Исследование влияния режимов работы электрической сети на величину токов коротких замыканий

Содержание

Введение

Глава 1. Проблемы и задачи исследований

1.1. Природа токов короткого замыкания

1.2. Режимы работы электрической сети

1.3. Факторы влияющие на величину токов короткого замыкания

1.4. Выводы по главе 1

Глава 2. Существующие способы и средства уменьшения токов короткого замыкания

2.1. Существующие способы ограничения токов короткого замыкания

2.2. Существующие средства ограничения токов короткого замыкания

2.3. Оценка эффективности влияния существующих способов и средств на величину тока короткого замыкания

2.4. Выводы по главе 2

Глава 3. Исследование эффективности существующих способов и средств ограничения токов короткого замыкания

3.1. Оценка влияния режима работы электрической сети на величину токов короткого замыкания

3.2. Оценка влияния шунтирующих реакторов на величину токов короткого замыкания

3.3. Исследование эффективности средств ограничения токов короткого замыкания

3.4. Выводы по главе 3

Глава 4. Технико-экономическое сравнение средств ограничения токов короткого замыкания

4.1. Оценка стоимости использования токоограничивающих реакторов

4.2. Оценка стоимости использования трансформаторов с расщепленной обмоткой низшего напряжения.

4.3. Оценка стоимости использования других средств ограничения ТКЗ.

4.4. Выводы по главе 4

Заключение

Список использованной литературы

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

Исследование влияния режимов работы электрической сети на величину токов коротких замыканий

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования обусловлена непрерывным развитием Единой энергетической системы России, увеличением установленной мощности электрических станций и расширением электрических сетей различных классов напряжения. В современных условиях эксплуатации электроэнергетических систем особую значимость приобретает проблема увеличения токов коротких замыканий, превышающих допустимые значения для установленного электрооборудования подстанций и электрических станций. Согласно статистическим данным АО «СО ЕЭС» и ПАО «Россети», в ряде энергорайонов Российской Федерации фактические значения токов трехфазного короткого замыкания на шинах подстанций напряжением 110-220 кВ достигают критических величин, что создает угрозу для динамической и термической стойкости коммутационных аппаратов, трансформаторов и токоведущих частей. Проблема усугубляется присоединением новых генерирующих источников, изменением конфигурации электрических сетей и режимов их работы, что требует комплексного технического анализа факторов, влияющих на уровень токов короткого замыкания.

Степень разработанности проблемы в отечественной научно-технической литературе характеризуется наличием фундаментальных трудов российских ученых в области расчета токов короткого замыкания и методов их ограничения. Значительный вклад в развитие теории и практики расчета аварийных режимов внесли специалисты НИУ «МЭИ», ФГУП «ВНИИЭ», АО «Институт «Энергосетьпроект». Вместе с тем, в условиях изменяющейся структуры генерирующих мощностей, развития распределенной генерации и усложнения схем электрических сетей требуется актуализация подходов к анализу влияния режимов работы электрической сети на величину токов короткого замыкания и оценке эффективности современных средств их ограничения.

Выбор темы выпускной квалификационной работы связан с необходимостью системного исследования зависимости токов короткого замыкания от режимных параметров электрической сети, разработки методических подходов к оценке эффективности существующих способов и технических средств ограничения токов короткого замыкания, а также проведения технико-экономического сравнения различных решений для конкретных условий эксплуатации электрических сетей. Результаты исследования имеют практическую направленность и могут быть использованы при проектировании и реконструкции подстанций, выборе электрооборудования и оптимизации режимов работы электрических сетей энергосистем России.

Цель выпускной квалификационной работы заключается в комплексном исследовании влияния режимов работы электрической сети на величину токов коротких замыканий и разработке рекомендаций по применению средств их ограничения на основе технико-экономического анализа.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• изучить природу возникновения токов короткого замыкания в электрических сетях и факторы, определяющие их величину;

• провести анализ режимов работы электрической сети и их влияния на параметры аварийных режимов;

• систематизировать существующие способы и средства ограничения токов короткого замыкания, применяемые в практике проектирования и эксплуатации электрических сетей;

• выполнить расчетное исследование эффективности применения токоограничивающих реакторов и шунтирующих реакторов в различных режимах работы электрической сети;

• провести оценку влияния трансформаторов с расщепленной обмоткой низшего напряжения на снижение токов короткого замыкания;

• осуществить технико-экономическое сравнение различных средств ограничения токов короткого замыкания с учетом капитальных затрат и эксплуатационных расходов.

Объектом исследования выступают электрические сети напряжением 110-220 кВ энергосистем Российской Федерации, функционирующие в составе Единой энергетической системы России.

Предметом исследования являются токи короткого замыкания в электрических сетях, их зависимость от режимных параметров сети и эффективность технических средств ограничения токов короткого замыкания.

Методологическая база исследования включает теоретические основы расчета установившихся и переходных режимов электрических систем, методы расчета токов короткого замыкания согласно ГОСТ 28249-93 и руководящим указаниям СО 153-34.20.861, математическое моделирование режимов работы электрических сетей, технико-экономический анализ электроэнергетических объектов. Нормативно-техническая база исследования опирается на Правила устройства электроустановок (ПУЭ 7-е издание), Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей РФ, стандарты организации АО «СО ЕЭС» и ПАО «Россети», государственные стандарты в области электрооборудования и электрических сетей.

Научная новизна работы заключается в комплексном подходе к исследованию влияния режимных параметров электрической сети на величину токов короткого замыкания, включающем анализ различных эксплуатационных режимов, оценку эффективности современных токоограничивающих устройств и разработку методики технико-экономического сравнения средств ограничения токов короткого замыкания для условий конкретных энергорайонов.

Теоретическая значимость исследования состоит в систематизации знаний о факторах, влияющих на величину токов короткого замыкания, уточнении методических подходов к оценке эффективности средств их ограничения в зависимости от режимов работы электрической сети. Практическая значимость работы определяется возможностью использования полученных результатов расчетов и рекомендаций при проектировании новых и реконструкции существующих подстанций, выборе электрооборудования с учетом динамической и термической стойкости, оптимизации схемно-режимных решений в электрических сетях энергосистем.

Структура выпускной квалификационной работы включает введение, четыре главы основного содержания, заключение и список использованной литературы. В первой главе рассматриваются

…