62
Дворкин
Д
.
В
.,
к
.
т
.
н
.,
главный
специалист
АО
«
НТЦ
ЕЭС
»
Халезин
Д
.
А
.,
главный
эксперт
АО
«
НТЦ
ЕЭС
»
Ключевые
слова
:
качество
электроэнергии
,
показатели
качества
электроэнергии
,
гармоники
,
несимметрия
напряжений
,
схема
выдачи
мощности
,
возобновляемые
источники
,
надежность
электроснабжения
к
а
ч
е
с
т
в
о
э
л
е
к
т
р
о
э
н
е
р
г
и
и
качество электроэнергии
Р
азвитие
ЕЭС
России
в
значительной
мере
связано
с
применением
возобновляемых
ис
-
точников
энергии
на
основе
ветра
и
солнца
.
Это
обусловлено
долгосрочной
стратегией
декарбонизации
социально
-
экономического
разви
-
тия
и
снижения
углеродного
следа
,
определенной
властями
РФ
[1, 2].
Использование
возобновляемых
источников
невозможно
без
применения
AC/DC-
преобразования
,
что
может
приводить
к
ухудшению
качества
электроэнергии
(
КЭЭ
).
Традиционно
задачи
повышения
КЭЭ
и
обеспече
-
ния
надежности
электроснабжения
решались
парал
-
лельно
и
понимались
обособленными
.
В
середине
XX
века
такой
подход
можно
было
назвать
обосно
-
ванным
,
поскольку
тогда
объем
несинусоидальной
нагрузки
был
несоизмеримо
мал
в
сравнении
с
ли
-
нейной
.
В
свою
очередь
,
в
условиях
плановой
эко
-
номики
и
меньшего
потребления
частным
сектором
теоретически
проще
обеспечить
режим
работы
сети
,
близкий
к
симметричному
.
При
этом
практически
все
генерирующие
мощности
были
представлены
тради
-
ционными
станциями
,
которые
относятся
к
источни
-
кам
,
обеспечивающим
практически
идеальные
сину
-
соидальные
и
симметричные
кривые
напряжений
[3].
В
этих
условиях
справедливо
полагать
,
что
снижение
надежности
электроснабжения
потребителей
пре
-
Средства и способы снижения
влияния ВИЭ на снижение
качества электроэнергии
и надежности электроснабжения
при переходе к зеленой
энергетике
УДК
621.311.2
Производство
электроэнергии
возобновляемыми
источниками
требует
AC/DC-
преобразования
постоянного
тока
в
переменный
(AC/DC-
преобразование
)
и
переменного
в
постоянный
(DC/AC-
преобразование
),
влияющих
на
форму
кривой
напряже
-
ния
,
что
приводит
к
ухудшению
качества
электроэнергии
(
КЭЭ
),
снижая
надежность
электроснабжения
потребителей
ввиду
протекания
токов
высших
гармоник
.
Очевидно
,
что
рост
доли
возобновляемых
источников
увеличит
потенциальные
риски
.
Иными
словами
,
рост
доли
возобновляемых
источников
требу
-
ет
проработки
вопросов
,
которые
не
возникают
при
проектиро
-
вании
схем
выдачи
мощности
традиционных
станций
:
от
непо
-
средственно
качества
вырабатываемой
электрической
энергии
до
снижения
надежности
электроснабжения
,
вызванного
ухуд
-
шенным
качеством
электрической
энергии
,
а
не
структурными
особенностями
существующих
и
перспективных
электрических
сетей
.
В
статье
показаны
способы
решения
проблемы
влия
-
ния
возобновляемых
источников
на
КЭЭ
и
надежность
работы
энергосистемы
.
63
имущественно
обусловлено
показателями
надеж
-
ности
оборудования
сети
и
минимально
зависит
от
КЭЭ
,
а
задачи
обеспечения
надежности
электро
-
снабжения
и
повышения
КЭЭ
можно
было
решать
независимо
.
С
развитием
рыночной
экономики
в
РФ
,
суще
-
ственного
роста
уровня
жизни
и
потребления
(
в
том
числе
бытовых
приборов
,
работающих
с
примене
-
нием
AC/DC-
преобразования
),
значительной
инте
-
грации
цифровых
технологий
практически
во
все
от
-
расли
отечественной
экономики
объем
нелинейной
и
несимметричной
нагрузки
за
последние
30
лет
вы
-
рос
кратно
.
При
этом
за
последние
8
лет
объем
уста
-
новленной
мощности
станций
,
работающих
на
осно
-
ве
возобновляемых
источников
энергии
(
ВИЭ
),
в
РФ
вырос
на
3,7
ГВт
[4].
В
сложившихся
условиях
,
когда
число
источников
искажений
значительно
выросло
,
как
на
стороне
нагрузки
,
так
и
на
стороне
генерации
необходимо
учитывать
влияние
вопросов
КЭЭ
на
на
-
дежность
электроснабжения
.
В
настоящий
момент
хорошо
изучены
вопросы
вли
-
яния
высших
гармоник
на
системы
релейной
защиты
,
системы
контроля
и
телеуправления
,
а
также
на
сис
-
темы
связи
и
телемеханики
.
Наиболее
неблагопри
-
ятные
влияния
—
в
ложных
срабатываниях
релейной
защиты
или
отказах
систем
управления
ввиду
транс
-
формации
токов
высших
гармоник
во
вторичные
цепи
подстанций
и
промышленных
предприятий
[5, 6].
При
этом
возможны
и
менее
значительные
негативные
эф
-
фекты
,
но
более
длительные
:
нестабильные
или
не
-
точные
показания
измерительных
систем
и
прочее
[7].
В
свою
очередь
,
несимметрия
напряжений
оказы
-
вает
существенное
влияние
на
работу
двигательной
нагрузки
.
Наиболее
характерными
эффектами
яв
-
ляются
потеря
мощности
,
высокочастотные
низко
-
амплитудные
колебания
и
нагрев
роторов
[8].
Хотя
эти
негативные
эффекты
только
снижают
эффек
-
тивность
промышленных
предприятий
,
в
отдельных
случаях
они
способны
вызвать
отключение
двига
-
телей
действием
технологических
защит
[9].
Таким
образом
,
справедливо
заключить
,
что
обеспечение
КЭЭ
в
части
синусоидальности
и
симметрии
напря
-
жения
напрямую
является
задачей
обеспечения
на
-
дежности
электроснабжения
.
Целью
настоящей
статьи
является
представле
-
ние
текущих
наработок
АО
«
НТЦ
ЕЭС
»
в
параллель
-
ном
решении
задач
повышения
КЭЭ
и
надежности
электроснабжения
при
разработке
схем
выдачи
мощности
(
СВМ
)
станций
на
базе
ВИЭ
.
С
учетом
до
-
казанности
прямой
связи
между
надежностью
и
КЭЭ
далее
в
статье
понятия
«
надежность
»
и
«
качество
»
подразумеваются
тождественными
,
и
используется
понятие
«
качество
».
ОПИСАНИЕ
ОБОБЩЕННОЙ
СХЕМЫ
ВЫДАЧИ
МОЩНОСТИ
ВИЭ
На
рисунке
1
представлена
обобщенная
СВМ
ВИЭ
на
базе
ветроэлектрической
станции
(
ВЭС
).
На
ри
-
сунке
2 —
эквивалентная
модель
в
программном
комплексе
ЕМТР
/
АТР
.
Параметры
основных
элементов
СВМ
представ
-
лены
в
описании
к
рисунку
2.
Высшие
гармоники
мо
-
делировались
источниками
тока
(
до
гармоники
n
= 50,
2500
Гц
),
параметры
представлены
в
таблице
1.
Рис
. 1.
Обобщенная
СВМ
ВИЭ
на
базе
ВЭС
:
ТОП
—
точка
общего
присоединения
ВИЭ
к
внешней
энергосистеме
;
ЭЭС
—
внешняя
энергосистема
;
КЛ
—
кабельная
линия
;
ВЛ
—
воздушная
линия
Рис
. 2.
Эквивалентная
математическая
модель
СВМ
ВИЭ
в
программном
комплексе
ЕМТР
/
АТР
: HFS —
источник
высших
гармоник
;
I
—
индуктивность
КЛ
0,69
кВ
; XFMR-Y/
—
повышающий
трансформатор
35/0,69
кВ
(4
МВА
);
LCC —
КЛ
35
кВ
(70/16
мм
2
)
и
ВЛ
110
кВ
(
АС
-150/24); XFMR-Y/
/
—
повышающий
трансформатор
110/35/6
кВ
;
ЭЭС
—
шина
бесконечной
мощности
, 50
Гц
Табл
. 1.
Параметры
источников
тока
высших
гармоник
№
гармоники
,
n
Амплитуда
, %
Амплитуда
,
А
1
100
2324
2
1
23,2
3
4
93
4
2
46,5
5
4
93
6
3
69,7
7–10
4
93
11–16
2
46,5
17–22
1,5
34,9
23–34
0,6
13,9
35–50
0,3
7
№
1 (76) 2023
64
КАЧЕСТВО
ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
В
качестве
точки
общего
присоединения
(
ТОП
)
принята
шина
110
кВ
в
узле
4
рассматриваемой
схе
-
мы
.
ГОСТ
32144-2013 «
Нормы
качества
электриче
-
ской
энергии
в
системах
электроснабжения
общего
назначения
» (
ГОСТ
КЭЭ
)
требует
обеспечения
КЭЭ
в
«
электрически
ближайшей
конкретной
нагрузке
пользователя
сети
точке
,
к
которой
присоединены
нагрузки
других
пользователей
сети
».
В
данном
слу
-
чае
в
качестве
«
других
пользователей
»
выступает
эквивалентная
ЭЭС
(
шина
бесконечной
мощности
),
и
для
выполнения
требований
ГОСТ
КЭЭ
необходи
-
мо
обеспечить
требуемый
уровень
КЭЭ
на
стороне
110
кВ
(
узел
4,
ТОП
).
При
этом
мощность
трансфор
-
матора
110/35/6
кВ
позволяет
подключать
дополни
-
тельные
установки
ВЭС
.
Предполагается
,
что
это
увеличение
мощности
ВИЭ
обеспечивается
развити
-
ем
радиальной
сети
0,69–35
кВ
,
и
новые
установки
ВЭС
подключаются
к
стороне
35
кВ
трансформатора
110/35/6
кВ
(
узел
3).
Эксперименты
проводились
на
описанной
обоб
-
щенной
СВМ
с
изменением
основных
параметров
оборудования
для
отражения
их
влияния
на
КЭЭ
в
ТОП
.
При
этом
характеристика
КЭЭ
в
ТОП
дает
-
ся
для
параметра
напряжения
(
согласно
ГОСТ
КЭЭ
).
Анализ
проводится
на
основе
амплитудно
-
частотной
характеристики
(
АЧХ
)
СВМ
.
Рассмотрена
АЧХ
СВМ
ВИЭ
в
исходной
схеме
(
рисунки
1
и
2)
и
при
:
1)
различных
длинах
ВЛ
и
КЛ
;
2)
различных
трансформаторах
35/0,69
кВ
и
110/35/6
кВ
;
3)
установке
конденсаторной
батареи
(
БСК
);
4)
подключении
нагрузки
потребителей
вблизи
уста
-
новки
ВЭС
.
АЧХ
ИСХОДНОЙ
СВМ
ВИЭ
На
рисунке
3
представлены
АЧХ
в
узлах
1, 3
и
4
исходной
СВМ
ВИЭ
.
В
установившемся
режиме
характерно
усиление
амплитуды
высших
гармо
-
ник
по
мере
удаления
от
ВЭС
.
При
этом
наиболее
усиливаются
гармоники
порядка
n
= 10, 16, 22, 24
и
41.
Это
усиление
вызвано
параметрами
рассма
-
триваемой
схемы
и
считается
исходным
.
На
рисун
-
ке
4
представлена
АЧХ
СВМ
относительно
зажи
-
мов
0,69
кВ
установки
ВЭС
(
узел
1).
Согласно
АЧХ
рассматриваемой
схемы
имеют
место
выражен
-
ные
резонансы
гармоник
порядка
n
= 24 (1200
Гц
)
и
n
= 41 (2050
Гц
).
Сопоставление
рисунков
3
и
4,
а
также
значений
амплитуд
напряжений
высших
гар
-
моник
,
позволяет
сделать
вывод
о
том
,
что
усиление
гармоник
происходит
в
соответствии
с
АЧХ
исходной
СВМ
.
ВЛИЯНИЕ
КАБЕЛЬНЫХ
И
ВОЗДУШНЫХ
ЛИНИЙ
НА
АЧХ
СВМ
ВИЭ
В
рассматриваемой
схеме
влияни
-
ем
КЛ
0,69
кВ
можно
пренебречь
,
поскольку
эта
КЛ
моделирует
соб
-
ственную
кабельную
сеть
станции
малой
длины
и
,
как
показывают
расчеты
,
практически
не
оказы
-
вает
воздействие
на
АЧХ
СВМ
.
При
этом
важно
учесть
влияние
КЛ
35
кВ
и
ВЛ
110
кВ
(
рисунок
5).
Характерным
является
монотон
-
ное
снижение
амплитуд
резонанс
-
ных
частот
и
их
смещение
в
зону
гармоник
более
высокого
порядка
при
сокращении
длин
КЛ
.
Это
объ
-
ясняется
тем
,
что
продольная
со
-
ставляющая
КЛ
характеризуется
преимущественно
активным
сопро
-
тивлением
,
которое
стремительно
увеличивается
с
ростом
частоты
.
Таким
образом
,
КЛ
для
гармониче
-
ского
ряда
становится
Г
-
образным
фильтром
низких
частот
.
Это
объ
-
ясняет
как
снижение
амплитуды
за
счет
роста
активного
сопротивле
-
ния
,
так
и
смещение
резонансных
частот
в
более
высокую
,
ненорми
-
руемую
стандартами
,
область
.
В
свою
очередь
,
ВЛ
имеют
структуру
П
-
образного
фильтра
с
активным
и
индуктивным
про
-
дольным
сопротивлением
и
ем
-
костными
поперечными
связями
.
В
данном
случае
снижается
ам
-
плитуда
всего
спектра
рассма
-
500 1000 1500 2000
2500
1,6
1,4
1,2
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
U
,
В
f
,
Гц
0
Рис
. 4.
АЧХ
исходной
схемы
относительно
зажимов
0,69
кВ
установки
ВЭС
100 500 900 1300 1700 2100 2500
1200
1000
800
600
400
200
0
U
,
В
f
,
Гц
узел
4
узел
3
узел
1
Рис
. 3.
АЧХ
исходной
схемы
относительно
ее
узлов
65
триваемых
частот
за
счет
потерь
в
активной
составляющей
.
Однако
в
зависимости
от
длины
ВЛ
сни
-
жение
амплитуды
немонотонно
.
Это
связано
с
соотношением
X
L
/
X
C
П
-
образного
фильтра
,
на
которое
существенно
повлиять
при
реаль
-
ном
проектировании
трудно
,
так
как
длина
ВЛ
строго
связана
с
за
-
ранее
выбранной
площадкой
воз
-
ведения
станции
ВИЭ
.
При
этом
при
проектировании
возможен
вы
-
бор
напряжения
ВЛ
,
и
с
его
ростом
эффект
снижения
амплитуд
будет
менее
выраженным
ввиду
меньше
-
го
активного
сопротивления
.
Харак
-
терным
также
является
смещение
резонансных
частот
в
более
высо
-
кую
,
ненормируемую
стандартами
,
область
при
сниже
-
нии
длины
ВЛ
,
что
связано
с
нелинейным
изменением
X
L
/
X
C
—
основным
показателем
П
-
образного
фильтра
.
Таким
образом
,
при
проектировании
СВМ
реко
-
мендуется
использовать
короткие
ВЛ
классом
напря
-
жения
110
кВ
и
удлинять
КЛ
35
кВ
,
если
это
позволяет
площадка
размещения
станции
ВИЭ
и
экономиче
-
ские
показатели
проекта
.
ВЛИЯНИЕ
ТРАНСФОРМАТОРНОГО
ОБОРУДОВАНИЯ
НА
АЧХ
СВМ
ВИЭ
Поскольку
трансформаторы
являются
силовыми
элементами
с
сосредоточенными
параметрами
,
то
их
влияние
на
волновые
процессы
и
протекание
гармо
-
ник
тока
крайне
незначительно
.
Так
,
трансформатор
35/0,69
кВ
не
оказывает
никакого
влияния
,
а
транс
-
форматор
110/35/6
кВ
малозаметно
смещает
область
и
амплитуду
резонансных
частот
(
рисунок
6).
Дополнительным
фактором
является
сравни
-
тельно
высокое
значение
активного
сопротивления
трансформаторов
.
Активное
сопротивление
в
дан
-
ном
случае
способствует
скорости
затухания
элек
-
тромагнитной
волны
,
при
этом
с
ростом
частоты
сопротивление
обмоток
значительно
растет
.
На
ри
-
сунке
6
видно
,
что
с
трансформатором
16
МВА
резо
-
нанс
на
частоте
2050
Гц
в
принципе
отсутствует
.
500 1000 1500
2000
2500
2,0
1,6
1,2
0,8
0,4
U
,
о
.
е
.
f
,
Гц
500 1000 1500
2000
2500
3,0
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
U
,
о
.
е
.
f
,
Гц
0
0
500
м
1000
м
1500
м
100
км
50
км
150
км
Рис
. 5.
Влияние
КЛ
35
кВ
(
слева
)
и
ВЛ
110
кВ
(
справа
)
на
АЧХ
СВМ
500 1000 1500 2000 2500
2,0
1,6
1,2
0,8
0,4
U
,
о
.
е
.
f
,
Гц
0
40
МВА
16
МВА
25
МВА
Следует
учесть
,
что
при
необходимости
под
-
ключения
еще
одной
установки
ВЭС
возможно
их
подключение
через
разные
двухобмоточные
трансформаторы
35/0,69
кВ
,
один
из
которых
обе
-
спечивает
преобразование
Y
/
,
а
другой
—
Y
/
Y
.
Это
позволит
за
счет
разных
фазовых
сдвигов
компен
-
сировать
гармоники
порядка
n
= 5
или
n
= 7.
Это
не
повлияет
на
резонансную
частоту
1200
Гц
,
но
поз
-
волит
снизить
значение
K
U
.
Опционально
можно
увеличивать
мощность
ВЭС
с
подключением
новых
установок
через
двухобмоточные
трансформаторы
с
расщепленной
обмоткой
НН
и
достичь
эффекта
самокомпенсации
гармоник
с
преобразованием
Y
/
Y
/
.
Иными
словами
,
учет
мощности
трансформатора
с
точки
зрения
обеспечения
КЭЭ
не
требуется
,
но
не
-
обходим
учет
схем
соединения
обмоток
с
целью
вы
-
явления
условий
самокомпенсации
высших
гармоник
.
ВЛИЯНИЕ
КОНДЕНСАТОРНОЙ
БАТАРЕИ
НА
АЧХ
СВМ
ВИЭ
Влияние
БСК
на
АЧХ
СВМ
ВИЭ
рассмотрено
для
двух
случаев
(
рисунок
7):
1)
к
ТОП
(
БСК
мощностью
52
Мвар
);
2)
к
сети
6
кВ
трансформатора
110/35/6
кВ
(
БСК
мощностью
24
Мвар
).
Рис
. 6.
Влияние
мощности
трансформатора
110/35/6
кВ
на
АЧХ
СВМ
№
1 (76) 2023
66
КАЧЕСТВО
ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
Характерным
является
качественное
отличие
влияния
БСК
в
зависимости
от
точки
подключе
-
ния
.
При
подключении
к
ТОП
резонансная
часто
-
та
смещается
в
сторону
3-
й
гармоники
.
Напротив
,
подключение
БСК
в
сеть
6
кВ
позволяет
сместить
явление
резонанса
в
область
более
высоких
ча
-
стот
.
Но
в
обоих
случаях
БСК
позволяет
заметно
снизить
амплитуду
напряжения
резонирующих
гар
-
моник
.
Подробно
этот
вопрос
был
рассмотрен
ав
-
торами
в
[10, 11],
где
показано
,
что
БСК
служит
в
качестве
фильтра
низких
частот
из
-
за
особен
-
ности
устройства
, —
снижение
сопротивления
с
ростом
частоты
.
Иными
словами
,
при
разра
-
ботке
СВМ
ВИЭ
следует
БСК
рассматривать
не
только
в
качестве
стабилизатора
напряжения
,
но
и
как
фильтр
гармоник
.
Следует
отметить
,
что
до
-
полнительного
управления
БСК
не
требуется
,
но
нужен
контроль
его
загрузки
токами
высших
гар
-
моник
.
Также
БСК
способен
выполнять
функцию
симме
-
трирующего
устройства
,
как
это
показано
в
[12].
Со
-
временные
пофазно
регулируемые
БСК
способны
динамично
выдавать
реактивную
мощность
несимме
-
трично
по
фазам
,
компенсируя
влияние
токов
обрат
-
ной
последовательности
на
симметрию
напряжения
.
ВЛИЯНИЕ
НАГРУЗКИ
НА
АЧХ
СВМ
ВИЭ
Наиболее
неоднозначное
влияние
на
АЧХ
СВМ
ВИЭ
имеет
комплексная
нагрузка
.
В
частности
,
это
обуслов
-
лено
тем
,
что
сама
нагрузка
может
иметь
источники
искажений
и
расширять
спектр
резонансных
частот
.
В
данной
статье
рассматривается
исключительно
ли
-
нейная
нагрузка
и
отражено
то
,
что
немаловажной
яв
-
ляется
сама
схема
подключения
нагрузки
.
На
рисунке
8
представлены
АЧХ
при
подключении
нагрузки
мощ
-
ностью
50
кВт
(2%
от
мощности
установки
ВЭС
)
напря
-
мую
к
шинам
6
кВ
трансформатора
110/35/6
кВ
и
через
КЛ
6
кВ
длиной
1000
метров
.
500 1000 1500
2000
2500
100
500
900
1300
1700
2100
2500
1,6
1,4
1,2
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
1200
1000
800
600
400
200
0
U
,
о
.
е
.
U
,
о
.
е
.
f
,
Гц
f
,
Гц
0
Рис
. 7.
Влияние
БСК
на
АЧХ
:
слева
—
БСК
в
ТОП
;
справа
—
БСК
в
сети
6
кВ
без
БСК
с
БСК
с
БСК
без
БСК
Рис
. 8.
Влияние
нагрузки
на
АЧХ
:
слева
—
нагрузка
подключена
к
шинам
6
кВ
трансформатора
110/35/6
кВ
;
справа
—
то
же
,
но
через
КЛ
6
кВ
длиной
1000
метров
500 1000 1500 2000 2500
500 1000 1500 2000 2500
1,6
1,4
1,2
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
1,6
1,4
1,2
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
U
,
о
.
е
.
U
,
о
.
е
.
f
,
Гц
f
,
Гц
0
0
с
нагрузкой
на
шинах
6
кВ
исходная
схема
исходная
схема
с
нагрузкой
через
КЛ
6
кВ
67
В
данной
схеме
активная
линейная
нагрузка
вы
-
полняет
функцию
широкополосного
фильтра
.
Это
хо
-
рошо
видно
по
АЧХ
—
в
обоих
случаях
резонансные
частоты
смещаются
в
сторону
более
высоких
,
а
их
амплитуды
снижаются
в
2–3
раза
.
При
этом
увели
-
чение
мощности
нагрузки
не
оказывает
существен
-
ного
влияния
на
АЧХ
.
Это
объясняется
тем
,
что
на
-
грузка
в
расчетной
модели
представлена
активной
проводимостью
,
параметры
которой
не
зависят
от
частоты
.
Таким
образом
для
всего
рассматриваемо
-
го
спектра
нагрузка
представляется
широкополос
-
ным
фильтром
с
единым
коэффициентом
затухания
электромагнитной
волны
.
В
таком
случае
нагрузка
в
равной
степени
снижает
амплитуды
всего
гармо
-
нического
спектра
(
от
1
гармоники
до
рассматрива
-
емой
).
Поэтому
построенные
в
относительных
еди
-
ницах
АЧХ
не
зависят
от
мощности
подключаемой
нагрузки
.
В
зависимости
от
расположения
нагрузки
меняет
-
ся
топология
сети
,
и
фильтрующая
нагрузка
харак
-
теризуется
разным
реактивным
сопротивлением
(
ин
-
дуктивности
и
емкости
сети
,
через
которые
нагрузка
подключается
к
СВМ
),
что
определяет
разное
сме
-
щение
областей
резонансных
частот
.
В
целом
,
напрямую
рекомендовать
подключе
-
ние
нагрузки
к
СВМ
при
реальном
проектировании
нельзя
,
так
как
вблизи
площадки
станции
ВИЭ
мо
-
жет
и
не
быть
локальной
нагрузки
.
Следует
отметить
,
что
на
шинах
самой
нагрузки
появляются
искажения
синусоидальности
кривой
напряжения
выше
нор
-
мативных
.
Таким
образом
,
теоретически
подключе
-
ние
локальной
нагрузки
может
позволить
выполнить
требования
ГОСТ
КЭЭ
,
но
на
практике
это
не
всегда
реализуемо
.
Также
это
может
повлечь
за
собой
необходимость
установки
фильтров
высших
гармоник
на
шинах
на
-
грузки
,
что
негативно
(
но
не
определяющим
образом
)
скажется
на
экономических
показателях
проекта
по
сооружению
ВЭС
.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
И
ВЫВОДЫ
1.
Рассмотрена
обобщенная
схема
выдачи
мощности
ВЭС
и
ее
модель
в
программном
комплексе
ЕМТР
/
АТР
.
Проведен
анализ
АЧХ
исходной
СВМ
ВИЭ
.
2.
Оценено
влияние
основных
элементов
СВМ
на
КЭЭ
в
ТОП
:
КЛ
и
ВЛ
,
трансформаторов
,
БСК
и
прилегающей
нагрузки
потребителя
.
3.
Рекомендовано
при
разработке
СВМ
ВИЭ
сокра
-
щать
длины
КЛ
и
ВЛ
с
целью
снижения
искажений
синусоидальности
напряжения
в
ТОП
.
4.
Рекомендовано
учитывать
схемы
соединения
об
-
моток
повышающих
трансформаторов
на
пред
-
мет
возможности
самокомпенсации
5
и
7
гармо
-
ник
напряжения
.
5.
При
необходимости
регулирования
напряжения
и
cos
φ
рекомендовано
при
разработке
СВМ
ВИЭ
применять
быстродействующие
БСК
для
одно
-
временного
повышения
симметрии
и
синусои
-
дальности
напряжения
в
ТОП
.
6.
Рекомендовано
(
по
возможности
)
размещение
площадки
ВИЭ
вблизи
потребителя
активной
мощ
-
ности
с
целью
ее
использования
в
качестве
широ
-
кополосного
фильтра
высших
гармоник
с
примене
-
нием
при
необходимости
пассивных
фильтров
.
7.
Показано
,
что
выполнение
рекомендаций
пп
. 4–7
в
значительной
степени
способствует
выполнению
требований
ГОСТ
32144-2013
при
разработке
СВМ
ВИЭ
,
при
этом
не
требует
применения
каких
либо
технологий
,
оборудования
и
средств
,
являющихся
нестандартными
для
типовой
СВМ
ВИЭ
,
то
есть
не
влечет
увеличения
стоимости
сооружения
ВЭС
.
С
учетом
сказанного
,
при
реальном
проектирова
-
нии
СВМ
ВИЭ
практически
всегда
можно
рекомендо
-
вать
мероприятия
по
пп
. 4–7
с
целью
обеспечения
требований
ГОСТ
32144-2013,
однако
,
если
про
-
ектом
заложены
изыскания
в
области
влияния
при
-
легающей
нагрузки
,
ее
фильтрующий
эффект
также
возможно
использовать
в
ряде
случаев
,
но
рекомен
-
довать
эти
работы
напрямую
авторы
не
могут
.
№
1 (76) 2023
68
REFERENCES
1. Executive order of the Government
of the Russian Federation dated
October, 29, 2021 no. 3052-r "Strat-
egy of social-economical develop-
ment of the Russian Federation
with low level of carbon footprint
until 2050". URL: https://docs.cntd.ru/
document/726639341.
2. Executive order of the President of
the Russian Federation dated No-
vember, 4, 2020, no. 666 "On carbon
footprint reduction". URL: https://
www.garant.ru/products/ipo/prime/
doc/74756623/.
3. Dvorkin D.V., Tul'skiy V.N., Palis Sh.
Ranging of substation consumers by
their impact on voltage asymmetry in
conditions of initial data de
fi
cit //
Elek-
trichestvo
[Electricity], 2018, no. 8,
pp. 18-23. (In Russian)
4. The schedule of putting into opera-
tion of solar PPs within the program
of power provision agreements for
RES-1 is ful
fi
lled. JSC SO UPS press
release. URL: https://www.so-ups.ru/
news/press-release/press-release-
view/news/18726/.
5. Bashirov M.G., Shikunov V.N. Study
of the impact of higher harmonics
in electrical networks of industrial
enterprises on relay protection and
automation operation //
Problemy
energetiki
[Problematic issues of
power industry], 2006, no. 11-12,
pp. 41-44. (In Russian)
6. Semenova Yu.V., Politov D.Yu. Re-
duction of higher harmonics level
in electrical networks of industrial
enterprises //
Vestnik Rybinskoy
GATA im. P.A.Solovyova
[Bulletin
of Rybinsk State Aviation Technical
University n.a. P.A. Solovyev], 2020,
no. 1(52), pp. 57-61. (In Russian)
7. Voltage and current harmonic im-
pact. URL: http://klmengineering.
ru/ru/engineers/articles/vliyanie-
garmonik-napryazheniya-i-toka/.
8. Silayev M.A., Dvorkin D.V., Tul'skiy
V.N., Palis S., Kartashev I.I. Intermit-
tent current asymmetry in electrical
networks and its evaluation on trac-
tion substation busbars //
Elektrotekh-
nika
[Power Engineering], 2018,
no. 10, pp. 66-71. (In Russian)
9. Voltage asymmetry. Impact of volt-
age and load current asymme-
try / ElektroTekhInfo Publ. URL:
https://eti.su/articles/spravochnik/
spravochnik_484.html.
10. Dvorkin D.V., Ivanchenko M.A. La-
place transformations in voltage and
current unsinusoidality evaluation //
ELEKTROENERGIYA. Peredacha
i raspredeleniye
[ELECTRIC POWER.
Transmission and distribution], 2022,
no. 1(70), pp. 48-52. (In Russian)
11. Ivanchenko M.A., Dvorkin D.V. La-
place Transform to Assess Har-
monic Distortions at Resonance.
2021 International Conference on
Industrial Engineering, Applica-
tions and Manufacturing, ICIEAM
2021, vol. 1, pp. 204-208. URL:
https://ieeexplore.ieee.org/docu-
ment/9446412.
12. Kartashev I.I., Tul'skiy V.N., Sha-
monov R.G., Sharov Yu.V., Nasy-
rov R.R. Energy quality control.
Study guide. Moscow, MPEI Publish-
ing house, 2017. 347 p. (In Russian)
ЛИТЕРАТУРА
1.
Распоряжение
Правительства
Рос
-
сийской
Федерации
от
29
октября
2021
г
.
№
3052-
р
«
Стратегия
со
-
циально
-
экономического
развития
Российской
Федерации
с
низким
уровнем
выбросов
парниковых
газов
до
2050
года
». URL: https://
docs.cntd.ru/document/726639341.
2.
Указ
Президента
Российской
Федерации
от
4
ноября
2020
г
.
№
666 «
О
сокращении
выбросов
парниковых
газов
». URL: https://
www.garant.ru/products/ipo/prime/
doc/74756623/.
3.
Дворкин
Д
.
В
.,
Тульский
В
.
Н
.,
Па
-
лис
Ш
.
Ранжирование
потреби
-
телей
ПС
по
степени
влияния
на
несимметрию
напряжения
в
усло
-
виях
дефицита
исходных
дан
-
ных
//
Электричество
, 2018,
№
8.
С
. 18–23.
4.
План
ввода
в
работу
солнечных
электростанций
в
рамках
програм
-
мы
ДПМ
ВИЭ
-1
выполнен
.
Пресс
-
релиз
АО
«
СО
ЕЭС
». URL: https://
www.so-ups.ru/news/press-release/
press-release-view/news/18726/.
5.
Баширов
М
.
Г
.,
Шикунов
В
.
Н
.
Ана
-
лиз
влияния
высших
гармоник
в
электрических
сетях
промыш
-
ленных
предприятий
на
работу
систем
релейной
защиты
и
авто
-
матики
//
Проблемы
энергетики
,
2006,
№
11–12.
С
. 41–44.
6.
Семенова
Ю
.
В
.,
Политов
Д
.
Ю
.
Снижение
уровня
высших
гармо
-
ник
в
электрических
сетях
промыш
-
ленных
предприятий
//
Вестник
Ры
-
бинской
ГАТА
им
.
П
.
А
.
Соловьева
,
2020,
№
1(52).
С
. 57–61.
7.
Влияние
гармоник
напряжения
и
тока
. URL: http://klmengineering.
ru/ru/engineers/articles/vliyanie-
garmonik-napryazheniya-i-toka/.
8.
Силаев
М
.
А
.,
Дворкин
Д
.
В
.,
Туль
-
ский
В
.
Н
.,
Палис
C.,
Карташев
И
.
И
.
Перемежающаяся
несимметрия
то
-
ков
в
электрической
сети
и
ее
оценка
на
шинах
тяговой
подстанции
//
Элек
-
тротехника
, 2018,
№
10.
С
. 66–71.
9.
Несимметрия
напряжения
.
Влияние
несимметрии
напряжений
,
токов
нагрузки
/
ЭлектроТехИнфо
. URL:
https://eti.su/articles/spravochnik/
spravochnik_484.html.
10.
Дворкин
Д
.
В
.,
Иванченко
М
.
А
.
Пре
-
образования
Лапласа
в
задаче
оценки
несинусоидальности
на
-
пряжения
и
тока
//
ЭЛЕКТРО
-
ЭНЕРГИЯ
.
Передача
и
распреде
-
ление
, 2022,
№
1(70).
С
. 48–52.
11. Ivanchenko M.A., Dvorkin D.V. La-
place Transform to Assess Harmon-
ic Distortions at Resonance. 2021
International Conference on Indus-
trial Engineering, Applications and
Manufacturing, ICIEAM 2021, vol.
1, pp. 204-208. URL: https://ieeex-
plore.ieee.org/document/9446412.
12.
Карташев
И
.
И
.,
Тульский
В
.
Н
.,
Шамонов
Р
.
Г
.,
Шаров
Ю
.
В
.,
На
-
сыров
Р
.
Р
.
Управление
качеством
электроэнергии
.
Уч
.
пособие
.
М
.:
Издательский
дом
МЭИ
, 2017.
347
с
.
КАЧЕСТВО
ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
Оригинал статьи: Средства и способы снижения влияния ВИЭ на снижение качества электроэнергии и надежности электроснабжения при переходе к зеленой энергетике
Производство электроэнергии возобновляемыми источниками требует AC/DC-преобразования постоянного тока в переменный (AC/DC-преобразование) и переменного в постоянный (DC/AC-преобразование), влияющих на форму кривой напряжения, что приводит к ухудшению качества электроэнергии (КЭЭ), снижая надежность электроснабжения потребителей ввиду протекания токов высших гармоник. Очевидно, что рост доли возобновляемых источников увеличит потенциальные риски. Иными словами, рост доли возобновляемых источников требует проработки вопросов, которые не возникают при проектировании схем выдачи мощности традиционных станций: от непосредственно качества вырабатываемой электрической энергии до снижения надежности электроснабжения, вызванного ухудшенным качеством электрической энергии, а не структурными особенностями существующих и перспективных электрических сетей. В статье показаны способы решения проблемы влияния возобновляемых источников на КЭЭ и надежность работы энергосистемы.
