CC BY
17STUD NET
МОДЕРНИЗАЦИЯ СХЕМЫ С ДВУМЯ СИСТЕМАМИ СБОРНЫХ ШИН И С ОБХОДНОЙ СИСТЕМОЙ ШИН
MODERNIZATION OF THE CIRCUIT WITH TWO SYSTEMS OF TIRES AND WITH BYPASS SYSTEM OF TIRES
УДК 621.3
DOI: 10.24411/2658-4964-2020-10161
Широков Иван Сергеевич, магистрант, Национальный исследовательский университет «МЭИ», г. Москва Shirokov I.S. shirokoff.vanya@yandex.ru
Аннотация
В статье рассматриваются пути снижения числа аварий в энергетической системе и годового недоотпуска электроэнергии в результате аварий.
Для решения проблем с перерывами в подаче электроэнергии требуется рассматривать каждый элемент энергосистемы в отдельности. Необходимо производить оценку надёжности отдельных видов оборудования и установок, искать пути повышения надёжности, как в ходе эксплуатации, так и при проектировании.
В качестве примера выполняется оценка надёжности открытого распределительного устройства (ОРУ) напряжением 110 кВ подстанции «Котельнич», которое относится к Западным электрическим сетям филиала «Кировэнерго» ПАО «МРСК Центра и Приволжья».
S u m m a r y
The article discusses ways to reduce the number of accidents in the energy system and annual undersupply of electricity as a result of accidents.
To solve problems with interruptions in the supply of electricity, it is required to consider each element of the power system separately. It is necessary to assess the reliability of certain types of equipment and installations, to look for ways to increase reliability, both during operation and during design.
As an example, the reliability assessment of an open switchgear with a voltage of 110 kV of the substation "Kotelnich", Kirov region.
Научно-образовательный журнал для студентов и преподавателей «StudNet» №9/2020
Ключевые слова: открытое распределительное устройство, электрическая энергия, автотрансформатор, система сборных шин, математическое ожидание.
Keywords: open switchgear, electric energy, autotransformer, expected
value.
В настоящее время открытое распределительное устройство напряжением 110 кВ подстанции «Котельнич» выполнено по схеме с двумя системами сборных шин и с обходной системой шин, номер схемы 110-13Н (рисунок 1). [1]
«-V «-V
i—ч
ri
£
£
hf w-
£
«-v
«-V
£
J—%
£
«-v
«-V
£
110 ,;S
. 2 СШ i НШ
Рисунок 1 - Схема ОРУ 110 кВ подстанции «Котельнич» с двумя системами сборных шин и с обходной системой шин
В нормальном режиме присоединения по возможности симметрично распределены между системами сборных шин, а шиносоединительный выключатель (ШСВ) включён и выполняет секционирующие функции (режим фиксированных присоединений) или отключён по режимным соображениям, в том числе стационарному делению сети для ограничения уровней токов короткого замыкания. При этом один из шинных разъединителей каждого присоединения включён, а другой отключён. Остальные выключатели и разъединители в схеме включены. Обходной выключатель применяется для замены любого другого выключателя при выводе в ремонт. В нормальном режиме обходной выключатель (ОШВ) не задействован. [2]
Критерии надёжности:
а) При отказе нормально включённого шиносоединительного выключателя возможно полное погашение распределительного устройства;
б) При оперативных переключениях сборные шины имеют непосредственную электрическую связь на развилках из шинных
разъединителей, и при возникновении отказов возможно полное погашение распределительного устройства;
в) На крупных подстанциях параметр потока отказов, приводящий к полному погашению распределительного устройства, составляет 0,04 1/год или раз в 25 лет, т.е. надёжность данной схемы недостаточно высокая.
Предлагается модернизация схемы 110-13Н (рисунок 2). В схеме с двумя основными и третьей обходной системами шин параллельная работа двух несекционированных систем шин (рисунок 1) осуществляется с помощью постоянно включенного выключателя (ШСВ). Для вывода в ремонт любого из выключателей РУ 110-220 кВ устанавливается дополнительных отдельный обходной выключатель (ОВ), общий для всего РУ. Для того чтобы ОВ мог заменить ШСВ на время ремонта последнего, на ответвлении ОВ устанавливается дополнительный разъединитель, присоединяющий ОВ к одной из основных систем шин, такой ОВ называется «совмещённый ОВ» (ШСВ+ОВ).
Рисунок 2 - Схема ОРУ 110 кВ подстанции «Котельнич» с двумя системами сборных шин и с обходной системой шин с «совмещённым» ОВ и ШСВ
В нормальном режиме половина цепей (линий и трансформаторов) присоединяется к одной системе шин, а другая половина цепей - ко второй системе шин. В таком режиме схемы при отказе выключателя любой из линий (или трансформаторов) релейная защита отключит ШСВ и, таким образом, половина присоединений РУ сохранится в работе, а, значит, сохранится бесперебойное питание всех потребителей, присоединённых к РУ. Однако в случае отказа ШСВ с возникновением при этом коротким замыканием одновременно на обеих системах шин будет потеряно целиком всё РУ. Как показал опыт эксплуатации, причиной потери обеих систем шин в таком РУ в 10% случаев были именно отказы ШСВ. Для исключения таких тяжёлых аварий было предложено в нормальном режиме соединить последовательно ШСВ и ОВ (рисунок 2) для чего в цепи ШСВ устанавливается дополнительный
разъединитель, присоединяющий этот выключатель к обходной системе шин. В этом случае отказ любого из двух соединённых последовательно выключателей будет отключён вторым исправным выключателем, при этом сохранится в работе половина цепей РУ.
Однако такое решение не утверждено как типовое [4]. Оформим полученные результаты в виде таблицы (таблица 1) и сравним полученные данные.
Таблица 1 - Разность математических ожиданий недоотпущенной электроэнергии типового и нетипового решение ОРУ 110 кВ подстанции «Котельнич»
Разность Разность
Ситуация отключения элементов сети Математичес кое ожидание недоотпущен ной электроэнерг ии типового решения ОРУ 110 кВ подстанции «Котельнич», АЖ, МВт ■ ч Математическое ожидание недоотпущенной электроэнергии модернизирован ного решения ОРУ 110 кВ подстанции «Котельнич», АЖ, МВт ■ ч математически х ожиданий недоотпущенно й электроэнергии типового решение ОРУ 110 кВ подстанции «Котельнич» и модернизирова нного, МВт ■ ч математически х ожиданий недоотпущенно й электроэнергии типового решение ОРУ 110 кВ подстанции «Котельнич» и модернизирова нного, %
Одновременно
отключены оба автотрансформа 8,608 6,084 -2,524 29,322
тора
Отключён
автотрансформа 6,093 6,329 0,234 -3,873
тор АТ1
Отключён
автотрансформа 8,021 8,281 0,260 -3,241
тор АТ2
Отключена
линия к подстанции 1,458 1,506 0,048 -3,292
«Утиная»
Отключена
линия к подстанции 1,123 1,160 0,037 -3,295
«Иготино»
Отключена линия к подстанции «Буреполом» 1,492 1,552 0,060 -4,021
Отключена линия к подстанции «Ацвеж» 4,099 4,232 0,133 -3,245
Отключена линия к подстанции «Шабалино» 2,777 2,889 0,112 -4,033
Отключена линия к подстанции «Юбилейная» 1,904 1,981 0,077 -4,044
Отключена линия к подстанции «Юрьево» 1,222 1,262 0,040 -3,273
Следует выделить, что при отказе «совмещённого» ОВ или ШСВ в нормальном режиме работы потребуется больше времени на оперативные переключения. В связи с этим отказ выключателя любого присоединения в схеме с двумя основными и третьей обходной системами сборных шин с «совмещённым» ОВ и ШСВ приведёт к большим значениям математического ожидания недоотпущенной электроэнергии, чем в типовой схеме ОРУ 110 кВ подстанции «Котельнич». Но наибольшая разность математического ожидания недоотпущенной электроэнергии при отказе выключателя любого присоединения не превышает 0,26 МВт*ч, что относительно не велико.
Также из полученных данных видно, что при сравнительно небольших экономических расходах (стоимость разъединителя и его установка в ОРУ удаётся добиться снижения вероятности полного погашения ОРУ 110 кВ подстанции « Котельнич» в 2,64 раза, а также уменьшения математического ожидания недоотпущенной электроэнергии на 2,54 МВт*ч (29,322%).
С уменьшением вероятности полного погашения ОРУ 110 кВ подстанции с двумя системами сборных шин и обходной системой шин с «совмещённым» ОВ и ШСВ, сопровождающимися снижением перерывов электроснабжения и недоотпуском электроэнергии потребителям, происходит сокращение существенных потерь в процессе функционирования экономики.
Это означает, что снижаются штрафы, пени и неустойки, связанные с нарушением договорных обязательств, вызванных перерывами электроснабжения потребителей. Также понижаются затраты на формирование аварийных и страховых запасов ресурсов в электрических сетях, которые сопоставляются с ущербами.
Литература
1. Справочник по проектированию электрических сетей/ под ред. Д.Л. Файбисовича. - 4-е издание, перераб. и доп. - М.: ЭНАС, 2012. - 376 с.
2. Рекомендации по применению типовых принципиальных электрических схем распределительных устройств подстанций 35-750 кВ. Разработано ОАО «ФСК ЕЭС» ООО «Инженерный центр «Дальние электропередачи», 2010.
3. Расчёт надёжности электрических сетей: Учебное пособие./А.П. Вихарев.- Киров: Изд. ВятГУ, 2015. -134 с.
4. Схемы и конструкции распределительных устройств: Учебник Л.Н. Двоскин. Изд. Энергия.
5. Вычегжанин А.В. Проектирование подстанций. Издание 2-е переработанное - Вятский Государственный Университет, 2002.
6. Журнал «Электрические станции», 2000, №3. Издательство НТФ "Энергопрогресс".
Literature
1. Reference design of electrical networks / ed. D.L. Faibisovich. - 4th edition, revised. and add. - M .: ENAS, 2012 .- 376 p.
2. Recommendations on the use of typical circuit diagrams of switchgear of substations 35-750 kV. Developed by JSC FGC UES, LLC Engineering Center Far Transmission, 2010.
2. The calculation of the reliability of electrical networks: a Training manual. / A.P. Vikharev.- Kirov: Publishing. Vyatka State University, 2015. -134 p.
3. Schemes and designs of distribution devices: Textbook LN Dvoskin. Ed. Energy.
4. Vychegzhanin A.V. Design of substations. Revised 2nd Edition - Vyatka State University, 2002.
5. The journal "Electric stations", 2000, No. 3. Publishing house NTF "Energoprogress".
