ВВЕДЕНИЕ 7
1 АНАЛИЗ РЕЖИМОВ СУЩЕСТВУЮЩЕЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ . 10
1.1. СХЕМА И НАГРУЗКИ СЕТЕВОГО РАЙОНА 10
1.2 РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ СХЕМЫ ЗАМЕЩЕНИЯ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ 12
1.3 РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ УСТАНОВИВШИХСЯ РЕЖИМОВ РАБОТЫ СЕТИ 14
1.4 РЕЖИМ МАКСИМАЛЬНЫХ НАГРУЗОК 16
1.5 АНАЛИЗ ПОТЕРЬ В ИСХОДНОМ МАКСИМАЛЬНОМ РЕЖИМЕ 19
1.6 РЕЖИМ МИНИМАЛЬНЫХ НАГРУЗОК 20
1.7 ПОСЛЕАВАРИЙНЫЕ РЕЖИМЫ 24
1.8 ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ 33
2 АНАЛИЗ РЕЖИМОВ СЕТИ ПРИ ПЕРСПЕКТИВНЫХ НАГРУЗКАХ.... 34
2.1 ПЕРСПЕКТИВНЫЕ НАГРУЗКИ СЕТИ 34
2.2 РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ УСТАНОВИВШИХСЯ РЕЖИМОВ РАБОТЫ СЕТИ 35
2.3 ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ 50
3 ОЦЕНКА И СРАВНЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ МОДЕРНИЗАЦИИ ИЛИ РЕКОНСТРУКЦИИ СЕТИ 51
3.1 ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЖИМА ПУТЕМ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДЕЙСТВУЮЩЕГО
ОБОРУДОВАНИЯ 52
3.2 МОДЕРНИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ ПУТЕМ ПРИМЕНЕНИЯ УСТРОЙСТВ ПРОДОЛЬНОЙ КОМПЕНСАЦИИ (УПК) В РЕЖИМЕ ДОБАВОЧНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ 54
3.3 ОПТИМИЗАЦИЯ ПОТОКОВ МОЩНОСТИ В СЕТИ 110-500 КВ ЭНЕРГОУЗЛА 60
3.4 АНАЛИЗ РЕЖИМА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ С ПРОВЕДЁННОЙ МОДЕРНИЗАЦИЕЙ . 61
3.5 ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ 64
4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ УПК И АНАЛИЗ РЕЖИМОВ ЕГО РАБОТЫ 66
3.1 СТРУКТУРНАЯ СХЕМА УПК 66
3.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК УПК 68
3.3 ПОСТРОЕНИЕ ВРЕМЕННЫХ ДИАГРАММ ТОКОВ И НАПРЯЖЕНИЙ В
SIMULINK MATLAB 71
3.4 ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ 73
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 74
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 75
ПРИЛОЖЕНИЯ 77
ПРИЛОЖЕНИЕ А СХЕМА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ СЕТИ
500-110 КВ РАЙОНА ЗЛАТОУСТ - АША 77
ПРИЛОЖЕНИЕ Б ОПТИМИЗАЦИЯ ВВОДИМЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ
УПК ПО ПОТЕРЯМ АКТИВНОЙ МОЩНОСТИ 78
ГРАФИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ 79
На протяжении нескольких десятилетий потребление электрической энергии в России не характеризовалось устойчивым ростом и зависело от нестабильной экономической ситуации в стране. Периодический рост потребления чередовался с падением спроса на электроэнергию. В последние годы правительство нашей страны проводит программу импортозамещения, и мы можем наблюдать строительство новых объектов промышленности, увеличение объемов производства товаров, которые ранее закупали заграницей и, как следствие, это ведет к увеличению нагрузочных мощностей.
При всем этом, электрические сети должны проектироваться и эксплуатироваться таким образом, чтобы была обеспечена их работоспособность во всех режимах: нормальных, ремонтных и послеаварийных. Это означает, что параметры ветвей (токи, мощности) не должны превышать допустимых значений, а параметры узлов (напряжения) должны лежать в допустимых пределах, обеспечивающих нормальную работу изоляции.
Недостаточная пропускная способность межсистемных и системообразующих линий электропередачи, слабая управляемость сети, недостаточный объем устройств регулирования напряжения, неоптимальное распределение потоков мощности по параллельным линиям различного класса напряжений, как следствие недоиспользование сетей и рост потерь в сетях - это целый ряд современных проблем эксплуатации электрических сетей при росте нагрузочных мощностей. Потребность решать эти проблемы приводит к необходимости реконструкций и модернизаций систем передачи электроэнергии.
В последние годы для управления режимами электрических сетей широко применяются различные устройства на основе полупроводниковых преобразователей напряжения. Одним из возможных направлений являются разрабатываемые НТЦ ФСК ЕЭС малогабаритные УПК-ПН.
В ВКР рассматривается Западный энергоузел горнозаводского сетевого района распределительных сетей Челябинской энергосистемы с перспективными нагрузками в узле Бакал, получающем питание от двух независимых источников, таким образом, что существующая электрическая сеть 110 кВ не допускает возможности работы в послеаварийных режимах.
В соответствии с заданием на ВКР предложено исследовать возможность управления потоками мощности электрической сети 110 кВ для разгрузки по току наиболее опасных сечений в послеаварийных режимах и снижения потерь активной мощности в нормальных режимах.
Для решения этой задачи следует предварительно исследовать нормальные и послеаварийные режимы сети, провести оценку соответствия предъявляемым им требованиям, выявить наиболее опасные сечения. Затем рассмотреть возможность перераспределения потоков мощности в целях оптимизации режимов электрической сети, определить варианты решения задачи. В результате выбрать наиболее технически обоснованный вариант и произвести расчет и конфигурацию основного оборудования.
С помощью устройств силовой электроники произведена модернизация сетевого района 500 - 110 кВ Аша - Златоуст без реконструкции линий электропередач и достигнута необходимая надежность системы электроснабжения.
Экспериментальным путем определено, что добиться поставленной цели возможно при использовании методов управления реактивным сопротивлением линий электропередач.
В послеаварийных режимах проведено перераспределение потоков мощности с перегруженных по току линий электропередач на менее загруженные участки. В неблагоприятных послеаварийных режимах до допустимых величин была разгружена линии «Сатка - Западная» и «Приваловская - Огнеупорная», с загрузками по току 107% и 126% соответственно.
Установлено, что в нормальных режимах электрической сети за счет уменьшения реактивной составляющей сопротивления ВЛ УПК можно использовать для уменьшения потерь в сети. Путем введения в ВЛ 110 кВ «Сатка - Западная» сопротивления 0,2 Ом индуктивного характера и 0,5 Ом емкостного характера в каждую из двух цепей ВЛ 110 кВ «Приваловская - Огнеупорная» был достигнут минимум потерь активной мощности в сети с текущим расположением устройств продольной компенсации. Величина суммарных потерь активной мощности составила 4,6 МВА, что соответствует 1,3% от поступающей активной мощности.
Исследования УПК-ПН, проведенные в заключительной главе, позволили определить технические характеристики и требования, предъявляемые к устройству продольной компенсации для использования его в электросетевом районе. Требуемая мощность УПК-ПН составила 600 МВар, диапазон вводимых реактивных сопротивлений от -1 до +3 Ом.
