ОСОБЕННОСТИ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ В ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СЕТЯХ И СИСТЕМАХ (48-52)

48 Национальная ассоциация ученых (НАУ) # 57, 20 20
Значения, равные единице, присвоены
элементам, расположенны м над главной
диагональю, так, чтобы было очевидным, что
минимальной цепью является последовательность
дуг (a,b), ( b,c), ( c,d), ( d,e), для которой значение
критерия равно 4. Параметры матрицы ϑ и
принятые граничные значения для назначе ния
приоритетов дуг ϑгр и остановки поиска Тгр
представлены в таблице.

min( ϑij) max( ϑij) ϑср ϑгр Tmin Tmax Tср Tгр
1 15 6,55 6 4 55 26,2 10

В соответствии с предложенным методом из
рассмотрения исключены дуги с весом,
превышающим ϑгр . Это следующие 10 дуг : (a, c), (a,
e), (b, e), (c, a), (c, b), (c, e), (d, a),
(e, b),(e, c), (e, d). При выборе в качестве
начальной дуги (a,b) алгоритм сразу формирует
оптимальный вариант цепи с суммарной
длительностью 4 ед. Поиск может быть остановлен.
При выборе дуги (d, e) или (c, d) алгоритм
формирует варианты цепей с одинаковой
длительностью равной 8 ед. И в этих случаях
требования к решению выполнены. Если
ужесточить требования к объему поиска, например,
приняв Tгр = 7 , то оптимальное решение будет
найдено не боле е, чем с третьей попы тки.
При решении серии тестовых задач
размерностью до 10 работ бы ли получены
аналогичные результаты по эффективности метода.
Это позволяет рекомендовать его для применения в
производственных условиях при решении задач
оперативного пла нирования загрузки
технологических аппаратов с учетом
длительностей переналадок.

Литер атура
1. Архипов А. В. Эвристические методы в
управлении производством: на материале
текстильной и легкой промышленности. – Л.: Изд -
во ЛГУ,1983. – 163 с.
2. Андрейчиков А. В., Андрейчикова О .Н.
Системный анализ и синтез стратегических
решений в инноватике : Математические,
эвристические и интеллектуальные методы
системного анализа и синтеза инноваций. – М.:
ЛЕНАНД, 2015. – 306 с.
3. Танаев В. С., Шкурба В. В. Введение в
теорию расписаний. – М. : «Наука», 1975. – 256 с.
4. Конвей Р. В., Максвелл В. Л., Миллер Л. В.
Теория расписаний. – М.: «Наука», 1975. – 360 с.
5. Кристофидес Н. Теория графов.
Алгоритмический подход. Пер. с англ. -М.: Мир,
1978. – 432 с.
6. Рейнгольд Э., Нив ергельд Ю., Део Н.
Ко мбинаторные алгоритмы. Теория и практика.
Пер. с англ. - М.: Мир, 1980. - 476 с.

ОСОБЕННОСТИ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ В
ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СЕТЯХ И СИСТЕМАХ

Бабенко Владимир Владимирович
аспирант ,
Воронежский государственны й технический универс итет
Россия, г. Воронеж
Хайченко Илья Александрович
аспирант ,
Воронежский государственный технический университет
Россия, г. Воронеж
Нефедов Юрий Васильевич
аспирант ,
Воронежский государственный технический университет
Россия , г. Ворон еж

FEATURES OF REACT IVE POWER COMPENSATION IN ELECTRIC POWER
NETWORKS AND SYSTEMS

Babenko Vladimir Vladimirovich
aspirant,
Voroneh State Technical University
Russia, g. Voronezh
Haichenko Ilya Aleksandrovich
aspirant,
Voronezh State Technical University
Russia, g. Voronezh
Nefedov Yurij Vasilyevich
aspirant,
Voronezh State Technical University

Националь ная ассоциация ученых (НАУ) # 57, 20 20 49
Russia , g. Voronezh
DOI: 10.31618/nas.2413 -5291.2020.1.57.264
АННОТАЦИЯ
В статье рассмотрены концептуальные вопросы специфики оптимизации режимов
электроэнергетических систем путем компенсации реактивно й мощности, с учетом уровня напряжения. С
учетом уровня качества электроэнергии, режимов изменения нагрузки, удельной стоимости средств
регулирования и функционал ьных задач, определены алгоритмические требования к процессу
оптимизации: по критерию минимума потерь электроэнергии в сетях и минимума ущерба конкретных
потребителей (группы потребителей), соответственно. Предложены наиболее эффективные аппаратные
средств а на основе статических устройств технологической платформы FACTS .
ABSTRACT
The article consid ers the conceptual issues of the specifics of optimizing the modes of electric power systems
by compensating for reactive power, taking into account the voltage l evel. Taking into account the level of electric
power quality, load change modes, specific cos t of the control means and functi onal tasks, it is determined the
algorithmic requirements for the optimization process: according to the criterion of the minimum loss of electric
power in the networks and the minimum damage of specific consumers (consumer groups), respectively. The most
efficient hardware based on static devices of the FACTS process platform is proposed.
Ключевые слова : электроэнергетические сети и системы, компенсация реактивной мощности,
снижение потерь электроэнергии, аппаратные средств а, критерии оптимального управлен ия
Keywords : electric power networks and systems, reactive power compensation, reduction of electric power
losses, hardware, opti mal control criteria

Важным фактором успешного развития
экономики любого государства являетс я
реализация современных технолог ий повышения
энергоэффективности функционирования его
энергетического комплекса. С учетом роли
последнего для нашей страны, поста вленная задача
становится первоочередной. Подтверждении
сказанному находит отражение во многих
законодательных актах нашего гос ударства [1,2]. В
них даны рекомендации по использованию
широкого перечня э нергосберегающих технологий
и предметные области их пр именения. В основном,
техническая реализация задач подобного рода
лежит в переходе от имеющихс я
электроэнергетических сетей к с овременным
системам на базе концепции Smart Grid, которые
позволят обеспечить качественную оптимизацию
их режимов работы по основ ным критериям:
минимальные потери электрической мощности и
затраты на эксплуатацию сетей, высо кое качество
электрической энерги и [3] . В области технических
решений, концепцией Smart Grid
предусматриваются решение следующих
вопросом: максимально широкое исп ользование
активно -адаптивных элементов (объектов)
электроэнергетических систем, применение
статических устройств на основе
эне ргоэффективных электрических машин и
силовой электроники (технологическая платформа
FACTS , программные пути минимизации технико -
экономических потерь на всех этапах передачи,
преобразования и потребления электроэнергии [4] .
Специфика передачи и распределения
электрической энергии (ЭЭ) по системам
переменного тока, позволяет эффективно
реализовывать основные функции активно -
адаптивных элементов (объектов)
электроэнергетических систем только при
регулировании не только напряжени я, но и
реактивной мощности. Спец ифика определяется
неотъемлемыми потерями электрической энергии
при ее передаче (которые называют
«технологическими потерями»), о бусловленными
загрузкой сетей электроснабжения активной и
реактивной мощностью, передаваемой
потребителям по линиям электропере дачи.
Изменения активной мощности определяются
только режимом работы потребителей
электроэнергии. Поэтому важным фактором
реализа ции энергоэффективных технологий,
является возможности изменения потоков
реактивной мощности ч ерез сети
электроснабжения с помо щью дополнительных
компенсирующих устройств. Это дает возможность
оптимизировать баланс производства и
потребления электроэнергии в системе, который
нормативно контролируется уровнем напряжения в
контрольных точках.
При это м снижаются потоки (а, следовател ьно,
и потери электроэнергии) реактивной мощности,
повышается запас статической устойчивости
сетевых объектов, увеличивается их п ропускная
способность по активной мощности, повышается
надежность электроснабжения за счет сни жения
реакции автоматизированных систем
энергетических объектов к возмущениям и
аварийным режимам [5] . Данные факторы,
позволяют считать вопросы компенсации
реакт ивной мощности во всех сегментах
электроэнергетического комплекса, одной их
наиболее перспекти вных технологий повышения
энергоэ ффективности их функционирования [6].
Отмеченная выше концепция Smart Grid
призвана обеспечить в области энергетики, таких
показ ателей, как , доступность, надёжность,
экономичность [7] . Однако, учитывая
существенные различи я в структуре,
функциональной наз начении, параметрах, для
каждого сегмента электроэнергетических систем,
приоритеты в реализации технологий повышения
энергоэффект ивности сильно разняться.
Существенную роль в этом играет уровень

50 Национальная ассоциация ученых (НАУ) # 57, 20 20
напряжения рассматриваемых о бъектов
электроэнергетики.
Систем ы передачи и распределения
электроэнергии по функциональному назначению
делятся на системообразующие и
распределительные электрич еские сети. К
системообразующим относят электрические сети
(на напряжения 330, 500, 750 и 1150 кВ), которые
объединяют электрич еские станции и крупные
узлы нагрузки и обеспечивают передачи больших
потоков мощности. Функция распределительных
сетей состоит в передачи электроэнергии от
подстанций системообразующей сети к центрам
питания сетей городов, промышленных
предприятий и сельс кой местности. К первой
ступени распределительных сетей относятся сети
напряжением 220, 110 и 35 кВ, а ко второй — сети
20,10, 6 кВ, 0,4. [4]. Ко всем электроэнергетическим
объектам предъявляются определённые требования
по надежности, качеству электроэнерг ии и
энергетической эффективности. Исходя из этих
основных факторов и формируются критерии
организации технологического процесса передачи
и распределения электроэнергии. Как правило, все
требования по надежности строго опре делены
нормативными документами и отраслевыми
руководящими указаниями. Что касается
требований по качеству и эффективности, то здесь
существует существенное отлич ие конкретно для
каждого уровня напряжения.
Так, наибольшее рабочее напряжение (в % от
номина льного, определяемое надежностью
изоляции) для сетей свыше 500 кВ не должно
превышать 5%; для сетей 220, 330 кВ – 10%; для
сетей 35, 110 кВ – 15%; для сетей 6, 10 кВ – 20%.
Наибольшее допустимое значение
несинусоидальности ( TDH ) составляет: для сетей
свыше 110 кВ – 2%; для сетей 110, 35 к В – 4%; для
сетей 10, 6 кВ – 5%/ ГОСТ 32144 –2013/. Таким
образом, для высоковольтных сетей от 35 кВ и до
1150 кВ, предъявляются б олее строгие требования
по качеству ЭЭ по таким показателям как
предельно допустимые отклонени я уровня
напряжения, несинусоидал ьность, чем для
распределительных сетей второй ступени -10, 6, 0,4
кВ. Данное обстоятельство требует применение
соответствующих т ехнологий регулирования
режимов работы сетей как на аппаратном, так и на
программно -алгоритмич еском уровне. В тоже
время, кроме выполнения обязательных
требований по качеству ЭЭ, основные
алгоритмические требования по управлению
должны формироваться в напр авлении
оптимизация (на основании алгоритмов Лагранжа
или Ньютона -Рафсона) по критерию минимум а
потерь активной мощности при се зонных и
суточных колебаниях уровня потребления
электрической мощности [8]. Информация о
реальном потребляемой мощности конечным
потребителем используется обобщённая, в виде
статических нагрузочных характеристик (СНХ),
что снижает точность анализа, прогноз а и
реализации оптимального режима [9] .
Потери активной мощности, в основном,
определяются: нагрузочными потерями активной
мощно сти; условно -постоянными потерями
активной мощности (за исключением потерь на
корону); потерям и активной мощности на корону и
потерями от зарядной мощности мало загруже нных
высоковольтных линий электропередач (ЛЭП) [10].
Основными факторами, влияющими на п отери
активной мощности, являются: величина
питающего напряжения, величина полной
потребляемой мощности, величина активного
сопротивления элементов системы
электроснабж ения, график работы потребителей
ЭЭ, сезонность и погодные условия. Для
рассматриваемого сегмента энергетических систем
(распределительные сети), как правило, величина
нагрузочных по терь выше потерь мощности от
остальных факторов, поэтому в целях повышения
уровня энергосбережения стремятся поддерживать
напряжение на элементах транспорта перет оков
мощности на предельно допустимом уровне. Такое
положение дел не позволяет обеспечить
каче ственную оптимизацию режима по критерию
минимума потерь активной мощности. Тем более, в
настоящее время, существующие аппаратные
средства оперативного регулирован ия режимов ЭС
имеют ограниченные функциональные
возможности. Они могут выполнять строго
опреде ленные функции – либо регулирование
напряжения, либо регулирование реактив ной
мощности, либо повышение пропускной
способности ЛЭП и т.д.). Применение современных
многофункциональных статических устройств
(например, различных вариаций СТАТКОМ),
успешно реша ет критериальныю задачу
минимизации потерь активной мощности, но
сопряжено с существенными материальными
затратами [11,12]. В связи с чем, в аппаратном
плане целе сообразно применение статических
устройств с совмещенными функциями –
статические компенсаторы , регуляторы перетоков
мощности, трансформаторно - тиристорные
регуляторы н апряжения с функцией компенсации
реактивной мощности. Последние представляют
собой систе му силового трансформатора (трех
автотрансформаторов), в нейтраль которого через
силовые тирис торные ключи подключен
вольтодобавочный трансформатор. Данная система
спос обна регулировать не только напряжение в ЭС,
но и компенсировать реактивную мощность
нед огруженных высоковольтных ЛЭП (подобно
управляемому шунтирующему реактору) при
определенном ал горитме работы ключей [13,10].
Как было отмечено выше, для
распределитель ных сетей второй ступени, кроме
выполнения обязательных требований по качеству
электросн абжения, целесообразна оптимизация
режима их работы по критериям
энергоэффективности. Учитывая
непосредственную связь таких сетей с конечными
потребителями ЭЭ, как прав ило, в узлах нагрузки и
на промышленных предприятиях реализуются
более разнообразные мер оприятия [4, 14,15 ].

Националь ная ассоциация ученых (НАУ) # 57, 20 20 51
Для этих сетей ставится задача реализация
управления, близкого к оптимальн ому
(теоретический экстремум). Однако, максимальное
приближение к идеальному оптимому
сопровождается увеличением затрат на
программную и аппаратную часть средств
управления.
Следует отменить целесообразность
использования энергоэффективных алгоритмов
оптим изации на основе энергоэкономических
характеристик [4] . Это позволяет с необходимой
степенью точности, учесть максимальное число
факторов оптимизации режимов рабо ты
распределительных сетяй и объектов потребления
ЭЭ, создать экономически обоснованный
информ ационно -вычислительный комплекс.
В аппаратной части, целесообразно
максимально широкое применение современных
устройств технологической платформы FACTS, на
основ е современной силово й электроники [11,16] .
Функции регулирования напряжения, как
правило выпол няются индивидуально для наиболее
ответственных потребителей (группы
потребителей) трансформаторными и
трансформаторно - тиристорными
преобразователями на стороне 0,4 кВ [17] . Что
кас ается функции регулирования реактивной
мощности, то в настоящее время осно вным
средством компенсации реактивной мощности
узлов нагрузки и промышленных предприятий
являются батареи силовых конденсаторов,
подключаемые параллельно к электр осети.
Им присущи из вестные недостатки
(отсутствие плавного автоматического
регулирования отда ваемой в сеть реактивной
мощности, негативное воздействие высших
гармоник, вероятность возникновения резонансных
и автоколебательных процессов при определенных
сочетаниях с индуктивн остью элементов системы
электроснабжения), которые и предопределили
широко е внедрение статических компенсаторов
РМ [17] . В отличие от сетей высокого класса
напряжения (используются управляемые
шунтирующие реакторы с полупроводниковыми
ключами и объединенны е регуляторы перетоков
мощности), для распределительных сетей второй
ступе ни приоритетными являются статические
устройства индивидуальной компенсации РМ на
стороне 0,4 кВ [11,12,17]. Т.к. в данном сегменте,
во главу угла ставятся три ос новных фактора:
невы сокая (относительно высоковольтных сетей)
удельная стоимость элементов сил овой
электроники; максимальная эффективность
снижения потерь ЭЭ от реактивных перетоков по
СЭС при локальной КРМ непосредственно у
потребителя; более сложный граф ик нагрузки,
требующ ий динамическую компенсацию (частые
изменения РМ во времени). В данном слу чае,
решение задачи энергоэффективности
распределительных сетей второй ступени видится в
широком использовании автоматизированных
тиристорных конденсаторных устан овок (ТКУ)
[18] . Они способны осуществлять динамическую
компенсацию РМ, без бросков тока и ген ерации
высших гармонических напряжения в сеть [18] .
При этом их стоимость незначительно превышает
обычные конденсаторные установки с
электромагнитными контакторам и при
существенно бо льших функциональных
возможностях.
На основании выше сказанного можно сдел ать
следующие выводы.
1. Для достижения энергоэффективного
управления современными
электроэнергетическими сетями целесообразна
реализация мероприятий по компенсации
реактивной мощности на базе технологий FACTS .
2. Для отдельных сегментов
электроэнергетических си стем, показано
существенное различие требований, условий и
критериев энергоэффективного управления,
связанное с их технологическими особенностями.
3. С учетом специф ики функционирования
высоковольтных сетей сегмента 35кВ – 750 кВ,
основные алгоритмические тре бования по
управлению должны формироваться в направлении
оптимизация по критерию минимума потерь
электроэнергии. Аппаратная реализация
предполагает применение ста тических устройств с
совмещенными функциями – статические
компенсаторы, регуляторы перетоков м ощности,
трансформаторно - тиристорные регуляторы
напряжения с функцией компенсации реактивной
мощности.
4. С учетом специфики функционирования
распределительных сете й 0,4 кВ – 6 (10) кВ ,
основные алгоритмические задачи управления
должны формироваться в направ лении учета
стандартов качества электроэнергии, графиков
нагрузки, требований технологии и оптимизации
режима, по критерию минимума ущерба (на основе
энергоэконом ических характеристи к). Аппаратная
реализация предполагает применение статических
устройств - индивидуальных стабилизаторов
напряжения и автоматизированных тиристорных
конденсаторных установок, способных к
динамической компенсации реактивной мощности.

Лит ература
1. Федеральный закон РФ от 26.03.03 г. N 35-
Ф3 «Об электроэнергетике» // «РГ» – Федеральн ый
выпуск №60 от 1 апреля 2003 г.
2. Федеральный закон РФ от 23.03.09 г. N
261 -ФЗ "Об энергосбережении и о повышении
энергетической эффективности и о внесении
измен ений в отдельные зак онодательные акты
Российской Федерации" // "РГ" - Федеральный
выпуск №5050 от 27 ноября 2009 г.
3. Кобец Б.Б., Волкова И.О. Инновационное
развитие электроэнергетики на базе концепции
SMART GRID - М.: ИАЦ Энергия, 2010. -121 с.
4. Крысанов В.Н ., Зайцев А.И.
Энергосберегающие технологии в распределенных
электроэнергетических сетях. – Во ронеж: ВГТУ,
2016. – 223 с.

52 Национальная ассоциация ученых (НАУ) # 57, 20 20
5. Пауле В.К. Качество управления – залог
процветания любой компании. – Газета «Энергия
России», издание РАО «ЕЭС России», № 07(250),
апрель,2007.
6. Коч кин В.Н., Фокин В.К. Опыт и
эффективность применения современных
регулируемых с татических компенсирующих
устройств в электрических сетях 110 -750 кВ ЕЭС
России. – Современные методы и средства расчета,
нормирования и снижения технических и
коммерческих поте рь электроэнергии в
электрических сетях: материалы междунар. науч. -
техн. семина ра. М.: ВНИИЭ, 2000. С.16.
7. Галяев, А. Н., Шевченко И.В. Проблемы
повышения энергоэффективности в
электроэнергетике. – Финансы и кредит. - 2010. -
№11. - С. 8 -13.
8. В. Н. Костин. О птимизационные задачи
электроэнергетики: Учеб. пособие. - СПб.: СЗТУ,
2003 - 120 с.
9. Гуревич Ю.Е., Либова Л.Е. Применение
математических моделей электрической нагрузки в
расчетах устойчивости энергосистем и надежности
электроснабжения промышл енных потребите лей. –
М.: ЭЛЕКС -КМ, 2008
10. Крысанов В.Н. Компенсация реактивной
мощности линий э лектропередач высокого
напряжения регулятором напряжения. – Научно -
технический журнал «Электротехнические
комплексы и системы управления», 2008, №3 (11).
– Вороне ж, ВИТЦ, 2008. – С. 24 –27.
11. Шакарян, Ю.Г., Новиков Н.Л.
Технологическая платформа (основные сре дства)
Smart grid. – Энергоэксперт. – 2009. – № 4. – С. 30 -
37.
12. Крысанов, В.Н. Программно -аппаратное
обеспечение систем управления ЭЭС на базе
технологии FACTS. – Воронеж: ФГБОУ ВО ВГТУ,
2016. − 232 с.
13. Гвоздев Д.Б., Дементьев Ю.А., Дьяков
Ф.А., Кочкин В.И., Черезов А.В. Новые технологии
в электроэнергетике. Разработка, изготовление и
внедрение. – Электро. Электротехника,
электроэнергетика, электротехническая
промышл енность. 2010. No 4. С. 25 –27.
14. Папков Б.В. Возможности управления
электропотреблением и оценка ущерба от
нарушений электроснабжения в структурно
сложных технических системах – Известия
академии инженерных наук им. А.М. Прохорова.
Том 15, 2006. С. 206 -215.
15. В.А. Баринов Ав томатизация
диспетчерского управления в электроэнергетике. -
Москва, Московский энергетический институт,
2000. -647 с.
16. K.R. Padiyar, Facts controllers in power
transmission and distribution. – New Delhi, New age
international, 2007
17. Крысанов, В.Н. Аппаратно -программное
управление режимами узлов нагрузки
региональных сетей электроснабж ения с помощью
статических устройств. – Воронеж: ВГТУ, 2017. –
244 с.
18. Крысанов В.Н. Эффективность
использования тиристорных конденсаторных
установок в промышленны х сист емах
электроснабжения. Энергобезопасность и
энергосбережение – 2017. – № 3. – С. 15 -20.
19. Булатов О.Г., Царенко А.И. Тиристорно -
конденсаторные преобразователи. - М.:
Энергоиздат, 1982. 216 с.

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ДОЛГОВЕЧНОСТЬ ВИБРОПРЕССОВАННЫХ
БЕТОН НЫХ ИЗДЕ ЛИЙ

Ямских Анастасия Анатольенва
ООО «Красивый город» инженер -технолог
Енджиевская Ир ина Геннадьевна
Сибирский Федеральный Университет
Руководитель ИЛ СМиХАВ,
Заведующая кафедрой «Строительные материалы и
технологии строительства СФУ »

ACTORS AFF ECTING THE DURABILITY OF VIBROPRESSED CONCRETE PRODUCTS

Yamskikh Anastasia Anatolievna
LLC "B eautiful city" Process engineer
Еndrievskaya Irina Gennad'evna
Siberian federal University
The head IL Smichov ,
Head of the Department "Construction materials a nd
SibFU construction technologies »
DOI: 10.31618/nas.2413 -5291.2020.1.57.262
АНОТАЦИЯ
При организации современной, комфортной городской среды, актуальным становится изготовление
и пр именение плит бетонных тротуарных, плит тактильных для инвалидов по зрению, камней бетонных
бортовых и элементов л андшафтного дизайна. Основными требованиями к таким элементам являются: