Введение

Изменение топологии электрической сети (ИТ) как самостоятельное управляющее воздействие (УВ), так и в совокупности с другими УВ в составе автоматики разгрузки при близких и затяжных коротких замыканиях (АРБЗКЗ) в ряде случаев является наиболее эффективным для обеспечения динамической устойчивости генерирующего оборудования.

В статье приводится описание условий и принципов выполнения устройств АРБЗКЗ с воздействием на ИТ, установленных на электростанциях ОЭС Юга.

АРБЗКЗ Краснодарской ТЭЦ

По результатам расчетов, выполненных в связи с увеличением мощности Краснодарской ТЭЦ до 1120 МВт при вводе в работу ПГУ мощностью 440 МВт, определено нарушение динамической устойчивости генерирующего оборудования электростанции при трехфазных КЗ с отказом выключателей в сети 220 кВ. Анализ возможности применения УВ для обеспечения сохранения динамической устойчивости, приведенных в [1] и [2], показал:

-техническую невозможность применения на Краснодарской ТЭЦ кратковременной разгрузки турбин (КРТ) и электрического торможения (ЭТ);

-применение УВ на отключение генераторов (ОГ) эффективно при объеме ОГ достигающем 1025 МВт (92% мощности электростанции), что является недопустимым в условиях дефицита генерирующей мощности в Кубанской энергосистеме.

Исходя из этих условий была проанализирована эффективность УВ на ИТ. По результатам анализа, определено, что при условии максимально быстрой реализации отключения секционных выключателей (СВ) и шиносоединительных выключателей (ШСВ) Краснодарской ТЭЦ с разделением распределительного устройства (РУ) электростанции на четыре секции и отключением генераторов секции, вблизи которой произошло затяжное КЗ, устойчивость остальных генераторов сохраняется. Эффективность УВ на ИТ обусловлена снижением тяжести КЗ за счет электрического «отдаления» генерирующего оборудования от места КЗ. На Рис. 1. приведены графики изменения напряжения на секции 220 кВ, вблизи которой произошло КЗ, и неповрежденных секциях 220 кВ Краснодарской ТЭЦ с учетом предложенного УВ на ИТ, которые отражают эффективность ИТ. Графики получены по результатам моделирования в программном комплексе Eurostag.

Рис. 1 Графики изменения напряжения на секциях 220 кВ Краснодарской ТЭЦ при КЗ с отказом выключателя на IV секции

Таким образом, применяя совокупность УВ на ИТ и выборочное ОГ, возможно сохранение динамической устойчивости Краснодарской ТЭЦ. При этом значение необходимого объема ОГ составляет от 135 до 440 МВт (12-39% мощности электростанции), что является допустимым по условиям энергоснабжения Кубанской энергосистемы.

В соответствии с вышеуказанными результатами анализа эффективности УВ, сформирован и реализован алгоритм работы АРБЗКЗ Краснодарской ТЭЦ. На Рис. 2. приведена структурная схема данного устройства.

Рис. 2 Структурная схема устройства АРЗБКЗ Краснодарской ТЭЦ

При КЗ со снижением напряжения ниже уставки пускового органа АРБЗКЗ без выдержек времени реализуется УВ на отключение СВ и ШСВ электростанции. При значении напряжения на любой секции 220 кВ ниже уставки ступени блокировки в течении времени отстройки от ликвидации КЗ основными защитами, фиксируется наличие затяжного КЗ и дается разрешение на пуск избирательного органа (появляется разрешающий сигнал от канала блокировки).

В избирательном органе сравниваются значения напряжений секций шин Краснодарской ТЭЦ и реализуется УВ на отключение секции с меньшим значением напряжения через соответствующие цепи дифференциальной защиты шин (к каждой секции подключено от 1-го до 2-х генераторов). При этом, если КЗ успешно ликвидировано основными защитами действие АРБЗКЗ на отключение секции 220 кВ будет заблокировано.

Применение УВ с действием на ИТ позволяет снизить требуемый для обеспечения динамической устойчивости объем ОГ Краснодарской ТЭЦ в условиях недопущения применения значительных объемов ОГ в Кубанской энергосистеме.

АРБЗКЗ электростанций Астраханской энергосистемы

По результатам расчетов, выполненных в связи с вводом в работу Астраханской ПГУ мощностью 235 МВт, определено нарушение динамической устойчивости генерирующего оборудования при трехфазных КЗ, ликвидируемых основными защитами, и затяжных однофазных и трехфазных КЗ в сети 110 кВ. При этом нарушение устойчивости характеризуется совместной потерей устойчивости Астраханской ПГУ, Астраханской ТЭЦ-2 и Астраханской ГРЭС, расположенных в непосредственной электрической близости.

Анализ возможности применения УВ для обеспечения сохранения динамической устойчивости показал:

-техническую невозможность применения КРТ и ЭТ на действующих Астраханской ТЭЦ-2, Астраханской ГРЭС и вводимой в работу Астраханской ПГУ;

-применение УВ на ОГ эффективно только при объеме ОГ достигающем 725 МВт (100% мощности электростанций Астраханской энергосистемы), что является недопустимым по условиям энергоснабжения Астраханской энергосистемы.

По результатам анализа получено, что применение УВ на ИТ также не дает положительного эффекта, ввиду значительного количества связей между энергообъектами электрической сети 110 кВ в районе размещения электростанций. После этого было разработано несколько вариантов схем переконфигурации существующей сети 110 кВ Астраханской энергосистемы для получения наибольшего эффекта от применения ИТ. По результатам этой работы выделено две динамические зоны в энергосистеме, разделение которых в случае КЗ требует наименьших объемов УВ для обеспечения устойчивости. На Рис. 3. приведена упрощенная схема рассматриваемого энергорайона с указанием динамических зон.

Для формирования данных зон была выполнена перефиксация присоединений Астраханской ПГУ и ПС 110 кВ ЦРП.

С учетом выполненных мероприятий по переконфигурации и выполнения УВ на ИТ с действием на отключение автотрансформатора 220/110 кВ и ШСВ 110 кВ Астраханской ПГУ, ШСВ 110 кВ ПС 110 кВ ЦРП объем ОГ, требуемый для обеспечения устойчивости составил от 120 до 310 МВт (17-43% мощности электростанций Астраханской энергосистемы) при затяжных однофазных КЗ и 430 кВ (59% мощности

Рис. 3 Динамические зоны Астраханской энергосистемы

электростанций Астраханской энергосистемы) при трехфазных КЗ, что является допустимым по условию энергоснабжения Астраханской энергосистемы. При этом обе динамические зоны, выделившиеся в результате КЗ, работают параллельно с ОЭС Юга. Эффект от выполнения ИТ обусловлен снижением тяжести КЗ за счет электрического «отдаления» генерирующего оборудования от места КЗ. На Рис. 4. приведены графики изменения напряжения в динамических зонах при трехфазном КЗ в сети 110 кВ с учетом реализации предложенных УВ на ИТ, которые отражают эффективность ИТ.

Рис. 4 Графики изменения напряжения в сети 110 кВ динамических зон Астраханской энергосистемы

В соответствии с вышеуказанными результатами анализа эффективности УВ, сформированы и реализованы алгоритмы работы устройств АРБЗКЗ Астраханской энергосистемы. От устройств АРБЗКЗ на Астраханской ПГУ и ПС 110 кВ ЦРП без выдержки времени реализуются соответствующие УВ на ИТ. Далее, в зависимости от тяжести, длительности КЗ и места КЗ реализуются требуемые объемы ОГ от устройств АРБЗКЗ на Астраханской ПГУ, Астраханской ТЭЦ-2 и Астраханской ГРЭС.

Применение УВ с действием на ИТ позволяет снизить требуемый для обеспечения динамической устойчивости объем ОГ в Астраханской энергосистеме в условиях недопущения применения значительных объемов ОГ.

Заключение

По результатам проведенных расчетов и анализа УВ, определена эффективность применения УВ на изменение топологии электрической сети для обеспечения сохранения динамической устойчивости электростанций. Разработаны и реализованы алгоритмы устройств АРБЗКЗ с УВ на изменение топологии электрической сети для электростанций ОЭС Юга.

Список литературы

1. ГОСТ Р55105-2012. Единая энергетическая система и изолированно работающие энергосистемы. Оперативно-диспетчерское управление. Автоматическое противоаварийное управление режимами энергосистем. Противоаварийная автоматика энергосистем. Нормы и требования. Утвержден приказом Росстандарта от 15.11.2012 №807ст.

2. СТО 59012820.29.240.001-2011. Автоматическое противоаварийное управление режимами энергосистем. Противоаварийная автоматика энергосистем. Условия организации процесса. Условия создания объекта. Нормы и требования. Утвержден приказом ОАО «СО ЕЭС» от 19.04.2011 №102.

Размещено на Allbest.ru