Анализ мероприятий по ликвидации снижения напряжения в послеаварийных схемно-режимных ситуациях в изолированных энергосистемах.

Целью работы является анализ технической и экономической эффективности применения статических тиристорных компенсаторов (СТК) и источника реактивной мощности (ИРМ) в характерных схемно-режимных ситуациях в режиме зимнего максимума и летнего минимума ЭС Сахалинской области. В работе рассматривается применение устройств в характерных схемно-режимных ситуациях, приводящие к небалансу реактивной мощности и снижению/повышению напряжения в изолированной энергосистеме.

Введение ………………………………………………………………………………………………………………………… 15
РАЗДЕЛ 1 ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ ИЗОЛИРОВАННЫХ ЭНЕРГОСИСТЕМ ……… 19
1.1 Технологические аспекты обеспечения надежности ……………………………………………….. 19
1.1.1 Надежность изолированных ЭЭС……………………………………………………………………… 19
1.1.2 Критерии надежности N-1 и N-k ……………………………………………………………………….. 23
1.2 Обеспечение надежности при управлении функционированием изолированных
ЭЭС…………………………………………………………………………………………………26
1.2.1 Обеспечение надежности при эксплуатации …………………………………………………….. 26
1.2.2 Обеспечение надежности при управлении режимами………………………………………. 27
1.3 Схемно-режимные ситуации в электрических сетях энергосистем ………………………… 30
Выводы по разделу:……………………………………………………………………………………………………….. 33
РАЗДЕЛ 2 СПОСОБЫ ЛИКВИДАЦИИ ПРОВАЛОВ И СКАЧКОВ НАПРЯЖЕНИЯ . 34
2.1 Статические тиристорные компенсаторы ………………………………………………………………. 35
2.2 Технические параметры СТК ………………………………………………………………………………….. 42
2.3 Применение СТК в сетях различных классов напряжения ……………………………………. 44
2.4 Источники реактивной мощности ………………………………………………………………………. 48
2.5 Система автоматического управления СТК и ИРМ ……………………………………………….. 55
РАЗДЕЛ 4 ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ …………………………………………………………………………………………….. 58
4.1 Технический потенциал строительства СТК и ИРМ ………………………………………………. 59
4.2 Определение капиталовложений СТК и ИРМ ……………………………………………………. 60
4.3 Оценка рисков изменения напряжения для потребителей ……………………………………… 60
4.4 Оценка ресурсоэффективности ……………………………………………………………………………….. 62
Выводы по разделу:……………………………………………………………………………………………………….. 64
РАЗДЕЛ 5 СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ …………………………………………………….. 65
Введение ………………………………………………………………………………………………………………………… 65
5.1 Производственная безопасность ………………………………………………………………………………. 65
5.1.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов ……………………………….. 65
5.1.2 Анализ опасных производственных факторов и обоснование мероприятий по их
устранению ……………………………………………………………………………………………………………………. 73
5.2 Экологическая безопасность ……………………………………………………………………………………. 74
5.2.1 Порядок обращения с отходами производства и потребления …………………………. 74
5.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях ……………………………………………………………….. 74
5.5 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности ……………………….. 77
5.5.1 Специальные правовые нормы трудового законодательства ………………………….. 77
5.4.2 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны …………………….. 78
Выводы по разделу:……………………………………………………………………………………………………….. 79
Заключение ……………………………………………………………………………………………………………………. 80
Список литературы ……………………………………………………………………………………………………….. 82

В соответствии с целью магистерской диссертации был проведен
анализ технической и экономической эффективности применения СТК и
ИРМ для ликвидации ненормативного снижения/повышения напряжения в
характерных схемно-режимных ситуациях в режимах зимнего максимума и
летнего минимума ЭС Сахалинской области.
В первом разделе рассмотрены технологические аспекты
обеспечения надежности режимов работы изолированных ЭС: особенности
режимов работы изолированных ЭС, критерии надежности, обеспечение
надежности при управлении функционированием изолированных ЭС,
представлено описание схемно-режимных ситуаций.
Во втором разделе рассмотрены способы ликвидации
снижения/повышения напряжения. Рассмотрены конструкции СТК и ИРМ,
проанализированы преимущества применяемых устройств. Выбраны схемы и
произведён подбор оборудования рассматриваемых устройств,
установленные на шинах 35 кВ ПС Тымовская. Мощность СТК/ИРМ
составляется 25 МВАр.
В третьем разделе, проведены и проанализированы расчет
установившегося режима в ПК RastrWin и расчеты схемно-режимных
ситуаций в ПК RUSTab, выявлены характерные режимы, которые приводят к
разделению ЭС Сахалинской области на изолированные энергорайоны, к
дефициту/избытку реактивной мощности и снижению/повышению
напряжения до уровней, недопустимых по требованиям ГОСТ [1]. По
результатам расчета переходных режимов сделан вывод о необходимости
установки устройств СТК/ИРМ для ликвидации снижения/повышения
напряжения на ПС Тымовская. В результате расчета режимов с применением
СТК/ИРМ напряжение на ПС Тымовская в схемно-режимных ситуациях в
режиме зимнего максимума и летнего минимума восстанавливается до
допустимых пределов по ГОСТ, дефицит/избыток реактивной мощности
ликвидируется, что доказывает техническую эффективность
рассматриваемых устройств.
Анализ технико-экономической эффективности показал, что наиболее
экономически эффективным устройством для ликвидации
снижения/повышения напряжения является устройство ИРМ. Срок
окупаемости проекта составляет 2-3 года.

1.ГОСТ 721 – 77. Системы электроснабжения, сети, источники,
преобразователииприемникиэлектрическойэнергии.Номинальные
напряжения свыше 1000 В. – 25 с.;
2.Методические указанияпоустойчивостиэнергосистем. ‒
М.:Издательство НЦ ЭНАС, 2004;
3.ГОСТ 19431 – 84 “Энергетика и электрификация. Термины и
определения”. – М: Изд-во стандартов, 1986-9 с.
4.АнаничеваС.С.Качествоэлектроэнергии.Регулирование
напряжения и частоты в энергосистемах: учебное пособие / С. С. Ананичева,
А. А. Алекссев, А. Л. Мызин.; 3-е изд., испр. Екатеринбург: УрФУ. 2012. 93с.
5.Правила технической эксплуатации электрических станций и
сетей Российской Федерации. – М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2003.
6.Правила устройства электроустановок. 7-е изд. – М.: Изд-во НЦ
ЭНАС, 2004.
7.Розаков,М.И.Надежностьэлектроэнергетическихсистем:
справочник. Том 2. – М.: Энергоатомиздат, 2000. – 567 с.
8.Гук Ю.Б. Анализ надежности электроэнергетических установок. –
Ленинград: Энергоатомиздат, 1988. – 220 с.
9.Разработка методов исследования и обеспечения режимной
надёжности региональной электроэнергетической системы с применением
новых информационных технологий», гос. рег. № 01.200.116595. Науч.рук. –
к.т.н. Н.А. Манов, д.т.н. Ю.Я. Чукреев.
10. Концепцияобеспечениянадёжностив
электроэнергетике./Воропай Н. И., Ковалёв Г. Ф., Кучеров Ю. Н. и др. – М.:
ООО ИД «ЭНЕРГИЯ», 2013. 212 с.
11. Веников В.А. Переходные электромеханические процессы в
электрических энергосистемах: Учеб. для электроэнергет. спец. вузов. – 4-е
изд., перераб. и доп. – М.:Высш.шк.,1985. – 536 с. ил.;
12. Карташев,И.И.Качествоэлектроэнергиивсистемах
электроснабжения / И. И. Карташев, Э. Н. Зуев. – М. : МЭИ, 2001.
13. А.Н.Шпиганович,А.А.Шпиганович,Г.В.Квашнина
Обеспечение надежности функционирования систем электроснабжения,
УДК621.3–ИзвестияТульскогогосударственногоуниверситета.
Технические науки. – 7 с.;
14. ГамазинС.И.,НаумовО.А.Повышениенадежности
функционирования электрооборудования при провалах напряжения в
системахэлектроснабжения.//Тезисыдокладовнаучно-практической
конференции
15. Кочкин В.И., Шакарян Ю.Г. Применение гибких (управляемых)
систем электропередачи переменного тока в энергосистемах. – М.:Торус
Пресс, 2011. – 326 с;
16. On-line power system security analysis / N.Balu, T.Bertran, A.Bose et
al. //Proceedings of the IEEE, Vol.80, No. 2, Feb. 1992, pp. 262-280.
17. Real-time control and operation of power system / L.F. Fink, B.
Avramovic, M.M. Adibi et al. // ECCO publications, Nov, 1991. URL:
http://www.eccointl.com
18. Stott B., Alsac O., Monticelli A.J. Security analysis and optimization
//Proc. IEEE, Vol.75, Dec. 1987, pp.1623-1644.
19. Бортник И.М., Буряк С.Ф., Ольшванг М.В., Таратута И.П.
Статическиетиристорныекомпенсаторыдляэнергосистемисетей
электроснабжения //Электричество. – 1985. – №2 – с. 13-19;
20. Чуприков В.С. Компенсация реактивной мощности – ключ к
повышению передаточной способности электрических сетей//Энергоэксперт.
– 2008. – №4 – с. 20-24;
21. Виджей К.Суд HDVC and FACTS Controllers: применение
статических преобразователей в энергетических системах: Пер. с англ.: НП
«НИИА»,2009. – 344с., ил.;
22. А.П.Бурман, Ю.К.Розанов, Ю.Г.Шакарян Управление потоками
электроэнергии и повышение эффективности электроэнергетических систем:
учебное пособие. – М.: Изд.дом МЭИ, 2012. – 336 с.:ил.;
23. Ивакин В.Н. Внешние характеристики устройств гибких передач
переменного тока и их влияние на характеристики мощности управляемых
линий электропередачи переменного тока//Электротехника. – 2005. – №12 –
с. 10-19;
24. Статическиекомпенсаторыреактивноймощностив
электрическихсистемах:Пер.тематическогосб.рабочейгруппы
Исследовательского Комитета №38 СИГРЭ / Под ред. Карташёва И.И. // М.:
Энергоатомиздат. 1990. 174 с.
25. Статическиекомпенсаторыдлярегулированияреактивной
мощности / Под ред. Матура Р. // М.: Энергоатомиздат. 1987. 160 с.
26. Вагин Г.Я., Лоскутов А.Б. Исследование режимов работы
мощных статических компенсаторов на металлургических предприятиях с
дуговыми печами // Промышленная энергетика. №12. 1991.С. 32-42.
27. Макаровский С.Н., Хвощинская З.Г. Проблемы управления
напряжением и реактивной мощностью в основных сетях ЕЭС Росии //
Энергетик. 2002. №6.
28. Макаровский С.Н., Рубцов A.A., Тузлукова Е.В., Хвощинская З.Г.
Проблемырегулированиянапряженияиреактивноймощностив
энергосистемах России. Электроэнергетика России: современное состояние,
проблемы,перспективы.,сб.трудовОАО«Институт
ЭНЕРГОСЕТЬПРОЕКТ». -М.:Энергоатомиздат, 2008.
29. Пешков М. В. Разработка и исследование системы управления
статическим компенсатором реактивной мощности типа СТАТКОМ для
электроэнергетических систем. Дисс. канд.техн.наук. М., 2009, 158 стр.
30. В.И. Кочкин, Обязуев А.П. Новые схемы компенсаторов
реактивной мощности. Обзорная информация. М. Информэнерго. 1991 г.
31. Определение основных технических требований к средствам
компенсации реактивной мощности на стороне 400 кВ Выборгской
подстанции при отсутствии на ней синхронных компенсаторов КСВБ-160.
/Техническая записка Инв. № 0-2669, 1995
32. Разработка цифровой модели СТК в составе 4 КВПУ Выборгской
подстанции. Поисковая НИР НИИПТ 2000г.
33. Н.А. Манов, коллектив авторов Методы и модели исследования
надежности электроэнергетических систем – Сыктывкар, 2010. – 292 с.;
34. Паули В. К. Компенсация реактивной мощности как эффективное
средство рационального использования электроэнергии / В. К. Паули, Р.
А.Воротников // Энергоэксперт. 2007. – №2. – с. 16-22.
35. Статистическиеисточникиреактивноймощностив
электрических сетях /В. А. Веников, Л. А. Жуков, И. И. Карташев и др. М.:
Энергия, 1975. 136 с.
36. РыжовЮ.П.Дальниеэлектропередачисверхвысокого
напряжения: Учебник для вузов. – М.: Издательский дом МЭИ, 2007. – 488
с.:ил.
37. Брянцев М.А., Базылев Б.И., Лурье А.И., Спиридонов Д.Ю.
Результаты внедрения управляемых подмагничиванием шунтирующих
реакторов в сетях 110–500 кВ//, Электро.
38. Евдокунин, Д.А. Управляемые подмагничиванием шунтирующие
реакторы. – М. : Знак, 2004.
39. Статический компенсатор реактивной мощности на базе УШР
какнеобходимоесредствоповышенияэнергоэффективностив
электроэнергетике. Кондратенко Д.В., Долгополов А.Г., Шибаева Т.А.,
Виштибеев А.В. ЭЛЕКТРО, № 2, 2010 г.
40. ИнструкцияпоорганизациивМинистерствеэнергетики
Российской Федерации работы по расчету и обоснованию нормативов
технологических потерь электроэнергии при ее передаче по электрическим
сетям : утв. Приказом М-ва энергетики Рос. Федерации № 326 от 30.12.2008.
41. Стандарторганизации.Автоматическоепротивоаварийное
управлениережимамиэнергосистем.Противоаварийнаяавтоматика
энергосистем. Условия организации процесса. Условия создания объекта.
Нормы и требования ОАО «Системный Оператор Единой энергетической
системы»;
42. Стандарт ОАО РАО «ЕЭС России» «Правила предотвращения
развития и ликвидации нарушений нормального режима электрической части
энергосистемы», 2008 – 49 с.;
43. Стандарт организации. Регулирование частоты и перетоков
активной мощности в ЕЭС России. Нормы и требования. ОАО «Системный
Оператор Единой энергетической системы»;
44. Электрические системы. Электрические сети. Веников В.А. и др./
под ред. Веникова В.А. и Строева В.А. – Учебник дляэлектроэнергетических
специальностей ВУЗов / 2 –е изд., перераб. и доп. – Москва: Высшая школа,
1988. – 511 с.;
45. R. Grünbaum et al, ”FACTS-solutions to power flow control &
stability problems”, ABB Review, 5/2005
46. N.G. Hingorani, L. Gyugyi, Understanding FACTS: Concepts and
Technology of Flexible AC Transmission Systems, IEEE Press Inc., 2000.
47. A.A. Edris, Proposed Terms and Definitions for Flexible AC
Transmission Systems (FACTS), IEEE Trans. on Power Delivery, Vol. 12, No. 4,
Oct. 1997.
48. Cigré TF 38-01-06, Load Flow Control in High Voltage Power
Systems using FACTS Controllers, Jan. 1996.
49. X.P. Zhang, C. Rehtanz, B. Pal, Flexible AC Transmission Systems:
Modeling and Control, Springer, 2006.
50. Cigré WG 14.18, Thyristor Controlled Series Compensation,
Dec.1997.
51. K. R. Padiyar,Analysis of Subsynchronous Resonance in Power
Systems, Kluwer Academic Publishers, Boston,1999.
52. E. V. Larsen, K. Clark, S. A. Miske Jr., and J. Urbanek,
“Characteristics and Rating Considerations of Thyristor-Controller Series
Compensation,”IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 9, No. 2, April 1994.
53. N. G. Hingorani and L. Gyugyi,Understanding FACTS: Concepts and
Technology of Flexible AC Transmission Systems, IEEE Press, New York, 1999.
54. Y. H. Song and A. T. Johns, Eds., Flexible AC Transmission Systems
(FACTS), IEE Press, London,1999;
55. F. Unterlab, S. Weib, and K. Renz, “Control and Protection of
AdvancedSeriesCompensation,”Paper92-SP-179,CEATransactionsof
Engineering and Operating Division, Vol. 31, Pt. 4, 1992.
56. A. L’Abbate, Modeling of FACTS Devices and Applications in
Liberalized Power Systems, Doctoral degree dissertation, Politecnico di Bari
(Italy)/Universität Dortmund (Germany), Sep. 2003/Feb. 2004.
57. Improving network controllability by Flexible Alternating Current
Transmission System (FACTS) and by High Voltage Direct Current (HVDC)
transmission systems, Technical University Dortmund;
58. Методикаоценкитехнико-экономическойэффективности
применения устройств FACTS в ЕНЭС России, Стандарт организации ФСК
ЕЭС;
59. Improving network controllability by Flexible Alternating Current
Transmission System (FACTS) and by High Voltage Direct Current (HVDC)
transmission systems, Technical University Dortmund;
60. Финансовыйменеджмент,ресурсоэффективностьи
ресурсосбережение: учебно-методическое пособие / Н.А. Гаврикова, Л.Р.
Тухватулина, И.Г. Видяев, Г.Н. Серикова, Н.В. Шаповалова; Томский
политехнический университет. − Томск: Изд-во Томского политехнического
университета, 2014. – 73 с;
61. ГОСТ Р ИСО 26000 – 2012. Руководство по социальной
ответственности;
62. ГОСТ 12.003 – 74. Опасные и вредные производственные
факторы. Классификация;
63. ГОСТ 12.1.003 – 83. Шум. Общие требования безопасности;
64. ГОСТ 12.1.029 – 80. Средства и методы защиты от шума.
Классификация;
65. СанПиН 2.2.2/2.4.1340 – 03. Гигиенические требования к
персональнымэлектронно-вычислительныммашинамиорганизации
работы»;
66. СанПиН2.2.4.548–96.Гигиеническиетребованияк
микроклимату производственных помещений;
67. СП 52.13330.2011 Естественное и искусственное освещение;
68. ГОСТ 12.1.038–82. Электробезопасность. Предельно допустимые
уровни напряжений прикосновения и токов;
69. ГОСТ 12.1.045 – 84. Электростатические поля. Допустимые
уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля;
70. ГОСТ 12.4.124 – 83. Средства защиты от статического
электричества. Общие технические требования;
71. ГОСТ Р 22.0.07 – 95. Безопасность в чрезвычайных ситуациях.
Источникитехногенныхчрезвычайныхситуаций.Классификацияи
номенклатура поражающих факторов и их параметров;
72. ПОТ Р М–016–2001 РД 153–34.0–03.150–00. Межотраслевые
правила по охране труда (правила безопасности) при эксплуатации
электроустановок;
73. ГОСТ 12.2.032 – 78. Рабочее место при выполнении работ сидя.
Общие эргономические требования.
74. НПБ 105 – 03 Определение категорий помещений, зданий и
наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности.
75. Расчет искусственного освещения: методические указания к
выполнению индивидуальных заданий БЖД-4Б для студентов дневного и
заочного обучения всех направлений и специальностей ТПУ / Томский
политехнический университет; сост. О. Б. Назаренко. — Томск: Изд-во ТПУ,
2002. — 15 с.: ил.. — Библиогр.: с. 14;
76. Трудовой Кодекс Российской Федерации от 30.12.2001. №197-
Ф3// принят ГД ФС РФ 21.12.2001.;
77. Об основах охраны здоровья граждан в Российской Федерации:
федер. закон Рос. Федерации: [от 21.11.2011 г. № 323-ФЗ, в ред. от 28.12.2013
г.] // Собр. законодательства Рос.Федерации. – 2011. – № 48. – Ст. 6724.63.