Реконструкція системи електропостачання селища з приєднанням дахових СЕС

Abstract

У роботі розглянуто принципи побудови та функціонування розподільчої електричної мережі, призначеної для живлення побутових споживачів. Проаналізовано основні елементи мережі, зокрема трансформаторні підстанції, повітряні та кабельні лінії електропередачі. Особливу увагу приділено питанням надійності, енергоефективності та безпеки експлуатації мережі в умовах сучасного житлового сектору. Наведено типові схеми живлення, розглянуто методи оптимізації навантаження та зменшення втрат електроенергії. Проаналізовано здатність реконструйованої електричної мережі забезпечувати якість електроенергії за різних параметрів генерування та споживання потужності. Основні принципи реконструкції електричної мережі: o Оцінка поточного стану мережі (Аналіз технічного стану обладнання (кабелі, трансформатори, щити); Визначення вузьких місць (перевантаження, втрати, застарілі елементи);Вивчення структури навантаження та перспектив його зростання) o Модернізація інфраструктури (Заміна застарілих або зношених елементів мережі; Впровадження сучасних трансформаторів з низькими втратами; Використання самонесучих ізольованих проводів (СІП) у повітряних лініях) o Інтеграція відновлюваних джерел енергії (Забезпечення технічної можливості приєднання побутових дахових СЕС; Встановлення двонаправлених лічильників для обліку споживання та генерації; Розробка схем приєднання з урахуванням зворотного потоку енергії в мережу) o Автоматизація та цифровізація (Впровадження систем автоматизованого обліку електроенергії (AMR/AMI); Моніторинг параметрів мережі в реальному часі; Використання smart-реле та контролерів для балансування навантаження) o Підвищення надійності та безпеки (Встановлення сучасних систем захисту від перенапруг, коротких замикань; Резервування живлення для критичних споживачів; Забезпечення відповідності нормативам (ДСТУ, ПУЕ, EN)) o Енергоефективність та зменшення втрат (Оптимізація топології мережі; Використання енергоефективного обладнання; Застосування компенсації реактивної потужності) o Планування з урахуванням майбутніх потреб (Розрахунок перспективного навантаження; Можливість масштабування мережі; Підготовка до розвитку електротранспорту та систем зберігання енергії) Об’єкт дослідження – існуюча електрична мережа, що живить споживачів електричної енергії селища. Предмет дослідження – вибір оптимального техніко-економічного варіанту системи електропостачання та її режими. Мета роботи: реконструкція існуючої електричної мережі на напрузі 0,4 кВ на таку, що здатна забезпечувати в процесі експлуатації параметри якості електричної енергії за умов зміна споживання потужності, приєднання нових споживачів та встановлення побутових дахових сонячних електростанцій. Першим кроком провели аналіз вхідних даних. Опрацьовано цілі проведення реконструкції електричної мережі на відповідність їх стратегії енергетичного розвитку України [1]. Проведений аналіз режимних параметрів існуючої електричної мережі на відповідність нормованим показникам якості електроенергії [2,3]. Показано низьку гнучкість типових методів реконструкції стосовно стійких можливостей забезпечення якості електроенергії [4]. Типові методи ґрунтуються на збільшенні пропускної здатності ліній шляхом збільшення поперечного перерізу ліній та будівництва розвантажувальних підстанцій. Показано, що сумарні втрати електричної енергії в мережі становлять більше 10%. Для виконання поставлених цілей та задач запропонована реконструкція мережі шляхом підвищення напруги розподільчої мережі до 10 кВ. Аналіз режимів такої мережі показав здатність до забезпечення показників якості електроенергії, зменшення втрат потужності на пересилання енергії до споживача. Проведений економічний розрахунок використаних варіантів реконструкцій відповідно до [5]. Слід відмітити, що наявність дахових сонячних електростанцій за такого підходу до реконструкції не призводить до таких негативних наслідків, як за типової реконструкції мережі. Дана бакалаврська кваліфікаційна робота складається з пояснювальної записки і додатків. Пояснювальна записка містить 109 сторінок, 7 таблиць, 27 рисунків, список використаної літератури з 10 найменувань.

The paper considers the principles of construction and operation of the distribution electrical network designed to supply household consumers. The main elements of the network, in particular transformer substations, overhead and cable power lines, are analyzed. Particular attention is paid to the issues of reliability, energy efficiency and safety of network operation in the modern residential sector. Typical power supply schemes are given, methods for optimizing the load and reducing power losses are considered. The ability of the reconstructed electrical network to ensure the quality of electricity under different parameters of power generation and consumption has been analyzed. Basic principles of electrical network reconstruction: o Assessment of the current state of the network (Analysis of the technical condition of equipment (cables, transformers, switchboards); Identification of bottlenecks (overload, losses, obsolete elements); Study of the structure of the load and prospects for its growth). o Infrastructure modernization (Replacement of obsolete or worn-out network elements; Introduction of modern low-loss transformers; Use of self-supporting insulated wires (SIP) in overhead lines). o Integration of renewable energy sources (Ensuring the technical feasibility of connecting domestic rooftop solar power plants; Installation of bidirectional meters for consumption and generation metering; Development of connection schemes taking into account the reverse flow of energy into the grid). o Automation and digitalization (Implementation of automated electricity metering systems (AMR/AMI); Real-time monitoring of network parameters; Use of smart relays and controllers for load balancing). o Improving reliability and safety (Installation of modern surge protection systems, short circuits; Power backup for critical consumers; Ensuring compliance with standards (DSTU, PUE, EN)). o Energy Efficiency and Loss Reduction (Network Topology Optimization; Use of Energy Efficient Equipment; Application of Reactive Power Compensation). o Planning taking into account future needs (Calculation of the future load; Possibility of scaling the network; Preparation for the development of electric transport and energy storage systems). The object of the study is the existing electric grid that supplies electricity consumers in the village. The subject of the study is the choice of the optimal technical and economic version of the power supply system and its modes. Purpose of the work: reconstruction of the existing electrical network at a voltage of 0.4 kV to one that is able to provide electricity quality parameters during operation under conditions of changes in power consumption, connection of new consumers and installation of domestic rooftop solar power plants. The first step was to analyze the input data. The goals of the reconstruction of the electric grid in accordance with their strategy of energy development of Ukraine have been worked out [1]. The analysis of the mode parameters of the existing electric network for compliance with the standardized indicators of electricity quality has been carried out [2,3]. The low flexibility of typical reconstruction methods in relation to sustainable opportunities for ensuring the quality of electricity is shown [4]. Typical methods are based on increasing the throughput of lines by increasing the cross-section of lines and the construction of unloading substations. It is shown that the total losses of electrical energy in the network are more than 10%. To fulfill the set goals and objectives, it is proposed to reconstruct the network by increasing the voltage of the distribution network to 10 kV. The analysis of the modes of such a network showed the ability to provide electricity quality indicators, reduce power losses for sending energy to the consumer. An economic calculation of the used reconstruction options is carried out in accordance with [5]. It should be noted that the presence of rooftop solar power plants with this approach to reconstruction does not lead to such negative consequences as with a typical network reconstruction. This bachelor's qualification work consists of an explanatory note and appendices. The explanatory note contains 109 pages, 7 tables, 27 figures, a list of used literature of 10 items.