Файл: Мельников, Н. А. Проектирование электрической части воздушных линий электропередачи 330-500 кВ.pdf

В системах с напряжением сети 330 кВ введение более вы­

ности свыше 800—1400 МВт на расстояние соответственно

500—300 км.

В системе с напряжением сети 500 кВ введение более высо­ кого напряжения (750 или 1 000 кВ) для выдачи энергии нецеле­ сообразно даже при необходимости обеспечения потоков мощ­ ности в одном направлении около 3 000 МВт и на расстояние до

500 км.

Эти цифры, конечно, являются ориентировочными и должны проверяться при проектировании. Более ранний переход к элект­ рическим сетям повышенного напряжения может быть связан с проблемой отвода трасс для линий электропередач в условиях тесно застроенных промышленных или пригородных районов.

Напряжение 330 кВ достаточно для выдачи электроэнергии от электростанций 2000-=-2500 МВт, сооружаемых в тех объеди­ нениях, где оно является основным (ОЭС Юга, ОЭС Северо-За­ пада). Для станций большей мощности, сооружаемых в этих объединениях, часть генераторов придется коммутировать на на­ пряжении 750 кВ. Напряжение 500 кВ достаточно и экономически оправдано для выдачи электроэнергии от электрических станций мощностью до 5—6 млн. кВт. Для передачи энергии электриче­ ских станций и приемных подстанций дальних передач мощно­ стью 10—12 млн. кВт должны быть использованы линии 750 или

энергосистем, совместная работа которых обусловлена наличием межсистемных линий электропередачи высокого напряжения с достаточной пропускной способностью, имеющих единый топ­ ливно-энергетический баланс, общий резерв мощности, общее диспетчерское управление и обслуживающих территорию опре­ деленного экономического района.

Экономической основой создания энергосистем и их объеди­ нения являются:

1)уменьшение величины суммарного резерва мощности;

2)улучшение использования мощности и энергии гидроэлек­ тростанций, улучшение их экономичности;

66

3) увеличение мощности агрегатов тепловых электростан­ ций, увеличение мощности тепловых электростанций в целом и в связи с этим снижение удельного расхода топлива и сниже­ ние капитальных затрат;

4)улучшение использования энергетических ресурсов рай­ она, обслуживаемого энергосистемой;

5)уменьшение суммарного максимума нагрузки;

6) взаимопомощь в случае неодинакового сезонного измене­ ния мощности электростанций;

7) взаимопомощь при неодинаковых сезонных изменениях нагрузок;

8 ) взаимопомощь при проведении ремонтов оборудова­ ния и ликвидации аварий на электростанциях и в электриче­ ских сетях.

Межсистемные энергетические связи должны обеспечивать: 1 ) передачу мощности и электроэнергии из районов,- более обеспеченных энергетическими ресурсами, в районы, менее обес­

печенные; 2 ) выдачу в другие объединенные энергосистемы мощности

и электроэнергии крупных межсистемных электростанций, что позволит ускорить освоение мощности этих электростанций;

3)реализацию эффекта объединения — совмещение графи­ ков нагрузки и объединение резервов;

4)увеличение экономичности строительства электростанций за счет их укрупнения и увеличения мощности и параметров агрегатов;

5)увеличение экономичности работы энергосистем за счет улучшения режимов работы электростанций.

Все эти функции межсистемных энергетических связей повы­ шают требования к их пропускной способности и надежности действия.

Объединение энергосистем должно быть оправдано сопостав­ лением экономического эффекта, реализуемого в течение неко­ торого промежутка времени за счет сооружения одной или не­ скольких межсистемных связей, с соответствующими расчетны­ ми затратами на сооружение и эксплуатацию этих межсистем­ ных связей, отнесенных к тому же промежутку времени.

Условно межсистемные связи можно разделить на энергети­ ческие связи и маневренные связи, поскольку межсистемные связи могут в процессе развития энергосистем выполнять ту или иную функцию, или обе функции одновременно.

Энергетическая межсистемная связь характеризуется, глав­ ным образом, постоянной или почти постоянной передачей элек­ троэнергии из одной энергосистемы с более дешевой электро­ энергией в другую.

Экономический эффект от сооружения такой энергетической связи реализуется прежде всего за счет разницы в стоимости электроэнергии передающей и приемной энергосистем. Манев-

репные межсистемные связи реализуют межсистемный эф­ фект— уменьшение величины резерва в объединенной энергоси­ стеме, использование сезонных ресурсов энергии, улучшение ре­ жимов работы параллельно работающих станций, улучшение условий проведения ремонтов и т. д.

Графики нагрузки маневренных межсистемных электропере­ дач обычно реверсивиы и характеризуются относительно малым числом часов использования максимума (до 2 ,5— 3 тыс. ч).

Экономическая целесообразность сооружения межсистемных связей должна быть обоснована за счет уменьшения установ­ ленной мощности электростанций в объединенной энергосистеме, использования сезонных излишков электроэнергии, экономим за счет улучшения режимов работы электростанций, их укруп­ нения и т. д.

При определении пропускной способности проектируемой межсистемной связи необходимо рассчитать прежде всего энер­ гетические потоки между объединяемыми системами, определя­ емые энергетическим балансом данного объединения и разни­ цей в стоимости электроэнергии в объединяемых энерго­ системах.

Необходимо обеспечить наиболее полное использование рас­ полагаемой мощности гидроэлектростанций, тепловых электро­ станций с наиболее низкой стоимостью энергии и атомных элек­ тростанций. Эти энергетические потоки должны быть определе­ ны во времени в соответствии с условиями оптимального нара­ щивания мощности электростанций, условиями роста нагрузок в отдельных частях объединения и с учетом возможной неравно­ мерности развития станций и нагрузок.

Для планируемого отрезка времени должны быть определе­ ны размеры и направления перетоков мощности, определяемых эффектом совмещения максимумов нагрузок в отдельных частях

Объединение энергосистем позволяет значительно сократить величину необходимого вращающегося резерва на электростан­ циях. Для Единой энергосистемы европейской части СССР

общий аварийный резерв втрое меньше суммы необходимых резервов отдельных объединений при их изолированной работе.

Сокращение резервов в объединенной энергосистеме приво­ дит к появлению значительных перетоков внутри ОЭС и по меж­ системным связям, связанных с переброской резервных мощно­ стей из одной части объединений в другую при авариях на элек­ тростанциях или в электрических сетях.

Особо тщательно следует учитывать требования к межси­ стемным связям внутри единой энергосистемы при потере крупного источника электроэнергии, электростанции мощно­

68

стью 5—10 млн. кВт, дальней передачи мощностью 6— 10 млн. кВт.

Аналогичная проблема возникает при рассмотрении пропуск­ ной способности внутрисистемной связи какого-либо объедине­ ния при потере внутри него крупной электрической связи или питающей дальней передачи.

Значительные перетоки по межсистемным связям возникают в течение суток при рациональном планировании суточных гра­ фиков нагрузок электростанций объединенных энергосистем в связи с неоднородным характером графиков нагрузки и раз­ личием в составе оборудования электростанций отдельных объ­ единений.

Наконец, при определении пропускной способности межси­ стемных связей необходимо учитывать нерегулируемые потоки мощности, связанные с быстрым изменением нагрузки и мощно­ сти электростанций. Величина этих нерегулируемых перетоков может достигнуть 1 —2 % мощности меньшей из объединяемых энергосистем. Вопрос о нерегулируемых перетоках мощности по межсистемным связям изучен еще недостаточно. Но даже принимая меньшие значения этих перетоков, полученные при за­ мерах в объединенной системе, равные 1 % мощности меньшей системы, получим абсолютное значение этих перетоков на от­ дельных направлениях равным 500—800 МВт, т. е. близкое к пропускной способности одной цепи линии 500 кВ.

Следует иметь в виду, что некоторые межсистемные перетоки не являются постоянно действующими (аварийные, сезонные, внеплановые перетоки) и задача определения суммарной про­ пускной способности данной межсистемной связи носит вероят­ ностный характер и требует весьма тщательного анализа опыта эксплуатации объединенных энергосистем и перспектив их раз­ вития и выявления возможности возникновения целого ряда слу­ чайных событий.

К таким случайным событиям, до сих пор не учитывавшимся при проектировании энергосистем, относятся: запоздание против плана ввода мощности на электростанциях, запоздание или опе­ режение роста нагрузок по сравнению с планом, затруднения в освоении нового оборудования на электростанциях или на участ­ ках потребителей, увеличение аварийности в первый период освоения нового оборудования электростанций и в сетях.

Трудности учета этих случайных событий и получения их ве­ роятностных характеристик весьма велики ввиду ограниченно­ сти статистических данных.

Исследования развития крупных объединенных энергосистем показывают, что требования к пропускной способности межси­ стемных энергетических связей систематически увеличиваются, примерно удваиваясь за каждые 10 лет, и на важнейших на­ правлениях достигают 4—5, а затем 8—10 млн. кВт.

69

3-3 МЕТОДЫ ПРОРАБОТОК СЛОЖНЫХ ЭНЕРГОСИСТЕМ

При разработке перспективного проекта сложной электрической сети мощ­ ной районной и тем более объединенной энергосистемы необходимо учитывать большое количество исходных данных о потребности в электроэнергии различ­ ных потребителей, о располагаемых энергоресурсах, об эксплуатационных ха­ рактеристиках, экономических и технических параметрах действующих и про­ ектируемых энергосистем.

С математической точки зрения задача оптимизации развития энергетики является очень трудоемкой в связи с огромным числом искомых величин, что обусловлено динамическим характером задачи, нелинейностью оптимизируемой функции приведенных затрат и уравнений ограничений, а также дискретностью отдельных искомых величин.

Основой перспективного планирования должны быть изучение энергетики как сложной совокупности больших развивающихся систем и широкое приме­ нение современных методов математического моделирования и средств вычи­ слительной техники как инструмента для исследования и планирования.

Оптимизация развития энергосистем требует решения оптимизационной за­ дачи с большим числом неизвестных, задачи нелинейной, частично дискретной, частично целочисленной. В настоящее время нет разработанных математиче­ ских методов для решения подобных задач.

В связи с этим работа по созданию математических моделей оптимизации начата с более простых моделей, при постепенном усложнении их по мере раз­ вития необходимых математических методов.

Определение перспективных режимов электропотребления. Для различных расчетных уровней и разных периодов года эта задача является часто повто­ ряющейся и весьма трудоемкой, поэтому для решения ее в институте Энергосетьпроект была разработана программа расчетов на ЦВМ. Алгоритм этой программы основан на методических положениях, разработанных институтом совместно с Энергетическим институтом имени Г. М. Кржижановского (ЭНИН) и позволяющих учитывать как регулярно действующие, так и случайные фак­ торы, влияющие на формирование графика нагрузки. Программа позволяет (при заданном уровне и структуре электропотребления) определять характер­ ные суточные графики зимнего и летнего рабочего дня, величину годового максимума нагрузки, а также годовые графики месячных максимумов и месяч­ ного электропотребления.

Определение необходимой величины аварийного резерва. Из всех видов энергетических резервов, необходимых в энергосистемах (ремонтный, частот­ ный, аварийный), наиболее сложным является определение оптимальной вели­ чины аварийного резерва, которая является сложной функцией аварийности оборудования, единичной мощности агрегатов, плотности графиков нагрузки, а для объединенных энергосистем— также пропускной способности и надеж­ ности межсистемных линий электропередачи.

Для определения оптимальной величины аварийного резерва в настоящее время также используется программа для ЦВМ. Эта программа базируется на методических положениях, разработанных совместно с ЭНИН имени Г. М. Кржижановского применительно к концентрированным теплоэнергети­ ческим системам.

Выбор оптимальной структуры генерирующих мощностей. Для получения решений, соответствующих общему народнохозяйственному оптимуму, выбор структуры энергосистемы должен производиться с учетом внешних связей про­ ектируемой ОЭС со всеми другими системами, входящими в общеэнергетиче­ скую систему страны.

70