книги из ГПНТБ / Поспелов, Г. Е. Энергетические системы учеб. пособие

1.4. Граф ики активны х п реактивны х нагрузок системы

Состав электрической нагрузки энергосистемы зависит от развития тех или иных отраслей народного хозяйства в данном экономическом районе. Как правило, характер потребителей энергосистемы смешанный: добывающая про­ мышленность, обрабатывающая промышленность, электри­ фицированный транспорт, коммунальное хозяйство, быто­ вой сектор II др. Изменение нагрузки энергосистемы во

Рис. 1.12. Графики активной нагрузки энергосистемы:

а — при различной освещенности; б — при различной температуре воздуха.

времени обусловлено распорядком работы предприятий и учреждений, технологическими особенностями производ­ ственных процессов, естественной освещенностью, темпера­ турой воздуха и др.

Суточный график активной нагрузки системы характе­ ризует совокупность всех потребителей. Если энергосисте­ ма имеет значительную бытовую нагрузку, то вечерний мак­ симум значительно больше утреннего (рис. 1.11, а). Эта разница особенно заметна в летнее время. Летом максимум наступает позже (точка б), чем зимой (точка а). Летом мак­ симум более пикообразный, чем зимой. Минимальная на­ грузка составляет 50—60% максимальной. В энергосисте­ мах с преобладанием промышленной нагрузки имеется два явно выраженных максимума: утренний и вечерний (рис. 1.11, б). Суточный график таких систем более ровный, мини­ мальная нагрузка составляет 70—80% максимальной. В не-

20

которых энергосистемах нагрузка утреннего максимума может быть больше, чем вечернего.

На конфигурацию суточного графика нагрузки влияют освещенность и температура воздуха. При малой освещен­ ности в дневное время нагрузка возрастает и утренний пик становится более продолжительным (рис. 1.12, а). При низ­ кой температуре воздуха нагрузка также возрастает, осо­ бенно днем (рис. 1.12, б).

Рис. 1.13. Графики реактивной нагрузки энергосистемы:

а — с преобладанием промышленной нагрузки; б — со значительной бытовой нагрузкой.

Наиболее важные точки графика — это режим макси­ мальных нагрузок (надо иметь достаточный резерв мощно­ сти на электростанциях) и режим минимальных нагрузок (надо иметь соответствующие маневренные станции с ма­ лым технологическим минимумом). В настоящее время со­ отношения Pmin/Лтшх в энергосистемах составляют 0,5— 0,8.

Суточные графики реактивной нагрузки энергосистемы в основном определяются током намагничивания и рассея­ ния асинхронных двигателей (примерно 60%) и потерями реактивной мощности в линиях и трансформаторах (около 40%). В энергосистемах, имеющих примерно одинаковые активные нагрузки в утренний и вечерний пики, утренний пик реактивной мощности выше вечернего (рис. 1.13, а), так как при этом преобладает нагрузка включенных двига­ телей. Если вечерняя активная нагрузка значительно вы­ ше утренней, то, как правило, вечерний пик реактивной мощ­ ности значительно выше утреннего (рис. 1.13, б). В этомслу-

21

чае преобладающее значение имеют потери реактивной мощ­ ности в электрических сетях. Во всех случаях реактивная нагрузка энергосистемы в значительной степени зависит от уровней напряжения и при повышении напряжения увели­ чивается. Поэтому при сильном изменении напряжения в те­ чение суток график реактивной мощности может иметь до­ статочно произвольную форму.

Рис. 1.14. Покрытие графиков нагрузки энергосистемы:

а — при недостатке воды па ГЭС; 6 — при избытке воды на ГЭС.

На рис. 1.14 показаны возможные варианты покрытия графика нагрузки энергосистемы. В зависимости от обес­ печенности ГЭС водой пиковую часть графика нагрузки покрывают ГЭС или тепловые станции. При недостатке воды на ГЭС (например, в зимнее время) в базисной части графика работают ТЭЦ с нагрузкой, определяемой тепловыми по­ требителями, и нерегулируемые ГЭС (рис. 1.14, а). Пиковая часть покрывается регулируемыми ГЭС. КЭС и АЭС в мак­ симумы нагрузки также работают с полной мощностью. При избытке воды на ГЭС (например, в период паводка) в ба­ зисной части графика располагают ТЭЦ по пару и все ГЭС, которые работают с полной мощностью по водотоку (рис. 1.14, б). В этом случае пиковую часть графика покрывают ГТС совместно с КЭС. Возможны также и другие варианты покрытия в зависимости от сочетания и мощности электро­ станций различных типов в энергосистеме.

22

Г л а в а 2. У П Р А В Л Е Н И Е Э Н Е Р ГЕ Т И Ч Е С К И М И

СИ СТ ЕМ А М И

2.1.Организация эксплуатации и развития энергосистем

ВСоветском Союзе почти вся электроэнергия вырабаты­ вается на электрических станциях, входящих в состав энер­ госистем. Для успешного развития энергетики необходима стройная организация управления энергосистемами. Об­ щее руководство развитием и эксплуатацией энергетических систем осуществляется Министерством энергетики и элек­ трификации СССР (МЭиЭ). В союзных республиках дея­ тельность энергетических предприятий координируют Министерства (главные управления) энергетики и электри­ фикации союзных республик (рис. 2.1). Непосредственное руководство работой электрических станций, электрических

итепловых сетей энергосистемы осуществляется районными энергетическими управлениями (РЭУ). Сфера деятельности энергосистемы (РЭУ) распространяется на определенный энергоэкономический район, который обычно соответствует административно-территориальному делению (области, ав­ тономной республики и т. п.).

Развитие энергосистем ведется по «Схемам развития энергосистем», которые разрабатываются на перспективный период 5—20 лет специализированными проектными орга­ низациями, входящими в МЭиЭ (см. рис. 2.1). В проектах перспективного развития предусматриваются основные ти­ пы станций, их мощности и места расположения, основные системообразующие линии электропередачи и межсистем­ ные связи, рассматриваются балансы активной и реактивной мощностей и баланс активной энергии. По этим проектам

вдальнейшем ведется конкретное проектирование отдель­ ных электростанций, подстанций и линий электропередачи. Эти проекты выполняются специализированными проектны-

23

24

Министерство энергети - н и и электрификации СССР

Рис. 2.1. Схема организации развития и эксплуатации энергосистем.

ми организациями. Для реализации проектов имеются стро­ ительно-монтажные тресты, которые специализируются по строительству гидросооружений и ГЭС, тепловых станций, линий электропередачи и подстанций и т. п.

Быстрое развитие энергетики немыслимо без проведения и внедрения научных исследований. Часть научно-исследо­ вательских учреждений входит в состав МЭиЭ СССР , а часть — в состав Академии наук СССР и высших учебных заведений. Научно-исследовательские институты и лабора­ тории проводят свою работу в контакте с проектными ин­ ститутами и энергосистемами.

Вследствие технологических особенностей производства и распределения энергии необходимо постоянное оператив­ ное управление энергосистемами страны. Это управление осуществляется Центральным диспетчерским управлением Единой энергетической системы (Ц Д У ЕЭС) через Объ­ единенные диспетчерские управления (ОДУ) и главных диспетчеров системы.

В энергосистеме можно выделить три линии управления: административно-хозяйственную (АХ), техническую (Т) и оперативную (О) (рис. 2.2).

Органы административно-хозяйственного управления планируют технико-экономические показатели и финансо­ вую деятельность энергосистемы и ее отдельных объектов, следят за рациональным расходованием средств, комплек­ туют кадры, организуют строительство новых объектов путем заключения договоров со строительно-монтажными организациями. Специальное предприятие «Энергосбыт» занимается реализацией энергии, производимой в энерго­ системе, и расчетами с потребителями. Отделы администра­ тивно-хозяйственного управления возглавляются обычно непосредственно управляющим энергосистемой пли одним из его заместителей.

Службами технического и оперативного управления ру­ ководит главный инженер энергосистемы.

Рассмотрим кратко задачи основных технических служб районного управления.

Задачи диспетчерской службы заключаются в разработ­ ке режимов энергосистемы и их оперативном ведении. Эти режимы должны обеспечивать бесперебойное электроснаб­ жение потребителей при высоком качестве энергии и макси­ мальной экономичности работы в целом всей энергосистемы.

25

ческое состояние оборудования электростанций, электриче­ ских и тепловых сетей, планируют и руководят ремонтами. Они организуют реконструкцию и модернизацию оборудо­ вания, внедряют передовой опыт и результаты новых раз­ работок на объектах энергосистемы.

Организацией эксплуатации релейной защиты, электри­ ческой автоматики и приборов электрических измерений занимается служба релейной защиты, автоматики и элек­ троизмерений. Эта служба координирует работу аналогич­ ных служб всех электростанций и предприятий электри­ ческих сетей, следит за своевременными профилактическими проверками устройств релейной защиты. На важнейших объектах работники службы участвуют в непосредственном обслуживании, наладке и испытаниях. К важным работам этой службы относятся расчеты токов короткого замыкания, выбор и согласование установок релейной защиты. Служба разрабатывает мероприятия по повышению надежности энер­ госистемы за счет внедрения средств противоаварийной автоматики.

( Служба изоляции и защиты от перенапряжений разра­ батывает схемы грозозащиты электротехнического оборудо­ вания электростанций, подстанций и линий электропереда­ чи, осуществляет техническое руководство эксплуатацией средств защиты от перенапряжений и всего электротех­ нического оборудования в отношении изоляции.

Управление энергосистемой, особенно диспетчерское, немыслимо без средств связи между объектами и район­ ным управлением. Организацию и эксплуатацию этих средств осуществляет служба средств диспетчерского и техноло­ гического управления. Эта служба разрабатывает схемы ад­ министративно-хозяйственной и оперативной связи, ор­ ганизует каналы телемеханики для диспетчерского управле­ ния, координирует работу служб связи объектов энерго­ системы.

Важные функции возлагаются на службу надежности и техники безопасности. Эта служба разрабатывает меропри­ ятия по повышению надежности электро- и теплоснабжения потребителей и предупреждению травматизма на пред­ приятиях энергосистемы, осуществляет контроль за соблю­

27

дением техники безопасности, организует расследование аварий и браков в работе.

Вопросами развития энергосистемы занимается служба перспективного развития. Она выдает проектным органи­ зациям задания на разработку схем развития энерго­ системы. Руководствуясь этими схемами, служба выдает технические условия на проектирование отдельных объектов. Она рассматривает сама и организует обсужде­ ние выполненных проектов другими техническими служба­ ми и объектами энергосистемы. С учетом реальных условий служба готовит руководству энергосистемы рекомендации по очередности сооружения объектов.

По мере развития энергосистемы становится сложнее управление ею. Возникает необходимость в проведении большого количества сложных расчетов. Для организации этой работы создают службу вычислительной техники на базе ЭЦ ВМ и других вычислительных устройств. Эта служ­ ба занимается эксплуатацией и ремонтом имеющейся вычислительной техники, комплектацией библиотеки про­ грамм расчетов, разработкой самостоятельных программ, проведением освоенных расчетов по заявкам других служб и предприятий энергосистемы, пропагандой и внедрением вычислительной техники на электростанциях, в электри­ ческих и тепловых сетях.

Следует отметить, что приведенная структура управле­ ния энергосистемой не является незыблемой. От организа­ ции управления существенно зависят технико-экономиче­ ские показатели энергосистемы и прогресс в энергетике. Поэтому постоянно ведется поиск новых, более совершенных схем управления.

2.2. Диспетчерское управление энергосистемами

Непрерывность процессов производства и потребления энергии, быстрота протекания технологических процессов, зависимость режима энергосистемы от режима работы по­ требителей — все это вызывает необходимость обязательно­ го оперативного управления режимами энергосистемы. Регулирование режима должно осуществляться во всех звеньях энергосистемы от электростанций до потребителей.

Как уже отмечалось, оперативное руководство’ энерго­ системами возглавляет Центральное диспетчерское управ-

28

Центральное диспетчер­ ское управление ЕЭС