Анализ критериев прокладки высоковольтных кабельных линий по существующим трассам
|
ВВЕДЕНИЕ 8
1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ЭНЕРГТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ГОРОДА МОСКВЫ 10
1.1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СЕТЕЙ
ГОРОДА МОСКВЫ 10
1.1.1 Определение иерархии в структурной системе электроснабжения города Москвы 10
1.1.2 Динамические критерии развития электропотребления города Москвы 11
1.2 АНАЛИЗ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ СЕТЕЙ ГОРОДА МОСКВЫ 12
1.2.1 Анализ сетей напряжением 500 кВ 12
1.2.2 Анализ сетей напряжением 220 кВ 13
1.2.3 Анализ сетей напряжением 110 кВ 19
1.2.4 Определение критериев состояния СЭС города и требования к надежности СЭС 29
1.3 ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ РАЗВИТИЯ СЭС ГОРОДА МОСКВЫ НА
ПЕРСПЕКТИВУ С УЧЕТОМ РЕИНОВАЦИИ 33
1.3.1 Многокритериальные задачи по улучшению показателей СЭС города Москвы 33
1.3.2 Определение требований для использовании «Ситикабеля» 35
2. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ ДЛЯ КАБЕЛЬНОЙ ЛИНИИ 110 кВ 39
2.1 МЕТОДИКА РАСЧЕТА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ В СЛОЖНОЗАМКНУТЫХ
СЕТЯХ 39
2.2 ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА
RastrWin 46
2.3 РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ В ПРОГРАММНОМ КОМПЛЕКСЕ
RastrWin 48
3. АНАЛИЗ РЫНКА КАБЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ 52
3.1 ПАРАМЕТРЫ РАЗВИТИЯ КАБЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ 52
3.1.1 Развитие кабельной индустрии 52
3.1.2 Анализ структуры развития кабельной индустрии в России 53
3.2 МАСЛОНАПОЛЕННЫЕ КАБЕЛИ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ 56
3.2.1 Область применения 56
3.2.2 Конструкция кабеля и его характеристики 57
3.2.3 Прокладка кабеля 60
3.2.4 Сдача и эксплуатация кабельной линии высокого давления 63
3.3 КАБЕЛИ С ИЗОЛЯЦИЕЙ ИЗ СШИТОГО ПОЛИЭТИЛЕНА ТИПА CityCable
(«Ситикабель») 66
3.3.1 Область применения 66
3.3.2 Конструкция и характеристики CityCable 67
3.3.3 Монтаж CityCable 70
3.3.4 Приемо-сдаточные испытания и эксплуатация CityCables 74
4. АНАЛИЗ КРИТЕРИЕВ МОНТАЖА И ЭКСПЛУАТАЦИИ КАБЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ . 76
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 85
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ 86
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 87
1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ЭНЕРГТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ГОРОДА МОСКВЫ 10
1.1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СЕТЕЙ
ГОРОДА МОСКВЫ 10
1.1.1 Определение иерархии в структурной системе электроснабжения города Москвы 10
1.1.2 Динамические критерии развития электропотребления города Москвы 11
1.2 АНАЛИЗ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ СЕТЕЙ ГОРОДА МОСКВЫ 12
1.2.1 Анализ сетей напряжением 500 кВ 12
1.2.2 Анализ сетей напряжением 220 кВ 13
1.2.3 Анализ сетей напряжением 110 кВ 19
1.2.4 Определение критериев состояния СЭС города и требования к надежности СЭС 29
1.3 ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ РАЗВИТИЯ СЭС ГОРОДА МОСКВЫ НА
ПЕРСПЕКТИВУ С УЧЕТОМ РЕИНОВАЦИИ 33
1.3.1 Многокритериальные задачи по улучшению показателей СЭС города Москвы 33
1.3.2 Определение требований для использовании «Ситикабеля» 35
2. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ ДЛЯ КАБЕЛЬНОЙ ЛИНИИ 110 кВ 39
2.1 МЕТОДИКА РАСЧЕТА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ В СЛОЖНОЗАМКНУТЫХ
СЕТЯХ 39
2.2 ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА
RastrWin 46
2.3 РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ В ПРОГРАММНОМ КОМПЛЕКСЕ
RastrWin 48
3. АНАЛИЗ РЫНКА КАБЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ 52
3.1 ПАРАМЕТРЫ РАЗВИТИЯ КАБЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ 52
3.1.1 Развитие кабельной индустрии 52
3.1.2 Анализ структуры развития кабельной индустрии в России 53
3.2 МАСЛОНАПОЛЕННЫЕ КАБЕЛИ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ 56
3.2.1 Область применения 56
3.2.2 Конструкция кабеля и его характеристики 57
3.2.3 Прокладка кабеля 60
3.2.4 Сдача и эксплуатация кабельной линии высокого давления 63
3.3 КАБЕЛИ С ИЗОЛЯЦИЕЙ ИЗ СШИТОГО ПОЛИЭТИЛЕНА ТИПА CityCable
(«Ситикабель») 66
3.3.1 Область применения 66
3.3.2 Конструкция и характеристики CityCable 67
3.3.3 Монтаж CityCable 70
3.3.4 Приемо-сдаточные испытания и эксплуатация CityCables 74
4. АНАЛИЗ КРИТЕРИЕВ МОНТАЖА И ЭКСПЛУАТАЦИИ КАБЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ . 76
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 85
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ 86
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 87
Состояние Российской энергетики в настоящее время не является идеальным. Все это связано с тем, что многие линии электропередачи были построены в середине прошлого века. Как не трудно догадаться, они выработали свой ресурс и в данный момент являются слабым звеном в цепочке передачи электрической энергии от генерирующих станций к конечному потребителю. Перерывы электроснабжения порой достигают до 70-100 часов в год, что является недопустимым. В связи с выработкой ресурса линиями страдает и качество электрической энергии, что негативно сказывается на потребителях. Они получают меньше электрической энергии, а так же страдает качество выпускаемой продукции. Так же возникают излишние потери электрической энергии, которая теряется в элементах сети при передаче.
Частным случаем устаревшего оборудования являются кабельные линии, выполненные маслонаполненными кабелями высокого давления. Данный тип кабеля применялся повсеместно в прошлом веке на напряжение 110-500 кВ, так как в то время не существовало более совершенного типа изоляции, чем бумага, пропитанная маслом. Конечно, МНК не является идеальным изделием, особенно в настоящее время, когда требования к экологии ужесточены. Это связано с тем, что трубопроводы, в которых проложены кабели, заполняются маслом. При возникновении течи масло попадает в окружающую среду, разрушая при этом экологическую систему в данной местности. Так же обслуживание кабелей такого типа и маслоподпитывающей аппаратуры довольно затратное мероприятие.
Еще одной проблемой является высокая загруженность инфраструктуры городов- миллионников. Потребление таких городов растет из года в год. В связи с этим существующие кабельные линии не справляются с возросшей нагрузкой, и требуется строительство новых линий либо реконструкция старых. Из-за высокой плотности городской застройки, а так же прохождения существующих линий по объектам культурного наследия, не всегда удается создать новую трассу кабельной линии.
Одним из главных критериев при реконструкции линий является экономическая составляющая. Безусловно, данный аспект важен, но помимо этого существует еще множество критериев, которыми не стоит пренебрегать. Это связано с тем, что энергетические системы являются динамическими единицами и рассматривать только экономическую составляющую неправильно. Таким образом, при реконструкции сетей требуется руководствоваться различными параметрами, что означает, что данные задачи являются многокритериальными. Они вытекают из требований к системам электроснабжения.
Целью диссертации является определение методики прокладки высоковольтных кабельных линий по существующим трассам с применением новейших технологий.
Для реализации поставленной цели требуется решить ряд задач:
1. провести анализ существующих высоковольтных сетей в городе Москве и оценить их состояние;
2. провести расчет электрических режимов для того, чтобы показать возможность использования нового типа кабеля;
3. показать возможности нового и старого кабеля;
4. провести сравнение существующих типов кабелей и определить критерии для их прокладки.
Предметом исследования являются высоковольтные сети города Москвы, а в частности масляные кабельные линии высокого давления.
Информационной базой являются справочная и методическая литература, научные статьи, данные заводов-изготовителей, информация интернет ресурсов и другие источники, относящиеся к исследуемой теме.
Научная новизна работы состоит в разработке многокритериальной методики прокладки высоковольтных кабельных линий по существующим трассам. Разработанная методика поможет повысить надежность электроснабжения потребителей и улучшить качество электрической энергии.
Практическая значимость работы заключается в том, что разработанную методику можно будет применять при разработке проектов по реконструкции маслонаполненных линий высокого давления с использованием наилучших доступных технологий.
Частным случаем устаревшего оборудования являются кабельные линии, выполненные маслонаполненными кабелями высокого давления. Данный тип кабеля применялся повсеместно в прошлом веке на напряжение 110-500 кВ, так как в то время не существовало более совершенного типа изоляции, чем бумага, пропитанная маслом. Конечно, МНК не является идеальным изделием, особенно в настоящее время, когда требования к экологии ужесточены. Это связано с тем, что трубопроводы, в которых проложены кабели, заполняются маслом. При возникновении течи масло попадает в окружающую среду, разрушая при этом экологическую систему в данной местности. Так же обслуживание кабелей такого типа и маслоподпитывающей аппаратуры довольно затратное мероприятие.
Еще одной проблемой является высокая загруженность инфраструктуры городов- миллионников. Потребление таких городов растет из года в год. В связи с этим существующие кабельные линии не справляются с возросшей нагрузкой, и требуется строительство новых линий либо реконструкция старых. Из-за высокой плотности городской застройки, а так же прохождения существующих линий по объектам культурного наследия, не всегда удается создать новую трассу кабельной линии.
Одним из главных критериев при реконструкции линий является экономическая составляющая. Безусловно, данный аспект важен, но помимо этого существует еще множество критериев, которыми не стоит пренебрегать. Это связано с тем, что энергетические системы являются динамическими единицами и рассматривать только экономическую составляющую неправильно. Таким образом, при реконструкции сетей требуется руководствоваться различными параметрами, что означает, что данные задачи являются многокритериальными. Они вытекают из требований к системам электроснабжения.
Целью диссертации является определение методики прокладки высоковольтных кабельных линий по существующим трассам с применением новейших технологий.
Для реализации поставленной цели требуется решить ряд задач:
1. провести анализ существующих высоковольтных сетей в городе Москве и оценить их состояние;
2. провести расчет электрических режимов для того, чтобы показать возможность использования нового типа кабеля;
3. показать возможности нового и старого кабеля;
4. провести сравнение существующих типов кабелей и определить критерии для их прокладки.
Предметом исследования являются высоковольтные сети города Москвы, а в частности масляные кабельные линии высокого давления.
Информационной базой являются справочная и методическая литература, научные статьи, данные заводов-изготовителей, информация интернет ресурсов и другие источники, относящиеся к исследуемой теме.
Научная новизна работы состоит в разработке многокритериальной методики прокладки высоковольтных кабельных линий по существующим трассам. Разработанная методика поможет повысить надежность электроснабжения потребителей и улучшить качество электрической энергии.
Практическая значимость работы заключается в том, что разработанную методику можно будет применять при разработке проектов по реконструкции маслонаполненных линий высокого давления с использованием наилучших доступных технологий.
В магистерской диссертации рассмотрен способ замены устаревших маслонаполненных линий высокого давления. Проведен анализ высоковольтных сетей города Москвы для определения количества МНК и оборудования, превысившего нормативный срок эксплуатации.
Исходя из всех вышеперечисленных данных, можно сделать вывод, что «Ситикабель» уникальное изделие, которое подходит для замены устаревших маслонаполненных линий высокого давления. Данный кабель обладает рядом преимуществ перед кабелями с БМИ. Надежность кабеля проверена временем, так как были проведены заводские испытания и, что немаловажно, он был испытан в реальных условиях. Основным его преимуществом является бестраншейная прокладка в существующих трубах, что очень важно в условиях плотной городской застройки, а так же по территории и вблизи объектов культурного наследия. Сроки прокладки значительно сокращаются, так как нет необходимости проводить огромный объем работ связанный с рытьем траншей, восстановлением ландшафта и, соответственно, оплаты труда рабочих, которые будут осуществлять выполнение данных работ. Благодаря этому возможно сокращение затрат на возведение линии. Так же замена кабеля позволит увеличить пропускную способность линий.
Однако следует принимать во внимание те факты, что применение данного кабеля при реконструкции становится бессмысленным, если:
1. новый кабель не проходит по габариту существующей трубы;
2. пропускная способность нового кабеля оказывается ниже, чем у старого.
При выполнении вышеперечисленных условий, а так же преимущества «Ситикабеля» позволяют с уверенностью говорить, что данный кабель можно рекомендовать для замены маслонаполненных линий высокого давления, особенно в условиях крупных городов с плотной застройкой.
Исходя из всех вышеперечисленных данных, можно сделать вывод, что «Ситикабель» уникальное изделие, которое подходит для замены устаревших маслонаполненных линий высокого давления. Данный кабель обладает рядом преимуществ перед кабелями с БМИ. Надежность кабеля проверена временем, так как были проведены заводские испытания и, что немаловажно, он был испытан в реальных условиях. Основным его преимуществом является бестраншейная прокладка в существующих трубах, что очень важно в условиях плотной городской застройки, а так же по территории и вблизи объектов культурного наследия. Сроки прокладки значительно сокращаются, так как нет необходимости проводить огромный объем работ связанный с рытьем траншей, восстановлением ландшафта и, соответственно, оплаты труда рабочих, которые будут осуществлять выполнение данных работ. Благодаря этому возможно сокращение затрат на возведение линии. Так же замена кабеля позволит увеличить пропускную способность линий.
Однако следует принимать во внимание те факты, что применение данного кабеля при реконструкции становится бессмысленным, если:
1. новый кабель не проходит по габариту существующей трубы;
2. пропускная способность нового кабеля оказывается ниже, чем у старого.
При выполнении вышеперечисленных условий, а так же преимущества «Ситикабеля» позволяют с уверенностью говорить, что данный кабель можно рекомендовать для замены маслонаполненных линий высокого давления, особенно в условиях крупных городов с плотной застройкой.