Дослідження усталених режимів роботи фрагмента електромережі АТ «Прикарпаттяобленерго» з впровадженням СЕС «Вільче»
Автор: Паук Михайло Ярославович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка
Інститут: Інститут енергетики та систем керування
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2025-2026 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: У магістерській кваліфікаційній роботі розглядаються питання впровадження сонячної електростанції (СЕС) «Вільче» в існуючу електричну мережу 110 кВ компанії АТ «Прикарпаттяобленерго», питання вибору основного електротехнічного обладнання даної СЕС. Важлива увага приділена дослідженню усталених режимів роботи СЕС «Вільче» в електромережі за різних умов генерації нею потужності з різними гранично допустимими згідно нормативних документів величинами коефіцієнта реактивної потужності. СЕС «Вільче» має важливе значення для забезпечення енергоживлення південного регіону Івано-Франківської області та підтримання його енергобалансу. Об’єкт дослідження – фрагмент існуючої електромережі 110 кВ АТ «Прикарпаттяобленерго». Предмет дослідження – усталені режими роботи СЕС «Вільче» потужністю 5,5 МВт в електричній мережі АТ «Прикарпаттяобленерго». Мета дослідження – дослідження усталених режимів роботи фрагмента електромережі 110 кВ АТ «Прикарпаттяобленерго» з впровадженням СЕС «Вільче» та вибір її основного електрообладнання. У роботі проведено аналіз сучасних тенденцій та проблематики впровадження відновлювальних джерел енергії в енергетичну галузь України [1]. Альтернативні джерела електроенергії охоплюють сонячні, вітрові та гідроелектростанції, інтенсивне будівництво яких триває вже кілька десятиліть. Щорічна модернізація їхнього обладнання спрямована на підвищення надійності, зменшення втрат та забезпечення стійкого захисту від пошкоджень, перенавантажень і різноманітних анормальних режимів роботи. Розвиток відновлюваної енергетики робить енергосистему більш гнучкою та адаптивною, але водночас підвищує вимоги до засобів контролю та управління. Для підтримання стабільного й безпечного функціонування такої складної та динамічної інфраструктури використовують широкий комплекс автоматизованих пристроїв, систем релейного захисту та автоматики [2 – 5]. Ці системи забезпечують швидке виявлення аварійних ситуацій, автоматичне відключення пошкоджених ділянок, повторне ввімкнення ліній після короткочасних збоїв, а також координацію роботи різних джерел генерації. Завдяки цьому енергосистема зберігає цілісність, запобігає розвитку аварій і гарантує безперервне постачання електроенергії споживачам навіть у складних умовах експлуатації. Актуальність дослідження визначається станом електроенергетичної системи України, яка перебуває в процесі глибокої трансформації. Це спричинено як змінами в структурі ринку електроенергії, так і значними руйнуваннями енергетичної інфраструктури внаслідок воєнних дій. Втрата частини генерувальних потужностей, пошкодження підстанцій та ліній електропередач створили нагальну потребу в модернізації наявних мереж і масштабному впровадженні відновлюваних джерел енергії. Динамічний розвиток відновлювальної енергетики в Україні формує умови для підключення нових СЕС до чинних електромереж, що вимагає оцінки їх можливостей та перевірки здатності працювати в оновлених режимах. Стрімке зростання потужностей відновлюваної енергетики, зокрема сонячної, є ключовим компонентом глобальної енергетичної трансформації. Однак масове впровадження фотоелектричних (ФЕ) станцій створює низку технічних викликів для енергосистем. На відміну від традиційних генераторів, вихідна потужність СЕС має стохастичний, нерегульований характер, що залежить від метеорологічних умов (сонячна радіація, температура, хмарність, забруднення повітря). Це призводить до значної нестабільності в роботі мережі, проблем із регулюванням частоти та напруги, перевантаженням обладнання та плануванням режимів. Максимальна встановлена потужність СЕС «Вільче» згідно з завданням становить 5,5 МВт. У роботі вибрано основне електротехнічне обладнання цієї станції, наведено його характеристики. Так, для генерації енергії обрано для встановлення на землі сонячні панелі Jinko Solar JKM 285M-60 зі встановленою потужністю 285 Вт кожна; інвертори Fronius ECO 27/0-3-S. Розроблено схему приєднання ліній інверторів до електричної мережі 35 кВ через три КТП 35/0,4 кВ, розміщені на території СЕС. Для встановлення на кожній з цих КТП обрано силовий трансформатор типу ТМГ-2000/35/0,4 (сумарна номінальна потужність трьох трансформаторів 6000 кВА для забезпечення видачі повної потужності СЕС в максимальному режимі генерації); ввідні силові вимикачі ВА 55-43; вимикачі навантаження EasyPact MVS10CA. У четвертому розділі наведено головні схеми електричних з’єднань трьох КТП 35/0,4 кВ для видачі в електромережу 35 кВ генерованої електричної енергії СЕС. Існуюча мережа АТ «Прикарпаттяобленерго» містить підстанції (ПС) «Калуш», «Кроно-Україна», «Брошнів», «Долина 110», «УПГ», «Перегінськ» та «Богородчани 110». Живлення мережі здійснюється від шин РП 110 кВ вузлових підстанцій «Калуш 220» і «Богородчани 330». СЕС «Вільче» підключатиметься до ІІ СШ 35 кВ ПС «УПГ». На основі розрахованих параметрів усіх елементів мережі сформовано заступну схему. Подальше дослідження режимів роботи було здійснено з використанням програмного комплексу «ДАКАР ЕЛЕКС» [6], який суттєво полегшує аналіз режимів, автоматизує розрахунки та забезпечує наочне графічне відтворення електричних схем. У роботі аналізувалися різні режими генерації станції за різних величин коефіцієнта реактивної потужності. Отримані дані показали, що додавання СЕС сприяє покращенню рівнів напруги в мережевих вузлах і зменшенню повздовжніх та поперечних втрат активної потужності за умови ефективного регулювання реактивної потужності. Також у роботі було розглянуто питання блискавкозахисту станції.