Перспективы электроснабжения с применением технологий постоянного тока в распределительных сетях 0,4–20 кВ

14

Р

А

З

В

И

Т

И

Е

 

С

Е

Т

Е

Й

РАЗВИТИЕ СЕТЕЙ

В

 

настоящее

 

время

 

происходит

 

широкое

 

внедрение

 

приборов

 

и

 

устройств

, 

ис

-

пользующих

 

для

 

своего

 

функциониро

-

вания

 

постоянный

 

ток

: 

компьютерная

 

и

 

электронная

 

техника

, 

осветительные

 

прибо

-

ры

, 

электроинструменты

, 

регулируемый

 

привод

. 

Таким

 

образом

, 

становится

 

актуальным

 

вопрос

 

построения

 

электрической

 

сети

 

с

 

применением

 

технологий

 

постоянного

 

тока

 

как

 

альтернатив

-

ного

 

решения

 

по

 

отношению

 

к

 

распределитель

-

ной

 

сети

 

переменного

 

тока

 

классов

 

напряжения

 

0,4–20 

кВ

. 

Существующие

 

на

 

данный

 

момент

 

в

 

мире

 

сети

 

низкого

 

и

 

среднего

 

напряжения

 

постоянного

 

тока

 

являются

 

пилотными

 

проектами

 [1–7]. 

Как

 

пра

-

вило

, 

применение

 

технологий

 

постоянного

 

тока

 

выполняется

 

для

 

исследовательских

 

целей

 

или

 

решения

 

задач

, 

не

 

предполагающих

 

технико

-

экономического

 

обоснования

. 

К

 

примеру

, 

в

 [5, 6] 

описан

 

опыт

 

применения

 

линий

 

постоянного

 

тока

 

в

 

горной

 

местности

 

в

 

Корее

, 

позволивший

 

значи

-

тельно

 

снизить

 

количество

 

аварийных

 

отключе

-

ний

 

в

 

сравнении

 

с

 

вариантом

 

переменного

 

тока

. 

При

 

построении

 

электрической

 

сети

 

с

 

приме

-

нением

 

технологий

 

постоянного

 

тока

 

появляют

-

ся

 

следующие

 

преимущества

:

– 

отсутствие

 

необходимости

 

симметрирования

 

однофазных

 

нагрузок

 

с

 

целью

 

снижения

 

по

-

терь

 

в

 

нулевых

 

проводах

;

– 

снижение

 

потерь

 

мощности

 

и

 

напряжения

 

при

 

передаче

 

энергии

 

за

 

счет

 

возможности

 

использования

 

повышенного

 

напряжения

 

в

 

низковольтной

 

распределительной

 

сети

;

– 

отсутствие

 

перетоков

 

реактивной

 

мощности

 

в

 

сетях

 

постоянного

 

тока

;

– 

возможность

 

применения

 

систем

 

накопле

-

ния

 

и

 

альтернативных

 

источников

 

электро

-

энергии

 

без

 

необходимости

 

инвертирования

 

и

 

синхронизации

 

с

 

сетью

, 

что

 

существенно

 

упрощает

 

и

 

удешевляет

 

их

 

использование

;

Королев

 

А

.

А

., 

заместитель

 

главного

 

инженера

 

по

 

инновациям

 

и

 

проектной

 

деятельности

 

ПАО

 «

Россети

 

Московский

 

регион

»

Болонов

 

В

.

О

., 

заместитель

 

начальника

 

управления

 

инноваций

 

и

 

проектной

 

деятельности

 — 

начальник

 

отдела

 

инноваций

 

и

 

энергоэффективности

 

ПАО

 «

Россети

 

Московский

 

регион

»

Окнин

 

Е

.

П

., 

главный

 

эксперт

 

отдела

 

инноваций

 

и

 

энергоэффективности

 

ПАО

 «

Россети

 

Московский

 

регион

»

Тульский

 

В

.

Н

., 

к

.

т

.

н

., 

доцент

, 

директор

 

института

 

электроэнергетики

 

ФГБОУ

 

ВО

 «

НИУ

 «

МЭИ

»

Силаев

 

М

.

А

., 

к

.

т

.

н

., 

доцент

 

кафедры

 

ТОЭ

 

ФГБОУ

 

ВО

 «

НИУ

 «

МЭИ

»

Королев

 

В

.

М

., 

аспирант

 

кафедры

 

ЭЭС

 

ФГБОУ

 

ВО

 «

НИУ

 «

МЭИ

»

Шиш

 

К

.

В

., 

ассистент

 

кафедры

 

ТОЭ

 

ФГБОУ

 

ВО

 «

НИУ

 «

МЭИ

»

Ключевые

 

слова

: 

электроснабжение

 

на

 

постоянном

 

токе

, 

снижение

 

потерь

, 

энергоэффективность

Перспективы электроснабжения 
с применением технологий 
постоянного тока 
в распределительных сетях 
0,4–20 кВ

УДК

 621.316.12

Проведена

 

оценка

 

факторов

, 

влияющих

 

на

 

экономическую

 

целесообразность

 

электроснабжения

 

потребителей

 

с

 

при

-

менением

 

технологий

 

постоянного

 

тока

 

на

 

примере

 

участка

 

распределительной

 

электрической

 

сети

 0,4 

кВ

. 

Рассмотрена

 

эффективность

 

применения

 

передачи

 

энергии

 

на

 

постоянном

 

токе

 

в

 

зависимости

 

от

 

мощности

 

потребителей

, 

протяженности

 

электрической

 

сети

, 

доли

 

нагрузки

 

на

 

постоянном

 

токе

 

и

 

стои

-

мости

 

оборудования

.

15

н

-9

м

2

н

-17

м

1

н

-10

м

2

н

-13

м

1

н

-14

м

2

н

-16

м

1

н

-12

м

– 

снижение

 

потерь

 

при

 

передаче

 

энергии

 

за

 

счет

 

исключения

 

поверхностного

 

эффекта

. 

Целью

 

работы

 

является

 

анализ

 

эффективности

 

применения

 

постоянного

 

тока

 

в

 

реальных

 

электри

-

ческих

 

сетях

. 

В

 

рамках

 

исследования

 

определены

 

факторы

, 

определяющие

 

целесообразность

 

элек

-

троснабжения

 

потребителей

 

с

 

применением

 

техно

-

логий

 

постоянного

 

тока

 

на

 

примере

 

фрагмента

 

сети

 

0,4 

кВ

.

ХАРАКТЕРИСТИКА

 

УЧАСТКА

 

СЕТИ

 0,4 

КВ

 

В

 

качестве

 

пилотного

 

рассматривается

 

типовой

 

участок

 

электрической

 

сети

 0,4 

кВ

, 

который

 

пред

-

ставляет

 

собой

 

разветвленную

 

воздушную

 

линию

, 

выполненную

 

проводом

 

СИП

-2 3



95+1



95, 

для

 

электроснабжения

 

распределенных

 

потребителей

 

суммарной

 

установленной

 

мощностью

 1,7 

МВт

 

от

 

трансформаторной

 

подстанции

 (

ТП

) 

с

 

одним

 

транс

-

форматором

 

мощностью

 250 

кВА

. 

Протяженность

 

электрической

 

сети

 

составляет

 2,5 

км

. 

Принципи

-

альная

 

схема

 

электроснабжения

 

показана

 

на

 

ри

-

сунке

 1.

По

 

традиционной

 

схеме

 

электроснабжения

 

на

 

переменном

 

токе

 (

базовый

 

вариант

) 

от

 

ТП

 

отходят

 

3 

трехфазных

 

фидера

, 

обозначенных

 

на

 

рисунке

 1 

красным

, 

синим

 

и

 

зеленым

 

цветами

 

с

 

трехфаз

-

ными

 

либо

 

однофазными

 

отпайками

 

к

 

потреби

-

телям

.

Рис

. 1. 

Схема

 

участка

 

сети

 

при

 

электроснабжении

 

на

 

переменном

 

токе

Условные

 

обозначения

:

ТП

 

трансформаторная

 

подстанция

;

 

проектируемый

 

фидер

 1 (0,38 

кВ

);

 

проектируемый

 

фидер

 2 (0,38 

кВ

);

1

н

-8

м

1

н

-8

м

1

н

-11

м

2

н

-12

м

3

н

-44

м

4

н

-17

м

1

н

-12

м

2

н

-18

м

3

н

-14

м

1

н

-17

м

2

н

-36

м

3

н

-5

м

1

н

-10

м

2

н

-11

м

3

н

-12

м

4

н

-14

м

1

н

-20

м

1

н

-9

м

2

н

-15

м

3

н

-18

м

4

н

-29

м

1

н

-14

м

2

н

-20

м

3

н

-28

м

4

н

-14

м

1

н

-10

м

2

н

-15

м

3

н

-15

м

4

н

-5

м

1

н

-12

м

1

н

-17

м

2

н

-14

м

2

н

-10

м

3

н

-39

м

3

н

-15

м

1

н

-18

м

1

н

-11

м

2

н

-13

м

1

н

-28

м

2

н

-34

м

3

н

-18

м

4

н

-20

м

1

н

-28

м

2

н

-12

м

1

н

-5

м

2

н

-14

м

2

н

-15

м

1

н

-42

м

1

н

-8

м

2

н

-42

м

1

н

-9

м

2

н

-29

м

1

н

-6

м

2

н

-14

м

1

н

-10

м

2

н

-18

м

3

н

-21

м

4

н

-5

м

1

н

-9

м

2

н

-11

м

3

н

-13

м

4

н

-16

м

1

н

-15

м

2

н

-18

м

ТП

ВЛ

 0,38 

кВ

 (

проект

.)

Ф

.3 

СИП

-2 3



95+1



95

ВЛ

 0,38 

кВ

 (

проект

.)

Ф

.2 

СИП

-2 3



95+1



95

ВЛ

 0,38 

кВ

 (

проект

.)

Ф

.2 

СИП

-2 3



95+1



95

ВЛ

 0,38 

кВ

 (

проект

.)

Ф

.1 

СИП

-2 3



95+1



95

ВЛ

 0,38 

кВ

 (

проект

.)

Ф

.1 

СИП

-2 3



95+1



95

1

н

-8

м

1

н

-13

м

 

1

н

-36

м

1

н

-13

м

1

н

-10

м

2

н

-15

м

1

н

-11

м

1

н

-18

м

1

н

-8

м

1

н

-18

м

1

н

-16

м

1

н

-11

м

2

н

-12

м

3

н

-14

м

4

н

-16

м

1

н

-9

м

2

н

-6

м

1

н

-4

м

1

н

-13

м

2

н

-9

м

1

н

-11

м

2

н

-18

м

1

н

-13

м

2

н

-21

м

ВЛ

 0,38 

кВ

 (

проект

.)

Ф

.2 

СИП

-2 3



95+1



95

ВЛ

 0,38

кВ

 (

проект

.)

Ф

.1 

СИП

-2 3



95+1



95

ВЛ

 0,38 

кВ

 (

проект

.)

Ф

.2 

СИП

-2 3



95+1



95

ВЛ

 0,38 

кВ

 (

проект

.)

Ф

.1 

СИП

-2 3



95+1



95

ВЛ

 0,38 

кВ

 (

проект

.)

Ф

.1 

СИП

-2 3



95+1



95

1

н

-17

м

2

н

-8

м

1

н

-12

м

2

н

-15

м

1

н

-19

м

2

н

-47

м

1

н

-7

м

2

н

-16

м

1

н

-5

м

2

н

-16

м

1

н

-8

м

2

н

-13

м

1

н

-11

м

2

н

-27

м

1

н

-14

м

1

н

-12

м

2

н

-16

м

1

н

-12

м

1

н

-11

м

2

н

-12

м

3

н

-16

м

4

н

-18

м

1

н

-11

м

2

н

-7

м

3

н

-13

м

4

н

-15

м

1

н

-15

м

2

н

-6

м

3

н

-6

м

4

н

-12

м

1

н

-16

м

2

н

-14

м

1

н

-10

м

2

н

-12

м

1

н

-8

м

2

н

-9

м

3

н

-14

м

4

н

-16

м

1

н

-9

м

2

н

-16

м

3

н

-17

м

1

н

-14

м

2

н

-14

м

1

н

-14

м

1

н

-11

м

L

=76

м

L

=70

м

L

=81

м

L

=22

м

L

=27

м

L

=48

м

L

=53

м

 L

=43

м

  

L

=51

м

  

L

=30

м

  

L

=36

м

  

L

=27

м

 L

=1

1

м

  

L

=19

м

  

L

=26

м

  

L

=38

м

  

L

=24

м

 L

=24

м

  

L

=22

м

  

L

=22

м

  

L

=22

м

  

L

=30

м

  

L

=86

м

 

L

=7

м

 

L

=3

м

 L

=22

м

  

L

=23

м

  

L

=66

м

  

L

=22

м

  

L

=25

м

 

L

=38

м

 L

=36

м

  

L

=33

м

  

L

=36

м

  

L

=27

м

  

L

=22

м

 

L

=35

м

 L

=19

м

  

L

=27

м

  

L

=28

м

  

L

=37

м

  

L

=50

м

 L

=31

м

  

L

=36

м

  

L

=36

м

  

L

=52

м

  

L

=38

м

 L

=34

м

  

L

=29

м

  

L

=38

м

  

L

=33

м

  

L

=35

м

 

L

=26

м

 L

=29

м

  

L

=23

м

  

L

=36

м

  

L

=52

м

  

L

=29

м

 L

=33

м

  

L

=44

м

  

L

=36

м

  

L

=30

м

  

L

=27

м

 L

=49

м

  

L

=23

м

  

L

=45

м

  

L

=27

м

 

проектируемый

 

фидер

 3 (0,38 

кВ

);

 

электрическая

 

нагрузка

.

Примеры

 

обозначения

 

нагрузки

:

1

н

-28

м

 — 1-

я

 

нагрузка

 0,22 

кВ

 

на

 

расстоя

-

нии

 28 

м

 

от

 

фидера

;

3

н

-15

м

 

— 3-

я

 

нагрузка

 0,38 

кВ

 

на

 

расстоя

-

нии

 15 

м

 

от

 

фидера

.

Примечание

: 

нагрузка

 0,22 

кВ

 

обозначена

 

черным

 

цветом

, 

а

 0,38 

кВ

 — 

красным

.

№

 6 (75) 2022

16

 

  

L

=23

м

  

L

=66

м

  

L

=22

м

  

L

=25

м

 

L

=38

м

РАЗВИТИЕ 

СЕТЕЙ

Альтернативный

 

вариант

 

электроснабжения

 

с

 

применением

 

технологий

 

постоянного

 

тока

 (

рису

-

нок

 2) 

был

 

выбран

 

в

 

результате

 

предварительного

 

технико

-

экономического

 

сравнения

 

нескольких

 

ре

-

шений

. 

Схема

 

предполагает

 

на

 

головном

 

участке

 

(

ГУ

) 

магистральной

 

линии

, 

где

 

предусматривалась

 

совместная

 

прокладка

 

нескольких

 

фидеров

 

пере

-

менного

 

тока

, 

применение

 

линии

 

постоянного

 

тока

 

(

показана

 

оранжевым

 

цветом

). 

Для

 

этого

 

после

 

ТП

 

устанавливается

 

преобразователь

 

переменного

 

тока

 

в

 

постоянный

 AC/DC (

выпрямитель

), 

рассчи

-

танный

 

на

 

мощность

 

всех

 

потребителей

  (

равный

 

мощности

 

ТП

). 

Для

 

подключения

 

отходящих

 

линий

 

переменного

 

тока

 

предполагается

 

установка

 3 

инверторов

, 

рассчи

-

танных

 

на

 

полную

 

мощность

 

присоединений

 (

инверто

-

ры

 DC/AC-1, 2, 3), 

линии

 

выполнены

 

проводом

 

СИП

-2 

3



95+1



95 (

по

 

аналогии

 

с

 

базовым

 

вариантом

).

С

 

учетом

 

ряда

 

номинальных

 

напряжений

 

для

 

линий

 

постоянного

 

тока

 

было

 

выбрано

 

напряжение

 

900 

В

, 

не

 

превышающее

 

допустимой

 

величины

 

для

 

СИП

-2 (

до

 1 

кВ

).

Рис

. 2. 

Схема

 

участка

 

сети

 

при

 

электроснабжении

 

с

 

применением

 

технологий

 

постоянного

 

тока

н

-9

м

2

н

-17

м

1

н

-10

м

2

н

-13

м

1

н

-14

м

2

н

-16

м

1

н

-12

м

Условные

 

обозначения

:

ТП

 

трансформаторная

 

подстанция

;

 

проектируемый

 

фидер

 1 (0,38 

кВ

);

 

проектируемый

 

фидер

 2 (0,38 

кВ

);

 

проектируемый

 

фидер

 3 (0,38 

кВ

);

 

проектируемый

 

фидер

 4 (0,38 

кВ

);

1

н

-8

м

1

н

-8

м

1

н

-11

м

2

н

-12

м

3

н

-44

м

4

н

-17

м

1

н

-12

м

2

н

-18

м

3

н

-14

м

1

н

-17

м

2

н

-36

м

3

н

-5

м

1

н

-10

м

2

н

-11

м

3

н

-12

м

4

н

-14

м

1

н

-20

м

1

н

-9

м

2

н

-15

м

3

н

-18

м

4

н

-29

м

1

н

-14

м

2

н

-20

м

3

н

-28

м

4

н

-14

м

1

н

-10

м

2

н

-15

м

3

н

-15

м

4

н

-5

м

1

н

-12

м

1

н

-17

м

2

н

-14

м

2

н

-10

м

3

н

-39

м

3

н

-15

м

1

н

-18

м

1

н

-11

м

2

н

-13

м

1

н

-28

м

2

н

-34

м

3

н

-18

м

4

н

-20

м

1

н

-28

м

2

н

-12

м

1

н

-5

м

2

н

-14

м

2

н

-15

м

1

н

-42

м

1

н

-8

м

2

н

-42

м

1

н

-9

м

2

н

-29

м

1

н

-6

м

2

н

-14

м

1

н

-10

м

2

н

-18

м

3

н

-21

м

4

н

-5

м

1

н

-9

м

2

н

-11

м

3

н

-13

м

4

н

-16

м

1

н

-15

м

2

н

-18

м

ТП

ВЛ

 0,38 

кВ

 (

проект

.)

Ф

.3 

СИП

-2 3



95+1



95

ВЛ

 0,38 

кВ

 (

проект

.)

Ф

.2 

СИП

-2 3



95+1



95

ВЛ

 0,38 

кВ

 (

проект

.)

Ф

.2 

СИП

-2 3



95+1



95

ВЛ

 0,38 

кВ

 (

проект

.)

Ф

.1 

СИП

-2 3



95+1



95

ВЛ

 0,38 

кВ

 (

проект

.)

Ф

.1 

СИП

-2 3



95+1



95

1

н

-8

м

1

н

-13

м

 

1

н

-36

м

1

н

-13

м

1

н

-18

м

1

н

-8

м

1

н

-18

м

1

н

-9

м

2

н

-6

м

1

н

-4

м

1

н

-13

м

2

н

-9

м

1

н

-11

м

2

н

-18

м

1

н

-13

м

2

н

-21

м

ВЛ

 0,38 

кВ

 (

проект

.)

Ф

.2 

СИП

-2 3



95+1



95

ВЛ

 0,38 

кВ

 (

проект

.)

Ф

.2 

СИП

-2 3



95+1



95

ВЛ

 0,38 

кВ

 (

проект

.)

Ф

.1 

СИП

-2 3



95+1



95

ВЛ

 0,38 

кВ

 (

проект

.)

Ф

.2 

СИП

-2 3



95+1



95

ВЛ

 0,38 

кВ

 (

проект

.)

Ф

.1 

СИП

-2 3



95+1



95

ВЛ

 0,38 

кВ

 (

проект

.)

Ф

.1 

СИП

-2 3



95+1



95

1

н

-10

м

2

н

-15

м

1

н

-11

м

1

н

-16

м

1

н

-11

м

2

н

-12

м

3

н

-14

м

4

н

-16

м

1

н

-17

м

2

н

-8

м

1

н

-12

м

2

н

-15

м

1

н

-19

м

2

н

-47

м

1

н

-7

м

2

н

-16

м

1

н

-5

м

2

н

-16

м

1

н

-8

м

2

н

-13

м

1

н

-11

м

2

н

-27

м

1

н

-14

м

1

н

-12

м

2

н

-16

м

1

н

-12

м

1

н

-11

м

2

н

-12

м

3

н

-16

м

4

н

-18

м

1

н

-11

м

2

н

-7

м

3

н

-13

м

4

н

-15

м

1

н

-15

м

2

н

-6

м

3

н

-6

м

4

н

-12

м

1

н

-16

м

2

н

-14

м

1

н

-10

м

2

н

-12

м

1

н

-8

м

2

н

-9

м

3

н

-14

м

4

н

-16

м

1

н

-9

м

2

н

-16

м

3

н

-17

м

1

н

-14

м

2

н

-14

м

1

н

-14

м

1

н

-11

м

L

=76

м

L

=70

м

L

=81

м

L

=22

м

L

=27

м

L

=48

м

L

=53

м

 L

=43

м

  

L

=51

м

  

L

=30

м

  

L

=36

м

  

L

=27

м

 L

=1

1

м

  

L

=19

м

  

L

=26

м

  

L

=38

м

  

L

=24

м

 L

=22

м

 L

=216

м

 

  

L

=33

м

  

L

=36

м

  

L

=27

м

  

L

=22

м

 

L

=35

м

 L

=36

м

 L

=19

м

  

L

=27

м

  

L

=28

м

  

L

=37

м

  

L

=50

м

 L

=31

м

  

L

=36

м

  

L

=36

м

  

L

=52

м

  

L

=38

м

 L

=34

м

  

L

=29

м

  

L

=38

м

  

L

=33

м

  

L

=35

м

 

L

=26

м

 L

=29

м

  

L

=23

м

  

L

=36

м

  

L

=52

м

  

L

=29

м

 L

=33

м

  

L

=44

м

  

L

=36

м

  

L

=30

м

  

L

=27

м

 L

=49

м

  

L

=23

м

  

L

=45

м

  

L

=27

м

 

электрическая

 

нагрузка

;

 

линия

 

постоянного

 

тока

 (0,9 

кВ

);

=

 

преобразователь

 AC/DC;

=

 

инвертор

 DC/AC.

Примеры

 

обозначения

 

нагрузки

:

1

н

-28

м

 — 1-

я

 

нагрузка

 0,22 

кВ

 

на

 

расстоя

-

нии

 28 

м

 

от

 

фидера

;

3

н

-15

м

 

— 3-

я

 

нагрузка

 0,38 

кВ

 

на

 

расстоя

-

нии

 15 

м

 

от

 

фидера

.

Примечание

: 

нагрузка

 0,22 

кВ

 

обозначена

 

черным

 

цветом

, 

а

 0,38 

кВ

 — 

красным

.

=

=

=

=

DC/AC-1

DC/AC-2

DC/AC-3

AC/DC

17

На

 

участках

 

постоянного

 

тока

 

была

 

использова

-

на

 

двухцепная

 

униполярная

 

схема

 [8]. 

Такая

 

схема

 

позволяет

 

снизить

 

уровень

 

токов

 

короткого

 

замыка

-

ния

 

и

 

повысить

 

надежность

 

электроснабжения

 

без

 

необходимости

 

дополнительных

 

капиталовложе

-

ний

 

в

 

сравнении

 

с

 

биполярной

 

схемой

.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

 

ФАКТОРОВ

, 

ВЛИЯЮЩИХ

 

НА

 

ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТЬ

 

ПРИМЕНЕНИЯ

 

ТЕХНОЛОГИЙ

 

ПОСТОЯННОГО

 

ТОКА

Капитальные

 

затраты

 

на

 

преобразователи

 

в

 

альтер

-

нативном

 

варианте

 

на

 

постоянном

 

токе

 

составляют

 

5,29 

млн

 

рублей

 

без

 

НДС

. 

Для

 

приведенных

 

выше

 

схем

 (

рисунки

 1 

и

 2) 

был

 

произведен

 

анализ

 

факто

-

ров

, 

влияющих

 

на

 

экономическую

 

целесообразность

 

применения

 

технологий

 

постоянного

 

тока

. 

Ожидает

-

ся

, 

что

 

при

 

сравнении

 

вариантов

 

электроснабжения

 

на

 

постоянном

 

и

 

переменном

 

токе

 

основные

 

разли

-

чия

 

будут

 

наблюдаться

 

в

 

значениях

 

потерь

 

мощно

-

сти

 

и

 

энергии

, 

а

 

также

 

капиталовложениях

 

в

 

обору

-

дование

. 

На

 

потери

 

мощности

 

и

 

энергии

 

в

 

большей

 

степе

-

ни

 

влияет

 

нагрузка

 

потребителей

 

и

 

протяженность

 

электрической

 

сети

. 

Капиталовложения

 

зависят

 

от

 

состава

 

и

 

стоимости

 

преобразовательной

 

техники

. 

Состав

 

оборудования

, 

в

 

свою

 

очередь

, 

зависит

 

от

 

того

, 

какая

 

часть

 

нагрузки

 

электрической

 

сети

 

пред

-

ставлена

 

потребителями

 

переменного

 

тока

, 

а

 

ка

-

кая

 — 

постоянного

.

Таким

 

образом

, 

были

 

выделены

 

факторы

, 

влия

-

ющие

 

на

 

целесообразность

 

применения

 

технологий

 

постоянного

 

тока

:

 

–

мощность

 

нагрузки

 

потребителей

;

 

–

протяженность

 

электрической

 

сети

  (

особенно

 

на

 

головных

 

участках

, 

так

 

как

 

протекающая

 

мощ

-

ность

 

наибольшая

 

и

 

влияние

 

на

 

суммарные

 

поте

-

ри

 

максимально

);

 

–

соотношение

 

долей

 

нагрузки

 

на

 

постоянном

 

и

 

переменном

 

токе

;

 

–

стоимость

 

преобразовательной

 

техники

.

В

 

рамках

 

дальнейшей

 

работы

 

была

 

произведена

 

оценка

 

влияния

 

каждого

 

фактора

 

по

 

отдельности

 

и

 

проведено

 

сопо

-

ставление

 

их

 

значимости

.

ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТЬ

 

ПРИМЕНЕНИЯ

 

ТЕХНОЛОГИЙ

 

ПОСТОЯННОГО

 

ТОКА

 

В

 

ЗАВИСИМОСТИ

 

ОТ

 

МОЩНОСТИ

 

ПОТРЕБИТЕЛЕЙ

С

 

достаточно

 

высокой

 

точностью

 

можно

 

принять

, 

что

 

изменение

 

мощности

 

потребителей

 

приведет

 

к

 

пропорциональному

 

изменению

 

мощности

 

и

 

стоимости

 

основного

 

оборудования

. 

Изменение

 

вели

-

чины

 

потерь

 

мощности

 

и

 

энергии

 

при

 

различной

 

нагрузке

 

сети

, 

на

-

против

, 

представляет

 

интерес

 

для

 

анализа

.

Для

 

оценки

 

потерь

 

были

 

рассмотрены

 

условия

, 

при

 

которых

 

загрузка

 

сети

 

составляет

 25, 50, 75 

и

 100% 

от

 

номинальной

 

мощности

 

трансформа

-

тора

 (62,5, 125, 187,5 

и

 250 

кВА

 

соответственно

). 

Для

 

каждой

 

ситуации

 

был

 

произведен

 

расчет

 

по

-

терь

 

мощности

 

и

 

электроэнергии

 

для

 

обоих

 

вариан

-

тов

 

реализации

. 

Результаты

 

проведенных

 

расчетов

 

представлены

 

в

 

виде

 

графиков

 (

рисунки

 3 

и

 4).

С

 

увеличением

 

загрузки

 

скорость

 

роста

 

потерь

 

в

 

линиях

 

переменного

 

тока

 

существенно

 

превыша

-

ет

 

аналогичный

 

параметр

 

в

 

сети

 

постоянного

. 

Так

, 

например

, 

при

 

загрузке

 

питающего

 

трансформато

-

ра

 

в

 25% 

разница

 

между

 

относительными

 

потерями

 

мощности

 

двух

 

вариантов

 

составляет

 2,36%, 

тогда

 

как

 

при

 

загрузке

 

в

 100% 

эта

 

разница

 

достигает

 

уже

 

3,91%. 

С

 

ростом

 

нагрузки

 

сети

 

эффективность

 

пере

-

дачи

 

энергии

 

на

 

постоянном

 

токе

 

возрастает

, 

однако

 

с

 

учетом

 

потерь

 

в

 

преобразователях

 

при

 

использова

-

нии

 

постоянного

 

тока

 

суммарные

 

потери

 

в

 

сети

 

пре

-

вышают

 

аналогичный

 

параметр

 

для

 

сети

 

переменно

-

го

 

тока

 (

рисунок

 3).

Таким

 

образом

, 

ввиду

 

наличия

 

дополнитель

-

ного

 

преобразования

, 

потери

 

в

 

сети

 

постоянного

 

тока

 

выше

 

относительно

 

переменного

  (

при

 

теку

-

щем

 

уровне

 

развития

 

преобразовательной

 

техники

 

с

 

КПД

 

на

 

уровне

 

порядка

 95%). 

Тем

 

не

 

менее

, 

стоит

 

отметить

 

тенденцию

 

по

 

увеличению

 

эффективно

-

сти

 

передачи

 

электроэнергии

 

на

 

постоянном

 

токе

 

с

 

ростом

 

нагрузки

.

ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТЬ

 

ПРИМЕНЕНИЯ

 

ТЕХНОЛОГИЙ

 

ПОСТОЯННОГО

 

ТОКА

 

В

 

ЗАВИСИМОСТИ

 

ОТ

 

ПРОТЯЖЕННОСТИ

 

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ

 

СЕТИ

Расчет

 

суммарных

 

потерь

 

мощности

 

по

 

линиям

 

в

 

предыдущем

 

разделе

 

показал

, 

что

 

их

 

снижение

 

при

 

передаче

 

на

 

постоянном

 

токе

 

в

 

основном

 

до

-

стигается

 

на

 

загруженных

 

головных

 

участках

  (

ма

-

гистральная

 

линия

 

от

 

узла

 AC/D

С

 

до

 

узла

 D

С

/A

С

-3 

на

 

рисунке

 2). 

Кроме

 

того

, 

применение

 

на

 

головных

 

участках

 

двухцепной

 

униполярной

 

схемы

 

электро

-

Рис

. 3. 

Зависимость

 

потерь

 

мощности

 

от

 

загрузки

 

сети

 

№

 6 (75) 2022

18

РАЗВИТИЕ 

СЕТЕЙ

была

 

оценена

 

при

 

варьировании

 

длин

 

линий

 

голов

-

ных

 

участков

. 

Были

 

рассмотрены

 

новые

 

условия

, 

при

 

кото

-

рых

 

варьировались

 

длины

 

участков

 

сети

 

от

 

узла

 

AC/D

С

 

до

 

узла

 D

С

/A

С

-1 

и

 

от

 

узла

 D

С

/A

С

-1 

до

 

узла

 

D

С

/A

С

-3 (

рисунок

 2). 

Для

 

каждого

 

случая

 

был

 

про

-

изведен

 

расчет

 

режима

, 

потерь

 

мощности

 

и

 

элек

-

троэнергии

, 

а

 

также

 

выполнена

 

оценка

 

экономии

 

затрат

 

на

 

кабели

 

для

 

варианта

 

постоянного

 

тока

.

На

 

рисунке

 4 

проиллюстриро

-

вана

 

зависимость

 

суммарных

 

по

-

терь

 

мощности

 

в

 

электрической

 

сети

 

от

 

протяженности

 

головных

 

участков

. 

С

 

увеличением

 

их

 

дли

-

ны

 

скорость

 

роста

 

суммарных

 

потерь

 

в

 

сети

 

переменного

 

тока

 

существенно

 

превышает

 

анало

-

гичный

 

параметр

 

в

 

сети

 

постоян

-

ного

. 

Таким

 

образом

, 

при

 

боль

-

ших

 

значениях

 

протяженности

 

сети

 

возрастает

 

эффективность

 

передачи

 

энергии

 

на

 

постоянном

 

токе

 

повышенного

 

напряжения

.

Зависимость

 

на

 

рисунке

 5 

де

-

монстрирует

 

суммарную

 

эконо

-

мию

 

на

 

потерях

 

электроэнергии

 

при

 

применении

 

постоянного

 

тока

 

в

 10-

летнем

 

периоде

. 

Эконо

-

мия

 

начинается

 

при

 

суммарной

 

протяженности

 

головного

 

участ

-

ка

 

около

 600 

метров

 

и

 

достигает

 

60 

тыс

. 

рублей

  (

около

 10%) 

при

 

длине

 

в

 1100 

метров

. 

Снижение

 

капиталовложе

-

ний

 

в

 

линии

 

за

 

счет

 

применения

 

двухцепной

 

униполярной

 

систе

-

мы

 

постоянного

 

тока

 

показано

 

на

 

рисунке

 6. 

Как

 

видно

 

из

 

графика

, 

суммарная

 

экономия

 

на

 

длине

 

проводов

 

при

 

увеличении

 

протя

-

женности

 

головных

 

участков

 

рас

-

тет

 

почти

 

в

 6 

раз

 

при

 

изменении

 

их

 

длины

 

в

 3 

раза

 

и

 

достигает

 

830 

тыс

. 

руб

. 

Таким

 

образом

, 

суммарная

 

экономия

 

от

 

снижения

 

потерь

 

электроэнергии

 

и

 

уменьшения

 

длины

 

линий

 

головных

 

участков

 

в

 

одноцепном

 

исчислении

 

при

 

увеличении

 

их

 

протяженности

 

втрое

  (

до

 1100 

метров

) 

достига

-

ет

 890 

тыс

. 

руб

. 

Однако

 

эта

 

сум

-

ма

 

все

 

же

 

недостаточна

, 

чтобы

 

скомпенсировать

 

капиталовло

-

жения

 

в

 

преобразователи

. 

Тем

 

не

 

менее

, 

максимальная

 

протяженность

 

сети

 

может

 

рассма

-

триваться

 

как

 

сценарное

 

условие

, 

благоприятствующее

 

потенциаль

-

ному

 

применению

 

технологий

 

по

-

стоянного

 

тока

.

Рис

. 4. 

Зависимость

 

суммарных

 

потерь

 

мощности

 

от

 

протяженности

 

головных

 

участков

 

сети

Рис

. 5. 

Зависимость

 

экономии

 

при

 

снижении

 

потерь

 

электроэнергии

 

от

 

про

-

тяженности

 

головных

 

участков

 

электрической

 

сети

Рис

. 6. 

Сравнение

 

капиталовложений

 

в

 

линии

 

электропередачи

 

по

 

вариантам

 

построения

 

сети

 

в

 

зависимости

 

от

 

протяженности

 

головных

 

участков

передачи

, 

где

 

вместо

 

нескольких

 

параллельных

 

трехфазных

 

четырехпроводных

 

линий

 

использу

-

ется

 

только

 

один

 

СИП

-2 3



70+1



70, 

открывает

 

до

-

полнительную

 

перспективу

 

для

 

снижения

 

затрат

 

на

 

кабели

 (

две

 

жилы

 

СИП

-2 

используются

 

как

 

прямой

 

и

 

обратный

 

провод

 

для

 

одной

 

цепи

 

постоянного

 

тока

 

и

 

еще

 

две

 — 

для

 

другой

). 

С

 

учетом

 

этого

 

це

-

лесообразность

 

применения

 

постоянного

 

тока

 

в

 

за

-

висимости

 

от

 

протяженности

 

электрической

 

сети

 

20

РАЗВИТИЕ 

СЕТЕЙ

ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТЬ

 

ПРИМЕНЕНИЯ

 

ТЕХНОЛОГИЙ

 

ПОСТОЯННОГО

 

ТОКА

 

В

 

ЗАВИСИМОСТИ

 

ОТ

 

ДОЛИ

 

НАГРУЗКИ

 

ПОСТОЯННОГО

 

ТОКА

Анализируемая

 

схема

 

электрической

 

сети

 

может

 

быть

 

рассмотрена

 

в

 

контексте

 

электроснабжения

 

объекта

 

с

 

существенной

 

долей

 

нагрузки

 

на

 

постоянном

 

токе

. 

К

 

таким

 

объектам

, 

например

, 

относится

 

высотное

 

здание

 

с

 

офисной

 (

серверы

, 

компьютеры

), 

лифтовой

 

(

приводы

 

с

 

частотными

 

преобразователями

) 

и

 

осве

-

тительной

 (

светодиодные

 

лампы

) 

нагрузкой

. 

Перспек

-

тивным

 

преимуществом

 

внедрения

 

передачи

 

на

 

по

-

стоянном

 

токе

 

для

 

подобных

 

потребителей

 

является

 

возможность

 

в

 

будущем

 

использовать

 

новые

 

единицы

 

оборудования

 

без

 

встроенных

 

преобразователей

 

пе

-

ременного

 

тока

 

в

 

постоянный

 

за

 

счет

 

подведения

 

по

-

стоянного

 

тока

 

напрямую

. 

Таким

 

образом

, 

представ

-

ляет

 

интерес

 

проанализировать

 

целесообразность

 

применения

 

технологий

 

постоянного

 

тока

 

в

 

зависимо

-

сти

 

от

 

доли

 

нагрузки

 

постоянного

 

тока

.

Как

 

было

 

указано

 

ранее

, 

капиталовложения

 

в

 

преобразователи

 

при

 

реализации

 

рассматривае

-

мой

 

схемы

 

постоянного

 

тока

 

немногим

 

превышают

 

5 

млн

 

рублей

. 

Однако

 

данная

 

цифра

 

была

 

получена

 

для

 

условия

 

электроснабжения

 

всей

 

нагрузки

 

пере

-

менным

 

током

. 

С

 

ростом

 

количества

 

потребителей

 

постоянного

 

тока

 

соотношение

 

стоимостей

 

сравни

-

ваемых

 

вариантов

 

должно

 

измениться

 

по

 

следую

-

щим

 

причинам

:

 

–

возможно

 

удешевление

 

варианта

 

построения

 

сети

 

с

 

передачей

 

энергии

 

на

 

постоянном

 

токе

, 

так

 

как

 

мощность

 

инверторов

 

можно

 

будет

 

снизить

 

на

 

величину

 

нагрузки

 

постоянного

 

тока

;

Рис

. 7. 

Восемь

 

участков

 

сети

 (

выделены

 

пунктиром

 

и

 

показаны

 

римскими

 

цифрами

) 

для

 

поочередного

 

перевода

 

на

 

постоянный

 

ток

 L

=36

м

  

L

=33

м

  

L

=36

м

  

L

=27

м

  

L

=22

м

 

L

=35

м

 L

=22

м

  

L

=23

м

  

L

=66

м

  

L

=22

м

  

L

=25

м

 

L

=38

м

н

-9

м

2

н

-17

м

1

н

-10

м

2

н

-13

м

1

н

-14

м

2

н

-16

м

1

н

-12

м

1

н

-8

м

1

н

-8

м

1

н

-11

м

2

н

-12

м

3

н

-44

м

4

н

-17

м

1

н

-12

м

2

н

-18

м

3

н

-14

м

1

н

-17

м

2

н

-36

м

3

н

-5

м

1

н

-10

м

2

н

-11

м

3

н

-12

м

4

н

-14

м

1

н

-20

м

1

н

-9

м

2

н

-15

м

3

н

-18

м

4

н

-29

м

1

н

-14

м

2

н

-20

м

3

н

-28

м

4

н

-14

м

1

н

-10

м

2

н

-15

м

3

н

-15

м

4

н

-5

м

1

н

-12

м

1

н

-17

м

2

н

-14

м

2

н

-10

м

3

н

-39

м

3

н

-15

м

1

н

-18

м

1

н

-11

м

2

н

-13

м

1

н

-28

м

2

н

-34

м

3

н

-18

м

4

н

-20

м

1

н

-28

м

2

н

-12

м

1

н

-5

м

2

н

-14

м

2

н

-15

м

1

н

-42

м

1

н

-8

м

2

н

-42

м

1

н

-9

м

2

н

-29

м

1

н

-6

м

2

н

-14

м

1

н

-10

м

2

н

-18

м

3

н

-21

м

4

н

-5

м

1

н

-9

м

2

н

-11

м

3

н

-13

м

4

н

-16

м

1

н

-15

м

2

н

-18

м

ТП

-233

ВЛ

 0,38 

кВ

 (

проект

.)

Ф

.3 

СИП

-2 3



95+1



95

ВЛ

 0,38 

кВ

 (

проект

.)

Ф

.2 

СИП

-2 3



95+1



95

ВЛ

 0,38 

кВ

 (

проект

.)

Ф

.2 

СИП

-2 3



95+1



95

ВЛ

 0,38 

кВ

 (

проект

.)

Ф

.1 

СИП

-2 3



95+1



95

ВЛ

 0,38 

кВ

 (

проект

.)

Ф

.1 

СИП

-2 3



95+1



95

1

н

-8

м

1

н

-13

м

 

1

н

-36

м

1

н

-13

м

1

н

-10

м

2

н

-15

м

1

н

-11

м

1

н

-18

м

1

н

-8

м

1

н

-18

м

1

н

-16

м

1

н

-11

м

2

н

-12

м

3

н

-14

м

4

н

-16

м

1

н

-9

м

2

н

-6

м

1

н

-4

м

1

н

-13

м

2

н

-9

м

1

н

-11

м

2

н

-18

м

1

н

-13

м

2

н

-21

м

ВЛ

 0,38 

кВ

 (

проект

.)

Ф

.2 

СИП

-2 3



95+1



95

ВЛ

 0,38

кВ

 (

проект

.)

Ф

.1 

СИП

-2 3



95+1



95

ВЛ

 0,38 

кВ

 (

проект

.)

Ф

.2 

СИП

-2 3



95+1



95

ВЛ

 0,38 

кВ

 (

проект

.)

Ф

.1 

СИП

-2 3



95+1



95

ВЛ

 0,38 

кВ

 (

проект

.)

Ф

.1 

СИП

-2 3



95+1



95

1

н

-17

м

2

н

-8

м

1

н

-12

м

2

н

-15

м

1

н

-19

м

2

н

-47

м

1

н

-7

м

2

н

-16

м

1

н

-5

м

2

н

-16

м

1

н

-8

м

2

н

-13

м

1

н

-11

м

2

н

-27

м

1

н

-14

м

1

н

-12

м

2

н

-16

м

1

н

-12

м

1

н

-11

м

2

н

-12

м

3

н

-16

м

4

н

-18

м

1

н

-11

м

2

н

-7

м

3

н

-13

м

4

н

-15

м

1

н

-15

м

2

н

-6

м

3

н

-6

м

4

н

-12

м

1

н

-16

м

2

н

-14

м

1

н

-10

м

2

н

-12

м

1

н

-8

м

2

н

-9

м

3

н

-14

м

4

н

-16

м

1

н

-9

м

2

н

-16

м

3

н

-17

м

1

н

-14

м

2

н

-14

м

1

н

-14

м

1

н

-11

м

L

=76

м

L

=70

м

L

=81

м

L

=22

м

L

=27

м

L

=48

м

L

=53

м

 L

=43

м

  

L

=51

м

  

L

=30

м

  

L

=36

м

  

L

=27

м

 L

=1

1

м

  

L

=19

м

  

L

=26

м

  

L

=38

м

  

L

=24

м

 L

=24

м

  

L

=22

м

  

L

=22

м

  

L

=22

м

  

L

=30

м

  

L

=86

м

 

L

=7

м

 

L

=3

м

 L

=19

м

  

L

=27

м

  

L

=28

м

  

L

=37

м

  

L

=50

м

 L

=31

м

  

L

=36

м

  

L

=36

м

  

L

=52

м

  

L

=38

м

 L

=34

м

  

L

=29

м

  

L

=38

м

  

L

=33

м

  

L

=35

м

 

L

=26

м

 L

=29

м

  

L

=23

м

  

L

=36

м

  

L

=52

м

  

L

=29

м

 L

=33

м

  

L

=44

м

  

L

=36

м

  

L

=30

м

  

L

=27

м

 L

=49

м

  

L

=23

м

  

L

=45

м

  

L

=27

м

Б

1

Б

2

Б

3

Б

4

Б

5

Б

6

VII

VI

IV

Д

1

И

1

Е

5

Г

6

В

5

В

4

В

3

В

2

В

1

Г

5

Г

4

Г

3

Г

2

Г

1

Е

4

Е

3

Е

2

Е

1

И

2

И

3

И

4

И

5

И

6

Д

2

Д

3

Д

4

Д

5

Д

6

А

7

А

6

А

5

А

4

А

3

А

2

А

1

VIII

III

V

Л

1

Л

2

Л

3

Л

4

Л

5

I

П

1

Н

4

Н

3

Н

2

Н

1

П

2

П

3

П

4

К

5

К

4

К

3

К

2

К

1

II

1

2

31

3

4

5

Условные

 

обозначения

:

ТП

-233

 

трансформаторная

 

подстанция

;

 

проектируемый

 

фидер

 1 (0,38 

кВ

);

 

проектируемый

 

фидер

 2 (0,38 

кВ

);

 

проектируемый

 

фидер

 3 (0,38 

кВ

);

 

электрическая

 

нагрузка

;

Примеры

 

обозначения

 

нагрузки

:

1

н

-28

м

 — 1-

я

 

нагрузка

 0,22 

кВ

 

на

 

расстоя

-

нии

 28 

м

 

от

 

фидера

;

3

н

-15

м

 

— 3-

я

 

нагрузка

 0,38 

кВ

 

на

 

расстоя

-

нии

 15 

м

 

от

 

фидера

.

Примечание

: 

нагрузка

 0,22 

кВ

 

обозначена

 

черным

 

цветом

, 

а

 0,38 

кВ

 — 

красным

.

21

 

–

произойдет

 

удорожание

 

энер

-

гопринимающих

 

устройств

 

при

 

передаче

 

энергии

 

на

 

перемен

-

ном

 

токе

, 

ввиду

 

необходимости

 

установки

 

внутри

 

электропри

-

емников

 

блоков

 

питания

 

для

 

питания

 

от

 

сети

 0,4/0,23 

кВ

.

С

 

учетом

 

этого

 

для

 

анализи

-

руемой

 

сети

 

был

 

произведен

 

рас

-

чет

 

доли

 

нагрузки

 

на

 

постоянном

 

токе

, 

при

 

которой

 

капиталовло

-

жения

 

в

 

оборудование

 

вариантов

 

построения

 

сети

 

на

 

переменном

 

и

 

постоянном

 

токе

 

выравниваются

. 

Для

 

решения

 

задачи

 

в

 

схеме

 

было

 

условно

 

выделено

 8 

участков

 

сети

 

(

групп

 

оборудования

, 

показанных

 

римскими

 

цифрами

 

на

 

рисунке

 7), 

которые

 

поочередно

 

друг

 

за

 

другом

 

переводились

 

на

 

постоянный

 

ток

. 

При

 

переводе

 

на

 

постоянный

 

ток

 

последующих

 

участков

 

предполагалось

, 

что

 

предыду

-

щие

 

продолжают

 

питаться

 

на

 

переменном

 

токе

. 

Таким

 

образом

 

достигалось

 

постепенное

 

увеличение

 

доли

 

нагрузки

 

на

 

постоянном

 

токе

 

от

 36 

до

 100%. 

Принято

, 

что

 

все

 

новые

 

участки

 

сети

 

постоянного

 

тока

 

питают

-

ся

 

на

 

напряжения

 0,9 

кВ

. 

С

 

изменением

 

доли

 

нагрузки

 

постоянного

 

тока

 

необходимая

 

мощность

 

инвертора

 

снижается

. 

Для

 

расчета

 

номинальных

 

параметров

 

этих

 

устройств

 

была

 

применена

 

методика

 

определения

 

рас

-

четных

 

нагрузок

 [9]. 

После

 

определения

 

мощностей

 

преобразовате

-

лей

 

была

 

оценена

 

их

 

стоимость

 

на

 

основании

 

ин

-

формации

, 

полученной

 

от

 

производителей

, 

выпол

-

нен

 

пересчет

 

капиталовложений

 

в

 

оборудование

 

для

 

схемы

 

постоянного

 

тока

 

для

 

разных

 

долей

 

нагрузки

 

постоянного

 

тока

.

На

 

основании

 

проведенных

 

расчетов

 

были

 

по

-

строены

 

зависимости

 

на

 

рисунке

 8. 

По

 

графикам

 

видно

, 

что

 

стоимость

 

оборудования

 

сети

 

переменно

-

го

 

тока

 

планомерно

 

возрастает

 

вместе

 

с

 

ростом

 

доли

 

нагрузки

 

постоянного

 

тока

, 

капиталовложения

 

в

 

сеть

 

постоянного

 

уменьшаются

. 

Затраты

 

на

 

оборудование

 

и

 

линии

 

по

 

вариантам

 

постоянного

 

и

 

переменного

 

тока

 

сравниваются

 

приблизительно

 

в

 

зоне

 83% 

доли

 

нагрузки

 

постоянного

 

тока

. 

Такой

 

высокий

 

процент

 

связан

 

с

 

соотношением

 

стоимостей

 

выпрямителей

 

и

 

инверторов

 

на

 

отечественном

 

рынке

. 

Для

 

устройств

 

одинаковой

 

мощности

 

последние

 

могут

 

быть

 

дороже

 

в

 5–6 

и

 

более

 

раз

, 

что

 

в

 

текущих

 

условиях

 

означа

-

ет

, 

что

 

экономически

 

выгоднее

 

преобразовать

 5 

кВт

 

переменного

 

тока

 

в

 

постоянный

, 

чем

 

инвертировать

 

1 

кВт

 

постоянного

 

тока

 

в

 

переменный

. 

Таким

 

образом

, 

увеличение

 

доли

 

нагрузки

 

посто

-

янного

 

тока

 

оказывает

 

существенное

 

воздействие

 

на

 

соотношение

 

суммарных

 

затрат

 

на

 

оборудова

-

ние

 

и

 

линии

 

в

 

вариантах

 

сети

 

постоянного

 

и

 

пере

-

менного

 

тока

. 

Согласно

 

проведенным

 

расчетам

, 

доля

 

нагрузки

 

постоянного

 

тока

, 

превышающая

 

80% 

от

 

общей

 

нагрузки

 

сети

, 

может

 

рассматривать

-

ся

 

как

 

сценарное

 

условие

, 

благоприятствующее

 

по

-

тенциальному

 

применению

 

технологий

 

постоянно

-

го

 

тока

.

ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТЬ

 

ПРИМЕНЕНИЯ

 

ТЕХНОЛОГИЙ

 

ПОСТОЯННОГО

 

ТОКА

 

В

 

ЗАВИСИМОСТИ

 

ОТ

 

СТОИМОСТИ

 

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

Стоимость

 

преобразовательной

 

техники

, 

и

 

особенно

 

инверторов

, 

накладывает

 

существенные

 

ограничения

 

на

 

возможность

 

использования

 

технологий

 

постоян

-

ного

 

тока

 

при

 

передаче

 

энергии

. 

Ситуация

 

усугубляет

-

ся

 

тем

, 

что

 

на

 

отечественном

 

рынке

 

представлена

 

не

 

такая

 

широкая

 

номенклатура

 

преобразователей

, 

как

 

на

 

общемировом

. 

В

 

условиях

 

ограниченного

 

серий

-

ного

 

производства

 

стоимость

 

любых

 

моделей

, 

изго

-

товляемых

 

на

 

заказ

 

по

 

индивидуальным

 

параметрам

, 

становится

 

еще

 

выше

. 

Рассмотрим

 

зависимость

 

стои

-

мости

 

оборудования

 

от

 

доли

 

нагрузки

 

на

 

постоянном

 

токе

 

в

 

рамках

 

общей

 

нагрузки

 

потребителей

.

Сопоставление

 

кривых

 

на

 

графике

 

рисунка

 9 

де

-

монстрирует

 

значительность

 

влияния

 

стоимости

 

пре

-

образователей

 

на

 

итоговое

 

сравнение

 

вариантов

 

по

-

строения

 

сети

. 

Для

 

всех

 

рассмотренных

 

долей

 

нагрузки

 

постоянного

 

тока

 

разрыв

 

в

 

капиталовложениях

 

между

 

сетью

 

постоянного

 

и

 

переменного

 

тока

 

существенно

 

снижается

. 

К

 

примеру

, 

при

 

снижении

 

стоимости

 

преоб

-

разователей

 

до

 50%, 

разница

 

в

 

капиталовложениях

 

со

-

кращается

 

также

 

вдвое

 (

зеленые

 

кривые

 

на

 

рисунке

 9). 

Таким

 

образом

, 

можно

 

ожидать

, 

что

 

при

 

снижении

 

сто

-

имости

 

преобразователей

 

перспективы

 

применения

 

технологий

 

передачи

 

энергии

 

на

 

постоянном

 

токе

 

при

 

повышенном

 

напряжении

 

в

 

низковольтных

 

сетях

 

будут

 

расти

. 

Также

 

нужно

 

отметить

, 

что

 

на

 

долю

 

нагрузки

 

постоянного

 

тока

, 

соответствующую

 

эквивалентным

 

капитальным

 

вложениям

 

в

 

оборудование

 

сетей

 

по

-

стоянного

 

и

 

переменного

 

тока

, 

стоимость

 

преобразо

-

вателей

 

не

 

оказывает

 

существенного

 

воздействия

. 

Эта

 

доля

 

изменяется

 

всего

 

лишь

 

на

 4,5% (

с

 83,5 

до

 79%) 

при

 

уменьшении

 

стоимости

 

преобразователей

 

в

 2 

раза

 

(

рисунок

 9). 

Можно

 

сделать

 

вывод

, 

что

 

для

 

рассматри

-

ваемой

 

схемы

 (

даже

 

в

 

условиях

 

значительного

 

измене

-

ния

 

цен

 

на

 

преобразователи

) 

переход

 

на

 

постоянный

 

ток

 

становится

 

целесообразным

 

при

 

доле

 

нагрузки

 

по

-

стоянного

 

тока

 

в

 

районе

 80%.

Рис

. 8. 

Сравнение

 

стоимости

 

основного

 

оборудования

 

в

 

сетях

 AC 

и

 DC 

при

 

разном

 

процентном

 

содержании

 

нагрузки

 DC

№

 6 (75) 2022