Инженерно-технические решения и инновации, 2018, № 6 (15)

 

Международный 

научно-практический журнал 

      

Международный научно-практический журнал 
«Инженерно-технические решения и инновации»   № 6 (15) 2018 г. 
 

 

itri.journal@mail.ru 
2 

Свидетельство о регистрации 

средства массовой коммуникации 

ЭЛ № ФС 77 – 68863  от 28 февраля 2018  г. 

ЭЛЕКТРОННОЕ НАУЧНОЕ 

ПЕРИОДИЧЕСКОЕ ИЗДАНИЕ 

Международный научно-практический журнал  
«Инженерно-технические решения             
и инновации» 

ELECTRONIC SCIENTIFIC PERIODICALS 

International Research Journal 

«Engineering solutions and innovations» 

Главный редактор: А.С. Бажин

Редакционно-издательский совет: 

Зам. главного редактора: А.С. Овчинников 
Ответственный редактор: Р.В. Светайло 

Технический редактор: В.И. Николаева 

Ответственный редактор англоязычного содержания Н.И. Фомина 

Выпуск № 6 (15)                                                                     2018 г.  

© «Эксперт – Наука», 2018 
© Коллектив авторов, 2018 

Международный научно-практический журнал 
«Инженерно-технические решения и инновации»   № 6 (15) 2018 г. 
 

 

itri.journal@mail.ru 
3 

АКТУАЛЬНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ 

Анощенков А.Н. 

магистрант  

направление подготовки «Агроинженерия» 

Нижегородский государственный  

инженерно-экономический университет 

Россия,  г.  Княгинино 

Курятников Д.С. 

магистрант  

направление подготовки «Агроинженерия» 

Нижегородский государственный  

инженерно-экономический университет 

Россия,  г.  Княгинино 

Ломаченко Д.М. 

аспирант  

направление подготовки «Агроинженерия» 

Нижегородский государственный  

инженерно-экономический университет 

Россия,  г.  Княгинино 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНОГО МЕСТА РАЗМЫКАНИЯ 
РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ РАЗЛИЧНОЙ КОНФИГУРАЦИИ 

Аннотация. В статье представлены основные расчеты по определению 

зависимости места размыкания для сетей различной конфигурации, мощности на 

подстанциях и длинах линий. Место размыкания будем определять, 

руководствуясь следующими параметрами: эффективность передачи ЭЭ и 

надежность электроснабжения. 

Ключевые 
слова: 
электроснабжение, 
распределительная 
сеть, 

трансформаторы, 
надежность 
электроснабжения, 
оптимальное 
место 

размыкания.   

Появление в последнее время вынужденных неоптимальных режимов 

работы электростанций, сокращение отпуска электроэнергии в сеть, увеличение 

реверсивных перетоков мощности по электрическим сетям и ряд других причин 

Международный научно-практический журнал 
«Инженерно-технические решения и инновации»   № 6 (15) 2018 г. 
 

 

itri.journal@mail.ru 
4 

привели к увеличению относительных (от отпуска электроэнергии в сеть) и 

абсолютных потерь электроэнергии на транспорт в электрических сетях России 

[5, 7]. 

В России, следует признать, созданная система не решает проблем 

адекватной взаимосвязи между оптовым и розничным рынком. В результате 

даже снижение цен на оптовом рынке не приводит к понижению цен на 

розничном рынке. Преимущество для использования больших технических 

систем в том числе благодаря возможности использования результатов 

экспертных опросов [6]. 

Рассмотрим распределительную сеть с двумя источниками питания, 

равными нагрузками на подстанциях и равными длинами линий. Пусть на всех 

подстанциях установлены масляные выключатели. Выбраны именно такие 

выключатели, поскольку, согласно статистической информации, они наиболее 

распространены в распределительных сетях в настоящее время. Подстанциям и 

воздушным линиям присвоим порядковые номера, начиная слева-направо. 

Таким образом, сеть будет иметь вид, представленный на рисунке 1.  

Мощности на ПС принимаем одинаковыми. 

𝑃ПС = 1,8 МВт; 

 𝑄ПС = 0,72 Мвар. 

На каждом трансформаторе нагрузки пусть распределяются одинаково, 

равными половине от нагрузки на подстанции. 

𝑃Т = 0,9 МВт; 

𝑄Т = 0,36 Мвар. 

Произведем расчет активных и реактивных сопротивлений линий по 

формулам 2.5- 2.14, считая длины линий одинаковыми и равными 15 км каждая, 

марка и сечение провода АС- 70, расположение проводов треугольником, 

расстояние между проводами 2,5 м. Результаты расчетов сведем в таблицу 1. 

Международный научно-практический журнал 
«Инженерно-технические решения и инновации»   № 6 (15) 2018 г. 
 

 

itri.journal@mail.ru 
5 

Рисунок 1- Общий вид схемы электроснабжения с пятью подстанциями 
для расчетов по определению зависимости места размыкания от параметров 
сети 

Таблица 1- Расчет параметров ВЛ схемы электроснабжения 

Наименование ВЛ 
Л1 
Л2 
Л3 
Л4 

Длина, км 
15 
15 
15 
15 

Марка, сечение 
провода 
АС-70 
АС-70 
АС-70 
АС-70 

Расположение 
проводов 
Треуг. 
Треуг. 
Треуг. 
Треуг. 

Расстояние между 
проводами, м 
2,5 
2,5 
2,5 
2,5 

𝑑пр, ∙ 10−3м 
11,4 
11,4 
11,4 
11,4 

𝑟0𝑛, Ом/км 
0,429 
0,429 
0,429 
0,429 

𝑟𝑛, Ом 
6,435 
6,435 
6,435 
6,435 

𝑥0внеш𝑛, Ом/км 
0,382 
0,382 
0,382 
0,382 

𝑥0внут𝑛, Ом/км 
0,0157 
0,0157 
0,0157 
0,0157 

𝑥𝑛, Ом 
5,962 
5,962 
5,962 
5,962 

Международный научно-практический журнал 
«Инженерно-технические решения и инновации»   № 6 (15) 2018 г. 
 

 

itri.journal@mail.ru 
6 

Результаты расчетов потерь в сети по программе Project 2.13 и показателей 

надежности (ВБР и наработка до отказа) в зависимости от места размыкания 

приведены в таблице 2. 

Таблица 2- Результаты расчетов при размыкании сети в различных точках 

Точки разрыва сети 

Минимальное 
напряжение в 
узлах сети, кВ 

Потери 
активной 
мощности, 
МВт 

Потери 
реактивной 
мощности, 
МВар 

ВБРза 
год 
𝑃(1), 
% 

Наработка до 
отказа 
сети, ч 

ВЛ Л1 со стороны 
ПС 1 
32,052 
0,32 
0,3 
2,4 
2339 

СВ ПС 2 (Q6) 
32,838 
0,2 
0,18 
2,4 
2352 

ВЛ Л2 со стороны 
ПС 2 
33,585 
0,13 
0,12 
8 
3469 

СВ ПС 3(Q11) 
34,07 
0,1 
0,1 
8,2 
3497 

ВЛ Л3 со стороны 
ПС 3 
33,585 
0,13 
0,12 
8 
3469 

СВ ПС 4 (Q16) 
32,838 
0,2 
0,18 
2,4 
2352 

ВЛ Л4 со стороны 
ПС 4 
32,052 
0,32 
0,3 
2,4 
2339 

По результатам расчетов выяснилось, что оптимальным режимом работы 

данной сети является отключение секционного выключателя (СВ) ПС 3 (Q11). 

При этом режиме работы потери в сети минимальны, а ВБР и наработка до отказа 

максимальна. 

Определим зависимость места размыкания распределительных сетей от 

величин нагрузок на подстанциях при неизменных параметрах линий. 

Рассмотрим сеть, аналогичную предыдущей (рис. 1), но нагрузки на 

подстанциях будут не равны, а определяться в соотношении 1:2:4. В 

соответствии с анализом работы сетей, такое соотношение мощностей нагрузок 

является предельным. 

Для данной сети длины линий, марки, сечение и тип подвеса проводов 

принимаем одинаковыми для всех ПС: 

tan 𝜑 = 0,4; 

𝑃ПС 2 = 0,3 МВт. 

Международный научно-практический журнал 
«Инженерно-технические решения и инновации»   № 6 (15) 2018 г. 
 

 

itri.journal@mail.ru 
7 

В таблице 3 приведем значения нагрузок на подстанциях. 

Таблица 3- Результаты расчетов нагрузок ПС сети 

Наименование 
ПС 
ПС 2 
ПС 3 
ПС 4 

Соотношение 
мощностей 
нагрузок 

1 
2 
4 

Трансформатор 
Т1 
Т2 
Т3 
Т4 
Т5 
Т6 

tan 𝜑 
0,4 
0,4 
0,4 
0,4 
0,4 
0,4 

𝑃𝑛, МВт 
0,3 
0,3 
0,6 
0,6 
1,2 
1,2 

𝑄𝑛, МВар 
0,12 
0,12 
0,24 
0,24 
0,48 
0,48 

Элементы схемы данной сети, по сравнению с предыдущей рассмотренной 

сетью не изменились, а значит, не изменились и показатели надежности данных 

элементов. Таким образом, показатели надежности возможно не определять, а 

принять по таблице 2. Результаты расчетов потерь в сети по программе Project 

2.13 и показателей надежности (ВБР и наработка до отказа) в зависимости от 

места размыкания приведены в таблице 4. 

Таблица 4- Результаты расчетов при размыкании сети в различных точках 

Точки разрыва 
сети 

Минимальное 
напряжение в 
узлах сети, кВ 

Потери 
активной 
мощности, 
МВт 

Потери 
реактивной 
мощности, 
МВар 

ВБРза 
год 
𝑃(1), 
% 

Наработка до 
отказа 
сети, ч 

ВЛ Л1 со стороны 
ПС 1 
33,26 
0,14 
0,13 
2,4 
2339 

СВ ПС 2 (Q6) 
33,507 
0,12 
0,11 
2,4 
2352 

ВЛ Л2 со стороны 
ПС 2 
33,749 
0,1 
0,09 
8 
3469 

СВ ПС 3(Q11) 
34,069 
0,07 
0,07 
8,2 
3497 

ВЛ Л3 со стороны 
ПС 3 
34,227 
0,07 
0,06 
8 
3469 

СВ ПС 4 (Q16) 
33,255 
0,12 
0,11 
2,4 
2352 

ВЛ Л4 со стороны 
ПС 4 
32,215 
0,26 
0,24 
2,4 
2339 

По результатам расчетов видно, что невозможно одновременно добиться 

эффективности электроснабжения и надежности питания потребителей. Как 

отмечалось ранее, все параметры, как надежность, так и эффективность 

электроснабжения, являются равнозначными. Однако, уменьшение ВБР на 0,2% 

Международный научно-практический журнал 
«Инженерно-технические решения и инновации»   № 6 (15) 2018 г. 
 

 

itri.journal@mail.ru 
8 

и наработки до отказа на 28 часов незначительно и входит в погрешность 

измерений. Поэтому оптимальным режимом работы по эффективности и 

надежности электроснабжения является режим при отключении ВЛ Л3 со 

стороны ПС 3. 

На основании рассмотренных схем в данном разделе, можно сделать 

вывод, 
что 
место 
размыкания 
распределительных 
сетей 
при 

непропорциональном увеличении мощности на ПС, смещается незначительно в 

сторону ПС с большей мощностью. Однако не известно, как изменится место 

размыкания в сети, если мощность одной из ПС будет в несколько раз больше 

других ПС одинаковой мощности. Очевидно, что, если ПС большей мощности 

будет являться ПС 3 (рис. 1), то местом размыкания будет СВ ПС 3. 

Предположим, что ПС большей мощности является ПС 4. Нагрузки на 

подстанциях будут определяться в соотношении 1:1:3. 

Для данной сети длины линий, марки, сечение и тип подвеса проводов 

принимаем одинаковыми по табл. 3.1. Принимаем для всех ПС: 

tan 𝜑 = 0,4; 

𝑃ПС 2 = 1 МВт. 

В таблице 5 приведем значения нагрузок на подстанциях. 

Таблица 5- Результаты расчетов нагрузок ПС сети 

Наименование 
ПС 
ПС 2 
ПС 3 
ПС 4 

Соотношение 
мощностей 
нагрузок 

1 
1 
3 

Трансформатор 
Т1 
Т2 
Т3 
Т4 
Т5 
Т6 

tan 𝜑 
0,4 
0,4 
0,4 
0,4 
0,4 
0,4 

𝑃𝑛, МВт 
0,5 
0,5 
0,5 
0,5 
1,5 
1,5 

𝑄𝑛, МВар 
0,2 
0,2 
0,2 
0,2 
0,6 
0,6 

Элементы схемы данной сети, по сравнению с предыдущей рассмотренной 

сетью не изменились, а значит, не изменились и показатели надежности данных 

элементов. Таким образом, показатели надежности возможно не определять, а 

принять по табл. 2. Результаты расчетов потерь в сети по программе Project 2.13 

Международный научно-практический журнал 
«Инженерно-технические решения и инновации»   № 6 (15) 2018 г. 
 

 

itri.journal@mail.ru 
9 

и показателей надежности (ВБР и наработка до отказа) в зависимости от места 

размыкания приведены в таблице 6. 

Таблица 6- Результаты расчетов при размыкании сети в различных точках 

Точки разрыва 
сети 

Минимальное 
напряжение в 
узлах сети, кВ 

Потери 
активной 
мощности, 
МВт 

Потери 
реактивной 
мощности, 
МВар 

ВБРза 
год 
𝑃(1), 
% 

Наработка 
до отказа 
сети, ч 

ВЛ Л1 со стороны 
ПС 1 
32,871 
0,2 
0,19 
2,4 
2339 

СВ ПС 2 (Q6) 
33,288 
0,15 
0,14 
2,4 
2352 

ВЛ Л2 со стороны 
ПС 2 
33,694 
0,12 
0,11 
8 
3469 

СВ ПС 3(Q11) 
33,962 
0,1 
0,09 
8,2 
3497 

ВЛ Л3 со стороны 
ПС 3 
34,226 
0,09 
0,08 
8 
3469 

СВ ПС 4 (Q16) 
33,004 
0,15 
0,14 
2,4 
2352 

ВЛ Л4 со стороны 
ПС 4 
31,669 
0,36 
0,34 
2,4 
2339 

 
Результаты расчетов показывают, что при большой разнице в 

мощностях одной из подстанций по сравнению с другими (в данном случае в три 

раза), место размыкания нельзя определить однозначно с учетом надежности и 

эффективности электроснабжения. Однако, учитывая, что ВБР и наработка до 

отказа- величины вероятностные, то при такой небольшой разнице в надежности 

(при отключении СВ ПС 3 и ВЛ Л3 со стороны ПС 3), более весомым 

показателем оптимизации режима сети является величина потерь. Таким 

образом, оптимальным режимом работы данной сети является отключение ВЛ 

Л3 со стороны ПС 3. 

Учитывая результаты оптимизации режима работысетей с соотношением 

мощностей ПС 1:2:4 и 1:1:2, можно сделать вывод, что при существенной 

разности в мощностях подстанций и при прочих одинаковых параметрах сети, 

следует размыкать ВЛ, питающую ПС наибольшей мощности от наиболее 

удаленного источника питания. Однако, в существующей сети возможно не 3, а 

большее количество подстанций.  

Международный научно-практический журнал 
«Инженерно-технические решения и инновации»   № 6 (15) 2018 г. 
 

 

itri.journal@mail.ru 
10 

Определим место размыкания сети, в которой имеются шесть ПС, пять из 

которых одинаковой мощности, а шестая имеет в два раза большую мощность. 

Таким образом, соотношение мощностей подстанций в порядке возрастания 

номера соответственно равно 1:1:1:1:1:2. Длину каждой ВЛизменим, по 

сравнению с предыдущими расчетами, поскольку расстояние между питающими 

ПС стали бы 105 км, что влечет за собой неэффективность передачи ЭЭ на такое 

большое расстояние, поэтому длину каждой ВЛ примем равной 10 км,прочие 

параметры сети принимаем одинаковыми по табл. 2, расчет параметров сети 

производится по формулам 2.5-2.14.Результаты расчетов параметров сети сведем 

в таблицу 7.  

Таблица 7- Расчет параметров ВЛ схемы электроснабжения 

Наименование ВЛ 
Л1, Л2, Л3, Л4, Л5, Л6, Л7 

Длина, км 
10 

Марка, сечение провода 
АС-70 

Расположение проводов 
Треугольник 

Расстояние между проводами, м 
2,5 

𝑑пр, ∙ 10−3м 
11,4 

𝑟0𝑛, Ом/км 
0,429 

𝑟𝑛, Ом 
4,29 

𝑥0внеш𝑛, Ом/км 
0,382 

𝑥0внут𝑛, Ом/км 
0,0157 

𝑥𝑛, Ом 
3,975 

Таблица 8- Результаты расчетов нагрузок ПС сети 

Наименование 
ПС 

Соотношение 
мощностей 
нагрузок 

Трансформатор 
tan 𝜑 
𝑃𝑛, МВт 
𝑄𝑛, МВар 

ПС 2 
1 
Т1 
0,4 
0,5 
0,2 

Т2 
0,4 
0,5 
0,2 

ПС 3 
1 
Т3 
0,4 
0,5 
0,2 

Т4 
0,4 
0,5 
0,2 

ПС 4 
1 
Т5 
0,4 
0,5 
0,2 

Т6 
0,4 
0,5 
0,2 

ПС 5 
1 
Т7 
0,4 
0,5 
0,2 

Т8 
0,4 
0,5 
0,2 

ПС 6 
1 
Т9 
0,4 
0,5 
0,2 

Т10 
0,4 
0,5 
0,2 

ПС 7 
1 
Т11 
0,4 
1 
0,4 

Т12 
0,4 
1 
0,4