Информационное письмо
Образец оформления статьи
Анкета автора
13.11.2017

Применение противоаварийной автоматики для повышения надежности энергосистем

Гарафутдинов Рустам Разифович
Факультет авионики, энергетики и инфокоммуникаций, Уфимский государственный авиационный технический университет г. Уфа, Россия
Пашали Диана Юрьевна
доцент, кандидат технических наук, кафедра Электромеханика, факультет авионики, энергетики и инфокоммуникаций Уфимский государственный авиационный технический университет г. Уфа, Россия
Аннотация: проведен анализ надежности северо-западного энергорайона Республики Башкортостан при возможных нарушениях нормального режима работы сети, проведены расчеты в ПК «RastrWin3». На основе анализа предложен метод повышения надежности сети путем модернизации противоаварийной автоматики.
Ключевые слова: противоаварийная автоматика, надежность, энергосистема, модернизация
Электронная версия
Скачать (702.4 Kb)

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:

- удовлетворять в любой момент времени (как текущий, так и на перспективу) общий спрос на электроэнергию;

- противостоять возмущениям, вызванным отказами элементов энергосистемы, включая каскадное развитие аварий и наступление форс-мажорных условий;

- восстанавливать свои функции после их нарушения [1].

Последняя функция как способность энергосистемы возвращаться к установившемуся режиму работы после различного рода возмущений характеризует устойчивость энергосистемы.

Автоматическое противоаварийное управление режимом энергосистемы осуществляется для предотвращения развития возникшего в результате воздействия нарушения нормального режима и сохранения ее функционирования.

В настоящее время энергосистема Республики Башкортостан достаточно надежна и может сохранить устойчивость при достаточно сильных возмущениях. Однако, как и в любой энергосистеме, присутствуют режимы, в которых устойчивость не обеспечивается.

Для оценки надежности энергосистемы Республики Башкортостан была рассмотрена северо-западная часть, включающая Редькино-Арланский и Буйско-Янаульский энергорайоны [2]. Расчетная модель северо-западной части Республики Башкортостан была построена в ПК «RastrWin 3» [3]. Фрагмент расчетной модели показан на рисунке 1.

Были проведены расчеты режимов сети 110 кВ при отключениях из нормальной схемы, из ремонтной схемы, из двойной ремонтной схемы. Было рассмотрены режимы:

- летний при различных направлениях перетока по ВЛ 500 кВ Кармановская ГРЭС – Буйская;

- зимний при различных направлениях перетока по ВЛ 500 кВ Кармановская ГРЭС – Буйская. 

Рисунок 1 – Фрагмент расчетной модели Буйско-Янаульского энергорайона Республики Башкортостан

Рисунок 1 – Фрагмент расчетной модели Буйско-Янаульского энергорайона Республики Башкортостан

На основе результатов расчета сети при отключениях из нормальной схемы, можно сделать вывод о надежности схемы. Сеть сохраняет устойчивость при отключении любого элемента электрической сети и, после действия автоматики, не приводит к перегрузкам и недопустимому снижению напряжения в узлах нагрузки.

В случае с отключениями из нормальной схемы противоаварийная автоматика работает достаточно эффективно и ее действии достаточно для обеспечения надежной работы электрической сети [4].

В случае с отключениями в период ремонта блока 1 Кармановской ГРЭС противоаварийная автоматика работает эффективно и ее действий достаточно для снятия перегрузки с оборудования и сохранения устойчивости сети.

Вследствие отсутствия на автотрансформаторах Кармановской ГРЭС автоматики ограничения перегруза оборудования (АОПО), мероприятия по разгрузке этих автотрансформаторов выполняются диспетчерским персоналом. Перегрузка возможна:

- в период нахождения блока 1 Кармановской ГРЭС в ремонте и аварийном отключении одного автотрансформатора на Кармановской ГРЭС;

- при отключении одного или обоих автотрансформаторов на подстанции (ПС) 500 кВ Буйская.

Одним из способов снижения загрузки оборудования в таких схемах является замыкание транзитов по ВЛ 110 кВ Карманово – Янаул 1,2,3 цепь, ВЛ 110 кВ Аргамак – Редькино 1,2 с последующим переносом электроснабжения ПС 110 кВ Чекмагуш на ПС 110 кВ Языково.

На основе проведенных расчетов можно сделать вывод, что в двойных ремонтных схемах противоаварийная автоматика работает эффективно и ее действий достаточно для снятия перегрузки с оборудования и сохранения устойчивости сети.

Однако в некоторых режимах отключаются потребители, что является существенным недостатком. Это связано с действием АОПО АТ-1(2) ПС 500 кВ Буйская, которая имеет две ступени на отключение потребителей. Но в этих режимах, возможно снять перегрузку АТ-1(2) ПС 500 кВ Буйская не отключая нагрузку. Это достигается исключением влияния транзитных перетоков на шунтирующую сеть.

В связи с выявленными недостатками работы противоаварийной автоматики при нормативных возмущениях предлагается ввод новой ступени АОПО АТ-1,2 ПС 500 кВ Буйская, действующей на размыкание транзита по ВЛ 110 кВ Кармановская ГРЭС – Янаул 1,2,3 цепи.

Ввод данной ступени позволит разгрузить автотрансформаторы от транзитных перетоков, возникающих в шунтирующей сети.

При достижении величины тока до уставки срабатывания автоматика приходит в действие в соответствии выстроенной логике, формируется сигнал, который дает команду на отключение транзита по ВЛ 110 кВ Карманово – Янаул со стороны ПС Янаул. Для этой ступени предусмотрены блокировки, которые не позволят ступени работать неправильно и, тем самым, утяжелить режим:

- блокировка по направлению мощности. Ступень не должна работать при направлении перетока по ВЛ 110 кВ Кармановская ГРЭС – Янаул 1, 2, 3 цепи в сторону ПС 110 кВ Янаул. Так как в этом режиме идет подпитка энергорайона и отключение транзита в этом режиме усугубит ситуацию;

- блокировка при отключенном состоянии двух автотрансформаторов на Кармановской ГРЭС. В режиме, когда оба автотрансформатора на Кармановской ГРЭС отключены, транзит по ВЛ 110 кВ Кармановская ГРЭС – Янаул 1, 2, 3 цепи служит дополнительной связью с единой энергосистемой и при последующем отключении блока 1 Кармановской ГРЭС обеспечит электроснабжение Редькино-Арланского энергорайона. Поэтому для новой ступени вводится запрет на работу при отключенном состоянии обоих автотрансформаторов Кармановской ГРЭС. Если в этом случае автоматика сработает, то это может привести к погашению энергорайона, так как другие связи энергорайона (по ВЛ 110 кВ Кармановская ГРЭС – Закамская 1,2 цепь, ВЛ 110 кВ Аргамак – Редькино 1,2 цепь) не смогут обеспечить электроснабжение в полном объеме;

- блокировка по направлению мощности реализуется с помощью реле направления мощности, которое будет установлено на ПС 110 кВ Янаул. При направлении перетока активной по ВЛ 110 кВ Кармановская ГРЭС – Янаул 1,2,3 цепи в сторону ПС 110 кВ Янаул будет осуществлен запрет на работу ступени.

Для реализации блокировки при отключенном состоянии двух автотрансформаторов на Кармановской ГРЭС необходимо наличие автоматики фиксирующей отключение автотрансформаторов (ФОА).

Были проведены расчеты установившегося режима в наиболее тяжелых режимах работы, где ранее предусматривалось отключение потребителей с целью подтвердить целесообразность ввода новой степени АОПО. В результате проведенных расчетов, было выяснено, что пятая ступень АОПО АТ-1,2 ПС 500 кВ Буйская работает достаточно эффективно. Мы имеем возможность снижения загрузки сетевого оборудования до допустимых значений без отключения потребителей.

Список литературы:

1. Стандарт ОАО «СО ЕЭС» Автоматическое противоаварийное управление режимами энергосистем. Противоаварийная автоматика энергосистем. Условия организации процесса. Условия создания объекта. Нормы и требования. СТО 59012820.29.240.008-2008.

2. Схема и программа перспективного развития электроэнергетики Республики Башкортостан на период 2017-2021 гг.

3. Программный комплекс RastrWin3. Руководство пользователя.29.08.2012.

4. Методические указания по устойчивости энергосистем. Утверждено приказом Минэнерго России от 30.06.2003 №277.