664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, Россия

Said B. Usmonov, Master’s Degree Student

83 Lermontov St., Irkutsk 664074, Russia

saidchik2697@gmail.comИркутский национальный исследовательский технический университетРоссияIrkutsk National Research Technical University, Irkutsk, RussiaRussian FederationИнститут систем энергетики им. Л.А. Мелентьева СО РАНРоссияMelentiev Energy Systems Institute SB RASRussian Federation202208102022263508518Copyright © Тигунцев С.Г., Ахмедов С.Б., Усмонов С.Б., 20222022Тигунцев С.Г., Ахмедов С.Б., Усмонов С.Б.Tiguntsev S.G., Akhmedov S.B., Usmonov S.B.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://ipolytech.elpub.ru/jour/article/view/632

Цель – разработка организационно-технических мероприятий по сокращению потерь электроэнергии при ее транспортировке в магистральных и распределительных электрических сетях, в силовых трансформ аторах и линиях электропередачи. Объектом исследований явились режимы работы электрической сети Наманганской области Республики Узбекистан напряжением 220/110/35/10/6 кВ. Использовались технологические методы исследования расчетным путем по схеме замещения действующей линейной схемы электроэнергетической системы области. Также использовалось моделирование электрических сетей с помощью программного комплекса «Программа расчета режимов электрических сетей» и обработка результатов расчетов с помощью пакета Microsoft Excel. В результате исследований рассчитаны электрические режимы схемы замещения электроэнергетической системы области, предложены технические мероприятия (установка устройств компенсации реактивной мощности и регулирование коэффициентов трансформации силовых трансформаторов) по регулированию напряжения для повышения качества электроэнергии в части отклонения напряжений и снижению потерь мощности. Установлено, что отклонения напряжений в большинстве узлов сети не соответствуют ГОСТ 32144-2013. Так, в узлах с напряжением 35 кВ наибольшее отрицательное отклонение напряжений составило 12,45 кВ, на 10 кВ – 3,26 кВ, на 6 кВ – 2,09 кВ. Определены узлы сети на стороне 35 кВ для размещения устройств компенсации реактивной мощности, суммарное значение мощностей составило 67,82 МВ∙Ар; также определены величины коэффициентов трансформации на трансформаторных подстанциях, находящихся в диапазоне 35–110 кВ. Расчетами показано, что проведенные мероприятия позволяют увеличить напряжение в узлах 35, 10, 6 кВ до нормы, а также снизить потери мощности в сети на 9,35 МВт. Установлено, что расчетная окупаемость предложенных мероприятий составит ~ 3 года. Предлагаемые мероприятия позволят сократить потери электроэнергии при ее транспортировке в изученных объектах и поддержать напряжения на заданном уровне за счет компенсации реактивной мощности и регулирования коэффициентов трансформации.

The paper is aimed at developing technical and organizational measures to reduce the losses of electrical energy during its transmission via main and distribution electrical grids, in power transformers and electric power trans-mission lines. The focus of the study was on electrical grid modes in the Namangan Region of Uzbekistan (voltages of 220/110/35/10/6 kV), which were analyzed via technological calculation-based research methods using an equivalent circuit representing the linear circuit currently employed in the regional electric energy system. In addition, electrical grids were simulated using the software package “Program for calculating electrical grid modes” followed by the processing of calculation results by means of the Microsoft Excel package. The paper calculates electrical modes for the equivalent circuit of the regional electric energy system, as well as offering technical measures (installation of reactive power compensation devices; adjustment of transformation ratios in power transformers) aimed at adjusting voltage to improve electric power quality in terms of voltage deviations and lower power losses. Voltage deviations in most grid nodes were found to be inconsistent with GOST 32144-2013. Thus, in 35 kV, 10 kV, and 6 kV nodes, the largest underdeviation amounted to 12.45 kV, 3.26 kV, and 2.09 kV, respectively. For the placement of reactive power compensating devices having a total power of 67.82 MV∙Ar, 35 kV nodes were used; in addition, the values of transformer ratios at transformer substations (35–110 kV) were determined. Calculations indicate that the conducted activities can normalize voltage in the 35 kV, 10 kV, and 6 kV nodes while reducing power losses in the electrical grid by 9.35 MW. It is estimated that the proposed measures will be paid back in approximately three years. By means of compensating reactive power and adjusting transformer ratios, these measures can reduce electrical energy losses during transmission in the considered objects and maintain a given voltage level.

качество электроэнергиипотери электроэнергииотклонение напряжениярежим электрической сетиэлектрооборудованиекоэффициент трансформацииelectric power qualityelectrical energy lossesvoltage deviationgrid modeelectrical equipmenttransformer ratioReferencesЗаслонов C. B., Калинкина М. А. Расчет технических потерь мощности и электроэнергии в распределительных сетях 0,38-10 кВ // Энергетик. 2002. № 7. С. 21–22.Zaslonov S. V., Kalinkina M. A. Calculation of power and electricity technical losses in 0.38-10 kV distribution networks. Energetik. 2002;7:21-22. (In Russ.).Долингер С. Ю., Горюнов В. Н., Планков А. А., Сидоров О. А. Схематические решения активной фильтрации кривой тока в четырехпроводной трехфазной сети для обеспечения качества электрической энергии // Омский научный вестник. 2011. № 3. C. 214–217.Dolinger S. Yu., Goryunov V. N., Plankov A. A., Sidorov O. A. Schemes of active filtering of current in four-wire three-phase network for improving power quality. Omskii nauchnyi vestnik = Omsk Scientific Bulletin. 2011;3:214-217. (In Russ.).Sikorski T., Rezmer J. Distributed generation and its impact on power quality in low-voltage distribution networks // Power Quality Issues in Distributed Generation. 2015. Vol. 1. Iss. 6. Р. 34–41. https://doi.org/10.15199/48.2015.06.05.Sikorski T., Rezmer J. Distributed generation and its impact on power quality in low voltage distribution net-works. Power Quality Issues in Distributed Generation. 2015;1(6):34-41. https://doi.org/10.15199/48.2015.06.05.Суднова В. В. Качество электрической энергии. М.: Изд-во ЗАО «Энергосервис», 2000. 80 c.Sudnova V. V. Quality of electrical energy. Moscow: Energoservis; 2000, 80. (In Russ.).Воинов С. Л., Гамм А. 3., Голуб И. И., Жежеленко И. В., Железко Ю. С., Нейман В. В. [и др.]. Нормирование показателей качества электроэнергии и их оптимизация: монография. Гливице – Иркутск, 1988. 249 с.Voinov S. L., Gamm A. 3., Golub I. I., Zhezhelenko I. V., Zhelezko Yu. S, Nejman V. V., et al. Rationing of electrical power quality indicators and their optimization. Gliv-ice – Irkutsk; 1988, 249 р. (In Russ.).Горюнов В. Н., Осипов Д. С., Лютаревич А. Г. Расчет потерь мощности от влияния высших гармоник // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. 2009. № 2. С. 268–273.Goryunov V. N., Osipov D. S., Lyutarevich A. G. Calculation of power losses depending on higher harmonics. Nauchnye problemy transporta Sibiri i Dal'nego Vostoka. 2009;2:268-273. (In Russ.).Бушуев В. В., Лизалек Н. Н., Новиков Н. Л. Динамические свойства энергосистем. М.: Изд-во «Энергоатомиздат», 1995. 320 с.Bushuev V. V., Lizalek N. N., Novikov N. L. Dynamic properties of power systems. Moscow: Energoatomizdat; 1995, 320 р. (In Russ.).Vittal V., McCalley J. D., Anderson P. M., Fouad A. A. Power system control and stability. 3rd Edition. Hoboken: Wiley-IEEE Press, 2002. 832 p.Vittal V., McCalley J. D., Anderson P. M., Fouad A. A. Power system control and stability. 3rd Edition. Hoboken: Wiley-IEEE Press; 2002, 832 p.Садыкова Ф. М. Анализ потерь электрической энергии и пути их снижения в городских электрических сетях г. Махачкалы. Нормирование технологических потерь электрической энергии // Системные технологии. 2014. № 12. С. 90–95.Sadykova F. M. Analysis of electrical energy losses and their reduction methods in the Makhachkala power grids. Rationing of electrical energy technological losses. Sistemnye tekhnologii. 2014;12:90-95.Андрианова Л. П., Валеев Р. И. Проблемы обеспечения качества электроэнергии и пути снижения потерь в сельских распределительных электрических сетях 0,4 кВ // Международный научный журнал «Инновационная Наука». 2018. № 03. С. 20–24.Andrianova L. P., Valeev R. I. Problems of ensuring electrical power quality and methods to reduce losses in 0.4 kV rural distribution electrical networks. Mezhdu-narodnyj nauchnyj zhurnal “Innovacionnaya Nauka”. 2018;03:20-24. (In Russ.).Chen Yu, Xu Zhao, Ostergaard J. Frequency analysis for planned islanding operation in the Danish distribution system – Bornholm // Proceedings of 43rd International Universities Power Engineering Conference (Padova, 1–4 September 2008). Padova: IEEE; 2008. https://doi.org/10.1109/UPEC.2008.4651467.Chen Yu, Xu Zhao, Ostergaard J. Frequency analysis for planned islanding operation in the Danish distribution system – Bornholm. In: 43rd International Universities Power Engineering Conference. 1–4 September 2008, Padova. Padova: IEEE; 2008. https://doi.org/10.1109/UPEC.2008.4651467.Nourollah S., Charehpetian G. B. Coordinated Load Shedding Strategy to Restore Voltage and Frequency of Microgrid to Secure Region // IEEE Transactions on Smart Grid. 2019. Vol. 10. Iss. 4. P. 4360–4368. https://doi.org/10.1109/TSG.2018.2857840.Nourollah S., Charehpetian G. B. Coordinated load shedding strategy to restore voltage and frequency of microgrid to secure region. IEEE Transactions on Smart Grid. 2019;10(4):4360-4368. https://doi.org/10.1109/TSG.2018.2857840.Vadi S., Padmanaban S., Bayindir R., Blaabjerg F., Mihet-Popa L. A Review on Optimization and Control Methods Used to Provide Transient Stability in Microgrids // Energies. 2019. Vol. 12. Iss. 18. https://doi.org/10.3390/en12183582.Vadi S., Padmanaban S., Bayindir R., Blaabjerg F., Mihet-Popa L. A review on optimization and control meth-ods used to provide transient stability in microgrids. Energies. 2019;12(18). https://doi.org/10.3390/en12183582.Меркурьев Г. В., Шаргин Ю. М. Устойчивость энергосистем. В 2-х т., т. 2. СПб.: НОУ «Центр подготовки кадров энергетики», 2008. 376 с.Merkuriev G. V., Shargin Yu. M. Power system stabil-ity. In 2 vol., vol. 2. St. Petersburg: Nonstate private educational institution of additional professional education Center for Training Energy Personnel; 2008, 376 p. (In Russ.).Khan M. T. A review of electrical energy management techniques: supply and consumer side (industries) // Journal of Energy in Southern Africa. 2009. Vol. 20. No. 3. P. 312–336. https://doi.org/10.17159/2413-3051/2009/v20i3a3304.Khan M. T. A review of electrical energy management techniques: supply and consumer side (industries). Journal of Energy in Southern Africa. 2009;20(3):312-336. https://doi.org/10.17159/2413-3051/2009/v20i3a3304.Беляев Н. А., Егоров А. Е., Коровкин Н. В., Чудный В. С. Учет критерия балансовой надежности при оптимизации перспективной структуры энергосистемы // Надежность и безопасность энергетики. 2020. Т. 13. № 1. С. 11–16. https://doi.org/10.24223/1999-5555-2020-13-1-11-16.Belyaev N. A., Egorov A. E., Korovkin N. V., Chudnyj V. S. Consideration of capacity adequacy criterion in optimizing the prospective structure of electric power sys-tem. Nadezhnost' i bezopasnost' energetiki = Safety and Reliability of Power Industry. 2020;13(1):11-16. https://doi.org/10.24223/1999-5555-2020-13-1-11-16.Tsumura T., Takeda T., Hirose K. A tool for calculating reliability of power supply for information and communication technology systems // INTELEC 2008 - 2008 IEEE 30th International Telecommunications Energy Conference (San Diego, 14–18 September 2008). San Diego: IEEE, 2008. https://doi.org/10.1109/INTLEC.2008.4664080.Tsumura T., Takeda T., Hirose K. A tool for calculating reliability of power supply for information and communication technology systems. In: INTELEC 2008 - 2008 IEEE 30th International Telecommunications Energy Conference. 14–18 September 2008, San Diego. San Diego: IEEE; 2008. https://doi.org/10.1109/INTLEC.2008.4664080.Володарский В. А. Оценка параметров функций распределения при неполноте информации о постепенных отказах электрооборудования // Промышленная энергетика. 2019. № 8. С. 8–13.Volodarskii V. A. Estimation of distribution function parameters with incompleteness of information on gradual failures of electrical equipment. Promyshlennaya ener-getika. 2019;8:8-13. (In Russ.).Амузаде А. С., Танкович Т. И. Анализ показателей надежности систем электроснабжения // Ресурсосберегающие технологии сельского хозяйства: сб. науч. ст. Вып. 11 / под ред. Н. В. Кузьмина, В. А. Козлова, Н. М. Романченко. Красноярск: Изд-во КрасГАУ, 2019. С. 61–66.Amuzade A. S., Tankovich T. I. Analysis of reliability indicators of power supply systems. In: N. V. Kuz'mina, V. A. Kozlova, N. M. Romanchenko (eds.). Resursos-beregayushchie tekhnologii sel'skogo hozyajstva = Agri-cultural resource-saving technologies. Krasnoyarsk: Krasnoyarsk State Agrarian University; 2019, р. 61-66. (In Russ.).Христинич Р. М., Луковенко А. С. Прогнозирование надежности и режимов работы тяговых трансформаторов в условиях предельной нагрузки // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2015. № 2. С. 130–136.Khristinich R. M., Lukovenko A. S. Power transformers reliability and mode of operation in the ultimate load prediction. Sovremennye tehnologii. Sistemnyi analiz. Modelirovanie = Modern technologies. System analysis. Modeling. 2015;2:130-136. (In Russ.).Карагодин В. В., Ревяков Б. А., Рыбаков Д. В. Подход к определению надежности систем электроснабжения // Труды военно-космической академии имени А.Ф. Можайского Вып. 663. СПб.: Изд-во Военно-космической акад. им. А. Ф. Можайского, 2018. С. 121–125.Karagodin V. V., Revyakov B. A., Rybakov D. V. An approach to determination of power supply system reliability. Trudy voenno-kosmicheskoj akademii imeni A. F. Mozhajskogo = Proceedings of the Mozhaisky Military Space Academy. Saint-Petersburg: the Mozhaisky Military Space Academy. 2018, р. 121-125. (In Russ.).Malafeev A., Iuldasheva A. The structural reliability and adequacy assessment of the industrial electric power systems with local power plants // Machines. Technologies. Materials. 2018. Vol. 12. Issue 4. P. 165–168.Malafeev A., Iuldasheva A. The structural reliability and adequacy assessment of the industrial electric power systems with local power plants. Machines. Technologies. Materials. 2018;12(4):165-168.Ayuev B. I., Davydov V. V., Erokhin P. M. Fast and reliable method of searching power system marginal states // IEEE Transactions on Power Systems. 2016. Vol. 31. No. 6. Р. 4525–4533. https://doi.org/10.1109/TPWRS.2016.2538299.Ayuev B. I., Davydov V. V., Erokhin P. M. Fast and reliable method of searching power system marginal states. IEEE Transactions on Power Systems. 2016;31(6):4525-4533. https://doi.org/10.1109/TPWRS.2016.2538299.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.