CC BY
15УДК 621.316.72
В.А. Гамолин
ВЫБОР И ХАРАКТЕРИСТИКА КОМПОНЕНТОВ ДЛЯ ПЕРЕВОДА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ НА АКТИВНО-АДАПТИВНУЮ НА РАССМАТРИВАЕМОМ УЧАСТКЕ АМУРСКИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ
В данной статье произведен структурный анализ подстанций участка электрической сети Амурской области. На основании анализа предложен выбор компонента для перевода сети на активно-адаптивную на примере конкретной подстанции рассматриваемого энергорайона. Сделаны аналитические выводы о целесообразности применения такого компонента активно-адаптивных сетей.
Ключевые слова: структурный анализ, тяговая подстанция, компенсация реактивной мощности, резкопеременная нагрузка, регулирование напряжения.
Общая цель структурного анализа состоит в том, чтобы, исходя из описания элементов системы и непосредственных связей между ними получить заключение о структурных свойствах системы в целом и основных ее подсистем.
Структурный анализ электроэнергетической системы включает в себя следующие задачи:
- структурный анализ ЛЭП;
- структурный анализ ПС.
В качестве объекта рассмотрен участок электрических сетей Амурской области. Граф эквивалента рассматриваемой сети приведен на рисунке 1.
В данной работе произведён структурный анализ подстанций по схемам РУ, по количеству и маркам установленных на них трансформаторов. Результаты структурного анализа представлены в таблицах 1 и 2.
Зейская ГЭС
© Гамолин В.А., 2018.
Научный руководитель: Савина Наталья Викторовна - доктор технических наук, профессор, Амурский государственный университет, Россия.
Вестник магистратуры. 2018. № 7(82)
ISSN 2223-4047
Таблица 1
Подстанции по схемам РУ_
Наименование ПС Схема РУ ВН
Белогорск Одна рабочая секционированная выключателем система шин (9)
Белогорск-тяга Мостик (5АН)
Благовещенская Одна рабочая секционированная выключателем система шин (9)
Короли-тяга Мостик (5АН)
Ледяная Одна рабочая секционированная выключателем система шин (9)
Ледяная-тяга Два блока линия-трансформатор (4Н)
Шимановск Мостик (5АН)
Шимановск-тяга Мостик (5АН)
Завитая Две рабочие и обходная системы шин (13Н)
Мухинская-тяга Одна рабочая секционированная выключателем и обходная системы шин (12)
Сиваки-тяга Два блока линия-трансформатор (4Н)
НПС-24 Мостик (5АН)
Сиваки Мостик (5АН)
Чалганы-тяга Мостик (5АН)
Ключевая Одна рабочая секционированная выключателем и обходная системы шин (12)
Магдагачи Одна рабочая секционированная выключателем система шин (9)
Светлая Две рабочие и обходная системы шин (13Н)
Отдельно выделим ПС Амурская, поскольку для нее рассматриваются РУ двух классов номинального напряжения.
РУ 500 кВ: Трансформаторы-шины с полуторным присоединением линий (16). РУ 220 кВ: Две рабочие и обходная системы шин (13Н).
Таблица 2
Количество и марки установленных на подстанциях трансформаторов_
Наименование ПС Количество и марки трансформаторов
Белогорск 2 х АТДЦТН-63000/220/110/10, 2 х ТДНТ-40000/220/35/10
Белогорск-тяга 2 х ТДНТЖ-40000/220/27,5/10
Благовещенская 2 х АТДЦТН-125000/220/110/35
Амурская 6 х АОДЦТН-167000/500/220/10, 2 х АТДЦТН-63000/220/110/35
Короли-тяга 2 х ТДНТЖ-40000/220/27,5/10
Завитая 2 х ТДНТ-25000/220/35/10
Ледяная 2 х ТДТНГ-20000/220/3 5/6
Ледяная-тяга 2 х ТДНТЖ-40000/220/27,5/10
Шимановск 2 х ТДТН-25000/220/35/10
Шимановск-тяга 2 х ТДНТЖ-40000/220/27,5/10
Мухинская-тяга 2 х ТДНТЖ-40000/220/27,5/10
НПС-24 2 х ТРДН-25000/220/10
Сиваки АТДЦТН-63000/220/110/6, АТДЦТН-30000/220/110/6
Сиваки-тяга 2 х ТДНТЖ-40000/220/27,5/10
Чалганы-тяга 2 х ТДНТЖ-40000/220/27,5/10
Ключевая ТДТН-25000/220/35/10, ТМН-4000/35/10
Светлая 2 х АТДЦТН-63000/220/110/35, 2 х ТДТНГ-20000/220/3 5/10
Магдагачи ТДНТЖ-40000/220/27,5/10, ТДНТЖ-40000/220/3 5/27,5 ТДТН-25000/220/35/10
Всего в рассматриваемом районе 18 подстанций, из них большинство являются двухтрансформа-торными, по виду присоединения к сети проходными. Из всех подстанций в рассматриваемой сети 7 подстанций являются тяговыми. Это ПС «Чалганы-тяга», «Мухинская-тяга», «Шимановск-тяга», «Ледя-ная-тяга», «Сиваки-тяга», «Белогорск-тяга», «Короли-тяга». Так же на ПС «Магдагачи» установлены 2 трансформатора со ступенью напряжения 27,5 кВ.
В связи с высокой долей тяговой нагрузки в рассматриваемом энергорайоне энергосистемы Амурской области суточный график нагрузки имеет резкопеременный характер. Ввиду отсутствия генериру-
ющего оборудования и управляемых шунтирующих реакторов на большинстве ПС Западного энергорегиона Амурской области невозможно выполнять плавное регулирование уровней напряжения. Уровни напряжений в сети 220 кВ изменяются в широких диапазонах в течение суток. Это обусловлено тем, что тяговые подстанции генерируют токи высших гармоник в питающую сеть. Возникают также проблемы несимметрии токов и напряжений как в тяговой, так и во внешней системе электроснабжения из -за того, что электровозы потребляют однофазный ток, а линии электропередачи трехфазные.
На рассматриваемом участке электрических сетей Амурской области в результате структурного анализа выделено 8 подстанций, оснащенных тяговыми трансформаторами. Исходя из приведенной выше характеристики можно сделать вывод о том, что каждая из этих подстанций в той или иной степени генерирует в питающую сеть токи высших гармоник, искажающие качество электрической энергии и оказывающие негативное влияние на электрооборудование.
Для компенсации реактивной мощности и повышения коэффициента мощности, фильтрации высших гармоник тока, снижения колебаний напряжения и улучшения параметров качества электроэнергии (снижение несимметрии напряжения и стабилизация напряжения) применяются статические тиристор-ные компенсаторы реактивной мощности (далее СТК) - силовые управляемые устройства активно -адаптивных сетей, относящиеся к технологиям управляемых систем электропередачи переменного тока (FACTS).
В качестве объекта для применения СТК выбрана ПС Мухинская-тяга. Эта подстанция является узловой. Являясь центром резко-переменной нагрузки, она связана с подстанциями Шимановск/т, Ледяная/т, НПС-24, Сиваки/т, Чалганы/т. Такая связь характеризует целый каскад «неоднородных» нагрузок, что приводит к значительным колебаниям напряжения в сети.
Основными регуляторами напряжения на данном участке являются ПС Сковородино и ПС Амурская с установленными на них УШР. Но в основном УШР на ПС Сковородино оказывает влияние на уровень напряжения на участке Могоча-Сковородино, а УШР на ПС Амурская в основном на ВЛ 500 кВ Амурская-Хэйхэ. К тому же УШР не обеспечивает достаточно быстрый уровень регулирования напряжения.
Установку СТК примем на стороне 27,5 кВ, что непосредственно позволит регулировать уровень напряжения на этой ступени, снизить уровень токов высших гармоник и т.д. Так же при наиболее тяжелых режимах, таких как выход на изолированную работу Южно-Якутского энергорайона (потеря генерации в размере 290 МВт), СТК позволит повысить статическую и динамическую устойчивость системы.
Исходя из того, что суммарная мощность ПС Мухинская/т составляет 2*40 МВА, и из того что на тяговых подстанция реактивная мощность нагрузки может превышать активную в несколько раз, примем к установке СТК мощностью 100 МВар. Это позволит соблюдать полный диапазон регулирования и коэффициент мощности.
Компенсация потребляемой реактивной мощности, снижение уровня высших гармонических составляющих, обеспечение постоянного уровня напряжения и снижение провалов напряжения в условиях резкопеременной несинусоидальной нагрузки позволят обеспечить значительное повышение эффективности и экономичности эксплуатационных режимов технологического оборудования. Точный анализ внедрения данной технологии возможен только после технико-экономического обоснования.
ГАМОЛИН ВЛАДИМИР АЛЕКСАНДРОВИЧ - магистрант, Амурский государственный университет, Россия.
