ОЦЕНКА СХЕМНО-РЕЖИМНОЙ СИТУАЦИИ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ Г. БЕЛОГОРСК Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

УДК 621.311.1

И. С. Бебновская, К.А. Черченко

ОЦЕНКА СХЕМНО-РЕЖИМНОЙ СИТУАЦИИ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ Г. БЕЛОГОРСК

В статье рассматривается анализ современного состояния системы электроснабжения города Белогорск на основе оценки схемно-режимной ситуации. Оценка схемно-режимной ситуации позволяет выявить слабые места в электроэнергетической системе и определить пути их решения, которые приводят к снижению токовой загрузки элементов сети, сокращению эксплуатационных расходов, сокращению ущербов от перерыва электроснабжения из-за повышения надежности, увеличению прибыли.

Ключевые слова: структурный анализ, анализ режимной ситуации, потери электроэнергии.

Главной задачей структурного анализа системы электроснабжения города Белогорск является выявление слабых мест по структуре сети электроснабжения.

Для выполнения структурного анализа ЭЭС 35 кВ района представим иерархическую структуру

сети.

ЛЧ| р.'u-L-i4jl.il

- 35 КВ

Рис. 1. Иерархическая структура сети 35 кВ

Подстанции: Никольская, Киселеозерка, Томичи, Князевка, Пригородная, не относятся к городским электрическим сетям, но в дальнейшем будут включены в расчет электрических режимов 35 кВ, так как входят в кольцевую схему электроснабжения, питающую городские подстанции Томь и Нагорная. Основным источником питания в данной системе является ПС 220/110/35/10 кВ Белогорск.

© Бебновская И.С., Черченко К.А., 2018.

Научный руководитель: Савина Наталья Викторовна - профессор, д. т. н., Амурский государственный университет, Россия.

Рис. 2. Схема источника питания ПС Белогорск

На ПС Белогорск установлены 4 трансформатора:

- 2 трехобмоточных ТДГН-40000/220/35/10 кВ;

- 2 автотрансформатора АТДЦТН-63000/220/110/10 кВ Произведем описание каждого из распределительных устройств. Типовая схема ПС Белогорск представлена на рисунке 3.

Рис. 3. Типовая схема ПС Белогорск

Распределителное устройство 220 кВ выполено по типовой схеме «220-9 - Одна рабочая секционированная выключателем система шин», содержит 2 линейных ячейки; 4 трансформаторных; 1 секционную.

Данная схема применяется для ПС 20-220 кВ с наличием парных ВЛ и ВЛ, резервируемых от других ПС, нерезервируемых ВЛ, но не более одной на секцию, при отсутствии требований сохранения в работе всех присоединений при выводе в ревизию секции шин.

Распределителное устройство 110 кВ выполено по типовой схеме «№110-12 - Одна рабочая, секционированная выключателем и обходная системы шин», содержит 3 линейных ячейки, 4 трансформаторных, 1 секционную, 1 обходную.

Применяется для классов напряжения 110-220 кВ. В РУ с пятью и более присоединениями, не допускающими даже кратковременную потерю напряжения на присоединении при плановом выводе выключателей из работы. В РУ с устройствами для плавки гололеда. При наличии других обоснований.

Распределителное устройство 35 кВ выполено по типовой схеме «35-9 - Одна рабочая секционированная выключателем система шин», содержит 10 линейных ячеек, 4 трансформаторных, 1 секционную.

Распределителное устройство 10 кВ выполено по типовой схеме «Одна рабочая секционированная разъединителем система шин», содержит 11 линейных ячеек, 3 трансформаторных, 1 секционную.

Главным недостатком ПС Белогорск является то, что автотрансформаторы и трехобмоточные трансформаторы питаются от одной системы шин, что является ненадежной схемой подключения. При выходе из строя системы шин, оба трансформатора окажутся в нерабочем состоянии. А как как г. Белогорск полностью запитан от трехобмоточных трансформаторов ТДТН-40000/220/35/10, то в случае выхода из строя шины 220 кВ, весь город останется без электроэнергии.

В структурном анализе электрических сетей будем рассматривать ЛЭП и ПС, находящиеся в черте города Белогорск, принадлежащие сетевой организации АО «ДРСК» филиала «Амурские ЭС».

Данная электроэнергетическая система является сложно замкнутой.

Выделим контуры:

Разомкнутые магистральные схемы соединения электрических сетей, а также замкнутая кольцевая сеть представлены на рисунке 4 и 5:

ПС Белогорск

Кшищвзаш! Прошытлгнная

Рис. 4. Разомкнутая магистральная схема соединения электрических сетей

К ...... ■■-.: II.!.О -.-.и Ilj '.-'Г'.Л

Рис. 5. Замкнутая кольцевая сеть

В таблице 1 приведена информация по типу присоединения ПС к сети, также схема РУ каждой ПС, число и мощность трансформаторов.

Всего ПС 35 кВ в рассматриваемом районе 11, все ПС являются двухтрансформаторными, по виду присоединения к сети проходные, узловые и тупиковые.

Таблица 1

Информация по ПС_

Наименование ПС № тр-ра Тип трансформатора Способ присоединения к сети U, кВ Вид РУ

1 2 3 4 5 6

ПС Амурсельмаш 1 ТД-10000/35 Тупиковая 35 5АН

2 ТДНС-10000/35

ПС Промышленная 1 ТДНС-16000/35 Узловая 35 5АН

2 ТДНС-10000/35

ПС Коммунальная 1 ТД-10000/35-74У1 Тупиковая 35 4Н

2 ТМН-10000/35

ПС Нагорная 1 ТМН-6300/35 Проходная 35 5АН

2 ТМН-6300/35

ПС Томь 1 ТМН-10000/35 Узловая 35 4Н

2 ТДНС-10000/35

ПС Никольская 1 ТМ-2500/35 Проходная 35 5АН

2 ТМ-2500/35

ПС Киселеозерка 1 ТМН-4000/35 Проходная 35 5АН

2 ТМН-4000/35

ПС Князевка 1 ТМН-2500/35 Проходная 35 5АН

2 ТМ-2500/35

ПС Томичи 1 ТМН-4000/35 Узловая 35 4Н

2 ТМН-4000/35

ПС Лохвицы 1 ТМ-2500/35 Проходная 35 5АН

2 ТМ-2500/35

ПС Пригородная 1 ТМ-1600/35 Проходная 35 5АН

2 ТМ-1600/35

*Вид РУ:

5АН - Мостик с выключателями в цепях трансформаторов 4Н - Два блока

Протяжённость линий электропередачи показана в таблице 2.

Таблица 2

_Протяжённость ВЛ 35 кВ.__

Наименование ВЛ Марка провода Длинна ВЛ, км

1 2 3

35 кВ

Белогорск - Амурсельмаш № 1 АС-120 1,46

Белогорск - Амурсельмаш № 2 АС-120 1,46

Белогорск - Промышленная № 1 АС-120 3,5

Белогорск - Промышленная № 2 АС-120 3,5

Промышленная - Коммунальная АС-70/АС-120 2,8/1,23

Белогорск - Нагорная АС -240 17,8

Нагорная - Томь АС -240 7,6

Томь - Никольская АС -70 9,7

Никольская - Киселеозерка АС -70 13

Киселеозерка - Князевка АС -120/АС-70 8,2/12

Князевка - Томичи АС-95/АС-120 19/8,2

Томичи - Лохвицы АС-95/АС-50 8,3/2

Томичи - Пригородная АС-95/АС-70 25,5/0,9

Белогорск - Пригородная АС 95/АС-70 9,5/0,9

Большинство ЛЭП являются одноцепными. Многие из линий выполнены не одним сечением и маркой провода, а двумя, что негативно влияет на работу сети, увеличивает потери в линии, а также снижает надежность. Большинство оборудования уже морально и технически устарело и нуждается в замене.

Для анализа режимной ситуации сети 35 кВ использовались:

- Схема нормального зимнего режима АО «ДРСК» филиала «Амурские ЭС» 2016-2017 г.;

- Контрольные замеры на подстанциях в зимний период;

Таблица 3

Коэффициенты загрузки на подстанциях._

Наименование ПС № тр-ра Тип трансформатора Кзагр AU

1 2 3 4 5

ПС Амурсельмаш 1 ТД-10000/35 0,78 10

2 ТДНС-10000/35 В резерве

ПС Промышленная 1 ТДНС-16000/35 0,54 -6

2 ТДНС-10000/35 В резерве

ПС Коммунальная 1 ТД-10000/35-74У1 0,76 8

2 ТМН-10000/35 В резерве

ПС Нагорная 1 ТМН-6300/35 В резерве

2 ТМН-6300/35 0,63 4

ПС Томь 1 ТМН-10000/35 В резерве

2 ТДНС-10000/35 0,57 -6,5

ПС Белогорск 1 АТДЦТН-63000/220/110/10 0,19 2

2 АТДЦТН-63000/220/110/10 0,19 2

3 ТДТН-40000/220/35/10 0,76 2

4 ТДТН-40000/220/35/10 0,76 2

Из таблицы видно, что в сети есть как перегруженные, например, ПС 35/10 Коммунальная и ПС 35/10 Амурсельмаш, так и трансформаторы, работающие практически в холостом ходу такие как на ПС 35/10 Промышленная. Трансформаторы необходимо заменять на трансформаторы по мощности, подходящие питаемой нагрузке с коэффициентом загрузки близким к 0,7. Дальнейший анализ режимной ситуации проведем непосредственно для сети 10кВ подключенных от ПС 35/10 Амурсельмаш, Коммунальная, Промышленная, так как на этих подстанциях отклонения напряжений, а также коэффициент загрузки выходит за допустимые пределы.

Для анализа потерь в сетях 35 кВ использовались:

- Результаты расчетов потерь в программном комплексе РТП - 3;

- Контрольные замеры на подстанциях;

Таблица 5

Потери на городских ПС 35кВ._

№ П/П Наименование ПС Потери, МВт*ч Суммарные потери, % Технические потери, %

1 ПС "Амурсельмаш" 17 192,726 34,77% 13,72%

2 ПС "Коммунальная" 14 697,535 30,81% 18,45%

3 ПС "Нагорная" -447,720 -2,46% 0,28%

4 ПС "Промышленная" 9 531,516 18,91% 6,66%

5 ПС "Томь" 14 674,480 23,05% 6,97%

6 Суммарные потери по городу Белогорск 121394,213 32,96% 13,11%

Из таблицы видно, что относительные технические потери в городе находится на высоком уровне 13.11%. Потери являются индикатором состояния сетей. Для анализа динамики изменения представим уровень потерь в городских сетях за последние 5 лет на рисунке 7

2013 ГОД 2014 ГОД 2015 ГОД 2016 ГОД 2017 ГОД

Рис..7. Динамика изменений потерь городских сетей

Проанализировав динамику изменения уровня потерь можно сравнив значения за последние 5 лет, можно безошибочно сделать вывод о планомерном росте технических потерь в городе, что обусловлено ежегодным ростом нагрузок, износом оборудования, а также увеличением длины линий, питающих эти нагрузки.

По опыту эксплуатации уровень технических потерь по городу в 2017 году составляет 13.11%. Это очень высокий процент потерь электрической энергии, обусловленный техническим процессом ее передачи. Однако есть очаги повышенных потерь где уровень по расчетам в программе РТП - 3, выше среднего значения по городу. Это ПС 35 кВ Амурсельмаш, где уровень технических потерь в 2017 году остановился на отметке 13,72% и ПС 35 кВ Коммунальная 18,45%. Снижением потерь в сети 10 кВ питаемой именно от этих ПС 35/10 кВ целесообразнее всего заняться в первую очередь. На оставшихся городских ПС 35кВ, процент потерь гораздо ниже чем на указанных выше подстанциях. Поэтому в магистерской диссертации будут приняты меры непосредственно по снижению потерь, отклонений напряжения и нормализации коэффициента загрузки именно на этих очагах.

Библиографический список

1. Основы современной энергетики в 2т. : Учеб. : рек. Мин. обр. РФ : Т2. Современная электроэнергетика / под ред. Е.В. Аметистова. - М.: Издат. дом МЭИ, 2010. - 632 с

2. Схемы принципиальные электрические распределительных устройств подстанций напряжением 35-750 кВ. Типовые решения, Энергосетьпроект, 2006 г.

3. Электроэнергетические системы исети : учеб.-метод. комплекс для спец. 140203, 140204, 140205/ АмГУ, Эн.ф.; сост. Н. В. Савина. -Благовещенск: Изд-во Амур. гос. ун-та, 2012. -242 с.

БЕБНОВСКАЯ ИРИНА СЕРГЕЕВНА - магистрант, Амурский государственный университет, Россия, Россия.

ЧЕРЧЕНКО КИРИЛЛ АНАТОЛЬЕВИЧ - магистрант, Амурский государственный университет, Россия, Россия.