5-5. Оценка влияний главной схемы электрических соединений на показатели надежности работы станций
В настоящее время при определении величины аварийного резерва мощности в концентрированной энергосистеме [Л. 6, 65, 83] учитывается только повреждаемость энергосилового оборудования (котлы, турбины, генераторы, а для блоков — также и трансформаторы). В качестве исходной информации для расчетов используют величину коэффициента простоя.
Предполагается, что вероятности вынужденного простоя агрегатов системы распределены по биномиальному или пуассоновскому закону.
Вынужденные простои агрегатов станции, вызванные повреждаемостью распределительного устройства, не учитываются.
В качестве критериев, определяющих необходимость учета надежности распределительного устройства на вынужденные простои энергоагрегатов, можно рассматривать отношения вероятностей одновременного простоя т из п агрегатов, вычисленных с учетом надежности элементов схемы О РУ, к аналогичным показателям, определенным без учета влияния схемы.
Рис. 5-7. Схема с двумя системами шин и обходной.
Принимая во внимание точность статистической оценки исходных данных о надежности работы энергоагрегатов и оборудования распределительных устройств, можно считать сопоставляемые показатели равнозначными, если они отличаются друг от друга не более чем на 5—10%.
В [Л. 78] рассмотрены три типовые схемы: ОРУ 500 кВ для станции с блочными агрегатами:
- две системы шин с обходной и одним выключателем на присоединение, рис. 5-7;
- две системы шин с тремя выключателями на два присоединения (полуторная), рис. 5-8;
- две многократно секционированные системы шин с присоединением блоков по схеме «трансформатор — шины», а линий электропередачи — с двумя выключателями на присоединение (два четырехугольника с перемычками), рис. 5-9.
Рис. 5-8. Полуторная схема для станции.
Показатели надежности блоков (котел — турбина — генератор — трансформатор) приняты: q =3,7%; λ=6 1/год. Показатели надежности элементов схемы О РУ приняты по данным |Л. 81]. В случае учета надежности ОРУ показатели надежности станции вычислялись по методу, изложенному в § 4-2. Аналогичные показатели вычислялись без учета влияния надежности элементов схемы ОРУ станции.
Рис. 5-9. Схема с двумя четырехугольниками и перемычками.
Таблица 5-14
Распределение вероятности простоев агрегатов станции с учетом и без учета надежности схем ОРУ
Вероятность одновременного аварийного простоя т из п параллельно соединенных равно надёжных элементов определяется как
(5-9)
где
Результаты расчетов приведены в табл. 5-14. По результатам этих расчетов можно сделать следующие выводы:
- Надежность работы оборудования ОРУ электростанций оказывает влияние на аварийный простой блоков только в схемах с двумя системами шин с обходной и одним выключателем на присоединение.
- При определении величины аварийного резерва мощности в системе надежность схем ОРУ электростанций можно не учитывать в тех случаях, когда менее половины агрегатов коммутируются по схеме две системы шин с обходным и одним выключателем на присоединение.
Полученные выводы не исключают необходимости учета надежности ОРУ при решении ряда задач, связанных с выбором схемы выдачи мощности от станции в энергосистему, выбором главной схемы электрических соединений станций, выбором средств повышения пропускной способности и устойчивости дальних электропередач, выбором устройств противоаварийной (режимной) автоматики.
В [Л. 91] дается изложение алгоритма для определения математического ожидания ущерба от перерывов электроснабжения потребителей приемной энергосистемы вследствие кратковременного аварийного снижения мощности, отдаваемой станцией, из-за отказов элементов ОРУ.
Сущность предлагаемого метода статистического моделирования заключается в многократном наложении данного аварийного снижения мощности станции на случайное состояние приемной системы и определения статистической средней величины ущерба в энергосистеме на одно снижение мощности станции [Л. 92]. При этом учитываются:
- количество, единичная мощность, вероятность аварийного простоя и длительность планового ремонта за год для каждого типа агрегатов системы;
- суточные графики нагрузки рабочего дня для отдельных периодов года, длительность этих периодов и величина среднеквадратического отклонения нагрузки от графиков;
- характеристики удельного ущерба при перерыве электроснабжения в зависимости от глубины дефицита;
- мобильность и величина горячего резерва в условиях эксплуатации. Последняя при составлении программы расчета принята на основании рекомендаций [Л. 93] равной:
(5-10) где Nн.максj — максимум нагрузки j-го периода; Na.макс — мощность наиболее крупного агрегата.
В результате расчета получается оценка величины ущерба М(У) в энергосистеме при заданных величине снижения мощности станции Д'Мст и продолжительности tав.
По изложенному алгоритму составлена программа для ЭЦВМ «Урал-4» и проведен анализ нескольких вариантов схемы электрических соединений блочной электрической станции мощностью 600 МВт (4X150), выдающей всю мощность в энергосистему четырьмя линиями 220 кВ. Длина линий 100 км, удельная повреждаемость λ=1,19 отказ/100 км-год. В РУ станции установлены воздушные выключатели. Стоимость ячейки ОРУ 55 тыс. руб.; годовые отчисления от основных капитальных вложений и эксплуатационные издержки составляют 22%.
Энергосистема имеет установленную мощность, равную 19 300 МВт, выбор которой произведен с учетом оптимальной величины аварийного резерва мощности по минимуму расчетных затрат (рис. 5-10). Система развивается за счет введения блочных агрегатов по 500 МВт. Удельные капитальные вложения в агрегаты приняты равными 68 руб/кВт. Аварийно-недоотпущенный киловатт-час принято оценивать по 0,6 руб.
Рис. 5-10. К определению установленной мощности энергосистемы.
Средние числа и длительности кратковременных аварийных снижений мощности были рассчитаны аналитическим методом, результаты расчета для трех вариантов схем приведены в табл. 5-15.
В расчетах учитывались только отключения блоков из-за повреждений элементов ОРУ. Принималось, что отключение линии электропередачи не ограничивает выдачи мощности.
Полученные величины ущерба М(У) в энергосистеме для каждого из возможных аварийных снижений мощности, заданных по величине и длительности, представлены на рис. 5-11.
Таблица 5-15
Величина ущерба для каждого из рассматриваемых вариантов схемы определялась по формуле
Для трех вариантов схемы ГРЭ С были получены следующие оценки ущерба и приведенных затрат (см. табл. 5-16).
Таблица 5-16
Данные табл. 5-16 свидетельствуют о том, что для данной ГРЭС экономически целесообразным вариантом главной схемы является схема двух многоугольников с перемычками.
