Файл: Изм. Лист докум. Подпись Дата Лист 2 кп. 45. 13. 03. 02. 07 Пз содержание.pdf

Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
31
КП.45.13.03.02.07 ПЗ
Таблица 3.6 – Значения перетоков по линиям в период максимальной выработки ВЭС
Линия
Летний минимум нагрузок
Зимний максимум нагрузок
P, МВт
Q, МВар
P, МВт
Q, МВар
L-119 63,453 16,672 58,802 15,104
L-120 72,065 21,162 71,125 21,191
L-159 12,488 2,77 11,525 2,568
L-167 47,235 16.566 45,293 15,837
L-168 47,202 16,555 45,253 15,827
Таблица 3.7 – Уровни напряжения на ПС в период максимальной выработки ВЭС
Подстанция
Уровень напряжения, %
Летний минимум
Зимний максимум
ПС О-62 «Зеленоградск»
105,04 104,79
ПС О-10 «Пионерский»
104,33 104,15
ПС О-69 «Дунаевка»
104,01 103,83
ПС О-27 «Муромская»
103 102,77
РУ 110 кВ
105,65 106,48
РУ 35 кВ
106,7 105,42
По результатм проверки, в период максимальной выработки ВЭС, превышение предельно допустимых параметров пропускной способности ЛЭП, а также уровней напряжения рассматриваемых подстанций, не наблюдалось.
Таким образом, в нормальном режиме работы сети, подключение ветроэлектростанции не преведет к изменению еѐ параметров выше предельно допустимых уровней.
3.3.2 Проверка перетоков мощности в послеаварийном режиме работы сети
Послеаварийным режимом работы энергосистемы является аварийное отключение поврежденого элемента сети. Так как питание всех подстанций рассматриваемой модели осуществляется по двух линиям электропередач, то для проверки работы ВЭС в условиями послеаварийного режима будет выполняться поочередной отключение каждой из линий для периода максимальных зимних нагрузок.
Результаты проверки в условиях послеаварийной работы системы представлены в таблицах 3.8-3.9.

Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
32
КП.45.13.03.02.07 ПЗ
Таблица 3.8 – Значения перетоков по линиям для послеаварийного режима работы
Линия
Отключаемый элемент
L-119
L–120
L–159
L–167
L-168
P,
МВт
Q,
МВар
P,
МВт
Q,
МВар
P,
МВт
Q,
МВар
P,
МВт
Q,
МВар
P,
МВт
Q,
МВар
L-119 11,45 4,58 60,95 14,93 80,61 22,43 80,58 22,42
L-120 11,48 4,23 73,42 21,12 93,68 29,81 93,65 29,79
L-159 30,11 5,39 33,7 6,18 4,43 1,142 4,44 1,14
L-167 73,04 20,62 78,25 21,76 44,23 15,53 67,96 23,36
L-168 72,99 20,61 78,19 21,74 44,20 15,52 67,93 23,35
Таблица 3.9 – Уровни напряжения ПС для послеаварийного режима работы
Подстанция
Отключаемый элемент
L-119
L–120
L–159
L–167
L-168
ПС О-62
«Зеленоградск»
107,88 108.52 104,88 106,51 106,51
ПС О-10
«Пионерский»
106,26 106,7 104,05 106,28 106,27
ПС О-69
«Дунаевка»
105,79 106,19 103,74 105,78 105,78
ПС О-27
«Муромская»
107,53 99,36 102,82 103,83 103,83
РУ 110 кВ
108,17 108,74 105,45 107,27 107,27
РУ 35 кВ
109,22 109,78 106,51 108,32 108,32
Результат анализа послеаварийного режима работы системы показал, что даже в период максимальных зимних нагрузок, пропускной способности существующих ЛЭП достаточно для передачи всей мощности, генерируемой ВЭС, в систему. Значения напряжений на подстанциях, также не превышали допустимых пределов.
Исходя из вышеизложенного, принимаем вариант подключения ветропарка к подстанциям О-62 «Зеленоградск» и О-10 «Пионерский» в качестве основного.

Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
33
ВКР.45.13.03.02.16 ПЗ
Разраб.
Ермолович В.С.
Провер.
Никишин А.Ю.
Руков.
Никишин А.Ю.
Н. Контр.
Сивухо М.Э.
Утв.
Белей В. Ф.
Выбор схемы
коммутации и оценка
её надежности
Лит.
Листов
95
ФГБОУ ВО «КГТУ»
Кафедра ЭС и ЭЭ
Группа 16
–ЭЭ
4.ВЫБОР СХЕМЫ КОММУТАЦИИ И ОЦЕНКА ЕЁ НАДЕЖНОСТИ
Учитывая зарубежный опыт эксплуатации, для мощных ветропарков морского базирования (мощностью более 100 МВт), в целях снижения потерь при передаче электрической энергии от ВЭС в систему, рекомендуется проектирование морской трансформаторной подстанции.
Установленная мощность проектируемой ветроэлектростанции составляет 180 МВт. В связи с этим, для проекта принято решение об использовании подстанции морского базирования.
Передача электроэнергии от ВЭС будет осуществляться на напряжении 110 кВ.
В связи с этим, на ПС морского базирования предусмотрено установка РУ высокого напряжения. Для соединения ветроустановок с оффшорной подстанцией будет применяться РУ среднего напряжения 35 кВ
4.1 Выбор схемы распределительного устройства 110 кВ
К сборных шинам РУ 110 кВ через трансформаторы подключены 2 линии РУ 35 кВ и две отходящие кабельные линии 110 кВ. Таким образом, общее число присоединений равно четырем.
В качестве основных электрических схем из числа типовых решений, приведенных в СТО 56947007-29.240.30.010-2008 [15], с учетом рекомендаций СТО
56947007-29.240.30.047-2010 [16], были выбраны: схема «Четырехугольник» и схема
«Мостик с неавтоматической ремонтной перемычкой со стороны линий».
Схема четырехугольник является наиболее распространенной из схем многоугольник и применяется при числе присоединений равным четырѐм. Основным достоинством данной схемы является еѐ простота, а также повышенная надежность, за счѐт подключения каждого присоединения через 2 выключателя.
Схема мостика с неавтоматической ремонтной перемычкой со стороны линий в отличие от схемы четырехугольника имеет меньшие показатели надежности, за счѐт меньшего числа выключателей, однако, преимуществом данной схемы является еѐ дешевизна.
Оценка надежности РУ будет проведена при помощи таблично-логического метода, изложенного в работе [17], который отличается удобством оформления результатов расчѐта, наглядностью, возможностью анализа различных аварийных состояний.

Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
34
КП.45.13.03.02.07 ПЗ
Согласно методу, в схеме РУ различают учитываемые, ремонтные и расчѐтные элементы. Для учитываемых элементов рассматриваются их отказы, приводящие к аварийному отключению расчетных элементов (недоотпуску электроэнергии).
Элементы, вывод которых в плановый ремонт снижает надежность схемы распределительного устройства, принимаются за ремонтные. В качестве расчетных элементов принимаются генераторы, потребители и линии электропередачи.
Обязательными учитываемыми и ремонтными элементами являются выключатели как наименее надежные элементы РУ. При эксплуатации возможны различные отказы выключателей, однако наиболее тяжелые последствия для работоспособности схемы возникают при отказах, приводящих к отключению смежных выключателей.
Вероятность нахождения элемента в плановом и восстановительном ремонте:
8760
р
в
pj
Т
Т
q






,
(4.1) где ω – табличный параметр потока отказов электрооборудования, 1/год;
Т
в
– среднее время восстановления, ч
μ – частота плановых ремонтов электрооборудования, 1/год;
Т
р
– продолжительность капитального ремонта, ч;
8760 – количество часов в году.
Вероятность нахождения схемы в нормальном (рабочем) состоянии для n ремонтных элементов определяется по (4.2) и заносится в горизонтальный ряд таблицы в первый столбец.
∑
(4.2) где

n
рj
q
1
- сумма коэффициентов, характеризующих вероятность нахождения оборудования в плановом и восстановительном режимах.
В каждую ячейку таблицы заносятся:

величина теряемой мощности ΔP
ij
, МВт;

время ввода в работу отключившихся рабочих элементов Tв ij
, ч

параметр потока отказов ω
ij при отказе i-го элемента в j-м состоянии схемы, который находится по формуле (4.3)
j
i
ij
q




(4.3)

Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
35
КП.45.13.03.02.07 ПЗ
Время ввода в работу отключившихся расчетных элементов Tв ij зависит от характера аварийного состояния:

если присоединение нельзя ввести в работу, пока не будет произведен восстановительный ремонт отказавшего элемента, то Tв ij равно времени восстановления этого элемента;

если отказавший элемент можно отделить разъединителями и восстановить присоединение путем оперативных переключений, то Tв ij равно времени оперативных переключений (0,5 ч);

если отказ элемента произошел в период ремонта смежного выключателя и восстановить присоединение возможно только отремонтировав один из элементов, то в случае, если T
в
<Т
р
, Tв ij определяется как:
(4.4)

если отказ элемента произошел в период ремонта смежного выключателя и восстановить присоединение возможно только отремонтировав один из элементов, то в случае, если T
в
>Т
р
, Tв ij определяется как:
(4.5)
Расчѐтный параметр потока отказов выключателя зависит от его расположения в схеме РУ (типа и параметров коммутируемых присоединений) и отражает повреждение в статическом состоянии и при оперативных переключениях.
(4.6) где

в

табличный параметр потока отказов выключателя, 1/год;

ст
в
a
относительная частота отказов выключателей в статическом состоянии;

оп
в
a
относительная частота отказов выключателя при оперативных переключениях;

оп
N
количество операций выключателя в год, 1/год.
Количество операций выключателем за год определяется по формуле:
(
)
∑
(4.7) где

ц
N
количество операций цикла, равное числу операций выключателем, необходимых для отключения и последующего включения присоединения;

Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
36
КП.45.13.03.02.07 ПЗ
1

,
2

- частота плановых ремонтов присоединений, которые соединяет данный выключатель, 1/год;
1

,
2

- параметры потоков отказов присоединений, которые соединяет данный выключатель, 1/год;

вi

- алгебраическая сумма табличных параметров потока отказов соседних выключателей, отказы которых вызывают автоматическое отключение рассматриваемого выключателя, 1/год;
.к
в
a
- относительная частота отказов выключателя при отключении повреждений по присоединению.
По заполненной таблице расчетных связей вычисляется величина вероятного недоотпуска электроэнергии по выражению:
∑(
)
(4.8)
- мощность отключаемой нагрузки, кВт;
- время восстановления электроснабжения, ч. [18]
С точки зрения анализ надежности, рассматриваемые объекты включают в себя: выключатели, трансформаторы, кабельные линии
Для расчета показателей надежности используем табличные показатели безотказности и ремонтопригодности указанных элементов (таблица 4.1-4.4)
Таблица 4.1 – Показатели безотказности и ремонтопригодности выключателей 110 кВ
U
ном, кВ

в,
1/год
Т
в
, ч
Т
р
, ч

в,
1/год

Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
37
КП.45.13.03.02.07 ПЗ
Таблица 4.4 – Показатели безотказности и ремонтопригодности сборных шин ОРУ
U
ном,
кВ
ω, 1/(год*100км)
Тв, ч
μ
тек
, 1/год
Т
тек
, ч
110 0,01 5,5 1
30 4.1.1 Расчѐт показателей надежности для схемы «Мостик с неавтоматической ремонтной перемычкой со стороны линий».
Q1
Q2
Q3
T1
T2
W1
W2
Рисунок 4.1 – Схема 110–5Н «Мостик с неавтоматической ремонтной перемычкой со стороны линий».
Задаемся начальными условиями:

Передача генерируемой мощности ветропарка осуществляется по двум кабельным линиям 110 кВ. Задаемся условием, что одной линии достаточно для передачи всей генерируемой мощности.

Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
38
КП.45.13.03.02.07 ПЗ

Мощность каждого из силовых трансформаторов равна 200 МВА (выбор трансформаторов осуществляется в разделе 6), что позволяет осуществлять передачу генерируемой мощности в энергосистему через один трансформатор

Время оперативных переключений равно 0,5 часа. Время восстановления выключателя T
в
= 20 ч.

При расчете зададимся условием, что при ремонте любого из выключателей неавтоматическая ремонтная перемычка включена.

Время восстановления выключателя, найденное по формуле (4.4), равно
T
в
=13,3 ч
Составим таблицу расчѐтных связей для схемы 110-5Н
Таблица 4.5 – Расчѐт показателей надежности для схемы 110-5Н
Учитываемые элементы
Частота отказов ωi,
1/год
Теряемая мощность, вероятность и средняя длительность аварии в режимах нормальном
(q р0
) ремонтном для выключателей
(qрj)
Q1
Q2
Q3
Q1 0,109
–
180 13.3 0,00005 180 1
0,00005
Q2 0.111
–
180 13.3 0,00005 180 1
0,00005
Q3 0.122 180 0,5 180 1
0,00006 180 1
0,00006
Для определения частоты отказов первого выключателя ωi найдем количество операций выключателем за год N
оп по формуле (4.7)
(
)
∑
Число операций выключателей за год N
оп для остальных выключателей сведены в таблицу 4.6
Таблица 4.6 – Число операций выключателями N
оп для схемы 110-5Н
Выключатель
Q1
Q2
Q3
Значение N
оп
17,965 18,232 20,039

Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
39
КП.45.13.03.02.07 ПЗ
Далее определяем расчетный параметр потока отказов ω
в.соб выключателя 1 по формуле (4.6)
Результаты расчета для остальных выключателей указаны в таблице 4.7
Таблица 4.7 – расчетные параметры потока отказов ω
в.соб для выключателей схемы 110-
5Н
Выключатель
Q1
Q2
Q3
Значение ω
в.соб
0,109 0,111 0,122
Определим значение вероятности нахождения элемента в плановом или восстановительном ремонте q р
по формуле (4.1)
Найдем вероятность нахождения схемы в нормальном (рабочем) состоянии для n ремонтных элементов, исходя из формулы (4.2)
∑
По заполненной таблице расчетных связей (Таблица 4.5) найдем величину вероятного недоотпуска при отказе первого выключателя во всех состояниях схемы
110-5Н, учитывая формулу (4.8)
∑(
)
Результаты расчетов суммарного недоотпуска электроэнергии при отказе выключателей схемы 110-13 указаны в таблице 4.8
Таблица 4.8 – Суммарный недоотпуск электроэнергии при отказе выключателя во всех состояниях схемы
Выключатель
Q1
Q2
Q3
Итого
Значение
, тыс кВтч/год
0,1315 0,1328 21,949 22,231 4.1.2 Расчѐт показателей надежности для схемы «Четырѐхугольник»
Расчѐтные условия аналогичны первому варианту схемы.
Схема «Четырехугольник» представлена на рисунке 4.2

Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
40
КП.45.13.03.02.07 ПЗ
Q1
Q2
Q3
Q4
T1
T1
Рисунок 4.2 – Схема 110-7 «Четырехугольник»
Составим таблицу расчѐтных связей для схемы 110-7
Таблица 4.9 – Расчѐт показателей надежности для схемы 110-7
Учитываемые элементы
Частота отказов ωi,
1/год
Теряемая мощность, вероятность и средняя длительность аварии в режимах нормальном
(q р0
) ремонтном для выключателей (q рj
)
Q1
Q2
Q3
Q4
Q1 0,142
–
–
–
180 1
Q2 0.185
–
–
180 1
–
Q3 0.185
–
–
180 1
–
Q4 0,142
–
180 1
–
–

Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
41
КП.45.13.03.02.07 ПЗ
Для определения частоты отказов первого выключателя ωi найдем количество операций выключателем за год N
оп по формуле (4.7)
(
)
∑
Число операций выключателей за год N
оп для остальных выключателей сведены в таблицу 4.10
Таблица 4.10 – Число операций выключателями N
оп для схемы 110-7
Выключатель
Q1
Q2
Q3
Q4
Значение N
оп
6,858 6,858 6,867 6,867
Далее определяем расчетный параметр потока отказов ω
в.соб выключателя 1 по формуле (4.6)
Результаты расчета для остальных выключателей указаны в таблице 4.11
Таблица 4.11 – Расчетные параметры потока отказов ω
в.соб для выключателей схемы
110-7
Выключатель
Q1
Q2
Q3
Q4
Значение ω
в.соб
0,043 0,043 0,043 0,043
Определим значение вероятности нахождения элемента в плановом или восстановительном ремонте q р
по формуле (4.1)
Найдем вероятность нахождения схемы в нормальном (рабочем) состоянии для n ремонтных элементов, исходя из формулы (4.2)
∑
По заполненной таблице расчетных связей (Таблица 4.9) найдем величину вероятного недоотпуска при отказе первого выключателя во всех состояниях схемы
110-5Н, учитывая формулу (4.8)
∑(
)