ВЫДАЧА МОЩНОСТИ САЯНО-ШУШЕНСКОЙ ГЭС В УСЛОВИЯХ РАЗВИТИЯ ПРИЛЕГАЮЩЕЙ СЕТИ 500 кВ

Пузырев Евгений Владимирович

преподаватель кафедры ГГЭЭС, СШФ СФУ, г. Саяногорск, пгт Черёмушки

E-mail: Jane2387@mail.ru

Производство, передача и распределение электрической энергии – это единый непрерывный процесс существования электрических режимов. Поддержание этих режимов на заданном уровне способствует повышению эффективности производства, надежности электроснабжения потребителей, надежности работы Единой энергетической системы страны.

В настоящее время в электроэнергетике России нарастает дефицит мощно­сти и электроэнергии, который пока имеет локальный характер на уровне ряда региональных энергосистем. Это является следствием неравномерных темпов развития экономики различных регионов страны, недостаточности вводов генерирующих мощностей и ограниченности пропускных способностей электрических связей для передачи мощности и электроэнергии из избыточных регионов в дефицитные. Электрические сети страны в предстоящие годы будут развиваться в соответствии с необходимостью удовлетворения нужд развивающегося отечественного рынка электроэнергии и мощности, обеспечения надежности работы ЕЭС России и электроснабжения потребителей. В этой области обеспечение устойчивости энергосистем представляет одну из наиболее важных задач.

Таким образом, развитие электрической сети Южного узла ОЭС Сибири необходимо направить на:

• обеспечение надежной выдачи мощности крупных электростанций;
• обеспечение надежности питания крупных узлов нагрузки;
• усиление сети для уменьшения влияния сетевых ограничений.

В настоящее время выдача максимальной мощности Саяно-Шушенской ГЭС ограничена. Установленная мощность СШГЭС составляет 6400 МВт, но часть этой мощности оказалась связанной в силу системных и сетевых ограничений. Максимально-допустимая выдача мощности СШГЭС составляет 4400 МВт с учетом обеспечения условий динамической устойчивости. Ограничение использования мощности существенным образом сказывается на годовой выработке электроэнергии и поставке её на оптовый рынок электроэнергии и мощности. Саяно-Шушенская ГЭС имеет следующие ограничения на выдачу максимальной мощности:

1. Недостаточно высокий предел по статической устойчивости;

До ввода в работу Хакасского алюминиевого завода, БСК на ПС Алюминиевая и Означенное предельная по статической устойчивости мощность СШГЭС составляла 5600 МВт. При существующей нормальной схеме электропередачи для сечения СШГЭС предельная мощность составляет 6030 МВт.

1. Невысокая динамическая устойчивость Южного узла при работе генераторов станции в нормальной схеме электропередачи при нормативных аварийных возмущениях;

Именно наличие в сечении СШГЭС двух протяженных линий электропередач ВЛ-541 СШГЭС – Новокузнецкая № 1и ВЛ-542 СШГЭС – Новокузнецкая № 2 протяженностью 469,0 км и 448,3 км соответственно и существующая возможность выделения на ВЛ-542 двух блоков способствуют снижению максимальной выдачи мощности до 4400 МВт.

1. Токовые ограничения;

Сечение СШГЭС включает в себя две короткие линии электропередач ВЛ-543 СШГЭС - Означенное № 1 и ВЛ-544 СШГЭС – Означенное № 2 протяженностью по 30,9 км. При температуре окружающего воздуха 25 ⁰С длительно-допустимый ток составляет 2835 А.

В связи с названными ограничениями возможности крупнейшей в стране станции Саяно-Шушенской ГЭС в полной мере не реализуются – отсюда, как следствие, значительная недовыработка электроэнергии, и как результат, запертая мощность 2000 МВт. Для уменьшения, либо полного устранения части названных ограничений необходимо развитие и усиление прилегающей к станции сети 500 кВ. В работе была рассмотрена эффективность сетевых мероприятий по обеспечению максимальной выдачи мощности Саяно-Шушенской ГЭС. Для этого был произведен расчёт статической и динамической устойчивости Южного узла ОЭС Сибири при работе гидрогенераторов СШГЭС с помощью двух программных комплексовRASTRи MUSTANG. На рисунке 2представлена новая схема электропередачи.

Рисунок 2 - Новая схема электропередачи с учётом реализации всех сетевых мероприятий

Для повышения устойчивости были рассмотрены следующие мероприятия:

• Ввод в работу второй цепи 500 кВ Алюминиевая –Абакан –Итат;
• Ввод в работу дополнительной линии 500 кВ СШГЭС –Алюминиевая;
• Установка управляемых и неуправляемых устройств продольной компенсации на существующих ВЛЭП до Новокузнецка;
• Ввод в работу второй цепи Алюминиевая –Абакан–Итат и установка устройств продольной компенсации;
• Ввод в работу второй цепи Алюминиевая–Абакан–Итат, дополнитель-ной линии СШГЭС –Алюминиевая и установка УПК;

На рисунке 3 представлена диаграмма предельных перетоков мощности в нормальной схеме электропередачи при различных сетевых мероприятиях и их эффективность. Наибольшая предельная мощность 6517 МВт достигается после реализации в совокупности двух мероприятий. При этом максимальный положительный эффект составляет 487 МВт. Ввод в работу дополнительной цепи СШГЭС–Алюминиевая вызывает снижение предельной мощности на 7 МВт. Как отдельное мероприятие ввод в работу цепи СШГЭС–Алюминиевая в полной схеме положительного эффекта не даёт. Эффект от ввода в работу второй цепи Алюминиевая –Абакан – ПС Итат составляет 300 МВт, а от ввода УПК – 475 МВт.

Рисунок 3 – Предельные по статической устойчивости перетоки мощности в сечении СШГЭС в полной схеме и эффективность сетевых мероприятий

Эффективность рассмотренных мероприятий в одноремонтных схемах представлена на рисунке 4. Из диаграммы следует, что наименьший эффект дает ввод в работу цепи СШГЭС–Алюминиевая, а в ремонтной схеме с отключенной линией ВЛ-545 эффект от реализации отрицательный – снижение предела статической устойчивости на 4 МВт. Максимальный эффект проявляется в схеме с выведенной в ремонт линией ВЛ-550 от ввода в работу УПК – и составляет 895 МВт.

Рисунок 4 – Эффект от реализации сетевых мероприятий в одноремонтных схемах

Рисунок 5 – Эффект от реализации сетевых мероприятий в двухремонтных схемах и одноремонтных схемах с выводом противоаварийной автоматики

В двухремонтных схемах эффективность рассмотренных мероприятий приведена на рисунке 5. В данном случае предельная мощность для сечения СШГЭС определяется в двухремонтных схемах и в одноремонтных схемах с выведенной из работы противоаварийной автоматикой и автоматикой, функции которой снижены. В ремонтной схеме с отключенной линией ВЛ-545 в послеаварийном режиме ввод в работу цепи СШГЭС–Алюминиевая повышает предельную мощность до 6034 МВт, при этом положительный эффект составляет 757 МВт. Наибольший эффект от реализации данного мероприятия достигается в послеаварийном режиме в ремонтной схеме с отключенной линией ВЛ-543 и составляет 2953 МВт. Из результирующей диаграммы следует, что наибольшие положительные эффекты в рассмотренных двухремонтных схемах проявляются только после реализации всех мероприятий. Максимальный эффект от ввода УПК составляет 1317 МВт в ремонтной схеме с отключенной линией ВЛ-544 в послеаварийном режиме. В ремонтных схемах с выведенными из работы линиями ВЛ-541 и ВЛ-543 в послеаварийных режимах эффекты от ввода в работу второй цепи Алюминиевая-Абакан-Итат отрицательные – снижение предельной мощности на 39 МВт и 31 МВт соответственно. Вышерассмотренные мероприятия были проверены на динамическую устойчивость. При расчете электромеханических переходных режимов был произведен учёт электрических параметров: генераторов электростанций, регуляторов скорости, регуляторов возбуждения, возбудителей, форсировок. Эффективность мероприятий по выдаче наибольшей мощности Саяно-Шушенской ГЭС оценивалась путем определения максимальной загрузки станции при наиболее тяжелых нормативных возмущениях в режимах максимума нагрузки [2]. В работе было рассмотрено шесть ремонтных схем. На рисунке 6представлена диаграмма выдачи максимальной мощности СШГЭС по условиям обеспечения динамической устойчивости в полной схеме при различных сетевых мероприятиях и показана их эффективность [1]. Наибольший эффект 1570 МВт достигается в полной схеме после реализации в совокупности двух сетевых мероприятий.

Рисунок 6 – Допустимый по динамической устойчивости переток в сечении СШГЭС в нормальной схеме и эффективность сетевых мероприятий

На рисунке 7 представлена совмещенная диаграмма перетоков мощности в сечении СШГЭС.

Рисунок 7 – Диаграмма предельных и длительно-допустимых по динамической и статической устойчивости перетоков в нормальной схеме

Таким образом, можно сделать следующие выводы:

• Максимально-допустимый переток мощности в существующей нормальной схеме электропередачи может быть увеличен на 130 МВт и составит 4530 МВт;
• Максимальный предел по статической устойчивости достигает 6517 МВт в полной схеме после реализации двух сетевых мероприятий;
• Динамическая устойчивость обеспечивается при загрузке станции 6100 МВт без учёта действия противоаварийной автоматики в полной схеме с введенными в работу УПК и второй цепи Алюминиевая - Абакан - Итат;
• В большинстве ремонтных схем предельная выдача мощности СШГЭС ограничивается условиями обеспечения динамической устойчивости в послеаварийных режимах;
• Влияние дополнительной цепи СШГЭС - Алюминиевая неоднозначно:
• В полной схеме положительный эффект не обеспечивается;
• В ремонтных схемах положительный эффект обеспечивается только в послеаварийных режимах;
• Вторая цепь Алюминиевая-Абакан-Итат во всех рассмотренных схемах способствует повышению динамической устойчивости Южного узла, а также предела статической устойчивости в полной схеме на 300 МВт;
• Основной мерой по повышению статической и динамической устойчивости Южного узла является установка на длинных линиях управляемых и неуправляемых устройств последовательной компенсации. Предельная по статической устойчивости мощность в сечении СШГЭС достигает 6505 МВт, а длительно-допустимая по динамической устойчивости – 5310 МВт в полной схеме.

Список литературы:

1. Веников В. А. Переходные электромеханические процессы в электрических системах: учебник для электроэнергетич. специальностей вузов. – 3-е изд., перераб. и доп. М.: «Высшая школа», 1978. – 415 с.: ил.
2. Методические указания по устойчивости энергосистем. - М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2004.