Системі електропостачання великого підприємства властиві наявність глибоких внутрішніх зв’язків, що не дозволяють подрібнювати системний, комплексний підхід, що враховує взаємовплив факторів, і облік їх динамічності. Під впливом різноманітних збурень проходять безперервні зміни стану системи.
Застосування засобів керованої обчислювальної техніки в системах електропостачання є закономірним продовженням розвитку автоматизації цих систем. Існуючі засоби локальної автоматизації вирішують слідуючі основні задачі: захисту, регулювання напруги, регулювання потужності конденсаторних батарей та ін. Одним із засобів вдосконалення автоматики є використання керованих ЕОМ та комп’ютерів. Логічні можливості ЕОМ практично безмежні, що дозволяє реалізувати досить складні алгоритми керування. Можливості нагромадження і статистичної обробки інформації дозволяє вирішити задачі аналізу і самоконтролю системи. Централізація функції контролю і керування дозволяє коректувати керовану систему практично на любому рівні.
Модель керування системою електропостачання може включати в себе слідуючі рівні: перший - пристрої автоматики, датчики електричних і технологічних параметрів; другий - аналіз первинної інформації, її обробка; третій - контрольно-обчислювальна операційна система; четверта - оптимальне керування, видача керуючих сигналів на виконавчі органи.
Створення універсальної системи керування системою електропостачання, яка могла би знайти застосування на всякому великому підприємстві незалежно від характеру виробництва, можна розглядати як перший крок до створення інтегрованої автоматизованої системи управління, яка об’єднує безпосереднє керування електропостачанням з управлінням енергогосподарством, технологією виробництва і адміністративно-господарськими питаннями. Комплекс керованих обчислювальних машин слід застосовувати для вирішення задач оптимального управління виробництвом з врахуванням всіх сторін діяльності підприємства.
Для покращення техніко-економічних показників систем промислового електропостачання необхідно:
вдосконалення стандарту номінальних потужностей силових трансформаторів, наприклад застосування кроку 1,35 замість 1,6-кроку, що застосовується зараз, дозволить скоротити встановлювані трансформаторні потужності, створить умови для економії електроенергії в трансформаторах; роботи, пов’язані з обґрунтуванням необхідності рішення цієї задачі виконувались на кафедрі ЕПП МЕІ.
випускати трансформатори із з’єднанням обмоток зірка-зигзаг або трикутник-зигзаг, що знизить капіталовкладення і зменшить втрати електроенергії; замінити, де це можливо, симетруючі і фільтро-компенсуючі пристрої раціональними схемними рішеннями;
створення ефективного математичного забезпечення автоматизованих систем управління електропостачанням, що включає в себе розробку найбільш універсальних алгоритмів і програм по розрахунку режимів і надійності СЕС, що дозволяли би враховувати реальні умови функціонування систем і її динамічність.
Все це повинно сприяти скороченню капіталовкладень і економії електроенергії в умовах експлуатації.
Головною проблемою в найближчому майбутньому є створення раціональних схем електропостачання промислових підприємств, що пов’язане зі слідуючим:
вибором і застосуванням раціонального числа трансформації.
В даний час існують системи електропостачання з недопустимо великою кількістю трансформацій; так, наприклад, на одному металургійному комбінаті є напруги - 500, 220, 110, 35, 10, 6, 3, 0,5, 0,38 і 0,22кв. або, наприклад, групи нових промислових підприємств, створено за останні ≈20 років мають напругу 500, 220, 110, 35, 10, 6, 0,38 і 0,22кв. Такі великі кількості напруг тягне за собою не оправдано велике число трансформації (п’ять-шість).
Застосування на промислових підприємствах раціональних напруг приведе до скорочення числа трансформації до двох-трьох. В цьому випадку економія електроенергії становитиме не менше 10-15% всього її споживання промисловим підприємством.
Причинами появи нераціональних систем електропостачання в промисловості є їх постійне зростання і реконструкція при локальному вирішенні задач електропостачання всякий раз, коли настає необхідність реконструкції цих систем. Застосування напруги 20кв могло би сприяти різкому скороченню числа трансформацій;
вибором і застосуванням раціональних напруг. Застосування раціональних напруг в системах електропостачання промислових підприємств дає значну економію по втратах електроенергії. Розроблена на кафедрі ЕПП МЕІ методика вибору раціональних напруг дозволяє застосувати для систем електропостачання напруги, що забезпечують оптимальні економічні показники.
Причинами застосування нераціональних напруг є постійне зростання електроспоживання і вирішення окремих завдань електропостачання, та вимоги енергосистем здійснювати живлення на напрузі, яка є в даній енергосистемі. Нераціональні рішення в цьому напрямку приводять до того, що в експлуатації знаходяться системи електропостачання, в яких втрати електроенергії доходять до 35-40%.
3. правильним вибором місця розташування цехових і головних розподільчих (понижувальних) підстанцій. Розміщення живильних підстанцій у відповідних центрах електричних навантажень забезпечує мінімальні річні приведені затрати. Всяке зміщення живильної підстанції з центра електричних навантажень веде до збільшення цих затрат і підвищенню витрат електроенергії.
Розроблена на кафедрі ЕПП МЕІ методика визначення раціонального місця розташування живильних підстанцій дозволяє значно скоротити витрати на втрати електроенергії;
4. подальшим вдосконаленням методики визначення електричних навантажень. Вірне визначення очікуваних навантажень сприяє вирішенню загального завдання оптимізації побудови внутрізаводського електропостачання. В цьому напрямі вже багато зроблено, але в зв’язку з переходом України на ринкові відносини, треба зробити ще дуже багато.
5. раціональним вибором числа і потужності трансформаторів, а також схем електропостачання та їх параметрів, що веде до зниження втрат електроенергії, підвищенню надійності і сприяє вирішенню загального завдання оптимізації побудови системи електропостачання;
6. принципово новою постановкою для вирішення таких завдань, як, наприклад, симетрування (вирівнювання) електричних навантажень. В даний час це питання вирішується так: встановлюється трансформатор для живлення навантаження, несиметричної по фазах, а потім між трансформатором і навантаженням встановлюється симетруючий пристрій. Це приводить до значного збільшення потужності живильних пристроїв і збільшенню непродуктивних втрат палива і електроенергії. Вирівнювання навантажень по фазах можна виконати, наприклад, з допомогою зміни з’єднань обмоток живильних трансформаторів - замість зірка-зірка з нулем використати схему зірка-зигзаг з нулем, що збільшить вартість живильного трансформатора всього на 5%, а не на 80%, як в першому випадку.
Підтримання напруги, близької до номінальної, як правило проводиться за рахунок регулювання напруги різними додатковими пристроями, в тому числі і РПН. При цьому особливо в умовах глибокого регулювання напруги мають місце додаткові втрати електроенергії. В таких випадках ефективніше застосовувати підвищену номінальну напругу, що значно вигідніше економічно.
Загальна задача оптимізації системи промислового електропостачання крім вказаних вище положень включає також раціональні рішення по вибору січень проводів і жил кабелів, способів компенсації реактивної потужності, автоматизації, диспетчеризації та ін.
Оптимізація виробничих процесів в сукупності з оптимізацією систем промислового електропостачання може і повинні дати державі додаткові ресурси за рахунок скорочення непродуктивних витрат.
Проектанти електрики повинні зробити все від них залежне, щоби проектовані ними електропристрої по можливості менше впливали на розташування і експлуатацію технологічного обладнання, забезпечуючи при цьому високу надійність і безпеку при експлуатації цих установок.
Для правильного вирішення поставлених задач необхідна узгоджена робота декількох проектних організацій, або створення єдиного координаційного центра, який повинен проводити ув’язку проектних рішень, що приймаються різними проектними організаціями.
Коли застосування рішень системи електропостачання входить в протиріччя з вимогами будівельників або технологів, питання повинні вирішуватися на основі техніко-економічного порівняння варіантів.
При розробці схеми електропостачання враховуються також режими роботи електроспоживачів, зокрема способи і частота пуску двигунів, пускові стрибки навантажень електродвигунів та ін.
При проектуванні електропостачання підприємств і районів повинен послідовно проводитись принцип „децентралізації“ трансформації і комутації електроенергії. В результаті децентралізації і максимального наближення джерел високої напруги до електроустановок споживачів зводяться до мінімуму мереживні ланки і ступені проміжної трансформації і комутації, знижуються первинні затрати і зменшуються втрати енергії з одночасним підвищенням надійності.
Система електропостачання в цілому повинна бути побудована таким чином, щоб в умовах після аварійного режиму, після відповідних переключень вона була здатна, як правило, забезпечити живлення навантажень підприємства (з певним обмеженням) з врахуванням використання всіх додаткових джерел і можливостей резервування (перемички, зв’язки по вторинній напрузі, аварійні джерела та ін), перевантажувальної здатності обладнання та ін. При цьому можливі короткочасні перерви живлення електроспоживачів 2ї категорії на час виконання необхідних переключень і перерви в живленні електроспоживачів 3ї категорії на час до 1 доби.