Понедельник, 25.09.2017, 19:51
Высшее образование
Приветствую Вас Гость | RSS
Поиск по сайту



Главная » Статьи » Экология

Анализ надежности электроэнергетической системы Калининградской области и безопасности электроснабжения региональных потребителей

Рассмотрена электроэнергетическая система Калининградской области. Дан анализ системной аварии в энергосистеме Калининградской области. Оценена ее надежность и даны предложения по повышению надежности и безопасности электроснабжения региональных потребителей.


Анализ надежности электроэнергетической системы Калининградской области и безопасности электроснабжения региональных потребителей


Под надежностью электроэнергетической системы (ЭЭС) понимается ее способность выполнять свою основную функцию — бесперебойное электроснабжение потребителей электроэнергии (ЭЭ) требуемого нормативного качества.

В качестве критерия надежности ЭЭС принимают относительное значение недоотпуска ЭЭ, причинами которого являются отключения:
— аварийное отключение потребителей при аварийных нарушениях режимов в ЭЭС;
— отключение элементов или полное погашение питающих подстанций вследствие нарушения схемы ЭЭС;
— оперативное отключение потребителей для предотвращения повреждения электрооборудования в условиях резкого снижения качества поставляемой ЭЭ.

Такие отключения приводят к ущербу [1], значения которого приведены в табл. 1. Анализ этих данных свидетельствует о значительном влиянии фактора времени. Этот фактор чрезвычайно важен для обеспечения безопасности при электроснабжении электроприемников второй (два независимых источников питания) и третьей (один источник питания) категорий надежности электроснабжения, так как данные потребители ЭЭ, как правило, не имеют аварийных источников питания. Поэтому длительный перерыв в электроснабжении для этих потребителей небезопасен: выход из строя индивидуальных систем отопления, остановка лифтов и пр.

Таблица 1
Ущерб от недоотпущеной мощности, долл./кВт

Следует отметить, что износ основного электрооборудования и сетей ЭЭС Российской Федерации составляет около 70%. Это приводит к крупным системным авариям: г. Москва (2005 г.), г. Санкт-Петербург (2010 г.), западная часть Калининградской области (полное прекращение электроснабжения 13 августа 2011 г.).

Калининградская ЭЭС имеет системообразующую сеть на напряжении 330 кВ (рис. 1). Через эту сеть осуществляется связь с энергосистемой Литвы и передача больших объемов электроэнергии.

Рис. 1. Электроэнергетическая сеть Калининградской области


При установленной мощности ЭЭС Калининградской области 1000 МВт основным источником ЭЭ является Калининградская ТЭЦ-2 установленной мощностью 900 МВт, обеспечивающая 98 % потребности области в ЭЭ. На рис. 2 приведены данные о выработке, потреблении и выдачи ЭЭ в 2011 г. [3]. Таким образом, Калининградская ЭЭС является избыточной по активной мощности.

  Баланс электроэнергии по Калининградской ЭЭС
Рис. 2. Баланс электроэнергии по Калининградской ЭЭС в 2011 г.:
1 — выработка электроэнергии; 2 — потребление электроэнергии; 3 — сальдо-переток

Системная авария 13 августа 2011 г. в Калининградской ЭЭС, в результате которой западная часть ЭЭС Калининградской области первоначально перешла в изолированный режим с питанием от Калининградской ТЭЦ-2, а затем полностью обесточилась, обусловлена рядом причин. Основные: ЛЭП 330 кВ Советск — Северная и ряд ЛЭП 110 кВ были в ремонте; ЛЭП 330 кВ Советск — Центральная отключилась из-за грозы; выработка Калининградской ТЭЦ-2 составила 408 МВт, потребление западной части Калининградской области ЭЭС 330 МВт. Сложнозамкнутая сеть Калининградской ЭЭС 110 кВ не позволяет передавать большие потоки ЭЭ (табл. 2).

Таблица 2
Пропускная способность и дальность линий передачи 110, 330 кВ |2]

Пропускная способность и дальность линий передачи 110, 330 кВ

Как известно небаланс мощности генерации и потребления приводит к росту частоты электрического тока и отключению генераторов от сети [4].


где Рг — генерируемая мощность, МВт; Рн — мощность нагрузки, МВт; Ти — суммарная инерция системы, с; p — символ дифференциирования; А/ — изменение частоты, Гц.

Опыт эксплуатации энергосистем в России и за рубежом подтверждает, что с учетом резерва мощности, требований к устойчивости и надежности функционирования энергосистем мощность самого крупного агрегата не должна превышать 2 % от мощности энергосистемы, а мощность самой крупной электростанции, по тем же соображениям, — не более 8...12 % [5].

Таким образом, строительство новых электростанций на имеющихся в области ресурсах — биотопливе, торфе, энергии ветра, подключенных к сети 110 кВ, значительно повысили бы энергобезопасность Калининградского региона [3].
Следующим моментом, определяющим безопасность и надежность функционирования Калининградской ЭЭС, является подстанция (ПС) Советск-330, через которую осуществляется практически вся связь Калининградской ЭЭС с энергосистемой Литвы и далее с Российской Федерацией (рис. 3).

Однолинейная схема ПС Советск-330

Рис. 3. Однолинейная схема ПС Советск-330

Необходимо отметить, что негативным фактором по ПС Советск-330 является износ основного электрооборудования (табл. 3).

Перечень основного оборудования ПС Советск-330

Таблица 3

Перечень основного оборудования ПС Советск-330

 

Таким образом, надежность электроснабжения самого западного региона России зависит от безаварийной работы ПС Советск-330. По мнению ряда иностранных экспертов электрооборудование, превышающие нормативный срок (обычно 25 лет), не обеспечивает надежность ЭЭС.

В Российской Федерации применяются в настоящее время различные методы для оценки надежности электроэнергетических установок и систем. Все они базируются на математическом аппарате теории надежности. При этом каждый метод рассматривает отказ как случайное событие или случайный процесс. Наибольшее распространение получили следующие методы [6]: аналитический; логико-вероятностный; метод путей и минимальных сечений; таблично-логический.

Методом, позволяющим выявлять все виды возможных аварий, возникающих при наложениях событий отказов и повреждений элементов главной схемы на ремонтные и эксплуатационные режимы, отличающиеся составом оставшихся в работе элементов и их повреждаемостью, является таблично-логический метод. Используя методику этого метода, определим потоки отказов для выключателей ПС Советск-330 и вероятность нормального состояния схемы, ПС.

Вероятность нормального состояния схемы рассматриваемой ПС в первую очередь зависит от отказов выключателей. Поэтому были определены потоки отказов для выключателей ПС Советск-330 и вероятность нормального состояния схемы.

Параметр потока отказов выключателя характеризуется его собственным параметром потока отказов, который отражает повреждение в статическом состоянии и при оперативных переключениях [6]:

Результаты расчетов потоков отказов для выключателей ПС Советск-330 и вероятность нахождения схемы подстанции в нормальном состояния приведены в табл. 4.

Таблица 4

Поток отказов выключателей и вероятность нахождения схемы ПС Советск-330 в нормальном состоянии

Поток отказов выключателей и вероятность нахождения схемы ПС Советск-330 в нормальном состоянии

Список литературы

1. Основы оперативного диспетчерского управления энергосистемами. — М.: НТФ "Энергопрогресс", 2003. — 80 с. [Библиотечка электротехника, приложение к журналу "Энергетик"; Вып. 7 (55)].

2. Идельчик В. И. Электрические сети и системы. — М.: Энергоатомиздат, 1989. — 592 с.

3. Схема и программа перспективного развития электроэнергетики Калининградской области на 2012—2017 годы / Утв. приказом Министерства развития инфраструктуры Калининградской области от 26 апреля 2012 года № 36.

4. Веников В. А. Переходные электромеханические процессы в электрических системах. — М.: Высш. шк., 1985. — 536 с.

5. Электрическая часть станций и подстанций: Учебник для вузов. 2-е изд. / Под ред. А. А. Васильева. — М.: Энергоатомиздат, 1990. — 600 с.

6. Околович М. Н. Проектирование электрических станций: Учебник для вузов. — М.: Энергоиздат, 1982. — 400 с.

_________________________

В. Ф. Белей, д-р техн. наук, проф., Калининградский государственный технический университет (КГТУ), Д. А. Жуков, асп. КГТУ, консультант отдела Министерства развития инфраструктуры Калининградской области

Ключевые слова: надежность, безопасность, электроэнергетическая система, электрическая энергия, отказ

Категория: Экология | Добавил: x5443 (04.03.2015)
Просмотров: 1031 | Теги: безопасность, надежность, энергия, электрическая | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
...




Copyright MyCorp © 2017 Обратная связь