УПРАВЛЕНИЕ НАСОСНЫХ СТАНЦИЙ КАК РЕГУЛЯТОРЫ НАГРУЗКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

Maqolada sug‘orish nasosstansiyalarida o‘rnatilgan sinxron motorlardansamarali foydalanish masalalari ko‘rib chiqilgan.Respublikamizning suvsiz hududlariga suv yetkazibberish uchun zarur quvvatlar berilgan. Sinxronmotorlar reaktiv quvvat ishlab chiqarishi va shubilan tizim rejimini boshqarishda faol ishtirok etishiko‘rsatilgan

DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.15044808 УДК 621. 311.

УПРАВЛЕНИЕ НАСОСНЫХ СТАНЦИЙ КАК РЕГУЛЯТОРЫ НАГРУЗКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

Доцент Ташкентского государственного Обид НУРМАТОВ технического университета имени Ислама Каримова

Аннотация: В статье рассмотрены вопросы эффективного применения синхронных двигателей, устанавливаемых в насосных станциях орошения. Приведены необходимые мощности для доставки воды на безводные территории республики. Показано, что синхронные двигатели могут вырабатывать реактивную мощность и тем самым активно участвовать в управлении режима системы. Ключевые слова: Переходные процессы, регулирование, возбуждение, напряжение, обмотка.

NASOS STANSIYALARINI ELEKTR TIZIMI YUKLAMALARINING ROSTLOVCHILARI SIFATIDA BOSHQARISH Obid NURMATOV Islom Karimov nomidagi Toshkent davlat texnika universiteti dotsenti

Annotatsiya: Maqolada sugʻorish nasos stansi­yalarida oʻrnatilgan sinxron motorlardan samarali foydalanish masalalari koʻrib chiqilgan. Respublikamizning suvsiz hududlariga suv yetkazib berish uchun zarur quvvatlar berilgan. Sinxron motorlar reaktiv quvvat ishlab chiqarishi va shu bilan tizim rejimini boshqarishda faol ishtirok etishi ko‘rsatilgan. Kalit soʻzlar: O‘tkinchi jarayonlar, rostlash, qoʻzgʻatish, kuchlanish, choʻlgʻam.

PUMPING STATION CONTROL AS LOAD CONTROLLERS FOR ELECTRICAL SYSTEMS Obid NURMATOV Associate Professor, Tashkent State Technical University named after Islam Karimov

Abstract: The article considers the issues of efficient use of synchronous motors installed in irrigation pumping stations. The necessary capacities for delivering water to waterless territories of the republic are given. It is shown that synchronous motors can generate reactive power and thus actively participate in the control of the system mode. Keywords: Transient processes, regulation, excitation, voltage, winding.

Введение. Общая площадь территории Республики Узбекистан составляет 447,4 тыс. км2. Ресурсы поверхностных речных вод бассейнов рек Амударьи и Сырдарьи составляют 114,4 км3, при обеспеченности стока 50% и 90,6 км3 при обеспеченности стока 90%. Доля собственных водных ресурсов Узбекистана при стоке 90% обеспеченности равна по бассейну Сырдарьи 16%, Амударьи 6%, а в целом по республике – 10%. [1] Общие запасы подземных вод республики составляют 18,9 км3, в том числе с минерализацией до 1 г/л – 7,6 км и от 1 до 3 г/л – 7,9 км3. Около 85% запасов подземных вод Узбекистана формируется из поверхностных вод, что дает основание отнести их к национальным запасам, а внешний приток подземных вод к орошаемым территориям, по экспертной оценке, лишь на 1/3 формируется на территориях соседних государств и поэтому считается трансграничным. Узбекистан является наиболее насыщенной насосами республикой, здесь сосредоточено более половины насосных мощностей всего региона.

O‘ZBEKGIDROENERGETIKA PRINT ISSN 3060-4672 90 УЗБЕKГИДРОЭНЕРГЕТИКА UZBEKHYDROPOWER VOLUME 6 | ISSUE 4 | 2024

Утвержденный объем располагаемых водных ресурсов в целом по бассейнам Амударьи и Сырдарьи составляет 133,6 км3 [2]. Из указанной величины на долю Узбекистана приходится 72,4 км3, в том числе 61,1 км3 для орошения и 11,3 км3 для неирригационных потребителей. На площадь более 2,2 млн. гектаров республики вода подается с помощью насосных станций. О масштабах машинного орошения можно судить по следующим примерам: суммарный расход насосных станций Каршинского каскада – 200 м3/с; высота подъёма 132 м; площадь орошения 350 тыс.га; суммарный расход насосных станций на Аму-Бухарском канале – 263 м3/с; площадь орошения 285 тыс.га; высота подъёма 69 м; на балансе Минсельводхоза находится около 1600 насосных станций с суммарной подачей около 7000 м3/с, где установлено 5003 насосных агрегатов годовой мощностью 8,2 млрд.кВт., номинальное напряжение крупнейших насосных агрегатов достигает 10 кВ, а единичная мощность – 12,5 МВт. Из общего количества насосных станций 76 являются уникальными (>100м3/с), 496 – средними (10 м3/с) и 561 мелкими (менее 1 м3/с). Учитывая все имеющиеся на балансе насосных станций: 80% крупных, 50% средних и 30% малых насосных станций требуют ремонта и реконструкции [3,45]. За 2008–2010 годы построены и реконструированы более 750 км оросительных и 3700 км коллекторно-дренажных систем, а также другие водохозяйственные объекты. В табл.1 показаны площади машинного орошения по областям республики и значения установленных мощностей насосных станций. Эти данные дают представление о масштабности проблемы [6]. Синхронная машина может работать не только как источник активной мощности, но также и как источник реактивной мощности. Это видно из нижеприведенной диаграммы (рис.2), показывающий возможности синхронного двигателя в широком диапазоне изменяет реактивную мощность (в пределах допускаемый по техническим условиям). Эта схема построена при условии постоянства потребляемой машиной активной мощности P=const.

Рис.1. Режимы выдачи (cosα>0) и потребления (cosα<0) реактивной мощности синхронным двигателем.

PRINT ISSN 3060-4672 O‘ZBEKGIDROENERGETIKA

VOLUME 6 | ISSUE 4 | 2024 УЗБЕKГИДРОЭНЕРГЕТИКА UZBEKHYDROPOWER

Как известно, полная мощность двигателя определяется выражением:

где P, Q – потребляемые синхронным двигателем активная и реактив­ ная мощности. Степень загруженности машины активной мощностью определяется соотношением – коэффициентом мощности

В случае перевозбуждения синхронный двигатель выдает реактивную мощность в электрическую систему (соsφ>0, Q >0) при невозбуждении потребляет.

Рис.2. Схема сети с синхронным двигателем, как регулятором реактивной мощности.

Сущность регулирования напряжения путем воздействия на поток реактивной мощности элементами электрической сети заключается в том, что при изменении реактивной мощности изменяются потери напряжения в реактивных сопротивлениях: начало U1 и конца U2 что можно записать в виде [7,8,9]:

В отличие от активной мощности реактивную мощность в узлах сети можно изменять путем установки в них устройств поперечной компенсации, т.е. компенсирующих устройств. В качестве таких устройств могут служить синхронные компенсаторы, а также генераторы местных электростанций, подключенные к системе передачи и распределения электроэнергии; синхронные электродвигатели и др [10,11].

Как следует из формулы (3), эффективность регулирования напряжения с помощью поперечных компенсирующих устройств повышается в сетях с относительно большими реактивными сопротивлениями по сравнению с активными, например, в воздушных сетях по сравнению с кабельными. При этом наибольший эффект достигается при установке компенсирующих устройств в наиболее удаленных от центров питания узлах нагрузки, каковыми являются насосные станции с синхронными двигателями.

O‘ZBEKGIDROENERGETIKA PRINT ISSN 3060-4672 92 УЗБЕKГИДРОЭНЕРГЕТИКА UZBEKHYDROPOWER VOLUME 6 | ISSUE 4 | 2024

С помощью поперечного компенсирующего устройства можно создать режим, в котором величина напряжения в конце сети окажется больше величины напряжения в начале (U2> U1). Это произойдет тогда, когда величина потери напряжения в формуле (3) станет отрицательной:

Отсюда мощность компенсирующего устройства для такого режима,

Физическую сущность регулирования напряжения с помощью синхронных двигателей дополнительно поясняет векторная диаграмма (рис. 3).

Рис.3. Векторная диаграмма синхронного двигателя в режиме перевозбуждения.

Для этого связь между напряжением U1 и U2 запишем через падение напряжения:

P r + Q2 x P2 x − Q2r P P Q Q U1 = U 2 + 2 +j = U2 + 2 r + j 2 x − j 2 r + 2 x U2 U2 U2 U2 U2 U2 (5) При установке синхронного двигателя, выдающего реактивную мощность уравнение (5) приобретает вид:

Поскольку , следовательно U 2 > U1 Для случая, когда генерируемая реактивная мощность синхронного двигателя полностью компенсирует реактивную нагрузку потребителей (QсдQ2):

PRINT ISSN 3060-4672 O‘ZBEKGIDROENERGETIKA

VOLUME 6 | ISSUE 4 | 2024 УЗБЕKГИДРОЭНЕРГЕТИКА UZBEKHYDROPOWER

Компенсирующие устройства поперечной компенсации оказывают комплексное положительное влияние на режим электрических сетей. Кроме возможности регулирования напряжения, они позволяют снизить потери активной мощности и электроэнергии за счет разгрузки элементов сети от реактивной мощности и соответственно снижения рабочих токов. В ряде случаев, когда передаваемая активная мощность ограничивается допустимым током по нагреву проводников или допустимой потерей напряжения, за счет разгрузки сети от реактивной мощности, можно увеличить пропускную активную мощность. Поэтому вопросы выбора мощности и мест установки компенсирующих устройств должны решаться комплексно. Рассмотрим особенности выбора мощности компенсирующего устройства по условию регулирования напряжения [10]. Пусть при U1=const напряжение U2 по каким-то причинам не удовлетворяет потребителей (рис. 3), и его надо повысить до U2ж с помощью выбора соответствующей мощности компенсирующего устройства, устанавливаемого в конце сети. При расчете следует учесть, что при повышении напряжения и2 до 11гж произойдет изменение потребляемых нагрузок Р2 и Q2 до Р2ж и Q2ж в соответствии с их статическими характеристиками Р2 = f(U2) и Q2 = f(U2). Этот фактор может не учитываться в том случае, если нагрузка подключена к вторичной стороне трансформатора, имеющего устройство регулирования (РПН), которое позволяет сохранить напряжение на шинах вторичного напряжения неизменным.

До и после установки синхронного двигателя мощностью QСД связь между напряжениями начала и конца сети соответственно, представляются в виде:

P2 r + Q2 x U1 = U 2 + U2 , (7) Приравнивая правые части данных уравнений по условию U1= const, найдем мощность компенсирующего устройства:

(8) Здесь мощности Р2, Q2, Р2ж, Q2ж находятся по соответствующим статическим характеристикам. Таким образом, синхронные двигатели насосных станций могут успешно выполнять роль потребителей-регуляторов реактивной мощности и напряжения, тем более, когда они оснащаются автоматическими регуляторами возбуждения (АРВ).