Исследование надежной и эффективной работы Волгоградской энергосистемы при аварийном отключении ТЭЦ

Размещено на http://www.allbest.ru/

Исследование надежной и эффективной работы Волгоградской энергосистемы при аварийном отключении ТЭЦ

О.И. Желяскова,

М.М. Султанов

Аннотация

В данной статье рассмотрены проблемы надежности и эффективности работы Волгоградской энергосистемы в случае аварийного отключения генераторов ТЭЦ. Проанализированы основные элементы генерации энергосистемы и их работа. Выявлена и обоснована необходимость развития и реконструкции участков энергосистемы. На основе проведенного исследования автором предлагается устранение узкого места за счет установки новых трансформаторов большей мощности, а также строительства дополнительной линии 220 кВ.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: надежность, эффективность, энергосистема, линия, автотрансформатор, станция, подстанция, мощность, перегруз оборудования. аварийный генератор энергосистема

Гарантией экономического развития регионов России являются надежность и эффективность работы энергетической отрасли. Одним из важнейших условий работы энергосистемы это соблюдение баланса мощности [1].

Надежность энергетической системы является комплексным свойством и определяется, как способность энергосистемы выполнять функции по производству, передаче, распределению и снабжению потребителей электрической энергией в требуемом количестве и нормированного качества путем взаимодействия генерирующих установок, электрических сетей и электроустановок потребителей, в том числе [2]:

1) удовлетворять в любой момент времени общий спрос на электроэнергию;

2) противостоять возмущениям, вызванным отказами элементов энергосистемы;

3) восстанавливать свои функции после их нарушения.

На сегодняшний день статистика генерации и потребления мощности, которая складывается из ГЭС, шести ТЭЦ, промышленной генерации и промышленных и бытовых потребителей, приведена на рис.1. Существующий дефицит собственной генерации в регионе, покрытие необходимой мощности происходит за счет потребления из транзитной мощности [3].

Волгоградская область является важным звеном в осуществлении транзита электрической энергии (в среднем 300 Мвт) с Центра на Юг России. В состав энергосистемы входят Волжская ГЭС, Волжская ТЭЦ, Волжская ТЭЦ-2, Волгоградская ТЭЦ-2, Волгоградская ТЭЦ-3, Камышинская ТЭЦ и Михайловская ТЭЦ. Суммарная генерирующая мощность в среднем составляет 2500 МВт, что является достаточным для обеспечения электроэнергией потребителей, а также транзита в соседние области. Транзит осуществляется через так называемые сечения [3].

Волгоградская энергосистема, представ-ленная на рис. 1, считается достаточно уязвимой, поскольку имеет мало внешних связей 500 и 220 кВ.

Рис. 1 Часть схемы Волгоградской энергосистемы.

На базе Тренажера Волгоградского РДУ ОИК АСДУ было проведено исследование. Задачей исследования заключалось в проверке надежности и эффективности работы энергосистемы в случае аварийного отключения всех генераторов тепловых станций [4].

ОИК АСДУ представляет собой интегрированный комплекс специализированного системного, прикладного, библиотечного, инструментального и сервисного ПО, а также программных средств СУБД для создания диспетчерских информационно-управляющих систем реального времени.

Данный тренажер предназначен для решения оперативных задач, в частности для диспетчеров энергосистем. В данном тренажере, представленном на рис. 2, возможно смоделировать какую-либо неполадку и произвести оперативные переключения для предотвращения аварии. В основу тренажера взят один день, наиболее тяжелый по нагрузке, в котором будут производиться отключения генераторов на тепловых станциях.

Рис. 2 - Участок мнемосхемы с тренажерного комплекса ОИК.

В связи с тем, что Камышинская и Михайловская ТЭЦ по мощности выдают менее 100 Мвт, будем считать, что они никаким образом при отключении не повлияют на энергосистему.

При отключении Волжских ТЭЦ 497 МВт и ТЭЦ-2 240 МВт нагрузку на себя принимают частично Волжская ГЭС и ОЭС Центра. При этом линия 500 кВ Балаковская АЭС - Трубная не перегрузилась, рис. 3., поэтому надежность энергосистемы Волгоградской области сохранилась.

Рис. 3 - Участок мнемосхемы: линия 500 кВ Балаковская АЭС - Трубная, станции Волжская ТЭЦ и ТЭЦ-2.

Волгоградские ТЭЦ-2 300 МВт и ТЭЦ-3 236 МВт на сегодняшний день выдают основную мощность для завода АО Каустик. Но в энергосистему они также выдают некоторое количество мощности. В случае отключения Волгоградских ТЭЦ-2 и ТЭЦ-3 Волгоградская энергосистема теоретически могла бы восполнить недостающую мощность также за счет поднятия мощности Волжской ГЭС и большего перетока из ОЭС Центра. Но в этом случае происходит сильнейший перегруз линии 220 кВ Гумрак - Красноармейская с отпайкой на Волгоградскую ТЭЦ-3 - 490 Мвт, а также перегруз автотрансформаторов: АТ-1 на ПС Красноармейская - 804 МВт и АТ-1 Волгоградская ТЭЦ-3 - 633 МВт, представленные на рис. 4.

Рис. 4 - Участок мнемосхемы: станции Волгоградская ТЭЦ-2 и ТЭЦ-3.

Поскольку вся энергосистема взаимосвязана между собой было выявлено, что в связи с отключением Волгоградской ТЭЦ-3 происходит перегруз сечения Юг Волгограда 300-335 МВт, что не позволяет поставить необходимую мощность на черноморское побережье. В данном случае нарушается надежность и эффективность работы Волгоградской энергосистемы. Перегруз линий и автотрансформаторов приводит к быстрому старению оборудования и раннему ремонту, а затем и замене.

Проведя данное исследование на базе тренажера [5], было выявлено одно из узких мест Волгоградской энергосистемы, влияющее на надежность и эффективность работы энергосистемы.

Предлагаемое решение проблемы заключается в замене автотрансформаторов мощностью 200 МВт на большие мощности. Предположим по 2 АТ 500 МВт, а также строительство второй линии 220 кВ Гумрак - Красноармейская с отпайкой на Волгоградскую ТЭЦ-3.

Список обозначений

ГЭС - гидроэлектростанция;

ТЭЦ - теплоэлектроцентраль;

ПС - подстанция;

ОИК АСДУ - оперативно-информационный комплекс автоматизированной системы диспетчерского управления;

ПО - программное обеспечение;

СУБД - системы управления базами данных;

ОЭС - объединенная энергосистема;

АТ - автотрансформатор.

Список литературы

1. Электроснабжение/ Б.И. Кудрин// М: Академия, 2013.

2. Об утверждении СиПР Волгоградской области на 2016 - 2020 годы: Постановление губернатора Волгоградской области от 13.06.2016 года № 475 - 2016.

3. Об утверждении СиПР Волгоградской области на 2017 - 2021 годы: Постановление губернатора Волгоградской области от 28.04.2017 года № 248 - 2017.

4. ГОСТ Р 55890 - 2013. Регулирование частоты и перетоков активной мощности. - М.: Стандартинформ, 2014.

5. ЗАО Монитор электрик. Программное обеспечение: Оперативно-информационный комплекс автоматизированной системы диспетчерского управления.

Размещено на Allbest.ru