ЕФЕКТИВНІСТЬ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ СПОЖИВАЧІВ НА РІВНІ НАПРУГИ 20 КВ

Валерій Кирик; Оксана Богомолова

doi:10.20535/1813-5420.3.2025.339752

Автор(и)

Валерій Кирик Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0003-0419-8934
Оксана Богомолова Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0001-5249-4565

DOI:

https://doi.org/10.20535/1813-5420.3.2025.339752

Ключові слова:

розподільні мережі, модернізація, втрати потужності, напруга 20 кВ, енергоефективність, реконфігурація мереж, надійність електропостачання

Анотація

Вступ. Розвиток енергетичного сектору та впровадження відновлювальних джерел енергії зумовлюють необхідність модернізації розподільних мереж. Одним із перспективних рішень є переведення мереж з 10(6) кВ на 20 кВ, що дозволяє підвищити ефективність електропостачання та зменшити втрати потужності.

Постановка проблеми. Існуючі електричні мережі 10(6) кВ не забезпечують належної надійності та енергоефективності через значні втрати потужності та обмеження автоматизації, що спричинені відсутністю сучасних систем дистанційного моніторингу, недостатньою гнучкістю систем керування мережею та низьким рівнем інтеграції розумних технологій. Особливо це відчутно в умовах зростаючого навантаження та активного збільшення потужності джерел відновлювальної енергії.

Мета. Дослідження ефективності електропостачання споживачів при переведенні мережі з 10 кВ на 20 кВ зі застосуванням різних схем розподілу навантаження.

Методика. Моделювання режимів роботи розподільної мережі проводиться в програмному середовищі Power Factory. Виконано аналіз трьох варіантів електропостачання району: традиційного (на напрузі 10 кВ), переведеного на напругу 20 кВ без змін у конфігурації та з глибоким вводом потужності з групуванням споживачів.

Результат. В результаті моделювання режимів роботи розподільної мережі в програмному середовищі Power Factory доведено, що переведення мережі на 20 кВ зменшує втрати активної потужності на 22%. Найбільш ефективним виявився варіант з глибоким вводом потужності та групуванням споживачів за допомогою більшої кількості трансформаторів меншої потужності.

Наукова новизна. Запропоновано та досліджено підхід до реконфігурації мережі 0,4 кВ при переведенні основної мережі на 20 кВ з урахуванням різних схем організації електропостачання. Запропоновано методику реконфігурації мережі 0,4 кВ на основі принципу глибокого вводу потужності ті розподілу споживачів на групи з живленням від трансформаторів меншої потужності.

Практична значимість. Впровадження запропонованої методики підвищує надійність та економічність електропостачання, сприяє інтеграції відновлювальних джерел енергії та модернізації енергосистеми України згідно до європейських стандартів.

Посилання

Iskova M.S. 20 kV NOMINAL VOLTAGE ELECTRICAL NETWORKS WITH ENERGY STORAGE SOURCES /nRenewable Energy/ M. S. Iskova, A. R. Buriak, V. V. Kyryk // Vidnovluvana Energetyka. – 2023. – no 2 (73). – pр. 18-23. doi: https://doi.org/10.36296/1819-8058.2023.2(73).18-23

Hasibuan, A. Simulation and Analysis of Distributed Generation Installation on a 20 kV Distribution System Using ETAP 19.0 / Arnawan Hasibuan., Firwan Dani, Asran, I Made Ari Nrartha // Bulletin of Computer Science and Electrical Engineering.- 2022. – no 3(1). – pp. 18–29. doi https://doi.org/10.25008/bcsee.v3i1.1151

Degarege A. Distribution network reliability enhancement and power loss reduction by optimal network reconfiguration / Degarege Anteneh, Baseem Khan, Om Prakash Mahela, Hassan Haes Alhelou, Josep M. Guerrero// Computers & Electrical Engineering. – 2021. – no 96. doi: https://doi.org/10.1016/j.compeleceng.2021.107518

Iskova M.S IMPLEMENTATION OF 20 kV VOLTAGE NETWORK IN UKRAINE / M. S. Iskova, A. R. Buriak, V. V. Kyryk. // POWER ENGINEERING: economics, technique, ecology. – 2022. – no 4. – pp. 87-93. doi: https://doi.org/10.20535/1813-5420.4.2022.273412

Mahdavi M. An Efficient Stochastic Reconfiguration Model for Distribution Systems With Uncertain Loads / M. Mahdavi, HH Alhelou and MR Hesamzadeh // IEEE Access. – 2022. - vol. 10. – pp. 10640-10652, 2022, doi: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2022.3144665

Report on the quality of service provision in the areas of electricity supply and centralized water supply and wastewater disposal for 2023 [Electronic resource] – Access mode: https://www.nerc.gov.ua/storage/app/sites/1/Docs/Monitoryng/Zvit_yakist_posluh/Zvit_yakist_posluh_2023.pdf – URL.

Burbelo M. Yo. Matrix Method for Determination of Indicators of On-Activity of Branched Distribution Electrical Networks/ M. Yo. Burbelo, Yu. V. Loboda, R. O. Slobodian, A. R. Slobodian// Visnyk of Vinnytsia Polytechnical Institute. – 2023. - № 3. – рр. 17–23. doi: https://doi.org/10.31649/1997-9266-2022-162-3-17-23

Burbelo M. Yo. Choosing the Optimum Configuration of Electric Distribution Grids / М. Й. Бурбело, Ю. В. Лобода, Р. О. Слободян // Visnyk of Vinnytsia Polytechnical Institute. – 2023. - № 6. - pp. 23–29. doi: https://doi.org/10.31649/1997-9266-2023-171-6-23-29

V. V. Kyryk, B. V. Tsiganenko and A. S. Yandulsky, Distribution electrical networks with a voltage of 20 kV and the efficiency of their work, National Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute”, Kyiv, Ukraine.- 2018. -233с

Tsiganenko B. V.. Features of the functioning of medium voltage distribution networks and their conversion to a voltage of 20 kV / V. V. Kyryk, B. V. Tsiganenko // Hydropower of Ukraine.– 2016.– no 3-4.– pp.7-13.

СОБУ МЕВ ЕЕ 40.1-00100227-01:2016 «Technical policy in the field of construction and operation of distribution electricity networks – Part 2»

Oliinyk Yu. Analysis of the transition of electrical networks to a voltage of 20 kV / Yu.S. Oliinyk Yu.S.; P.V. Vasiuchenko // In: The 3 rd International scientific and practical conference “Topical aspects of modern scientific research”(November 23-25, 2023) CPN Publishing Group/ - Tokyo, Japan.- 2023 -725 p.

N. Filimonenko and K. Filimonenko Recommendations Concerning the Renovation Ukraine Electric Power Structure / 2023 IEEE 5th International Conference on Modern Electrical and Energy System (MEES), Kremenchuk, Ukraine. - 2023, pp. 1-5. doi: https://doi.org/10.1109/MEES61502.2023.10402453

Lopukhova, Tatiana, et al. Integrated presentation of existing approaches to Limit Overvoltages in 6-35 kV Networks // 2022 4th International Youth Conference on Radio Electronics, Electrical and Power Engineering (REEPE). IEEE. – 2022. doi: https://doi.org/10.1109/REEPE53907.2022.9731463

Mayorov, A. V. Analysis of the Reliability of Circuitries for A 20 kV Electrical Network / A.V. Mayorov, , M. Yu Lvov, A. A. Chelaznov// Power Technology and Engineering . – 2023. – no 56. – pp. 771-778. doi: https://doi.org/10.1007/s10749-023-01586-w

Mahdavi M. An Efficient Mathematical Model for Distribution System Reconfiguration Using AMPL /. M. Mahdavi, H. H. Alhelou, N. D. Hatziargyriou, A. Al-Hinai // IEEE Access. – 2021. – vol. 9. – pp. 79961-79993. doi: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2021.3083688.

Çakmak H.K. An Optimization-based Approach for Automated Generation of Residential Low-Voltage Grid Models Using Open Data and Open Source Software / H. K. Çakmak, L. Janecke, M. Weber, V. Hagenmeyer// 2022 IEEE PES Innovative Smart Grid Technologies Conference Europe (ISGT-Europe), Novi Sad, Serbia. – 2022. - pp. 1-6. doi: https://doi.org/10.1109/ISGT-Europe54678.2022.9960483.

ДСТУ EN: 50160:2014 Characteristics of power supply voltage in general purpose electrical networks. Kyiv, 2014. 21p.