Ольшванг М.В, Савкин Д.А. Очищение развитых электросетей от неадекватных транспортных потоков с применением специальных фазосдвигающих трансформаторов - файл n1.doc

Ольшванг М.В, Савкин Д.А. Очищение развитых электросетей от неадекватных транспортных потоков с применением специальных фазосдвигающих трансформаторов
скачать (1098 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc1098kb.19.11.2012 18:43скачать

n1.doc

 

ОЧИЩЕНИЕ РАЗВИТЫХ ЭЛЕКТРОСЕТЕЙ ОТ НЕАДЕКВАТНЫХ ТРАНСПОРТНЫХ ПОТОКОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ СПЕЦИАЛЬНЫХ ФАЗОСДВИГАЮЩИХ ТРАНСФОРМАТОРОВ (ФСТ)

М.В. Ольшванг, Д.А. Савкин

На примерах сетей разных стран выделена слоевая структура развитых сетей 110 –765 кВ. Выделены транспортные составляющие потоков мощности. К ним применен равнозатратный критерий для поиска наивыгоднейшего распределения потоков по параллельным участкам сети в разных ее слоях. Рассмотрены результаты работы по внедрению продольно-поперечного регулирования и предложение по ее развитию на основе кросс-трансформаторов.

Ключевые слова: потокораспределение, сеть, энергия, трансформатор.

Исследования характеристик электросетей высокого и сверхвысокого напряжения как физической среды функционирования рынка - одно из направлений работ Независимого института исследования энергетических рынков (НИИЭР). Цель исследований – определение возможных путей улучшения транспортных характеристик развитых сетей 110 – 750 кВ, а также снижение остроты проблемы узловых цен на рынке электроэнергии.

В силу физических причин естественное распределение потоков активной мощности между наиболее мощными, среднемощными и маломощными линиями замкнутых параллельных участков сетей неблагоприятно. Даже в хорошо отработанных штатных режимах максимальных нагрузок практически все мощные линии недогружаются, часть среднемощных линий работает на пределе пропускной способности, а наиболее густая часть сети, в которую входят многочисленные маломощные линии нижнего уровня, используется в многократно разомкнутой конфигурации. Размыкание контуров сети производится вынужденно, во избежание перегрузок контурными токами со стороны среднемощных и мощных линий, несмотря на то, что оно, как известно, ведет к снижению надежности, ухудшению качества электроснабжения и увеличению потерь в сетях.

В силу указанных факторов загрузку линий многослойных сетей при естественном растекании потоков мощности следует признать далеко не оптимальной.

В рамках системного подхода к действующему и желаемому функционированию сетей ЕЭС России был проанализирован период интенсивного полувекового развития сетей в Советском Союзе, учтен опыт Западной Европы и Северной Америки, рассмотрены сложившиеся структуры развитых сетей и географические особенности их конфигурации, требования рынка. Анализ выявил целесообразность применения ранее не использовавшегося транспортного критерия для оценки эффективности распределения потоков активной мощности в развитых сетях 110-750 кВ. Транспортный критерий вводится на основе выявления слоевой структуры развитых сетей, с учетом соотношения сечений линий в разных слоях сети. Рассматриваются современное состояние сетей и средства борьбы с негативными влияниями неоднородности сечений линий. В качестве эффективного метода борьбы с негативным влиянием неоднородности предлагается применение ступенчато регулируемых фазосдвигающих трансформаторов (ФСТ).

СЛОЕВАЯ СТРУКТУРА РАЗВИТЫХ СЕТЕЙ

Рассмотрим несколько примеров развитых сетей. Характерный участок сети Центра России представлен на рис. 1. Участок охватывает сети от Новгорода до Вятки и от Брянска до Саратова. Верхний слой сети образован линиями 750 и 500 кВ с расстояниями между подстанциями от 120 до 300 км. Тонкими линиями показаны сети 220 кВ.

Более полное отражение состава линий на примере участка сетей от Костромы до Владимира представлено на рис. 2. Утолщенными линиями отражены ВЛ 500 кВ, линиями меньшей толщины – 220 кВ и тонкими 110 кВ.



Рис.1. Схема центральных энергосистем России

Показаны линии электропередачи класса 750, 500, 330 и 220 кВ. Толщины линий уменьшаются по мере понижения класса напряжения ВЛ.

Таким образом, рассматриваемая сеть имеет явно выраженную трехслоевую структуру, соответствующую трем величинам номинальных напряжений линий 110/220/500 кВ. Такую шкалу напряжений имеют сети к востоку от Москвы, вплоть до Дальнего Востока. К западу от Москвы, за Смоленском, а также севернее и южнее шкала номинальных напряжений 110/330/750.

В начале 80-х годов энергетики западноевропейских стран приняли согласованное решение не строить до 2000 г линии напряжением свыше 400 кВ. В результате, сформировалась двухслойная структура замкнутых сетей Европы: верхний слой – 400 кВ, иногда 380 кВ, нижний - 230 кВ на материке и 275 кВ на Британских островах. Верхний слой гораздо более густой, чем верхний слой сетей СНГ. Двухслойная структура и относительно высокая густота линий верхнего слоя сети ослабляют нежелательные проявления неоднородности на потокораспределение в европейских сетях.



Рис.2. Карта-схема сетей 110, 220 и 500 кВ вдоль трассы потока от Костромской станции к Владимирской подстанции 750 – 500 кВ.

Территория сетей ограничена штрих-пунктирной линией. Цифрами 1.1 – 1.13 обозначены места возможной установки кросс-трансформатров в линиях 220 кВ для улучшения компенсации потоковых напряжений, трансформируемых из слоя сети 500 кВ.

 

Для сетей Северной Америки характерна трехслойная структура (см. рис.3). Линии класса напряжения 765 кВ потребовались для транспортирования электроэнергии от Больших озер в сторону штата Техас на территории США и на север от Больших озер на территории Канады.



Рис. 3. География трехслойных сетей США.

Под картой регионов приведены шкалы номинальных напряжений.

Особое значение для потокораспределения многослойных сетей имеют связи между слоями, функции которых выполняют автотрансформаторы (см. рис.4).



Рис. 4. Структура сети на территории трассы потока от подстанции 500-220 кВ Костромской станции к Владимирской подстанции 750-500кВ.

Автотрансформаторные связи между слоями сети отображены вертикальными линиями со сдвоенными кружками.

Параметры различных элементов сетей - линий, трансформаторов, их собственных сопротивлений входят в общую внешне однородную матричную структуру уравнения установившегося режима. Это нивелирует принципиальное различие функций этих разнородных элементов в обеспечении взаимосвязи потокораспределений участков сети, расположенных на одной территории и при этом принадлежащих разным слоям сети.

Для выявления указанных функций каждого из элементов определенного типа были применены сферические векторные диаграммы (СВД) [1]. При построении диаграмм одна из координат, например, долгота на сферической поверхности, используется для отражения протяженности сети, а две другие – для отражения потенциала точки линии или узла подстанции и фазового угла этих точек.

Построение характерных участков сети в координатах СВД помогло установить способы разделения потоков на транспортные и распределительные, оценить возможные виды воздействия фазосдвигающих трансформаторов на перераспределение потоков с целью освобождения сети от неадекватных транспортных потоков и др. Одновременно выявлена и нецелесообразность использования ФСТ и других средств воздействия для изменения распределительных потоков. Причина в том, что транспортные потоки проходят по линиям разных слоев сети параллельно, а распределительные потоки – последовательно, как бы поочередно переходя от линий верхних слоев к нижним или наоборот, в зависимости от того, являются они нагрузочными или генераторными. Поэтому распределение этих потоков близко к оптимальному.

Для выделения транспортных потоков в расчетной схеме приходится преобразовать исходную схему - разнести (пересчитать) все нагрузки и генераторы (или их эквивалент) к узлам близлежащих подстанций верхнего слоя, разделив их при этом на части по методу моментов.

Диаграммы СВД наглядно отображают тот факт, что идеальный автотрансформатор с действительным (не комплексным) коэффициентом трансформации жестко связывает примыкающие к нему узлы двух слоев сети: соотношение модулей напряжений в этих узлах определяется его коэффициентом, фазовые углы напряжений обоих узлов тождественно равны.

Собственное сопротивление (сопротивление короткого замыкания) реального автотрансформатора влияет на эту связь. Степень влияния пропорциональна току и величине сопротивления.

Анализ влияния собственного сопротивления показал, что в первом приближении его можно не учитывать и, при этом условии, рассматривать эквивалентные сопротивления участков слоев сети между автотрансформаторными подстанциями параллельно включенными. Предварительно сопротивления должны быть приведены к одному напряжению.

На рис. 5 . приведено изображение сети Западного пула компаний США, дополняющее данные о географии сетей рис.3.

Отражая связи между основными подстанциями сети, это изображение никак не показывает транспортные возможности этих связей, поскольку выполнено линиями одной толщины.

Тем самым не отражена слоевая структура сети, и информационные свойства схемы существенно обеднены.



Рис. 5. Изображение сети Западного объединения энергосистем США. (Источник: EPRI Journal, 1994).

Отсутствие признаков номинального напряжения не позволяет оценить транспортные возможности электропередач.

 

ВЛИЯНИЕ СООТНОШЕНИЯ СЕЧЕНИЙ ЛИНИЙ НА ПОЯВЛЕНИЕ НЕАДЕКВАТНЫХ ТРАНСПОРТНЫХ ПОТОКОВ

Причиной ряда нежелательных явлений потокораспределения в развитых сетях является их неоднородность.

Под неоднородностью сети традиционно понимается различие в величинах

отношений реактивных и активных сопротивлений ветвей [2]:



У ветвей сети 110 кВ величина ? может изменяться практически в пределах от 1 до 4, а в случае многослойных сетей 110 – 750 кВ эта величина достигает 14 и более.

Определяющим и при том более наглядным фактором неоднородности является неоднородность сечений воздушных линий Si, характеризуемая их отношением:



В современных развитых сетях величина М, в среднем, нарастает соответственно отношению напряжений в степени с показателем больше единицы:



где а = 1.4 ч 1,6.

Бтльшие величины характерны для Северной Америки.

Расщепление проводов приводит к тому, что величина ? растет с ростом номинальных напряжений ВЛ несколько медленнее, чем величина М:



где b = 1,2 ч 1,4.

Если бы сети были выполнены проводами одного сечения (и одинакового расщепления) при наблюдаемой слоевой структуре потокораспределение было бы оптимальным.

В случае двух параллельных путей для транспортирования энергии используется расчетная схема рис.6.[2].



Рис. 6. Расчетная схема [2] сети с двумя параллель-

ными путями для оценки влияния неоднородности.

Каждое из эквивалентных сопротивлений путей потоков энергии

Z1,2 = R1,2 + jX1,2

Сопротивление потерь для тока при естественном потокораспределении Re равно действительной части эквивалентного сопротивления:



а при так называемом транспортном или равнозатратном потокораспределении, при котором относительные потери по первому и второму пути равны между собой, сопротивление потерь Rт для тока :

Rт = (6).

Минимум функции (5) при вариации индуктивной составляющей одного из сопротивлений схемы рис. 6 лежит в точке, при которой (то есть в этом случае расчетная сеть однородна) и равен (6). При вектора токов не совпадают по направлению:



вследствие чего

| 1| + | 2| > | | (8),

Это неравенство, в частности, свидетельствует о дополнительном росте потерь вследствие несовпадения векторов токов в схеме рис. 1 по сравнению с результатами расчета по так называемой модели постоянного тока.

Установлено, что негативные проявления неоднородности сети особенно значительны в трехслойных сетях 110-220-500 кВ или 110-330-750 кВ и, при прочих равных условиях, усиливаются по мере роста диапазона сечений проводов линий, охватываемых однонаправленными транспортными потоками.

ОПЫТ БОРЬБЫ С НЕАДЕКВАТНЫМИ ТРАНСПОРТНЫМИ ПОТОКАМИ В ЕЭС РОССИИ

Уже в начале 70-х годов ведущим специалистам по сетям высокого и сверхвысокого напряжения Советского Союза было ясно, что наилучшим средством ослабления негативных влияний неоднородности многослойной сети является применение трансформаторов с комплексным коэффициентом трансформации [2]. С этой целью было предложено продольно-поперечное регулирование (ППР) с двумя – тремя группами регулируемых вольтодобавочных трансформаторов, включаемых последовательно в цепях заземления нейтралей автотрансформаторов. Продольное регулирование предназначалось для установки абсолютной величины коэффициента трансформации напряжений ВН и СН автотрансформаторных подстанций, поперечное регулирование – для перераспределения потоков активной мощности в параллельных участках примыкающих сетей путем изменения угла между векторами напряжения ВН и СH – .

Возникающее при регулировании угла связанное с ним изменение величины коэффициента предлагалось компенсировать дополнительным продольным регулированием. Впоследствии были составлены развернутые таблицы допускаемых сочетаний положений РПН двух и трех групп, обеспечивающие заданные величину и угол КТ , которые применяются и в настоящее время; переключения производятся вручную.

С целью широкомасштабной реализации систем ППР в 1972 г. институт “Энергосетьпроект” инициировал разработки предприятием “Электрозавод” последовательных регулировочных трансформаторов девяти типов для поставок вольтодобавочных трансформаторов к трансформаторным агрегатам ППР в комплекте с автотрансформаторами разных мощностей на напряжения 220/110, 330/110, 330/165, 500/110, 500/220, 750/330 кВ. “Электрозавод” включил указанные трансформаторы в номенклатуру своих изделий.

Одновременно институт “Энергосетьпроект” ввел те же девять типов регулировочных трансформаторов в таблицы трансформаторного оборудования руководства по проектированию сетей и подстанций 1977 года [3], совместив их с 24 типами автотрансформаторов связи смежных сетей 220/110 - 750/330 кВ. Составленный таким образом двойной ряд трансформаторов сформировал 24 варианта трансформаторных агрегатов ППР и, таким образом, должен был обеспечить повсеместное применение ППР в указанных сетях 110-750 кВ. В справочнике [4] помещены 12 из указанных 24 вариантов, которые предназначены для сетей 110-330 кВ, а также дана схема включения для одной группы регулировочных трансформаторов в нейтраль АТ.

Всеобъемлющий проект ППР оказался нежизнеспособным в силу ряда недостатков: размыкания заземления нейтралей автотрансформаторов, неадекватности цепным схемам двухуровневых электропередач, нежелательной взаимосвязи регулирования коэффициента трансформации и потокораспределения, сложности (так, трансформаторы типа ОДЦТНП-92000/150 имеют 41 ответвление с выводом на устройства регулирования под нагрузкой - РПН) и, как следствие, высокой стоимости и относительно низкой надежности, как самих регулировочных трансформаторов, так и встроенных в них устройств РПН.

Следует отметить, что зарубежные трансформаторостроители такие системы не выпускают, поскольку технология ППР признана малоэффективной.

По указанным причинам в дальнейшем почти все регулировочные трансформаторы были исключены из номенклатуры изделий заводов-изготовителей трансформаторов, а в очередное издание справочника "Энергосетьпроекта" 1985 г. [3] помещены только два типа последовательных регулировочных трансформаторов: ВРТДНУ-240000/35/35 и ОДЦТНП-92000/150. В каталоге изделий “Электрозавода” 2002 г. остался только последний из двух указанных регулировочных трансформаторов, ограниченно используемый на ряде подстанций 750/330 кВ и в настоящее время. Для сетей 110 –500 кВ поперечное регулирование не обеспечено трансформаторным оборудованием.

Продольное регулирование напряжения в сетях 220/110, 330/110, 500/220 кВ перевели из схемы с дополнительным трансформатором в нейтрали основного автотрансформатора в схему с ответвлениями от средней точки основного автотрансформатора. Это удачное и подтвержденное мировой практикой решение российские и украинские производители силовых трансформаторов обеспечили серийным выпуском автотрансформаторов классов 220 – 500 кВ с РПН в средней точке.

В итоге, концепция широкого применения устройств ППР была отвергнута на практике, и при этом была утрачена возможность управления потокораспределением в сетях 110 – 500 кВ, а также 1150/500 кВ.

Тем не менее, в некоторых случаях система ППР применяется для регулирования потокораспределения в сетях 750/330 кВ. Она установлена на семи подстанциях передачи 750 кВ Донбасс - Западная Украина, на Ленинградской АЭС и используется в случаях особой необходимости с ограничением по допустимым позициям РПН. Так, на Ленинградской АЭС из 41 положения используется два – 21 и 37.

В дополнение к указанным общим недостаткам ППР уместно отметить следующие специфические недостатки агрегатных групп 750/330 кВ: стоимость дополнительного оборудования для ППР в два – три раза превышает стоимость самих автотрансформаторов; стендовые испытания всей трансформаторной сборки невозможны – высоковольтные залы не имеют столь обширных испытательных полей, чтобы разместить агрегатную группу из девяти или двенадцати единиц; трансформаторное оборудование может поставляться только на рынок стран СНГ, поскольку у автотрансформаторов 750/330 кВ отсутствует РПН в точке 330 кВ.

Еще более масштабный проект сверхвысоковольтной электропередачи 1150 кВ Экибастуз – Центр был реализован вообще без каких-либо средств координации потоков. Автотрансформаторы 1150/500 кВ были глухо заземлены, иначе их, в отличие от автотрансформаторов 750/330 кВ, не удавалось построить. В результате, в схеме замещения сети собственные сопротивления этих автотрансформаторов на передающем и приемном концах включены последовательно с сопротивлением линии 1150 кВ, что способствует еще более существенному ответвлению неадекватных транспортных потоков из линии электропередачи 1150 кВ в параллельные сети 500 и 220 кВ.

Даже в особых режимах, когда надо было передать на Урал максимально возможный поток мощности, реально удавалось передать мощность вчетверо меньшую проектной, так как нагрузка линии 1150 кВ на приемном конце ограничивалась на уровне 1200-1500 МВт вследствие достижения на параллельной линии 500 кВ предельно допустимой по нагреву проводов мощности, что являлось следствием ответвления потока магистральной передачи в нижележащие сети.

Ввиду слабого использования пропускной способности было решено перевести эту уникальную передачу длиной 900 км с напряжения 1150 на напряжение 500 кВ. Этот беспрецедентный в мировой энергетике шаг и был сделан под благовидными предлогами в 1987 г., через полгода практически безаварийной эксплуатации при номинальном напряжении. Использование электроэнергии сибирских гидростанций в европейской части страны, для чего, в частности, создавалась передача 1150 кВ, так и не было реализовано.

В преддверии рыночной экономики в области отечественного производства и распределения электроэнергии фактическое отсутствие отечественных трансформаторных устройств, пригодных для перераспределения потоков активной мощности в сетях высокого и сверхвысокого напряжения, снижает потенциальные транспортные возможности сетей 110 – 750 кВ.

В 2002 г. РАО “ЕЭС России” развернуты практические работы по обеспечению параллельной работы энергообъединения СНГ с европейским энергообъединением UCTE и другими зарубежными энергообъединениями. Передачи больших объемов электроэнергии по существующим сетям СНГ в направлении из Центра и Северо-запада России, а также Юга России и Украины в сторону Западной, Центральной и Юго-восточной Европы потребует оптимизации потокораспределения. В противном случае линии 330, 220, 110 кВ в отдельных сечениях сети будут перегружены.

Потери на транспорт электроэнергии в сетях России по данным 1999 г. составили 12,56%, что в 1,5ч1,7 раза выше потерь в развитых странах, тогда как в Советском Союзе они составляли в течение многих лет 9,1ч9,3 %. Проблема запирания мощности крупных электростанций "пробками" в сетях 220 кВ периодически возникает в разных регионах. Межрегиональные участки сетей 110 кВ разомкнуты повсеместно.

В некоторых случаях разомкнуты важные участки сетей и внутри регионов. Так, в нижегородской энергосистеме из-за транспортных потоков, ответвляющихся от линий 500 кВ разомкнуты основные сети, выполненные на напряжении 110 кВ.

Наглядную общую картину значения проблемы очищения развитых сетей от неадекватных транспортных потоков дают данные табл. 1 Они получены в резуль

Таблица 1

Показатели естественного и равнозатратного потокораспределений характерного участка трехслойной сети 110-220-500 кВ

1. Соотношение общих и транспортных потерь при естественном потокораспределении

В трехслойной сети, в целом

1: 0,84

В двух слоях 110 и 220 кВ

1: 0,8

2. Относительные величины транспортных потерь при естественном потокораспределении

110 кВ

220 кВ

500 кВ

37%

38 %

25 %

3. Относительные величины транспортных потоков при естественном потокораспределении (сумма 101,4 %)

12,0 %

31,6 %

57,9 %

4. Относительные величины транспортных потоков и транспортных потерь при равнозатратном потокораспределении (сумма 100 %)

2,3 %

16,1 %

81,6 %

5. Коэффициент уменьшения транспортных потерь при равнозатратном потокораспределении транспортных потоков

1, 65

6. Коэффициент уменьшения общих потерь при равнозатратном потокораспределении транспортных потоков

1, 49

тате расчетов типового участка трехслойной сети Центра России со среднестатистическими данными по числу линий и их сечению.

Адекватная борьба с негативными проявлениями неоднородности не ведется – нет средств. Необходима разработка и применение фазосдвигающих трансформаторов (ФСТ) на напряжение 330 и 220 кВ.

В Западной Европе ФСТ на такие напряжения выпускают по особому заказу одна-две фирмы. В Северной Америке применяют завезенные из Европы ФСТ.

Конструкция регулируемых ФСТ европейского производства сложна, громоздка и дорога, поэтому не подходит для реализации на заводах России и СНГ. Для оптимизации потокораспределения в отечественных сетях 110-750 кВ следует применять кросс-трансформаторы [5].

ЭФФЕКТИВНОСТЬ КРОСС-ТРАНСФОРМАТОРОВ КАК СРЕДСТВА ОПТИМИЗАЦИИ ПОТОКОВ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В РАЗВИТЫХ СЕТЯХ

Выполненные в ряде институтов в 90–е годы расчеты развитых сетей со слоями 110, 220, 500 и 1150 кВ с фазосдвигающими трансформаторами в ключевых точках, показали удовлетворительное решение задачи перераспределения транспортных потоков даже при больших ступенях регулирования фазовых углов.

Отечественные исследования последних лет в области оборудования продольно-поперечного регулирования и фазосдвигающих устройств завершились созданием проекта так называемого кросс-трансформатора - простого, нерегулируемого однобакового трехфазного ФСТ, устойчивого к коротким замыканиям в примыкающей сети. Этот новый тип трансформаторного оборудования разработан специально для оптимизации потокораспределения в развитых высоковольтных сетях.

Предложена и точка сети для головного образца: автотрансформаторные ветви схемы подстанции 500 кВ Костромской станции (рис. 7).



Рис. 7. Схема подстанций 500 и 220 кВ Костромской станции с кросс-трансформаторами Ф1 и Ф2, включенными последовательно с основным и дублирующим автотрансформаторами 500/220 кВ АТ1 и АТ2.

Тип автотрансформаторов: 3 изделия АОДЦТН-267000/500/220 восьмого габарита, тип кросс-трансформатора: одно изделие КТ248 шестого габарита.

 

 

Показана ветвь с автотрансформатором АТ1 и кросс-трансформатором Ф1 от выключателя 500 кВ до выключателя 220 кВ. Аналогичная ветвь с автотрансформатором АТ2 и кросс-трансформатором Ф2 только обозначена. Символ кросс-

трансформатора на схеме отмечен знаком угла фазового сдвига ФСТ. Угол сдвига Ф1 и Ф2 равен 8,1 градуса. Проходная мощность 400 МВА, габаритная мощность – 63 МВА.

Благодаря относительно большому собственному сопротивлению кросс-трансформаторов, создаваемому специальным расположением обмоток на стержнях магнитопровода, обеспечивается существенное уменьшение токов КЗ в линиях, примыкающих к шинам станции 220 кВ. Расчетный ток трехфазного короткого замыкания на шинах 220 кВ Костромской станции равен 41 кА без кросс-трансформаторов и 32 кА при установке кросс-трансформаторов типа КТ248.

Посредством кросс-трансформаторов в ключевых точках сети производится перераспределение потоков с настройкой многослойной сети на режимы максимальных нагрузок, так чтобы верхний слой в наибольшей степени обеспечивал транспортирование электроэнергии. При этом средние слои и нижний слой, в основном, освобождаются от транспортных потоков и наилучшим образом обеспечивают распределение энергии по потребителям. Такая настройка сети является оптимальной и особенно выгодной при действии полномасштабного рынка электроэнергии.

Кросс-трансформаторы устанавливаются на примыкающих к основным подстанциям дополнительных подстанциях, называемых кросс-подстанциями. Наиболее выгодны подстанции крупных электростанций, где достигаются наибольшие зоны действия при наименьших среднестатистических токах через ФСТ.

Кросс-подстанция каждой электростанции имеет столько зон действия, сколько линии 500 кВ отходит от этой станции. (Применительно к Костромской ГРЭС это зоны в сторону Москвы, Владимира, Нижнего Новгорода, Перми и Вологды.) Они простираются вплоть до следующей трансформаторной подстанции. Определенные по указанным признакам зоны действия могут частично перекрываться (рис.8).

Зоны охватывают все сети Костромской и Ивановской энергосистем, 20% Вологодской системы, 40% Кировской, 40% Марийской, 20% Чувашской, 20% Московской, 60% Владимирской, 70% Нижегородской систем. Расчетный эффект – частичное очищение указанных сетей от транзитных потоков, вызванных транспортными потоками в сетях 500 кВ Центра, интегральная мера очищения – уменьшение потерь на 15 – 20 МВт. Расчет проведен в схеме Москва-Кострома-Урал объемом 472 ветви, 360 узлов.

В зонах действия кросс-трансформаторные подстанции обеспечат следующие преимущества:

  1. двух - трехкратную разгрузку линий 220 и 110 кВ от неадекватных транспортных потоков, связанных с передачей энергии по линии 500 кВ;

  2. улучшение использования магистральных линий 500 кВ или 750 кВ благодаря увеличению их доли в суммарных транспортных потоках мощности и соответствующее увеличение к. п. д. электропередачи энергии по сети;

  3. устранение “пробок” по обмену энергией в условиях рынка, создаваемых перегрузкой отдельных участков линий 110 и 220 кВ;

4 снижение потерь в сетях 750 – 110 кВ приблизительно в 1,5 раза.



Рис. 8 . Зоны действия каждого из двух фазосдвигающих трансформаторов, введенных последовательно с автотрансформаторами связи Костромской станции на стороне 220 кВ.

 

Происходит улучшение условий диспетчеризации благодаря вынесению большей части транзитного перетока из сетей 220 и 110 кВ и, тем самым, освобождения их для близких межсистемных и внутрисистемных перетоков.

Повышается общая надежность сети вследствие адекватного использования всех ее основных линий – магистральных линий и наиболее важных линий распределительных сетей.

Создаются условия для возможности закольцовывания сети 110 кВ, что существенно повышает качество электроэнергии у потребителей, повышает надежность снабжения электроэнергией потребителей и дополнительно снижает потери благодаря оптимальному распределению местных нагрузок по линиям 110 кВ.

Ощутимо снижаются токи КЗ в примыкающих к кросс-трансформаторным подстанциям линиях.

ВЫВОДЫ

1. Массированное введение в структуру сети кросс-трансформаторов с целью переноса транзитных потоков активной мощности из маломощных линий в магистральные электропередачи уместно рассматривать как структурирование сети под режимы максимальных нагрузок. Кардинальная роль кросс-структурирования сети состоит в том, что таким путем выполняется приспособление структуры развитой сети к режимам максимальных нагрузок в отличие от естественной структуры сети, фактически приспособленной всего лишь к режимам столь небольших нагрузок, что шунтирующее действие средних и нижних слоев сети не сопровождается большими относительными потерями на транспортирование электроэнергии.

2. Проведенные в 1995 – 2002 гг. статистические обобщения характеристик развитых сетей и аналитические исследования с выводами об их свойствах как потоконесущих сетевидных структур, показали необходимость указанного структурирования сетей России.

Однако, без проверки на головной подстанции приступать к этой, фактически уже начатой в 70-х годах и вскоре остановленной вследствие допущенных ошибок работе, было бы неосмотрительно.

3. Многолетние расчеты оптимизации потокораспределения на базе ФСТ Вычислительного центра энергетики, Всероссийского электротехнического института и др. позволили сделать вывод о целесообразности создания головной подстанции с трансформаторами типа КТ248 на Костромской ГРЭС.

На проверку на Костромской ГРЭС потребуется около 5 лет от момента начала заводского проектирования. С учетом этого кросс-реструктурирование сетей России при оптимальном продвижении исследований, проектных работ, изготовления и внедрения нового оборудования займет период 15 – 20 лет. Уместно подчеркнуть, что с момента начала выполнения программы реструктурирования сетей Рокотяна С.С. – Мельникова Н.А. на основе продольно-поперечного регулирования прошло 30 лет, а сети почти также загружены неадекватными транспортными потоками со всеми негативными последствиями для экономики и экологии страны.

 

ЛИТЕРАТУРА

1. Ольшванг М.В. Сферические векторные диаграммы развитых электрических сетей и их применение. Сборник научных трудов "ВЭИ 80 лет". М. Государственное унитарное предприятие "Всероссийский электротехнический институт имени В.И. Ленина" (ВЭИ), 2001.

2. Мельников Н. А., Рокотян С.С., Шеренцис А.Н. Проектирование электрической части воздушных линий электропередачи 330—500 кВ. Под общей редакцией С. С. Рокотянa. М.: Энергия, 1974.

3. Справочник по проектированию электроэнергетических систем. Под редакцией С.С. Рокотяна и И.М. Шапиро. М.: Энергия. 1977 и 1985.

4. Электротехнический справочник: В трех томах.Т.3. Кн.1 Производство и распределение электрической энергии. М.: Энергоатомиздат, 1988.

5. Кузнецова Г.А, Лоханин Е.К., Ольшванг М.В., Остапенко Е.И. Ступенчато регулируемые фазосдвигающие автотрансформаторы как средство оптимизации потокораспределения в электрических сетях. Сб. докладов IV международного cимпозиума "Электротехника 2010 год" М.: ВЭИ, 1997.



Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации