Анализ работы подстанции 110 кВ Чучково

В данной статье рассмотрен режим работы трансформаторов ПС 110 кВ Чучково. Возникает необходимость получения более точных и достоверных сведений о работе электроустановки, для наилучшей оценки технического состояний, повышение эффективности работы, получения рекомендаций по оптимизации электроснабжения потребителей. Получить такую информацию возможно путем изучения графика нагрузки и моделирования. Некоторые критерии определяются на основании анализа графиков нагрузок за наиболее характерные периоды времени. Изменяя интервалы наблюдений по часам суток, можно получить дополнительную информацию о подобии исследуемых объектов. Объединение информации о работе подобных объектов позволяет повысить точность оценки технического состояния трансформаторов в системах электроснабжения.

Ключевые слова: система электроснабжения, трансформаторная подстанция, критерии, график нагрузки, электроэнергетическая система

This article deals with the working schedule of the boosters of 110 kV switching Substation Chuchkovo. There is a need to provide more accurate and reliable data about the Electricity generating equipment, for the best estimate of the technical condition, to increase the efficiency, to produce recommendations to optimize the power supplies for consumers. Get this data is possible by examining the load schedule and simulation. Some criteria are based on the analysis of load diagrams for the most characteristic periods. You can get more data about the similarity of the objects, by varying the intervals of observations by the hour of the day. Combining data on the work of these facilities can improve the accuracy of estimation of the technical condition of boosters in power supply systems.

Keywords: power supply system, boosters substation, criteria, schedule of load, power system

Чучковский район электрических сетей (РЭС) осуществляет техническое обслуживание, ремонтные и эксплуатационные работы, а также оперативно-диспетчерское управление электрическими сетями и энергообъектами 0,38–110 кВ на обслуживаемой ими территории, осуществляют контроль за соблюдением потребителями установленных планов и режимов электропотребления и реализацией электропотребления. В зоне обслуживания Чучковского РЭС находится 51 населённый пункт, в которых зарегистрировано 2195 бытовых абонентов. От сетей Чучковского РЭС запитано 62 юридических лиц из них ТСО-1. Социально значимые объекты: 7 –школ, 4- больницы, 7-ФАП, 2 — МВД. МО, 32 — водонапорные башни, 8 — котельных. Основным источником электроснабжения Чучковского района являются трансформаторные подстанции Чучковского РЭС. Их четыре. Это подстанции «Чучково», «Пертово», «Дудкино» и «Аладьино». Одной из ключевых их задач является изучения данных энергообъектов, оптимизация режимов работы, оценка недозагруженности энергообъектов и многих других технических величин трансформаторных подстанций. В основном работа всех мощных двухтрансформаторных подстанций идентична, из-за схожего конструктивного исполнения, принципа работы и друго-го. Однако, некоторые моменты их работа носят специфический характер. Это связано с тем, что изменение различных параметров, характеризующие состояние и рабочие режимы всегда будут отличаться. Все эти отличия в работе энергообъекта дают возможность сравнить работу разных подстанций только приближенно. В таких ситуациях можно говорить только о усредненных показателях и характеристиках электроснабжения. Но в определенных ситуациях возникает необходимость получения более точных и достоверных сведений о работе электроустановки, для наилучшей оценки технического состояний, повышение эффективности работы, получения рекомендаций по оптимизации электроснабжения потребителей. Получить такую информацию возможно путем изучения графика нагрузки и моделирования [1]. Главной частью подстанции является силовой трансформатор. Он предназначен для трансформации величины напряжения, так как передавать электроэнергию малого напряжения на большие расстояния экономически не выгодно. Исследование работы трансформаторов возможно проводить, как по суточным графикам нагрузки, снимая показание каждые 30 минут или 1 час, так и по годовым. Современный вариант исследования графиков нагрузки говорит о недозагруженности подстанций Чучковского РЭС. Это связано со снижением уровня промышленности, закрытием большого числа производственных предприятий после того, как произошел переход к рыночной экономике. Вследствие этого произошло снижение уровня электрических нагрузок [2]. Суточные графики и графики по продолжительности нагрузки мощных потребителей стали демонстрировать четкую нелинейность [3], [4].

Проведем анализ работы трансформаторов ПС 110 кВ Чучково.

W_p=5162 MВтч; W_Q=2013 МВАрч; Р_ном=40МВт; Q_ном=15 МВАр;

График электрической нагрузки изображается, как ступенчатая кривую изменения мощности за отведенный интервал времени. Значение мощности берется по показаниям электросчетчиков, показания которых необходимо снимать каждый час (30 минут).

Построение графика позволяет определять величину сечения токоведущих частей, рассчитать отклонение напряжения, величину математического ожидания, дисперсии, решать вопросы, показателей, характеризующих эффективность проектного решений и многие другие не мало важные характеристики. Согласно сводной ведомости нагрузки трансформаторов построим суточный и годовой график потребления полной мощности (рис. 1 и рис. 2).

Рис. 2. Годовой график нагрузки трансформаторов. 1 — кривая изменения нагрузки во времени

Проведем расчет основных показателей, характеризующие нагрузку трансформаторов.

1. Коэффициентом использования электроприемника k_и или группы электро-приемников, называется отношение средней мощности отдельного электроприемника (группы электроприемников) к номинальной мощности. Коэффициент использования должен соответствовать тому же промежутку времени (цикл, смена, год), к которому отнесены мощности, для которых рассчитывается данный показатель.

;

;

МВт/ч;

;

2. Коэффициентом включения электроприемника k_в называется отношение полного времени работы электроприемника в цикле t_в, ко всей продол-жительности цикла t_ц. Время включения приемника за цикл складывается из времени работы t_р и времени холостого хода t_х:

;

После рассмотрения выше построенных графиков можно сделать вывод о том, что время работы электрооборудования равно времени цикла, следовательно перерывов в электроснабжении потребителей не наблюдается.

t_p=t_ц=24;

3. Коэффициентом загрузки электроприемника k_з называют отношение потребляемой мощности в определенный момент времени S к номинальной мощности трансформатора.

;

Данная характеристика может находить применение для оценки состояния электрооборудования и режимов его работы [5].

Подстанции с высшим напряжением 110 кВ трансформатора имеют более изменчивые график нагрузки, температурный режим проводников и обмоток трансформатора. Это приводит в несвоевременному износу изоляции и как следствие повреждению оборудования. Износ изоляции сопровождается обильным выделением тепла в проводниках обмоток и значением достигнутых температур за время наблюдения. Получить зависимость температуры нагрева проводников обмоток θ от тока нагрузки I за расчетный промежуток времени можно путем решения уравнения теплового баланса [6]:

где r–обратная величина постоянной времени нагрева; θ_ном — температура нагрева при нормальной нагрузке; θ₀ –начальная температура; I — ток нагрузки; I_ном — номинальный ток.

Дополнительно введем оценку времени использования максимальной нагрузки T_max.

;

ч;

Рассмотренные выше показатели работы трансформаторов, дают возможность усовершенствовать графики плановых технических обслуживаний, ремонта, более точно предвидеть появление отказов и аварийных отключений. При сохранении состава основного электрооборудования передающего объекта и мощности подключенных потребителей, регулируя только включенное оборудование, возможно уменьшить потери и улучшить показатели качества электроэнергии. Очевидно, что отключение частей электрооборудования по экономическим соображениям не должно оказывать влияние на надежность электроснабжения. В связи с этим можно сделать вывод, что основополагающим звеном в энергоэффективной работе подстанций, на мой взгляд, будет комбинация нагрузки потребителей и соответствующего ему состава работающего оборудования. Значения граничных мощностей на графике позволяют узнать нагрузку электроприемников, при которой электроэнергия в трансформаторе, с точки зрения потерь, эффективно переходить от подстанции к потребителю. Поэтому, на мой взгляд, важно разработать активно-адаптивные системы распределения и передачи нагрузки между трансформаторами с целью уменьшения потерь мощности, как в трансформаторах, так и в генерирующих системах, что значительно повысит уровень эффективности электроснабжения в рамках конкретного предприятия и всей страны.

Литература:

1. Веников В. А. Теория подобия и моделирования. — М.: Высш. школа, 1976 -480 с.
2. Иванов-Смоленский А. В. Электрические поля и процессы электрических машинах и их физическое моделирование. — М.: Энергия, 1969.-304с.
3. Гордиевский И. Г., Кавченков В. П., Основы моделирования систем электроснабжения. М.: МЭИ, — 1983. 88 с.
4. Мирский Г. Я. Характеристики стохастической взаимосвязи их измерения. М.: Энергоатомиздат,1982. 320 с.
5. Кабышев А. В., Обухов С. Г. Расчет и проектирование систем электроснабжения: Справочные материалы по электрооборудованию: Учеб. пособие / Том. политехн. ун-т. — Томск, 2005. — 168 с.
6. Фокин Ю. А., Туфанов В. А. Оценка надежности систем электроснабжения. — М., Энергоиздат, 1981–224 с.