Разработка мероприятий по снижению потерь электроэнергии в электрических сетях групповым регулированием коэффициентов трансформации силовых трансформаторов

Цель наших исследований заключается в предложении организационно-технических мероприятий по сокращению потерь электроэнергии при ее транспортировке в распределительных электрических сетях. Объектом исследований явились режимы работы электрических сетей, в которых оптимальный режим достигается перераспределением потоков реактивной мощности. Перераспределение создается при регулировании напряжений определенной методикой группового переключения коэффициентов трансформации силовых трансформаторов с помощью электронных ключей в переключателях регулирования под нагрузкой и переключения без возбуждения. Суть технических мероприятий заключается в замене электромеханических устройств переключателей устройствами с электронными ключами. В качестве технологического метода исследования применялось моделирование и последующий расчет режимов участка действующей электроэнергетической системы Республики Бурятия в программном комплексе RastrWin3. Оценка эффективности применения предлагаемых мероприятий по переключению проводилась путем сравнения оптимальных по критерию минимума потерь мощности в электрических режимах с использованием предлагаемых устройств и без них. Установлено, что суммарные потери активной мощности при номинальных коэффициентах трансформации составляют 1,22 МВт. Расчетами показано, что при оптимальных по минимуму потерь коэффициентах на трансформаторах с регулированием под нагрузкой потери составляют 1,17 МВт, а при оптимальных коэффициентах на трансформаторах с регулирования под нагрузкой и переключения без возбуждения – 1,09 МВт. Применение предлагаемых мероприятий позволит сократить технические потери электроэнергии при ее транспортировке за счет группового регулирования коэффициентов трансформации, в том числе и в режиме реального времени (по изменению нагрузки в течение суток).

1. Тигунцев С.Г., Паркачев К.Н. Разработка и исследование эффективности работы устройства для изменения коэффициента трансформации силового трансформатора // Электрические станции. 2025. № 10. С. 31–36. https://doi.org/10.71841/EP.elst.2025.1131.10.05. EDN: SZTUNB.

2. Паркачев К.Н., Тигунцев С.Г. Исследование эффективности применения устройства для изменения коэффициента трансформации силового трансформатора // Повышение эффективности производства и использования энергии в условиях Сибири: сб. матер. Всерос. науч.-практ. конф. с междунар. участием (г. Иркутск, 19–23 апреля 2023 г.). Иркутск: ИрНИТУ, 2023. Т. 1. С. 325–330. EDN: URRAAL.

3. Паркачев К.Н., Паркачева В.В., Тигунцев С.Г. Разработка и исследование эффективности применения устройства для изменения коэффициента трансформации силового трансформатора // Повышение эффективности производства и использования энергии в условиях Сибири: сб. матер. Всерос. науч.-практ. конф. с междунар. участием (г. Иркутск, 19–22 апреля 2022 г.). Иркутск: ИрНИТУ, 2022. Т. 1. С. 227–282. EDN: ULWMVP.

4. Паркачев К.Н., Копылова В.В., Пестряков М.В., Тигунцев С.Г. Разработка и исследование устройства для изменения коэффициента трансформации силового трансформатора // Повышение эффективности производства и использования энергии в условиях Сибири: сб. матер. Всерос. науч.-практ. конф. с междунар. участием (г. Иркутск, 20–24 апреля 2021 г.). Иркутск: ИрНИТУ, 2021. Т. 1. С. 300–305. EDN: RSCMRB.

5. Пат. № 2752000, Российская Федерация, С1. Способ изменения коэффициента трансформации силового трансформатора / С.Г. Тигунцев, В.В. Копылова, К.Н. Паркачев; заявитель и патентообладатель Иркутский национальный исследовательский технический университет. Заявл. 18.02.2021; опубл. 21.07.2021. Бюл. № 21.

6. Асташев М.Г., Лунин К.А., Панфилов Д.И., Петров М.И., Рашитов П.А. Полупроводниковые регуляторы-стабилизаторы напряжения для распределительных сетей // Электрические станции. 2021. № 2. С. 16–20. https://doi.org/10.34831/EP.2021.1075.2.003. EDN: EPCOTQ.

7. Асташев М.Г., Панфилов Д.И., Горчаков А.В., Красноперов Р.Н., Рашитов П.А. Управление полупроводниковыми регуляторами напряжения трансформаторов под нагрузкой в распределительных сетях 6-10 кВ // Международный научно-исследовательский журнал. 2021. № 4-1. С. 41–50. https://doi.org/10.23670/IRJ.2021.106.4.007. EDN: ZIOMPP.

8. Панфилов Д.И., Рожков А.Н., Петров М.И., Асташев М.Г., Рашитов П.А., Красноперов Р.Н. [и др.]. Разработка и исследование полупроводниковых регуляторов напряжения трансформаторов под нагрузкой для распределительных сетей // Электротехника. 2021. № 11. С. 59–66. EDN: FRWVWT.

9. Асташев М.Г., Панфилов Д.И., Рожков А.Н., Петров М.И., Рашитов П.А., Горчаков А.В. Быстродействующие полупроводниковые регуляторы напряжения трансформаторов под нагрузкой для распределительных сетей // Электрические станции. 2021. № 5. С. 23–31. https://doi.org/10.34831/EP.2021.1078.5.004. EDN: YAEXVK.

10. Пат. № 2741335, Российская Федерация, С1. Устройство управления напряжением трансформатора под нагрузкой / Д.И. Панфилов, П.А. Рашитов, М.Г. Асташев, А.В. Горчаков; заявитель и патентообладатель Национальный исследовательский университет «МЭИ». Заявл. 08.09.2020; опубл. 25.01.2021. Бюл. № 3.

11. Тульский В.Н., Ванин А.С., Асташев М.Г., Панфилов Д.И., Королев В.М. Оценка эффективности применения быстродействующих полупроводниковых устройств регулирования в распределительных электрических сетях // Электротехника. 2020. № 10. С. 37–44. EDN: BWSXRG.

12. Панфилов Д.И., Асташев М.Г., Горчаков А.В. Полупроводниковое устройство регулирования напряжения под нагрузкой для силовых трансформаторов распределительных электрических сетей 10-0,4 кВ // Вестник Московского энергетического института. Вестник МЭИ. 2020. № 6. С. 82–90. https://doi.org/10.24160/1993-6982-2020-6-82-90. EDN: FGIRXX.

13. Маркушевич Н.С. Управление реактивной мощностью в энергосистеме // Электричество. 1982. № 9. С. 1–5.

14. Zakutsky V.I., Gadzhiev M.G., Yermolov N.S. Analysis of the influence of installed FACTS devices and transformer on-load tap changers (OLTC) in transmission networks on a total power losses Unified Energy System (UES) of Russia // Proceedings of the 1st IEEE 2019 International Youth Conference on Radio Electronics, Electrical and Power Engineering, REEPE 2019 (Moscow, 14–15 March 2019). Moscow: Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2019. Vol. 1. Р. 8708847. https://doi.org/10.1109/REEPE.2019.8708847. EDN: YOGPFM.

15. Hasan E.O., Hatata A., Badran E.А., Yossef F.H. Voltage control of distribution systems using electronic OLTC // Twentieth International Middle East Power Systems Conference (MEPCON). 2018. https://doi.org/10.1109/MEPCON.2018.8635151.

16. Pezeshki H., Arefi A., Ledwich G., Wolfs P. Probabilistic voltage management using OLTC and dSTATCOM in distribution networks // IEEE Transactions on Power Delivery. 2018. Vol. 33. Iss. 2. P. 570–580. https://doi.org/10.1109/TPWRD.2017.2718511.

17. De Oliveira Quevedo J., Cazakevicius F.E., Beltrame R.C., Marchesan T.B., Michels L., Rech C. Analysis and design of an electronic on-load tap changer distribution transformer for automatic voltage regulation // IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2017. Vol. 64. Iss. 1. P. 883–894. https://doi.org/10.1109/TIE.2016.2592463.

18. Mouli G.R.C., Bauer P., Wijekoon T., Panosyan A. Design of a power-electronic-assisted OLTC for grid voltage regulation // IEEE Transactions on Power Delivery. 2014. Vol. 30. Iss. 3. P. 1086–1095. https://doi.org/10.1109/TPWRD.2014.2371539.

19. Valouch V., Bejvl M., Šimek P., Škramlík J. Power control of gridconnected converters under unbalanced voltage conditions // IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2015. Vol. 62. Iss. 7. P. 4241–4248. https://doi.org/10.1109/TIE.2014.2384473.

20. Echavarría R., Claudio A., Cotorogea M. Analysis, design, and implementation of a fast on-load tap changing regulator // IEEE Transactions on Power Electronics. 2007. Vol. 22. Iss. 2. P. 527–534.