Сибирский институт проектирования
энергетических систем
Департамент электрических сетей ОАО «Сибирский ЭНТЦ»
АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ УСТРОЙСТВА ПРОДОЛЬНОЙ КОМПЕНСАЦИИ, ОТКЛЮЧЕНИЯ ГЕНЕРАТОРОВ И ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОРМОЖЕНИЯ КАК СПОСОБОВ ПОВЫШЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ САЯНО-ШУШЕНСКОЙ ГЭС
Москва 2010 г.
ОАО «Сибирский Цель работы ЭНТЦ»
Определение наиболее эффективного мероприятия по повышению динамической устойчивости Саяно – Шушенской ГЭС, для снятия ограничений на выдачу мощности станции на год выхода станции на полную мощность (2014 г.) и дальнейшую перспективу
ОАО «Сибирский ЭНТЦ»
Мероприятия по повышению динамической устойчивости СШГЭС
1.Сбалансированная разгрузка СШГЭС: отключение части генераторов (ОГ) на станции и части нагрузки (ОН) в приемной части системы;
2.Поперечное электрическое торможение (ПЭТ) – осуществляемое посредством параллельного подключения к электрической схеме тормозного сопротивления для погашения избыточной кинетической энергии генераторов;
3.Устройства FACTS – устройства продольной компенсации (УПК) для увеличения пропускной способности схемы выдачи мощности в до- и послеаварийных режимах станции и демпфирования качаний генераторов. Рассматривается установка УПК на ВЛ 500 кВ СШГЭС – Новокузнецкая и СШГЭС – Кузбасская.
ОАО «Сибирский ЭНТЦ»
Характеристика расчетных условий для оценки динамической устойчивости
Для оценки динамической устойчивости СШГЭС использовалась подробная цифровая модель ОЭС Сибири (западная и центральная часть Сибири) и Казахстана.
Для определения эффективности мероприятий рассмотрено наиболее тяжелое нормативное возмущение группы III – отключение одной цепи ВЛ 500 кВ СШГЭС – Кузбасская действием УРОВ при двухфазном КЗ на землю вблизи шин 500 кВ СШГЭС с отказом одной фазы выключателя в РУ 500 кВ СШГЭС.
Развитие электрической сети 220-500 кВ принималось на базе Инвестиционной программы ОАО «ФСК ЕЭС», утвержденной 24.12.2009 г., и предложений, принятых в работе «Схема развития ЕЭС и ОЭС России, включая развитие ЕНЭС, напряжением 220 кВ и выше на перспективу до 2015 г. по ОЭС Сибири», ОАО «Сибирский ЭНТЦ» 2009- 2010 гг.
Отключение части генераторов (ОГ)
ОАО «Сибирский ЭНТЦ»
После возникновения короткого замыкания возникает небаланс между механической мощностью турбины и электрической мощностью генератора, вследствие чего происходит ускорение ротора генератора. Применение ОГ снижает мощность турбины, тем самым уменьшает имеющейся небаланс мощности.
|
|
|
|
|
В МВт |
|
Число |
|
|
Эффект от |
|
Эффект от |
|
генераторов |
Без ОГ |
c ОГ-2 |
c ОГ-4 |
|||
ОГ-2 |
ОГ-4 |
|||||
в работе |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
||
10 |
4860 |
5070 |
210 |
5350 |
490 |
|
9 |
4570 |
4760 |
190 |
5020 |
450 |
|
8 |
4240 |
4420 |
180 |
4660 |
420 |
Недостатки ОГ
ОАО «Сибирский ЭНТЦ»
1.Ограничение в электроснабжении потребителей (максимальная величина небаланса активной мощности, допустимо возможная при потере генерации в ОЭС Сибири, принята в объеме 700 МВт);
2.Износом оборудования (существует опасность повреждения подпятника);
3.Появляется возможность возникновения дефицита реактивной мощности при ОГ, следствие чего снижаются уровни напряжения в ЭС;
4.Снижение надежности вследствие риска потери агрегатов отключаемых при ОГ, в том числе и на длительное время.
Поперечное электрическое торможение (ПЭТ)
ОАО «Сибирский ЭНТЦ»
Существует два варианта подключение ПЭТ:
1.к шинам высокого напряжения станции при этом уменьшается количество необходимой коммутирующей аппаратуры и упрощает компоновку ПЭТ, их номинальная мощность не зависит, при этом от количества генераторов, находящихся в работе и может варьироваться лишь изменением числа подключаемых резисторов;
2.на генераторном напряжении позволяет изменять мощность ПЭТ автоматически в зависимости от числа находящихся в работе агрегатов.
Влияния мощности ПЭТ на предельную загрузку СШГЭС по условию сохранения динамической устойчивости:
1 - ПЭТ подключен к шинам низкого напряжения (НН), в работе 10 генераторов; 2 - ПЭТ подключен к шинам
высокого напряжения (ВН), 10 генераторов; 3 - к НН,9 генераторов;
4 - к НН, 8 генераторов.
ОАО «Сибирский ЭНТЦ»
Определения момента отключения тормозного сопротивления
На рисунке изображена зависимость предельной загрузки СШГЭС по условию сохранения динамической устойчивости от времени отключения ПЭТ при применении однократного включения нагрузочных резисторов для различного числа генераторов и места установки.
1- к НН, 10 генераторов
2 - к ВН, 10 генераторов
3 - к НН, 9 генераторов
4 - к НН, 8 генераторов
Получить дополнительный эффект от применения многократного ЭТ на СШГЭС ввиду конструктивных особенностей существующих турбин (рабочая зона турбины порядка 500-600 МВт) невозможно, так как многократное ЭТ должно осуществляться совместно с разгрузкой турбин.
Главным недостатком ПЭТ является его большой конструктивный размер.
Устройство продольной компенсации (УПК)
ОАО «Сибирский ЭНТЦ»
Увеличение пропускной способности ВЛ в доаварийном режиме с помощью неуправляемого УПК оказывает положительный эффект на динамическую устойчивость станции. Также стоит отметить что динамическая устойчивость станции существенно зависит и от относительного эквивалентного сопротивления системы в послеаварийном режиме. Уменьшение послеаварийного сопротивления можно достичь с помощью управляемого устройства продольной компенсации.
УПК на ВЛ СШГЭС – Новокузнецкая, Кузбасская:
•неуправляемая часть (НУПК-30% компенсации индуктивного сопротивления каждой ВЛ), размещаемого на ПП в 300-315 км от СШГЭС вблизи населенных пунктов. НУПК установлено в рассечку обеих линий совместно, чтобы идущие в одном коридоре ВЛ 500 кВ СШГЭС – Новокузнецкая и СШГЭС – Кузбасская, приходили электрически в один узел НУПК и выходили из одного узла – ПП. Такая схема установки НУПК позволит повысить как надёжность, так и пропускную способность СВМ, поскольку при коротком замыкании на одной из ВЛ 500 кВ СШГЭС – Новокузнецкая или СШГЭС – Кузбасская, средствами РЗиА отключается только часть этой ВЛ до ПП. При установке же НУПК в рассечку каждой линии в отдельности при аварии на одной из них средствами РЗиА отключается вся линия полностью.
•управляемая часть (УУПК- 8÷20% компенсации, где Хс = 12÷27 Ом), размещаемых на ВЛ вблизи ПС 500 кВ Новокузнецкая и Кузбасская (вызвано необходимостью его постоянного обслуживания).
Мощность УПК определена по допустимому длительному току провода АС-330×3, равному 2190 А, и составляет:
НУПК – 2×630 МВА, УУПК – 2×390 МВА
УПК на ВЛ СШГЭС – Новокузнецкая (Кузбасская)
ОАО «Сибирский ЭНТЦ»