Введение 16
1 Электропередачи переменного тока 18
1.1 История развития электропередачи переменного тока 18
1.2 Основные требования к линиям электропередачи 21
1.3.1 Повышение номинального напряжения 28
1.3.2 Изменение волновых свойств линии 30
1.3.3 Уменьшение волновой длины линии 32
1.3.4 Применение фазоповоротного устройства 34
2 Компактные воздушные линии электропередачи 37
2.1 Теоретическая и практическая проработанность вопроса использования
компактных воздушных линий на сегодняшний день 37
2.2 Основные конструктивные особенности компактных линий
электропередачи 40
2.3 Погонные и волновые параметры управляемой
самокомпенсирующейся воздушной линии 45
3 Оценка эффективности применения компактных линий
электропередачи в Томской энергосистеме 51
3.1 Описание Томской энергосистемы, её «узкие места» 51
3.2 Понятие и порядок определение максимально допустимого перетока
активной мощности 54
3.2.1 Критерий запаса статической апериодической устойчивости по
активной мощности 57
3.2.2 Критерий запаса статической апериодической устойчивости по
напряжению в узлах нагрузки 58
3.2.3 Критерий запаса статической апериодической устойчивости по
активной мощности после нормативных возмущений 59
3.2.4 Критерий запаса статической устойчивости по напряжению в
узлах нагрузки после нормативных возмущений 60
3.2.5 Критерий обеспечения допустимой токовой нагрузки
электрического оборудования в нормальной схеме и в после аварийных режимах 61
3.2.6 Критерий обеспечения динамической устойчивости после
нормативных возмущений 62
3.3 Описание модели исследуемой схемы электрической сети 63
3.4 Определение максимально допустимого перетока активной мощности
в контролируемом сечении 64
3.4.1 Допустимый переток по критерию обеспечения запаса статической
устойчивости по активной мощности в нормальной схеме 65
3.4.2 Допустимый переток по критерию обеспечения запаса статической
устойчивости по напряжению в нормальной схеме 69
3.4.3 Допустимый переток по критерию обеспечения запаса
статической устойчивости по активной мощности в послеаварийных режимах 73
3.4.4 Допустимый переток по критерию обеспечения запаса статической устойчивости по напряжению в узлах нагрузки в
после аварийных режимах 79
3.4.5 Максимально допустимый переток в контролируемом сечении .. 85 4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 87
4.1 Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения
научных исследований 88
4.2 Планирование организационной подготовки к научно -
исследовательских работ 91
4.2.1 Определение трудоемкости выполнения работ 91
4.2.2 Разработка графика проведения научного исследования 93
4.2.3 Бюджет научно-технического исследования 96
4.2.4 Расчет материальных затрат 96
4.2.5 Расчет затрат на оборудование для научных работ 98
4.2.6 Заработная плата исполнителей 99
4.2.7 Накладные расходы 101
4.2.8 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского
проекта 102
4.3 Оценка эффективности 102
Заключение 107
5 Социальная ответственность 108
5.1 Анализ вредных и опасных факторов 109
5.2 Защита человека от вредных и опасных факторов 109
5.2.1 Защита от акустического шума 109
5.2.2 Защита от электромагнитных полей 111
5.2.3 Параметры микроклимата 112
5.2.4 Освещение 114
5.2.5 Защита от поражения электрическим током 115
5.3 Экологическая безопасность 117
5.4 Чрезвычайные ситуации 119
5.5 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности . 121
Заключение 123
Заключение 124
Литература 127
Приложение А Параметры тестовой модели 132
Приложение Б Сформированные модели к определению МДП 138
Приложение В Угловые характеристики активной мощности генератора... 140 Приложение Г Результаты расчетов электрических режимов 144
Выпускная квалификационная работа 171 с., 53. рис., 31 табл., 43 источников,
4 прил.
Ключевые слова: макисмально допустимый переток, контролируемое сечение, компактные управляемые линии электропередачи, фазовое регулирование, узкие места, статическая устойчивость.
Объектом исследования является (ются) двухцепная воздушная линия 220 кВ Нижневартовская ГРЭС - Советско-Соснинская, выполненная в традиционном и
компактном исполнении с фазорегулирующим устройсвом.
Цель работы - оценить эффективность применения управляемой самокомпенсирующейся высоковольтной линии электропередачи в сечении «ОЭС Урала - Томская энергосистема».
В процессе исследования проводились расчеты допустимого перетока активной мощности в контролируемом сечении, обеспечивающий нормативный коэффициент запаса статической апериодической устойчивости в нормальной и послеаварийной схеме с участком, выполненным воздушными линиями традиционной конструкции и управляемой самокомпенсирующейся линией электропередачи.
В результате исследования определен максимально допустимый переток активной мощности в контролируемом сечении, выполненным воздушной линией традиционной конструкции и управляемой самокомпенсирующейся линией электропередачи. На основании полученных результатов произведена оценка эффективности применения управляемой самокомпенсирующейся высоковольтной линии электропередачи.
Основные конструктивные, технологические и технико-эксплуатационные характеристики приведены в разделе 2.3 в таблице 1. настоящей работы.
Область применения: полученные результаты могут иметь технический и практический интерес при строительстве новых и реконструкции, уже имеющихся, воздушных линий электропередачи, а также для развития внутрисистемных и межсистемных высоковольтных связей объеденной энергосистемы.
Экономическая эффективность/значимость работы внедрение компактных воздушных линий являются эффективным решением вопроса о передачи электрической
энергии на дальние расстояния.
Введение
В последнее время традиционные технологии в электроэнергетике в ряде случаев себя исчерпали, и для дальнейшего успешного развития энергосистем ведется интенсивный поиск новых решений способных повысить их эффективность, снизить затраты на строительство и эксплуатацию электросетевых объектов, повысить надежность электроснабжения и энергетическую безопасность, а также снизить влияние на окружающую среду.
В процессе поиска основное внимание уделяется совершенствованию средств и регулированию параметров режимов в узлах энергосистем, но недостаточное внимание уделяется улучшению характеристик линий электропередачи как главного звена по передаче мощности в энергосистеме от источника к потребителю и приданию им свойств самим участвовать в технологическом процессе регулирования. В ряде работ, выполненных в последние десятилетия В.М. Постолатием, Е.В. Быковой, В.М. Сусловым, Ю.Г. Шакаряном и др. показано, что наиболее эффективным способом достижения этой цели является создание электропередач нового типа, осуществляющих изменение собственных эквивалентных параметров и характеристик, в зависимости от режима и значения передаваемой мощности. Такие электропередачи получили название компактных управляемых линий электропередач нового поколения повышенной пропускной способности. Свойства повышенной пропускной способности указанные электропередачи приобрели благодаря их новой компактной конструкции, а управляемости - благодаря использованию современных устройств регулирования.
В данной работе производится оценка эффективности применения управляемых самокомпенсирующихся воздушных линий электропередачи в сечение «ОЭС Урала - Томская энергосистема».
Особенностью Томской энергосистемы является большая протяжённость системообразующей сети 220 кВ от центра генерации в
районе г. Томск на север области. Питание потребителей северной части Томской области осуществляется по двухцепной ВЛ 220 кВ Томск — Парабель — Советско-Соснинская — Нижневартовская ГРЭС протяжённостью более 800 км с девятью промежуточными подстанциями.
В настоящее время параллельная работа ОЭС Сибири и ОЭС Урала по этой связи не осуществляется из-за вероятности перегрузки линий 220 кВ на головных участках транзита, как в нормальных схемах, так и при отключении одной из цепей.
Рассмотрим вариант строительства двухцепной управляемой самокомпенсирующихся воздушных линий электропередачи для повышения надёжности электроснабжения, существующих потребителей северных энергорайонов Томской области, а также для обеспечения параллельной работы ОЭС Сибири и Урала по транзиту 220 кВ Томск — Парабель — Нижневартовская ГРЭС.
В ходе выполнения данной выпускной квалификационной работы рассмотрена эффективность применения управляемых самокомпенсирующихся воздушных линий электропередачи в сечение «ОЭС Урала - Томская
энергосистема», в частности сечение ВЛ 220 кВ Нижневартовская ГРЭС - Советско-Соснинская. Выбор установленного сечения обусловлено наличием сетевых ограничений, связанными с нарушением питания электроэнергией ряда потребителей в случае наложения аварийного отключения одной из линий на плановый ремонт другой.
Компактные ВЛ являются новым способом передачи электрической энергии на дальние расстояния. Принципиальные отличия, указанных видов линий от линий традиционной конструкции, состоит в уменьшенном расстоянии между фазами одной цепи, измененной конструкции и числа составляющих расщепления фаз, а также конфигурации их расположения.
УСВЛ относится к разновидности компактных ВЛ и в отличие от последних попарно сближенными приняты одноименные фазы разных цепей, что создает большое взаимное электромагнитное влияние цепей друг на друга, которое изменяет результирующие параметры фаз и, как следствие, оказывает влияние на переток активной мощности в линии. Величину перетока в сечении можно контролировать путем применения на УСВЛ фазорегулирующих устройств, позволяющие задавать фазовый сдвиг векторов напряжений сближенных фаз.
Оценка эффективности применения ВЛ различных конструкций проводилось на основании сравнения МДП в контролируемом сечении. МДП установлен путем выбора наименьшего значения из величин допустимого перетока активной мощности, обеспечивающих нормативный запас коэффициента статической устойчивости в нормальных и после аварийных режимах по активной мощности и напряжениям в узлах нагрузки.
МДП ВЛ традиционной конструкции составляет 463,5 МВт. Использование УСВЛ с фазоповоротным устройством позволяет повысить МДП по сравнению с ВЛ традиционной конструкции. Если в УСВЛ угловой сдвиг векторов напряжений сближенных фаз составляет 0 град., что используется при холостом ходе линии, то МДП увеличивается с 463,5 до 467,7 МВт (0,9 %). Для случая дискретного регулирования УСВЛ, когда фазовый сдвиг может составлять либо 0, либо 120 град., величина МДП при 120 град. составляет 475,3 МВт, что на 2,5 % больше, чем для аналогичной линии традиционной конструкции. При плавном регулировании УСВЛ, фазовый сдвиг может изменять в пределах от 0 до 180 град. При максимальной передаваемой мощности, когда фазовый сдвиг составляет 180 град, величина МДП равна
476,3 МВт и превышает МДП линии традиционной конструкции на 2,7%.
Как видно из приведенных результатов: использование дискретного или плавного регулирования УСВЛ существенно не влияет на величину МДП и вопрос об использовании того или иного средства регулирования зависит от необходимости изменения величины перетока в узком или широком диапазоне.
В разделе социальная ответственность данной работы рассмотрено влияние воздушных линий электропередачи на человека, осуществляющего трудовую деятельность в близости от источника воздействия, и на окружающую среду. ВЛ традиционной и компактной конструкции удовлетворяют требованиям нормативных документов по уровням напряженности электрического поля под линией и создаваемых ими акустических шумов.
В разделе финансовый менеджмент ресурсоэффективность и ресурсосбережение произведена оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения научного исследования по строительству УСВЛ. На основании данного раздела были сделаны следующие выводы:
• полные затраты на реализацию научно-исследовательских работ составляет 402,18 тыс.руб;
• эффективность применения УСВЛ по сравнению ВЛ традиционной конструкции доказана на основании сравнения интегрального показателя эффективности вариантов исполнения (2,18 против 0,46 соответственно).
Подводя итог всему вышесказанному следует, что несмотря на явные преимущества, которыми обладают УСВЛ, их применение на участке ВЛ 220 кВ Нижневартовская ГРЭС - Советско-Соснинская не способно снять сетевые ограничения, характерные для сечения «ОЭС Урала - Томская энергосистема». Требуется проведение альтернативных мероприятий направленных на решение данной задачи. Однако, вариант применения компактных воздушных линий и УСВЛ в частности может иметь технический и практический интерес и его целесообразно более подробно рассматривать при строительстве новых и реконструкции, уже имеющихся, воздушных линий электропередачи, а также для развития внутрисистемных и межсистемных высоковольтных связей объеденной энергосистемы.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
