Исследования статической устойчивости электрических сетей Западных МЭС

АННОТАЦИЯ

В статье рассмотрены вопросы статической устойчивости и условия надежности функционирования Западных МЭС, произведены расчеты в нормальных и послеаварийных режимах для определения пропускной способности электрических сетей 35-110-220 кВ в дни контрольных замеров.

ABSTRACT

 The article deals with the issues of static stability and the conditions for the reliability of the operation of Western MES, calculations are made in normal and post-accident modes to determine the capacity of electric networks of 35-110-220 kV on the days of control measurements.

Ключевые слова: статическая устойчивость, электросеть, факторы, режимы.

Keywords: static stability, power grid, factors, modes.

Развитие энергетики характеризуется созданием мощных территориально объединенных энергосистем, в которых обеспечение статической устойчивости энергосистем является одной из важнейших задач при их проектировании и эксплуатации. Нарушение устойчивости параллельной работы генераторов может привести к нарушению электроснабжения большого числа потребителей электроэнергии и даже к полному развалу энергосистемы.

Анализ режимов и устойчивости энергосистем является неотъемлемой частью работы, выполняемой в Центральном диспетчерском управлении (ЦДУ) ЕЭС Кзахстана, территориальных Объединенных диспетчерских управлениях (ОДУ) и районных энергоуправлениях по планированию режимов и совершенствованию управления ими.

Задачи обеспечения устойчивости ЭЭС являются традиционными, в которых как правило, задаются схема энергосистемы и ее нагрузки. Требуется выбрать допустимые по условиям устойчивости режимы работы, и, в случае необходимости, состав оборудования и уставки противоаварийной автоматики.

Важной особенностью решения задач статической устойчивости является расчет электрической системы, с целью проверки работоспособности сети и уточнения параметров элементов сети, разработки рекомендаций по режиму работы сети, а также, в случае необходимости, определения мероприятий, позволяющих обеспечить допустимые уровни напряжения и загрузки электрических сетей в нормальных и ремонтных режимах перспективной схемы.

Главным условием надежности функционирования ЭЭС является обеспечение статической и динамической устойчивости. В последние годы произошло снижение запаса статической устойчивости из-за отставания ввода новых генерирующих мощностей, а также выбытия отработавшего свой ресурс оборудования на фоне роста потребления электроэнергии.

Рассмотрим пропускную способность электрических сетей 35-110-220 кВ Западных МЭС, произведем расчеты для установившихся и аварийных  режимах работы для:

- обеспечения необходимых статических характеристик;

- обеспечения статической апериодической и колебательной устойчивости.

Обеспечение электроэнергией потребителей Атырауской области в зоне действия Региональной энергокомпанией АО «Атырау-Жарык» осуществляется от АО «Атырауская теплоэлектроцентраль» и поставками из внебалансовых энергоисточников: ТОО «МАЭК - Казатомпром» и Российской энергосистемы (поставщик – ЗАО «ИнтерРАО ЕЭС»).

Исследуемая принципиальная схема электрических соединений системы представлена на рисунке1.

Рисунок 1. Принципиальная схема электрических соединений

Для определения пропускной способности связей НПС-3А, НПС-4 и НПС-Тенгиз с энергосистемой проведены расчеты статической устойчивости.

Величина допустимого перетока определялась как меньшая из трех значений:

• допустимых токовых нагрузок на оборудование и провод ВЛ;
• допустимых перетоков из условия сохранения устойчивости с коэффициентом запаса 1,2 в нормальной схеме и 1,08 в послеаварийной;
• не превышения 45% дефицита мощности для предотвращения снижения частоты менее 45 Гц.

Расчеты выполнены по программе RastrWin путем пошагового утяжеления по заданной траектории с увеличением нагрузки на приемном конце и увеличением перетока мощности по ВЛ 220 кВ «Атырау-220 – НПС-4» и ВЛ 110 кВ «Тенгиз-220 – НПС-Тенгиз». Пропускная способность сети определялась для нормальной и ремонтных схем.

Нагрузка смоделирована по типовым статическим характеристикам.

При определении пропускной способности нормируются коэффициенты запаса по статической апериодической устойчивости по активной мощности.

Величины допустимых мощностей по сечениям были рассчитаны по формуле:

,                                                            (1)

где Р_доп – допустимый переток по сечению;

Р_пред – предельный переток по сечению;

DР_нк – величина нерегулярных колебаний по сечению;

К_зап – коэффициент запаса (0,20 – в нормальных и 0,08 – в послеаварийных режимах).

Результаты расчетов статической устойчивости для нормальных и послеаварийных режимов приведены в таблицах 1,2.

Таблица 1.

Пределы передачи мощности по ВЛ 220кВ «Атырау-220 – НПС-4» (с отпайками на НПС-3), МВт

Таблица 2.

Пределы передачи мощности по ВЛ 110кВ «Тенгиз-220 – НПС-Тенгиз», МВт

Определение максимально допустимых перетоков (МДП) мощности по контролируемым сечениям выполнено на основании результатов расчета режимов в нормальных и послеаварийных схемах.

Расчеты пропускной способности электрических сетей 110-220 кВ показали следующее:

• Нормальные уровни напряжения в сети при допустимых по устойчивости перетоках активной мощности и токовых нагрузках на ВЛ и оборудование в нормальной и ремонтных схемах.
• Предельный по статической устойчивости переток по ВЛ-220 кВ «Атырау – НПС-4» (с отпайками на НПС-3) при работе одной цепи составляет 84,4 МВт, а переток с 8% и 20% запасом по статической устойчивости по оставшейся цепи составляет 68,9 МВт и 62 МВт, соответственно, что обеспечивает существующее потребление данного энергоузла. МДП линии находится в пределах пропускной способности линии 255 МВт (для провода АС-300).
• Предельный по статической устойчивости переток по ВЛ-110 кВ «Тенгиз – НПС-Тенгиз» при работе одной цепи составляет 81,4 МВт, что является перегрузкой для данной линии при пропускной способности линии равной 80,9 (для провода АС-150). Однако в режимах с 8% и 20% запасом по статической устойчивости перегруза ВЛ нет. Переток с 8% и 20% запасом по статической устойчивости составляет 68 МВт и 61,2 МВт, соответственно, что обеспечивает существующее потребление данного энергоузла.

Список литературы.

1. Калентионок Е. В. Устойчивость электроэнергетических систем : учебное пособие. ‒ Минск : Техноперспектива, 2008. ‒ 375 с.
2. Мелешкин Г.А. Устойчивость энергосистем: Монография. Книга 1. / Г.А. Мелешкин Г.В. Меркурьев. - СПб.: НОУ "Центр подготовки кадров энергетики", 2006.
3. Жданов П. С. Вопросы устойчивости электрических систем. Под ред. Жукова Л. А. ‒ М., Энергия, 1979 ‒ 456 е., ил.