Назначением расчетов режимов электрических сетей являются:
выбор схемы и параметров сети, в т. ч. определение загрузки элементов сети и соответствия их пропускной способности ожидаемым потокам мощности, а также выбор сечений проводов и мощностей трансформаторов;
выбор средств регулирования напряжения, компенсации реактивной мощности и оптимизации потокораспределения;
выявление тенденций изменения потерь мощности и электроэнергии в электрических сетях и разработка мероприятий по их ограничению;
разработка мероприятий по обеспечению устойчивости электроэнергетической системы (ОЭС).
Для указанных целей в схемах развития энергосистем и электрических сетей выполняются расчеты:
установившихся режимов работы:
статической устойчивости (для системообразующей сети ОЭС); динамической устойчивости (в схемах выдачи мощности электростанций); токов КЗ.
Расчеты выполняются с использованием вычислительной техники и соответствующих программ для ЭВМ.
Расчеты установившихся режимов и статической устойчивости выполняются на основной расчетный срок (5—10 лет), а при необходимости для решения отдельных вопросов развития сети, также на промежуточные и перспективные этапы.
Расчеты токов КЗ выполняются на перспективу 10 лет, а при необходимости — на промежуточный период. В схемах развития ОЭС для узловых пунктов системообразующей сети дается также оценка токов КЗ на перспективу 15 лет.
Выбор схемы и параметров основных электрических сетей энергосистем производится:
по планируемым потокам мощности, которые характеризуются средними условиями нахождения основного оборудования электростанций в плановом и аварийном ремонтах;
по расчетным максимальным потокам мощности, которые характеризуются неблагоприятными сочетаниями нахождения в плановом и послеаварийном ремонтах основного оборудования электростанций.
Планируемые потоки мощности между ОЭС обусловлены:
совмещен нем максимумов нагрузок рассматриваемых частей энергосистем;
экономической эффективностью передачи электроэнергии взамен транспорта топлива из одной части энергосистемы в другую или целесообразно использования энергии и мощности крупных ГЭС, расположенных в одной ОЭС, в переменной части графика нагрузки другой ОЭС;
несоответствием ввода мощности крупных энергоблоков на электростанциях росту максимума нагрузки, ОЭС.
Для обеспечения функционирования ЕЭС России с электропередачами большой пропускной способности на дальние расстояния и предотвращения возможного развития аварий при их отключении приняты максимально допустимые значении относительных дефицитов мощности при нормальной схеме и в нормальных режимах работы, которые зависят от мощности нагрузки в приемных частях Единой энергосистемы.
В соответствии с требованиями по предотвращению каскадного развития аварий принято, что относительный дефицит мощности в приемных ОЭС не должен превышать 5-10 % от их максимальной нагрузки.
Для каждого предлагаемого к сооружению электросетевого объекта выполняется обоснование технико-экономической эффективности. Процесс технико-экономического обоснования электросетевых объектов характеризуется следующими основными этапами:
определение технической необходимости сооружения;
выбор технических решений;
оценка экономической эффективности отобранных решений. Пропускная способность системообразующих связей ЕЭС России в сечениях между ОЭС определяется по расчетным максимальным перетоками мощности, которые обусловлены планируемыми перетоками мощности между ОЭС и перетоками взаиморезервирования.
Перетоки взаиморезервирования обусловлены сокращением расчетного оперативного резерва энергосистем (ОЭС) при их совместной работе в ЕЭС России.
Пропускная способность межсистемных связей ЕЭС в сечениях между ОЭС не должна быть меньше величины, принимаемой процентом от максимума нагрузки меньшей из рассматриваемых частей ЕЭС России согласно табл. 4.12.
Таблица 4.12
Пропускная способность межсистемных связей ЕЭС в сечениях между ОЭС
Максимум нагрузки ГВт | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 | 35 | 40 | 45 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 |
Пропускная способность, % | 18,0 | 13,5 | 11,0 | 9,5 | 8,3 | 7,5 | 6.8 | 6.3 | 5.8 | 5,1 | 4,6 | 4.2 | 3,9 | 3,7 |
Необходимая пропускная способность в сечениях основной электрической сети ОЭС определяется таким образом, чтобы обеспечивать:
покрытие максимума нагрузки в дефинитных частях ОЭС при нормальной схеме сети в утяжеленном режиме (после аварийного отключении наиболее крупного генерирующего блока в рассматриваемой части ОЭС при средних условиях нахождения остального генерирующего оборудования в плановых и послеаварийиых ремонтах) при использовании имеющегося в рассматриваемой части ОЭС собственного резерва мощности;
покрытие максимума нагрузки после аварийного отключения любого се элемента: линии (одной цепи двухцепной линии), трансформатора и т. д. в нормальной схеме сети.
Необходимые коэффициенты запаса статической устойчивости в послеаварийиых режимах и условия применения ПА для обеспечения успешности переходных процессов должны соответствовать требованиям по устойчивости энергосистем.
В нормальной схеме и при нормальном перетоке устойчивость в сети 500 кВ и ниже должна обеспечиваться без применения ПА при возмущениях группы I. К этой группе относится отключение сетевого элемента основными защитами при однофазном КЗ с успешным АПВ (для сетей 330 кВ и выше - ОАПВ, 110-220 кВ - ТАПВ), а также с неуспешным АПВ.
При отключении элемента сети 750 кВ и выше, в том числе в результате неуспешного ОАПВ после однофазного КЗ, устойчивость может обеспечиваться с применением ПА, но без воздействия на разгрузку АЭС и при объеме автоматически отключаемой нагрузки не более 30 % от передаваемой по сечению мощности и не более 5-7 % от нагрузки приемной энергосистемы (большее число относится к энергосистеме, меньшее - к энергообъединснию).
Для пусковых схем объектов допускается применение ПА для предотвращения нарушения устойчивости при возмущениях группы I, а также при отключении элемента сети 750 кВ и выше, в том числе в результате неуспешного ОАПВ после однофазного КЗ, но без воздействия на разгрузку АЭС.
Планируемый переток мощности в час максимума нагрузки характеризуется оптимальной загрузкой электростанций при средних условиях нахождения их основного оборудования в плановых и послеаварийных ремонтах.
По планируемым перетокам мощности определяются сечения проводов линий электропередачи, рациональные способы резервирования элементов сети и годовые потери мощности и электроэнергии в основных сетях.
Для избыточной части ОЭС максимальный избыток мощности находится как выдача всей мощности узла за вычетом части мощности, соответствующей среднему значению аварийного ремонта.
Для узлов, включающих одну электростанцию, максимальный дефицит мощности определяется исходя из нахождения в ремонте (плановом или послеаварийном) двух энергоблоков в период максимума нагрузки, а максимальная выдача - из условия работы электростанции с полной мощностью.
При выборе схемы и параметров основных сетей рекомендуется учитывать условия питания отдельных узлов при совпадении аварийного отключения одного из элементов сети с плановым ремонтом другого (для периода проведения планового ремонта).
Выбор схемы распределительной сети и ее параметров выполняется по нагрузкам годового максимума энергосистемы.
Для отдельных участков распределительной сети, наибольшая нагрузка которых не совпадает во времени с расчетным максимумом энергосистемы (например, сети электроснабжения сезонных потребителей), дополнительно рассматриваются соответствующие характерные режимы.
Расчеты установившихся режимов рекомендуемой схемы сети (определение потокораспределения, потерь мощности и уровней напряжения) выполняются для условий годового максимума электрических нагрузок (зимний максимум для ОЭС и большинства региональных энергосистем и летний минимум - для отдельных энергосистем и энергорайонов с крупными сезонными потребителями).
Для решения отдельных вопросов при необходимости выполняются расчеты других характерных режимов:
зимнего дневного максимума нагрузки - для проверки работоспособности сети, к которой присоединены ГЭС;
зимнего максимума нагрузки - для проверки работоспособности сети в часы заряда ГАЭС;
летнего минимума нагрузки — при выборе схемы выдачи мощности АЭС и т. п.
Для проверки соответствия схемы требованиям надежности электроснабжения выполняются расчеты послеаварийных режимов при отключении наиболее загруженных линий и трансформаторов. Для ПС 330(220) кВ рассматриваются также совпадения ремонта одной питающей ВЛ с аварийным отключением другой.
При обосновании строительства новых элементов сети выполняются расчеты соответствующих режимов работы сети без этих элементов.
При выполнении расчетов установившихся режимов работы сети рекомендуется руководствоваться следующими исходными условиями.
Расчеты режимов сетей 110 кВ и выше выполняются для полной схемы сети - при всех включенных линиях и трансформаторах. Целесообразность и точки размыкания сетей 110-330 кВ должны быть обоснованы. При выполнении расчетов режимов сетей 35 кВ и выше сети 35 кВ принимаются разомкнутыми.
Мощность электростанций принимается в расчетах в соответствии с нормальными длительными режимами их работы; кроме того, проверяются также расчетные максимальные режимы работы системообразующей сети при наиболее неблагоприятном сочетании отключения агрегатов электростанций.
Расчетные напряжения на шинах электростанций принимаются выше номинальных в сети:
750 кВ - на 2,5 %:
500-330 кВ - на 5 %;
220-35 кВ - на 10 %.
Для регулирования напряжения на всех ПС 35-750 кВ следует предусматривать трансформаторы (автотрансформаторы) с устройством регулировании напряжения под нагрузкой (РПН).
На шинах первичного напряжения ПС в режиме максимальной нагрузки уровни напряжения должны обеспечивать получение на вторичной стороне трансформаторов (с учетом использования РПН) напряжения не ниже 1,05 поминального в нормальных и не ниже номинального - в послеаварийиых режимах. В режиме минимальной нагрузки напряжение на первичной стороне подстанций 35-330 кВ, как правило, не должно быть выше 1,05 номинального напряжения сети; более высокое напряжение допускается при условии, что на шипах НН не будет превышено номинальное напряжение.
Наибольшие расчетные напряжения должны быть ниже максимальных рабочих по стандарту на 1 % для сетей 500—750 кВ и на 2,5 % для сетей 330 кВ и ниже.
При обосновании необходимости присоединения потребителей на напряжениях 10-35 кВ к подстанциям с автотрансформаторами рассматривается целесообразность установки линейных регулировочных трансформаторов либо трансформаторов 110/35/10(35/10) кВ
Мощность и размещение КУ выбираются исходя из необходимости обеспечения требуемой пропускной способности сети в нормальных и послеаварийных режимах при поддержании нормативных уровней напряжения и запасов устойчивости. Реактивные составляющие максимальных нагрузок в расчетах принимаются на основе анализа отчетных и проектных данных; в случае их отсутствия допускается принимать коэффициенты реактивной мощности (tg <р) не выше следующих значений:
Напряжение шин ПС, кВ tg <р
6-10 0,4
35 0,49
110 0,54
220-330 0.59
Установка дополнительных КУ с целью снижения потерь электроэнергии в сетях требует технико-экономического обоснования. При этом должна учитываться целесообразность размещения КУ, главным образом, непосредственно у потребителей.
В качестве КУ используются шунтовые конденсаторные батареи. При необходимости быстрого непрерывного регулирования реактивной нагрузки могут применяться статические тиристорные компенсаторы (как правило, в системообразующих сетях).
При повышении напряжения в сети 330-500-750 кВ выше допустимого уровня (в режиме минимальных нагрузок) для компенсации избытков реактивной мощности и ограничения внутренних перенапряжений предусматривается установка ШР.
