The integration of new substations into the existing network requires a thorough analysis of operating modes, including the assessment of power flows. Exceeding the permissible values can lead to overloads, violations of static and dynamic stability, and even accidents. It is especially important to consider factors such as increased loads, changes in network topology, and equipment operating conditions. The results of this study will help optimize network operation and minimize the risk of accidents.
Keywords: flow, capacity, dynamic stability, energy regions, integration
Введение
Современные энергосистемы представляют собой сложные динамические комплексы, где баланс потоков мощности играет ключевую роль в обеспечении надежности и эффективности. В условиях роста энергопотребления и интеграции новых объектов, таких как подстанции, особую актуальность приобретает исследование допустимых перетоков мощности. В данной работе рассматривается подключение новой подстанции к электрической сети Ростовского энергорайона с анализом максимально допустимых (МДП) и аварийно допустимых (АДП) перетоков в контролируемом сечении.
Материалы и методы
Для решения поставленных задач использовались следующие методы:
Анализ существующей сети: изучение параметров оборудования, нагрузок и конфигурации сети.
Моделирование в программном комплексе RastrWin3: расчет установившихся режимов (максимального, минимального, послеаварийного).
Технико-экономическое сравнение вариантов: оценка капитальных и эксплуатационных затрат для выбора оптимального решения.
Определение МДП и АДП: применение критериев статической устойчивости, проверка по нагреву и напряжению.
Результаты исследования .
В рамках исследования выполнены следующие этапы:
- Подключение новой подстанции: разработаны два варианта присоединения подстанции ПС-15 к сети (через ПС-11 и ПС-3 или через ПС-11 и ПС-10).
- Расчет параметров сети: определены сопротивления линий и трансформаторов, построены схемы замещения.
- Моделирование режимов: проведены расчеты максимального, минимального и послеаварийного режимов.
- Проверка оборудования: проверены сечения проводов по нагреву и коронному разряду, выбраны трансформаторы.
- Определение МДП и АДП: рассчитаны допустимые перетоки мощности в контролируемом сечении.
Схема модели электрической сети с подключением подстанции через ПС-11 и ПС-3 представлена на рисунке 1, а через ПС-11 и ПС-10 на рисунке 2.
Рис. 1. Схема модели электрической сети с подключением подстанции через ПС-11 и ПС-3
Рис. 2. Схема модели электрической сети с подключением подстанции через ПС-11 и ПС-10
Работа проводилась на базе электрической сети Ростовского энергорайона, включающей:
Три подстанции напряжением 330 кВ.
Восемь подстанций напряжением 110 кВ.
Линии электропередачи (ЛЭП) классов напряжения 330 кВ и 110 кВ.
Новая подстанция ПС-15 с нагрузкой 40 МВт была подключена к этой сети.
Моделирование выполнялось в программном комплексе RastrWin3, который предназначен для расчета, анализа и оптимизации установившихся режимов электрических сетей. Программа позволила:
Рассчитать потоки мощности и напряжения в узлах.
Оценить потери активной и реактивной мощности.
Проверить устойчивость сети в нормальных и аварийных условиях.
Данная информация по различным параметрам сети для максимального режима приведена в таблицах 1 и 2.
Таблица 1
Информация по узлам максимального режима электрической сети
Таблица 2
Информация по ветвям максимального режима электрической сети
Заключение по расчету максимального режима: уровни напряжения в электрической сети находятся в допустимых пределах (
Контролируемое сечение, для которого определялись МДП и АДП, включает ЛЭП Л-1,
Л-2 и Л-3 напряжением 330 кВ. Эти линии обеспечивают переток активной мощности в энергорайоне и являются критическими с точки зрения устойчивости.
Допустимые перетоки мощности по рассматриваемом сечение приведены в таблице 3.
Таблица 3
Допустимые перетоки мощности по рассматриваемом сечение
|
Рассматриваемый критерий |
Допустимый переток активной мощности, МВт |
|
Определение МДП и АДП по критерию обеспечения нормативного коэффициента запаса СУ по активной мощности в доаварийной схеме |
976,3/1127,4 |
|
Определение МДП по критерию обеспечения нормативного коэффициента запаса СУ по активной мощности в послеаварийном режиме при отключении Л-1 |
965,3 |
|
Определение МДП по критерию обеспечения нормативного коэффициента запаса СУ по напряжению в узле нагрузки в нормальной схеме |
1129,1 |
|
Определение МДП по критерию обеспечения нормативного коэффициента запаса СУ по напряжению в узле нагрузки в послеаварийном режиме при отключении Л-1 |
968,1 |
|
Определение МДП по критерию обеспечения допустимой токовой нагрузки ЛЭП и электросетевого оборудования в нормальном режиме |
1149,1 |
|
Определение МДП по критерию обеспечения допустимой токовой нагрузки ЛЭП и электросетевого оборудования в послеаварийном режиме при отключении Л-1 |
1008,1 |
Вывод: максимально допустимый переток сечения равен 965,3 МВт, аварийно допустимый переток контролируемого сечения равен 1127,4 МВт
Обсуждение и заключение.
Проведенное исследование позволило:
- Обосновать оптимальный вариант подключения новой подстанции (первый вариант, как более экономичный).
- Определить допустимые перетоки мощности в контролируемом сечении, обеспечивающие устойчивость сети.
- Разработать рекомендации по предотвращению перегрузок в нормальных и аварийных режимах.
Результаты работы могут быть использованы для повышения надежности и эффективности эксплуатации электрических сетей, а также для планирования дальнейшего развития энергорайона.
Перспективы:
Углубленный анализ динамической устойчивости.
Внедрение автоматизированных систем мониторинга перетоков в реальном времени.
Оптимизация схем компенсации реактивной мощности.
Литература:
- Испытательная установка VLF Test System 40. Руководство по эксплуатации, URL: https://www.ruscable.ru/doc/documentation/test-yii-b-1–07115.html
- Инструкция по применению и испытанию средств защиты, используемых в электроустановках. Минэнерго РФ, приказ № 261 от 30.06.2003 г.
- Арбузов Р. С. Современные методы диагностики воздушных линий электропередачи / Р. С. Арбузов, А. Г. Овсянников. — Новосибирск: Наука, 2009. — 135 с.
- Байков И. Применение дистанционных методов при обследовании воздушных линий электропередачи // И. Байков, П. Голубев, Ю. Сизых // Электроэнергия. Передача и распределение. — 2016. — № 1
- Валиев А. В. Опыт применения БЛА «Птеро-Е» для поиска мест аварии на ЛЭП / А. В. Валиев // Кабель-news. — 2009. — № 11. — C. 20–22.
- Основные технические характеристики системы непрерывного контроля параметров силового трансформаторного оборудования SAFE-T, URL: https://www.bpa.ru/pdf/tekh-kharakteristiki-snk-safe-t.pdf
- Диагностика высоковольтных выключателей // Энергетика: оборудование. Документация [Электронный ресурс]. URL: http://forca.ru/stati/podstancii/diagnostika-vysokovoltnyh-vyklyuchateley.html
- Михеев Г. М. Цифровая диагностика высоковольтного электрооборудования. — М.: Додэка-ХХI, 2015. — 304 с.
- СКБ ЭП: ПКВ/У3.0. Безразборная диагностика выключателей 10–1050 кВ. / Н. Чернышов // Новости электротехники, № 2 (80), 2013. [Электронный ресурс]. URL: http://www.news.elteh.ru/arh/2013/80/39.php
