ВВЕДЕНИЕ 6
1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА И ОБОСНОВАНИЕ ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1 Основные задачи управления электрическими сетями в рыночных
условиях 10
1.2 Обзор существующих разработок по управлению режимами работы
системообразующих ЛЭП 10
1.3 Управление потоками мощности 12
1.3.1 Принципы устройств управления потоками мощности 12
1.3.2 Существующие типы устройств управления потоками мощности 16
1.3.3 Использование устройств управления мощностью в
электроэнергетике 25
1.3.4 Использование силовой полупроводниковой техники в
устройствах управления мощностью 27
2 ФАЗОПОВОРОТНЫЕ УСТРОЙСТВА
2.1 Принцип работы ФПУ 32
2.2 Устройство ФПУ 33
2.3 ФПУ с тиристорным управлением 35
2.4 ФПУ с тиристорным управлением, реализующее чисто поперечное
регулирование выходного напряжения 35
2.5 ФПУ с тиристорным управлением, реализующее продольно-поперечное регулирование выходного напряжения 38
3 РЕЖИМЫ РАБОТЫ ЛЭП И МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ ФПУ В ЧЕЛЯБИНСКОМ ЭНЕРГОРАЙОНЕ
3.1 Анализ электрических режимов в Челябинском энергоузле 44
3.2 Моделирование применения ФПУ с тиристорным управлением в
Челябинском энергорайоне для увеличения пропускной способности
транзита 110-500кВ 45
3.3 Расчеты установившихся режимов в ПК RastrWin3 47
4 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ФПУС ТИРИСТОРНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ
4.1 Затраты на строительство ЛЭП 220 кВ Козырево - ЧТЭЦ-3 III цепь 56
4.2 Затраты на строительство ФПУ с тиристорным управлением 60
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 62
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 63
ПРИЛОЖЕНИЯ 65
ПРИЛОЖЕНИЕ А 65
ПРИЛОЖЕНИЕ Б

Купить

Актуальность темы исследования. Переход энергетики РФ к рыночной модели предъявляет ко всем её субъектам новые требования. Важно не только обеспечить качество и надежность электроснабжения потребителей, но и обеспечить потребителям наилучшую возможную цену на электроэнергию.
В общем случае структура цены на электроэнергию состоит из: стоимости генерации, услуг по передаче электроэнергии, сбытовой надбавки и инфраструктурных услуг. С вводом новых правил выбора состава включенного генерирующего оборудования (ВСВГО) выбор включенных генераторов производится достаточно оптимально, загружаются наиболее дешевые генераторы. На сегодняшний день основным сдерживающим фактором в снижении цен на электроэнергию служит «недоразвитость» сетевой инфраструктуры:
- из-за сетевых ограничений зачастую приходится ограничивать выдачу мощности достаточно эффективных генераторов и загружать менее эффективные, тем самым увеличивая стоимость генерации;
- из-за отсутствия механизмов, стимулирующих электросетевые компании (ЭСК) к снижению технологических потерь, ЭСК не заинтересованы в инвестициях, снижающих потери в сетях;
- в связи с особенностями тарифообразования далеко не всегда тариф на передачу электроэнергии пропорционален потерям в электрических сетях, а, соответственно, в некоторых случаях необходимо перераспределение потоков активной мощности по более экономически целесообразным маршрутам.
В настоящее время актуальными, не в полной мере решенными, проблемами в электроэнергетике являются:
- перегруженность транзитных и распределительных электрических сетей крупных районов и промышленных узлов,
- неэкономичное перераспределение потоков мощности в транзитных и распределительных электрических сетях разных классов номинальных напряжений;
- непропорциональная загрузка сетей низкого номинального напряжения относительно сетей высокого, и их недостаточная развитость;
- в ряде регионов с сосредоточенными узлами нагрузки и генерации, относительно небольшой длиной питающих ЛЭП существуют превышения токов короткого замыкания в электрической сети выше отключающей способности коммутационного оборудования установленного на станциях и подстанциях данных районов.
Высокая плотность электрических сетей в густонаселенных регионах и повышенные требования к экологии приводят к усложнениям при реконструкции и необходимости строительства новых линий и подстанций. Существенные расходы по замене устаревшего оборудования на подстанциях и медленный переход электрических распредсетей на другие - более высокие классы напряжений для увеличения пропускной способности и передачи больших мощностей в крупные узлы нагрузки, что приводит к образованию транзитных перетоков по шунтирующим сетям разных классов напряжений и возникновению проблемы токовых перегрузок одних транзитных линий электрических сетей при недозагрузке других питающих линий, что приводит к неоптимальному распределению потоков мощности в таких сетях. В связи, с чем повышение пропускной способности существующих транзитных системообразующих электрических сетей, особенно в ремонтных и послеаварийных режимах, управляемость сетей, снижение токов короткого замыкания являются одними из актуальнейших задач современной электроэнергетики.
Все имеющиеся разработки в российской и зарубежной литературе направленные на устройства управления перетоками мощности в настоящее время имеют узкое внедрение и использование в энергосистемах разных стран. Это в первую очередь связано со сложностью схем и как следствие высокой стоимостью таких устройств и их обслуживание, а также с низкой надежностью таких устройств. В литературных источниках отсутствуют сведения по комплексному управлению режимами в системах электроснабжения, поэтому повышение управляемости транзитных системообразующих электрических сетей и одновременно возможность ограничения токов короткого замыкания в них на данный момент является актуальной задачей.
Цель и задачи исследования. Исследование и ликвидация токовых перегрузок, ограничение токов короткого замыкания и снижение длительности переходного процесса при коротких замыканиях в транзитных электрических сетях 110— 220 кВ путем управления перетоками мощности.
Объект исследования - диспетчеризация электроснабжения.
Предмет исследования - управление режимами работы системообразующих ЛЭП 110-500 кВ.
Научная новизна. В данной магистерской работе:
- предложен способ комплексного управления потоками мощности и ограничения токов короткого замыкания в транзитных электрических сетях 110-220 кВ отличающийся от известных тем, что в рассечке ЛЭП используется регулируемое напряжение и регулируемое индуктивное сопротивление, позволяющие управлять перетоками мощности, ликвидировать токовые перегрузки и ограничивать токи короткого замыкания в транзитных электрических сетях.
- предложено устройство, реализующее способ комплексного управления перетоками мощности и ограничения токов короткого замыкания в транзитных электрических сетях 110-220 кВ, основанное на использовании фазоповоротного устройства(ФПУ), отличающегося от известных тем, что в его первичной обмотке, включенной в рассечку ЛЭП, напряжение и индуктивное сопротивление регулируются за счет вторичной обмотки, подключенной через тиристорные ключи к шунтирующему трансформатору, подключенному к средней точке первичной обмотки ФПУ, что позволяет управлять перетоками мощности, ликвидировать токовые перегрузки и ограничивать токи короткого замыкания в транзитных электрических сетях 110-220 кВ.
- получена математическая модель трехфазной электрической сети 110-500 кВ с трехфазным управляемым трансформатором, отличающаяся от известных тем, что она учитывает включение первичной обмотки ФПУ в рассечку ЛЭП, подключение шунтового трансформатора к средней точке первичной обмотки сериесного трансформатора, а так же регулирование тока посредством тиристорных ключей, управляемых измерительно-логическим блоком, который контролирует напряжение, ток транзитной электрической сети и токи в контурах регулирования.
Практическая значимость состоит в том, что предложенный способ регулирования с помощью ФПУ с тиристорным управлением позволяет выполнить быстродействующее управление перетоками активной, реактивной мощности для ликвидации токовых перегрузок линий электропередач и ограничения токов короткого замыкания в транзитных и распределительных электрических сетях 110-220 кВ. Разработанные математические модели трехфазной электрической сети 110¬500 кВ с трехфазным ФПУ с тиристорным управлением, а так же инженерная методика расчета параметров ФПУ, позволяют определить требуемые параметры и места установки ФПУ с тиристорным управлением для любых транзитных электрических сетей 110-500 кВ. На примере Челябинской энергосистемы определены параметры и конкретные места установки ФПУ с тиристорным управлением для решения проблем токовых перегрузок ЛЭП 110, 220 кВ. Работа ориентирована на решение актуальных проблем улучшения контроля и управления режимами.
Апробация работы. Основные положения выпускной квалификационной работы доложены на студенческих научно-технических конференциях ЮУрГУ 2015 г и ЮУрГУ 2016 г. По теме работы опубликованы: статья «Управление режимами работы нефтеперекачивающей станции» в сборнике «Наука ЮУрГУ: материалы 68-й научной конференции. Секции технических наук. 2015 г.» и статья «Управление режимами работы системообразующих ЛЭП 110-500 кВ» в сборнике «Наука ЮУрГУ: материалы 69-й научной конференции. Секции технических наук. 2016 г.».
Купить