автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.02, диссертация на тему:Повышение эффективности функционирования систем электроснабжения сельскохозяйственных потребителей в регионе Сибири

<\/

ч^ Алтайский государственный технический

4 университет им.И.И.Ползуцова

На правах рукописи Звонков Аркадий Владимирович

УДК 621.311:631.371

ПОВЫШЕНИЕ ЭОХЕЕКТИВНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ В РЕГИОНЕ СИБИРИ

Спщктпосп 0S.2D.02 - Элсетра^хвесцяя с^льскохоэяйсгвсеоюго проЕовопсгаа

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Барнаул 1997 г.

Рабата выполнена в Алтайском государственном техническом университете им.И.И.Ползунова (АлГТН), в Сибирской государственной геодезической академии ССГГЙ) и Черепановских электросетях.

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

А.А. Сонников

Научный консультант - доктор технических наук, профессор

Д.Т, 8анаев

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

В.Н. Данилов

кандидат технических наук, доцент В.А. йеновциков

Ведущая организация - Западно-Сибирское научно-исследовательское,

проектно-изыскательское и конструкторско-технологическое АООТ "Запсибсельэнергопроект"

Защита состоится _199 7г. в^_5час. на

заседании специализированного совета К 064.29.03 по присувдению ученой степени кандидата технических наук в Алтайской государственном технической университете по адресу: 656099. г.Барнаул, пр. Ленина, 4В.

С диссертацией моено ознакомиться в библиотеке РлГТУ.

Автореферат разослан

Эченый секретарь

специализированного совета ^

кандидат технических наук, профессор Й.Г.Поровенко

ОБЯЛЯ ХПРЛКТЕРИСТШ РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Сельские электрические сети всегда отличались более низкой надегностьи по сравненйв с сетями других назначений (¡фомывленннви, городскими, системообразуи-пими и др.) Зто обстоятельство связано с историей развития сельской электроэнергетики (СЗЗ), а именно: распределительные сети 6-10 кВ сооружались более высокими темпами, чей магистральные сети 35-110 кЗ, использовались более деневие, а значит, менее надетые изделия -опоры, провода, изоляторы, разъединители, ИТЛ 10/0.4 кВ т.п.

Многолетний опыт проектирования и эксплуатации сетей инепнего эдектроснабзения сельскохозяйственных (с.х.) потребителей в регионе Сибири показывает, что они в основном осу^ествляится протявен-ниии волдузннмн линиями (ВЛ) 10, 35 и 110 кП, трасса которых в по-давляэцем больвиистве случаев проходит в районах с тявеляни атмосфер-но-клинатическими и природно географическими условиями. а такзе в условиях бездороаья. Причем, магистральные электропередачи 35 и (10 кВ, как правило, выполнена в одноцепнпи исполнении и от них осуществляется значительное количество прпвпяуточных отборов яощПости. Поэтому эксплуатационная надеяность таких сетей недостаточна, так как вероятность возникновения аварий и врека, затрачиваемое на се обнаружение и ликвидации в этих условиях, значительны. Ссе это приводит к существенному народно-хозяйственному уиербу. Б связи с этим в указанных районах особенно остро стоит проблема обеспечения надевности электроснабжения отдаленных с.х, потребителей, не имевших электросетевого резерва. Для решения этой задачи превде всего необходимо повысить эффективность функционирования одноцепных нитавцнх ВЛ путем их перевода в неполнофазный реаиы эксплуатации.

Однако, в этом ревиме мощность, передаваемая по этой линии, составляет около 15-17У. от номинальной мощности. В связи с этим появляется необходимость исследования особенностей этого режима и для этого необходимо выявить факторы, ограничивавшие величину йоцности, пере даваемой по линии электропередачи и решить вопросы симметрирования системы электроснабкения (СЗС) с.х. потребителей.

На современном этапе развития СЗЗ начинают применяться более эффективные способы повыиения надевности и экономичности функционирования сельских электрических сетей 10-110 кВ. связанных с использованием микропроцессорной техники. В этом плане автоматизация сети для получения необходимой информации (о нагрузках, месте ноиреадения, срабатывании РЗиП и т.д.) и осуцествления управления ревимами ее работы создапт предпосылки к внедрение автоматизированных систем дис петчерского управления (АСДЯ) на предприятиях электрических сетей (ПЗС). Именно такой подход к новывенив эффективности функционирования электрических сетей характерен последние 10-15 лет для промишленно-развитых стран. Однако применение АСДУ в электрических сетях с.х. назначения в навей стране пока не наило доланого обоснования.

Ревенив вышеуказанных проблем посвяцена данная работа, кото рая выполняется в соответствии с государственными научно техническими программами на 1980 1ВПО г. и до 2000 года: 05.21.01 "Разработать способы и технические средства развития систем элсктроснабвения сельских районов с учетом комплексной автоматизации электрических сетей", 05.51.21 "Разработать и внедрить новые истоды и технические средства электрификации сельского хозяйства" и меявцзовской целевой комплексной Программой "Разработка методов и средств экономии электроэнергии в электрических сетях".

Цель и з-адачи исследования: Целью данной работы является повышение эффективности оункцио

J

нирования СЗС с.х. потребителей за счет перевода одноцепных ВЛ 110 кВ в длительный неполнофазный реяиы (ДПР) эксплуатации в послеаварийних, ремонтных реаимах и ревимах плавки гололеда, а таквс внедрения ЛСДУ в сельских электрических сетях 10 110 кВ. В соответствии с указанной > цельи основные задачи, реваемне в работе, состоят в следувщем:

1. Анализ традиционных способов обеспечения надевности СЗС, обосноиание целесообразности повывения эффективности функционирования одноцепных ВЛ 110 кВ и выявление влиящнх факторов.

2. Обоснование способов компенсации несимметрии в линии электропередачи, работавцей в ДНР.

3. Разработка технических решений использования ДНР ВЛ 110 кВ и рекомендации по их применению.

4. Обоснование «пользования АСДН в. сельских электрических сетях как средства повынения эффективности функционирования СЗС в целом.

Научная новизна работы закличается в следующем:

1. Впервые предлозено комплексное использование ДЦР на одно-цепних протяаенннх ВЛ-110 кВ и ЛСДУ в сельских электрических сетях 10. 35 и 110 кВ для поцывения эффективности функционирования СЭС с.х. потребителей.

2. Обоснована целесообразность поврненид эффективности функционирования магистральных ЛЗН путей улучвения параметров ДНР одноцепных ВЛ 110 кВ.

3. В результате теоретических исследований параметров ревима линии, работающий в ДНР. предложена принципиально новая схема симметрирования. использующая отключенный и заземленный по концам провод.

4. Обоснована целесообразность внедрения ЙСДЙ в электрических сетях 10-110 кВ с.х.назначения для повышения эффективности СЗС в целом.

Методика проведения исследований. При ревении поставленных задач били использованы методы системного анализа, общая теория надежности технических систем, теория вероятностей, математическая статистика. Проверка эффективности предложенных технических реоений и исследование режимов непол-нофазной линии с различными симметрирующими устройствами проводилась на основе компьютерных расчетов и на базе натурных эспериментов.

Практическая ценность работы заключается в следуюцем:

1. Предложенные схемы неполнофазной линии с повыиенной пропускной способностью позволяют повысить эффективность функционирования не только распределительних^етей. но и системообразующих сетей различного класса напряжений.

2. Рекомендованные схемы несимметричных электропередач находят применение в Сибирском институте "Знергосетьпроект" (СИЭСП). в Иркутских институтах "ЗСП" и "Сельэнергопроект" (СЗП), а также ряде таких же институтов республик СНГ (Казахстана и Узбекистана) при разработке В/1 повыиенной нропускной способности в послеаварийных ре аимах и в режимах преднамеренного отключения.

3. Предложенные симметрирующие устройства, обеспечивающие значительное уменьиение,несимметрии параметров режима неполнофазной линии, позволяют повысить пропускную способность распределительных и систеыообраяуюцих электропередач на 30-40Х.

4. Разработанные частные методики вычисления параметров режима неполнофазной линии позволяит рассчитывать необходимые вели-

чини несиянетрнчных электропередач различной кодификации и находят применение в проектной (ЗСП, СЗП) и эксплуатационной практике [Новосибирскэнерго, Бурятэнерго и др.)

5. Опыт внедрения и апробации ЙСДИ в ПЭС "Черепановские электрические сети" показывает их внсокув эффективность при эксплуатации электрических сетей с.х. назначения.

6. Часть предлозенних технических средств и методических разработок используется в учебной процессе студентов электроэнергетических специальностей различного профиля при выполнении учебно-исследовательских работ, курсовых и диплонных проектов (Алтайский государственный технический университет - АлГТЧ, Новосибирский государственна агроипиенерннй университет - НГАИ и др.)

Реализация результатов работ н. По ходу исследования проблемы повышения эффективности Функционирования одноцепньх ВЛ и по их результатам в СИБНИИЗ, Сибирских и Иркутских институтах "ЗСП" и "СЗП" и ряде таких se институтов республик СНГ (Казахстан и Узбекистан) выполнены научно-исследовательские и хоздоговорна работн.

Рекомендованные схеаы неполнофазной линии с повыиенной пропускной способность!! наилк внедрение в Каичатскэнерго, Сахалин-энерго, Новосибирскэнерго и в ряде энергосистем республик СНГ.

ЙСДЯ с УТМ "Гранит" и "Яником" внедрены в Черепановских электрических сетях (ЧЗС).

Апробация работы. По ходу выполнения и по .результатам диссертационной работы били сделаны сообщения на научно-технических конференциях, сенинарах и совещаниях ß ЧЗС (1933, 1936), нгта (1994), НГЙЧ (1995). АлГТЧ (1395г.) и др.

Публикации. Основные результаты исследований опуб-

ликованы в 9 -ти печатных работах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Общий объем работы составляет 171 стр.. из которых на 151 стр. изложено основное содерзание работы, вклвчавдее 14 таблиц, 19 рисунков, на 9 стр. •■ список литературы, состояний из 101 наименования и на 10 стр. ■ прилоаение.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Анализ состояния электрических сетей, находящихся в эксплуатации в сельской местности.

2. Обоснование целесообразности повышения эффективности функ «копирования одноцепных ВЛ НО кВ для обеспечения надевности электро-снабвения с.х. потребителей.

3. Обоснование целесообразности применения неполнофазных реви нов для повышения эффективности функционирования одноцепных ВЛ с цельв обеспечения надеаности электроснабкения с.х. потребителей, не имсвщих электросетевого резерва.

4. Сравнительный анализ различных схем симметрирования реяимов неполнофазных электропередач и выбор наиболее целесообразной из них " для сельских электрических сетей.

5. Результаты исследования реяимов неполнофазных электропередач при вариации передаваемой мощности по ним.

(5. Система управления неполнофазных электропередач и их технико экономические показатели.

ч

7. Обоснование целесообразности внедрения АСДУ в ПЭС для повы-еения эффективности функционирования электрических сетей с.х. назначения.

8. Результат внедрения предлоаенных технических средств в электросетях ОАО "Новосибирскэнерго".

СОДЕРЖАНИЕ РПБОТН

Во введении дан краткий обзор современного состояния проблемы повниения эффективности функционирования сельских электрических сетей. Рассмотрены традиционные пути реиения этой задачи. Обоснованы значимость проблемы и актуальность темы диссертации, определены цели и задачи исследования, приведены сведения о научной новизне, практической ценности и реализации результатов работы, сформулированы полозення. выносимые на зациту.

В первой главе выполнен ретроспективный анализ •состояния развития и функционирования сельских электросетей и отмечено, что они всегда отличаптся более низкой надекностьв по сравнении с сетями других назначений (городскими, промышленными, системо-образуачими и др.). Это обстоятельство связано с историей развития СЭЭ. Она развивалась экстенсивно, что привело к существенным диспропорциям, а именно: сети 6-10 кй сооружались более высокими темпами, чей сети 35 и НО кВ, использовались более деаевае. а значит, менее нйдеаные изделия - опоры, провода, изолятора, разъединители, КРУ, КТП-10/0.4 кВ т.п. В результате этого словилась СЭС с весьма протя-вешшик радиальными линиями 6-10 кВ и многочисленными нерезервированными ответвлениями. В связи с этим неудовлетворительное техническое состояние и низкий уровень эксплуатации сельских электросетей является основной причиной их высокой аварийности. Так, повревдаеыость элементов сельских электросетей в наией стране в 2-3 раза выше, чем в промкиленно развитых странах.

Рассмотрены общие требования к СЭС потребителей с.х., отыече-

но, что крупные животноводческие и свинокомплексы. птицефабрики, тепличные комбинаты и др. по надежности СЭС относятся к потребителям 1-й категории. В связи с этим к надежности СЗС этих потребителей предъявляются повышенные требования.

Сделан анализ характеристик электрических сетей, находящихся в эксплуатации в сельской местности. Выявлено, что существующие электрические сети с.х. назначения в основном построены по радиальному принципу. Вследствие этого значительная часть потребителей 1-й категории по надежности и больвинство потребителей II й категории не имеют электросетевого резерва. При этом они даже почти не обеспечены автономным источником местного резервирования СЭС. Поэтому сущест вующий в навей стране уровень надежности электроснабяения с.х. потребителей не отвечает нормативным требованиям. Так. годовая продолжительность перерывов в злектроснабнснии на порядок выие. чем в развитых зарубежных странах.

Проведенный анализ существующего состояния электросетей, обес печивающих электроснабжение с.х. потребителей, показывает, что эксплуатационная надежность их. особенно распределительных сетей, недостаточно высока. В связи с этим необходимо разработать такие организационно технические мероприятия, которые обеспечивали бы надежное электроснабжение потребителей в различных эксплуатационных режимах.

Рассмотрены некоторые особенности эксплуатации и развития сель ских электросетей в регионе Сибири. Отмечено, что ввиду слабой населенности указанных районов и в силу рассредоточенности потребителей в этой зоне электрификация сельскохозяйственных об"ектов, в основном, осуществляется путем сооружения протяженных одноцепных ВЛ-35 кВ. Указано, что протяженность этих линий в подавляющем больиинстве случаев значительно превывает оптимальную величину и в связи с этим эксплуата-

Ъия таких электропередач, проходящих з районах с тязелыии атмосферно-клиыатическини и лриродно-географическиви условиями, а такае в условиях бездоровья, суцественно услоЕняется. Сделано заключение о той, что все это снизает надеяность злектроснабзения из-за увеличения вероятности аварийных отключений питавших ВЛ, а такае из-за увеличения времени обнарупения иеста повреадения и восстановления нарувенного электропитания. Отмечено, что подобные трудности возникают такае при эксплуатации электрических сетей в ряде районов средне-азиатских республик СНГ.

Дан анализ состояния электрических сетей конкретного ПЗС ОАО "Новосибирскэнерго". Проведенный анализ показывает, что надеаность электроснабгения потребителей рассматриваемого ПЗС недостаточно высока и качество электроэнергии не на всех понизительных подстанциях-(ПС) нозет быть обёспечепо, так как не все потребители ияеат сетевое и местное резервирование, ВЛ-10 нВ п основном выполнены на деревянных опорах с проводами ПС-С35 50)кв.ш, не на всех ПС установлены системы телемеханики, только на ПС-110/10кВ пониааащие трансформаторы иаеат РПН. В закличении рекомендованы мероприятия для повышения эффективности функционирования электрических сетей данного ПЗС.

Выполнен анализ показателей надеаности элементов СЗС и выявлено. что наименее надетыми из них являются воздушше линии (ВЛ) электропередачи. В связи с зтйм роль ВЛ в повышении эффективности функционирования СЗС является определявшей. Структурный и реаииный анализ состояния сельских электрических сетей показывает, что наибольшее распространение во всех энергосистемах ОЭС Сибири получили ВЛ 35 и 110 кй, которые в основном сооружены в одноцепнои исполнении и выполняют функцию магистральных электропередач. Однако, в последние годы ВЛ 115 кВ вообце не проектирувтпя и не соорузаится, а. наоборот, су

цествувщие сети 35кВ деыонтирувтся и зааенявтса сетями 110кВ. Это обстоятельство связано с малым радиусом действия этих В/1 и небольшой модностью, передаваемой по ним, а такЕе отсутствием РШ1 на понивавщих трансформаторах напрявениен 35/10 кВ.

■ Проведен анализ показателей характеристик распределительных и магистральных сетей с.х. назначения. Указано, что параметр потока отказов и средняя периодичность плановых отключений распределительных сетей примерно в 2,5-5 раз вызе тех ше показателей магистральных сетей. Это обстоятельство объясняется преаде всею низкой механической прочпостьв элементов В Л-10 кВ. Однако, длительность отключенного состояния распределительных сетей (как при плановых, так и автоматических отклонениях) в среднем в 2.5 раза меньше длительности отключенного, состояния магистральных сетей. Это поломение объясняется тем, что объемы работ, выполняемых при техническом обслувивании и ремонтах ВЯ 10 кВ значительно меньше, чем при выполнении аналогичных работ в сетях 110 кВ. Повреждение сети 10 кВ носит локальный характер и при этом происходит нарувение-электропитания конкретных объектов (колхозов, совхозов и др.). Кроме того, вневнее электро-снабсение хозяйств на напрявении 10 кВ осуществляется по замкнутый (кольцевым) электросетям, поэтому одновременный выход из работы двух питавших ВЛ 10 кВ маловероятен, в то время, как магистральные сети 110 кй, которые слукат для электрификации ряда административных районов, как правило, выполнена в одноцепном исполнении. В заключение та кого сравнения рассматриваемых сетей сделан вывод - для повыыения на-дезности злектроспабвения с.х. потребителей на региональном уровне целесообразно, преаде всего, повысить эффективность функционирования маг стралышх сетей 110 кВ, выполнявших распределительные функции.

Выполнен аиализ показателей ладеЕНОсти элементов воздувных ли-

ниП электропередач и выявлено, что наименее надежными из них авляпт-ся провода и изоляторы. Причем, более половины отказов из общего числа составляет воздействия сверх-расчетннх гололедно ветровых нагрузок на указанные элементы ВЛ. Основной причиной таких повреждений ВЛ является отсутствие учета при проектировании линии фактических атиосфсрнп климатических условий региона.

' В заключительной части этой главы рассмотрены способы и средства повыиспия эффективности функционирования ВЛ. Отмечается, что на современном этапе развития СЗЗ особуп актуальность приобретает научно-обоснованный технико-экономический подход к принятым решениям по

>

вопросу пппыЕгения эффективности функционирования СЗС с.х. При этом главной задачей является выбор решений, принимаемых при разработке вопросов развития, расиирения и реконструкции, а такзе технического перевоорузения сети, основные из которых выбор схемы сети с учетом перспективы ее развития и оснащения сс устройствами управления.

Б работе приведен перечень мероприятий по новыяенип надежности функционирования элементов СЗС и самой СЗС в целом. Основными из них являптся: совершенствование конструкции аппаратур. ТН, РИ и !1С; усиление механической прочности элементов ВЛ; внедрение различных способов и средств резервирования: применение различных устройств РЗиП, ТУ, ТС и др.; разработка и внедрение различных схем неполнофазиых реяинсв ВЛ и др. Среди этих мероприятий особое место занимает /1СДУ, как новое направление в проблеме пппыиения эффективности работы сельских электросетей на базе автоматизации управления ими. Такой современный подход к реиении проблемы повывения надеаности функционирова пия СЗС с.х. требует нирокого использования новых разработок и дости-гений в области микропроцессорной техники. Именно такой подход к рас-

сматриваемой проблеме характерен в последние годы для промышленное развитых стран.

Проведен анализ суцествупвдх способов повышения эффективности Функционирования одноцепных ВЛ, основанных на компенсации их параметров. Сделан вывод о том. что для повывения эффективности оункци-иироваиия одноцепных В/1-110 кВ необходимо разработать и внедрить такие организационно-технические мероприятия, которые позволили бы осуществить пофазиый ремонт линии и пофазную плавку гололеда, а такие сохранить работоспособность электропередачи в послеаварийных рсвиыах, особенно при наиболее частом виде повреадения.

Во второй главе выполнен анализ несимметричных режимов ВЛ и показано, что эти ревимы применялись еве на заре Советской энергетики и в годы Великой Отечественной войны в целях повышения надеаности СЭС объектов различных отраслей народного хозяйства, в т.ч. и с.х. Однако далее отмечается, что проектные организации ири разработке технической документации по ВЛ-110 кБ вообце не предусматривают перевод их в длительный неполнофазный ревим (ДНР). В связи с этим переоборудование существующих ВЛ 110 кБ соответствующим электрооборудованием зависит от инициативы самих ПЭС.

Основным недостатком эксплуатации ВЛ в ДНР является существенное ограничение мощности, передаваемой по такой линии из-за появления в системе несимметрии и неуравновешенности токов и напряжений, которые отрицательно влияет на реаимы работы электрооборудования в СЭС. В связи с этим главной задачей при внедрении ДНР линии долвна быть разработка специальных технических средств, позволяивдк уведи чить передаваеыув мощность в указанных резииах за счет уыеньнения симметричных составлявщих токов н напрявений обратной и нулевой по-

следопательностей.

Предполояим. в тупиковой линии 110 кВ отключен провод фазы Й и передача электроэнергии осуществляется по двуи другим фазам в сторону приемной система. Этомд вида несиынетрии соответствувт следуйте граничные (краевые) условия:

t =0, л&в = О, л Üc ~ О (1)

гдед Ui- падение напряяення в неповренденных фазах в месте не

симметрии цепи.

или

L - - (1А2 ' I*o), Ü4i - (JAS = ÜAO _ (2) •

где [¿L , lf/n - симаетричные составлявшие токов и напряжений в Фазе несимметричного участка цени С I - 1,2,0 - индекс синиетричиой составлявшей)

Выравснив (2) соответствует комплексная схема замещения, известная для поперечной несимметрии (двухфазного к.з. на земли).

Из анализа вврааения (2) следует, что при одной и той ас передаваемой моцности по неполнофазнОй линии снивение уровня сиаиетричной составлявшей тока обратной последовательности возиояно ливь за счет увеличения симметричной составлявдсй тока нулевой последовательности и наоборот.

При переводе ВП в ДНР появляется необходимость предварительного вычисления ряда параметров ревиыа. знание которых потребуется в процессе эксплуатации линии. Преяде всего следует установить закон изменения предельно-передаваемой мощности но неполнофазной линии ( ) в зависимости от различных ограничений:

1. По условию допустимого перепада напрявения прямой последовательности вдоль линии предельно передаваемая модность ( Рпр ):

!>,-. •'V - <з>

где Ur - напряяенис на винах генератора: JJHf Q* - параметры режима нагрузки; Хэ эквивалентное сопротивление электропередами.

Из анализа равенства (3) следует, что предельную мощность нов но увеличить за счет компенсации реактивной мощности на приемной подстанции (нагрузке). Суммарную реактивнут мощность на конце линии, необходимая для обеспечения передачи мощности Р» при заданных уровнях напрявения по концам ВЛ мовно найти по уравнении:

о J У? ■ UÏ Ut

У Хэ Ъ Хэ

2. По условии допустимой величины напрявения обратной последо ватслыюстй ( Uzàon ) на нагрузке:

а àott /о j т Xj>o * Хи 100 ХЭо'~Х^г

(5)

где: у\н2 ~ сопротивление обратной последовательности обобщенной

нагрузки;

Хэо - эквивалентное сопротивление нулевой последовательности. Аналогичным образом мовно определить Рпр по условно допустимой величины тока нулевой последовательности в линии.

3. По условие устойчивости нагрузки. Если мощность приемной системы соизмерима с мощность« электропередачи, го напряжение нагрузки не остается постоянным при изменениях режима работы электропередачи. Кроме того, при достаточно протяженной ВЛ передаваемая мощность по неполнофазной линии может быть ограничена неустойчивость!!) нагрузки, приводящей к лавине напряжения. Для оценки запаса устойчивости по напряженно разработан специальный алгоритм "Экспресс метод" и по нему составлена программа, которая позволяет рассчитать рассматриваемую задачу.

При эксплуатации неполнофазной электропередачи появляется необходимость определения наведенного потенциала в отвлеченном проводе, например, п случае ремонта этого провода. В общем случае искомое напряжение определяется соотношением:

где напряжение обличенного провода:

С/в, а- напряжение рабочих Фаз В и С; Со, СМф удельные частичные и взаимнно емкости. Также это напряжение можно вычислить через потенциальные коэффициент» линии.

При переводе ВЛ в ДНР с^эдует предварительно произвести пересчет и настройки уставок РЗиП линии, реагирующей на симметричные составляющие токов и напряжений обратной и нулевой последовательностей. Вычисление симметричных составляющих сыкостиых токов, протекапщих по неполнофазной линии, производится по следующим выражениям:

1А2 --^СО Срее а [ (7)

и -Цсо Со -иА

где С/о + ЗСмф~Срае - зарядная (рабочая) емкость фазы.

Более подробно вопроси РЗий уточняются в зависимости от.конкретных условий в процессе эксплуатации неполнофазной линии.

Выполнена классификация мероприятий (способов и схей) по симметрированию режимов^неполнофазной электропередачи. Отпечены их достоинства и недостатки. Сказано, что для СЭС с.х. назначения целесообразно применять наиболее простые способы и схемы. Прежде всего, целесообразно применять электрооборудование, имевшееся в наличии или то. которое моает бить использовано комплексно.

В работе предложен принципиально новый способ компенсации ие~ симметрии, основанный на использовании отключенного (и заземленного с двух сторон) провода (рис.1). В этом случае по контуру "провод-

земля" под действием наведенной ЗДС:

(здесь Ол - угол сдвига между секторами напряжений но концам электропередачи) протекает ток нулевой последовательности, который создает магнитное поле, размагничивавшее магнитное поле рабочих неповрежденных проводов В/1. Вследствие этого уменьпается результирушщее значение сопротивления нулевой последовательности. Следовательно, увеличивается доля тока нулевой последовательности и уненьоается ток обратной последовательности (см. выражение 2). '

В третьей главе исследованы режимы неполно-Фазной электропередачи с использованием отключенного провода. Аля количественной оценки эффекта увеличения мощности, передаваемой по неполнофазной ЛЗП, были исследованы различные модификации схем ЛИР (табл.1)

Риг. Cxerra cj.-intinr».ipoöoMun Д1Р, использующая сганл&ченньй a ne конирл прсЛсд.

Таблица 1.

Ревинн работы неполнофазной ВЛ Класс на-прякения н длина ВД Мощность, передаваемая по неполнофазной ЛЭП. МВт

кВ км

1 2 3 4''

1. Обычный ДНР - отключенный провод раззеылен по концаы линии 110 100 4.4

2. ДНР с заземлением откличен ного провода по концам линии 110 100 4.8-5.0

3. Обычный ДНР - отключенный провод раззеылен по концам линии 110 100 4.4

4. ДНР с вкличением ЭДС в откличенный провод линии НО 100 8.7 9.2

Из анализа данных этой таблицы следует, что применение предлагаемого способа симметрирования ревиыа позволяет увеличить передаваемую модность по НЭП на 10-122 по сравнении с мощностью, передаваемой по этой ве линии в обычном ДНР.

Для дальнейзего увеличения передаваемой мощности по неполно-фазной ЛЭЛ целесообразно вклкчить в отклоненный провод источник ЭДС. При этом передаваемая ыоцность по неполнофазной ЛЗП увеличивается почти в 2 раза по сравнении с обычным ДНР (табл.1). Нстановлено, что величина напрязения, вкличенного в отключенный провод, увеличивает диапазон передаваемых мощностей по неполнофазной линии. В работе для дальнейпего усиления эффекта снивения несимаетрии в системе рекомендован комбинированный способ: включение ЭДС в откличенный провод и изменение количества параллельно вклпченных трансформаторов и их ре-киаа нейтрали.

Рассмотрены вопросы систеки управления ре»ш;аии неполнофазной ЛЭП. Отмечено, что при этом кроме известных устройств релейной защи-

ты и автоматики ÍУРЗи/1) ВЛ требуется дополнительная установка специального устройства автоматики - избирателя поврежденной фазы (НПФ). Это устройство обеспечивает селективный выбор повревденной ("особой") фазы при однофазном повреждении. Кроме того, при переводе В Л в ДНР следует предварительно произвести пересчет и настройку уставок релей ной защиты линии, реагирующей на симметричные составлявшие токов и напряжений обратной или нулезой последовательности.

Обоснована экономическая целесообразность перевода ВЛ в ДНР, исходя из минимума приведенных затрат с учетом народно-хозяйственного ущерба от винуяденних и плановых простоев эдекентоз СЭС:

Вт "Ем -JCi+tf2+yT (9)

Зл -E.fIC +Ксу)+ Ул (í0)

где: 3j затраты базового варианта, когда на ЛЭП не применяется ДНР:

3/г - затраты нсполнофазной ЛЗП с использованием симметрируа-щих устройств (СУ);

Eft - 0.44 - нормативный коэффициент экононической эф- ¡ фективности капитальцах вложений на создание ПСДУ. ■Кг - единовременные кашшяения на сооружение объекта при базовом варианте; Mi эксплуатационные издержки базового варианта; Ксу затраты на установку и эксплуатацию СУ;

- математическое ожидание ущерба от вынужденных и плановых простоев элементов СЭС: В равенствах (9) и СЮ) от длины ВЛ зависят народнохозяйственный ущерб и затраты на установку и эксплуатацию С9, которые, в своа очередь, зависят от показателей надежности линии. Кроме того, вели-

чина ущерба такве зависит от величина и характера (отрасль народного хозяйства) нагрузки. Поэтому решение рассматриваемой задачи мойно представить в виде функции при известных значениях нагрузки и ее характера, а такве ее продолжительности (т.е. Уо, РнЬ, Тнб - заданные величины). Этот расчет выполнен для конрегной ВЛ ПО кВ, находящейся в экспуатации в Новосибирской области (НСО). Результаты расчета показывают (Рис.?), что ДПР ЛЭП экономически целесообразен, когда длина ВЛ превышает средний длину данного класса напрявения, т.е. 25-30 км Причем, чей выше мощность (Рнб), передаваемая по ВЛ и ее время использования (Тнб), тем больше эта область при прочих равных исходных данных ЛЭП будет сужаться и наоборот.

В четвертой главе рассмотрены вопросы применения Л 1;ДУ в ЛЗС. Изложены предпосылки и пути создания АСДУ в электроэнергетике. Отмечено, что ПСДУ является подсистемой АСУ технологическими процессами (ТП), специфической для энергетики, обеспечивавшей долгосрочное и краткосрочное планирование, оперативное и автоматическое управление. Основу ПСДУ спставлявт ЗВИ, устанавливаемые на диспетчерских пунктах (ДО) ПЗС и обрабатывающие оперативную йиформацию, поступавший с объектов ПЗС по .каналам связи от устройств телемеханики (УТМ). Проведенная, обработанная и обобщенная информация выдается ЗБ.Ч на средства отображения (дисплеи, цифровые приборы, табло, диспетчерские пункты) и на печать (.АЦПУ).

На современном этапе развития энергетики ЛСДУ представляет собой слокпуи многоуровневую систему, включающую подсистемы планирования рев'иио.в и оперативного управления, системы автоматического управления различными эксплуатационными реаимами, а такае местные устройства автоматики, йседу системами разных уровней управления существуют тесные информационные и управлявшие свази, обеспечивающие их вза имодействие в едином процессе оперативно-диспетчерского управления.

Излоаени цели .и задачи ИСДУ ПЗС. Отмечено, что основным функциональным назначением ОСДУ является повышение эффективности функционирования ЭС путем управления ренинами эксплуатации их элементов за счет получения информации об их состоянии. Цельв управления реаина-ии элементов ЗС являете« обеспечение надепного и качественного элек-троснабкения потребителей при минимальных затратах трудовых, материальных и финансовых ресурсов. Управление режимами ЭС вклвчает в себя функции планирования, оперативного управления и последувщего анализа. Перечень этих задач приведен в табл.2.

Обоснована экономическая целесообразность применения АСДУ в ■электрических сетях. Расчеты выполнены на основании известных методик и рекомендаций по определении экономической эффективности использования АСДУ в ЭЗС и ПЗС. Исходники данными для этого расчета являются показатели производственно-хозяйственной деятельности ПЗС, достигнутые к моменту ввода АСДУ и прогнозируемые до конца ее ввода.

Создание ПСДЯ является экономически целесообразный при выполне нии условия:

Ер > Ен СИ)

где Яр ~ Эг/Кк '- расчетный коэффициент эффективности капитальных вловений:

Зг - годовая экономия электроэнергии от внедрения АСД9.

гг а

Л к - капитальные вловения на создание и внедрение ЙСДУ, млн.руб.

Б работе выполнена оценка экономической целесообразности внедрения ЙСДЗ в конкретное ПЗС. Результаты расчета показывавт, что ЕР~ 0.58, а срок окупаемости капитальны;; вловений составляет около 2-х лет.

Таблица 2

Перечень задач

Расчетных

Контроля, учета, анализа

Обеспечение качества и экономичности

1. Прогноз нагрузки в узлах ЗС

2. Расчет установиваегся резина

3. Оптимизация схемы РС

4. Оптимизация реаиаа РС по напря-яениа и реактивной мощности

5. Выбор параметров настройки АРН

0. Расчет потерь мощности и электроэнергии при планировании

7. Выбор оптимального режима многотраисформаторной ПС

1. Анализ нагрузки

2. Ретроспективный анализ реяима

3. Ретроспективный анализ оптимального ревина

4. Анализ качества напряжения

5. Анализ настройки ПРИ

6. Анализ оптимального ревиыа нноготрансформаторной ПС

7. Анализ баланса 33

Обеспечение надевности электроснабаенкя потребителей

1. Расчет ТКЗ

2. Расчет уставок РЗ трансформаторов и линии

3. Расчет расстояния до места к.п.

4. Расчет емкостных токов

5. Выбо для

предохранителей /0.4 кБ и линии 0,4 кВ

1. Учет и анализ отказов электрооборудования

2. Учет и анализ работы РЗиЛ

3. Учет работы фиксирующих приборов

4. Анализ надежности элекгро-снабзпния потребителей

5. Учет работы предохранителей

В заклвчительной части этой главы рассмотрены вопросы внедрения ЛСДи в "Черепановских электрических сетях" (ЧЭС) Новосибирской

области. Отмечены этапы внедрения АСДУ. Указаны разработчики различных систем и объемы реваемнх ими задач. Проектом предусмотрена телемеханизация 1Б понизительных подстанций (ПС) 35-110/10 кВ, выполненная в следующем объеме: телесигнализация (ТС) положения коммутационных аппаратов (КА) и их телеуправление (ТУ); ТС "Неисправность", "Авария" на ПС; телеизмерение (ТИ) напрявения на винах ПС и их телерегулирование (ТР): ТИ токов нагрузки в цепях силового трансфорыато-ра и отходящих линий; ТИ перетоков активной и реактивной мощности по ВЛ -!10 кВ на ПС "Посевная" (опорная ПС-связь с "Алтайэнерго"); ТИ показаний электросчетчиков на ПС и на распределительных пунктах (РН) 10 кВ.

Структурная схема ЛСДУ ЧЭС представлена на рис.3. Определены задачи, решаемые в ОЙКе. По ходу внедрения ЛСДУ программное обеспечение ОИКа постоянно совершенствуется и дорабатывается в зависимости от требований, которые предъявляет непрерывно изменяющийся технологический процесс. На сегодняшний день уке используется четвертая версия ОИК "Диспетчер".

Отмечена перспективы развития АСДУ ЧЭС (Рис.4). Указано, что целесообразно заменить существующую сосредоточенную систему сбора и обработки информации на распределенную систему ДУ. УТИ типа "Гранит" следует заменить на распределенную систему сбора информации, основан-пую на ПЕР-контролерах (разработка НИК "Уником". г.Москва). Такая перспективная систона установлена на одной из РЭС ЧЭС.

В работе рассмотрены такве вопросы каналов связи АСДУ. Указано, что для этой цели используится ВЧ, РРЛ и кабельные каналы связи.

8 заключении отмечено, что 4-х летний опит эксплуатации АСДУ в ЧЭС показывает эффективность ее применения в электрических сетях, что подтвервдается актом внедрения. Это преимущество постепенно

КП N 1

кл N г

N п

Телекомплекс "Гранит"

ПН - 1 па 2 ПУ 3

1

Файл-сервер ОИК

ГВН-ПТ 386

Выход на файл-сервер локальной вычислительной сети преприатия

ДИСПЕТЧЕР

Либые цифровые системы отображения и управления, в данном случае: - монитор цит диспетчера клавиатура

1

КП N п<1

Системный монитор для управления телекомплексом

Автоматизированное рабочее место инаенера-технолога для управления конфигурацией работы ОИКа

Сетевые пользователи в количестве до двадцати с различными правами, системой допуска и категориями (гл.инненср,заи.гл.и11в.,нач.0ДС,1П'С.Д1гРЭС и др.)

Рис.3

увеличивается по мера накопления опыта эксплуатации и использования новейшего оборудования системы управления, а такве развития систем Тй.

Рис.4

Обозначение:

КОН - контролируемый объект пивного уровня (подстанция 35 кВ. распределительная подстанция 10 кВ я т.п.). Ястанавли-ваптся технологические ¡)Ь'Р-контролеры и ОЕР-контролер сопряжения с каналом передачи данных.

УПСОИ • узловой пункт сбора и обработки информации (предположительно п/ст 110 кВ с установкой кроме ВЕР контроллеров, принадлезащих самой подстанции, системного блока персонального компьатера типа 1ВН в необслуживаемом варианте с соответствующим программным обеспечением)

ДП РЭС - диспетчерский пункт района электросетей

Выводы:

В результате проведенных исследований сформулированы следуи-цие общие выводи и рекомендации:

1. Электрификация с.х. районов Сибири имеет своз специфику,

а именно: эксплуатируйте» протяженные ВД 10, 35 и 110 кВ. трасса которых проходит в районах с тяаелыыи природно-географическими и ат-ыосферно климатическими условиями, а также в условиях бездоровья. Магистральные сети 35 и 110 кВ в основном одноцешше и от них осуществляется значительное количество промевуточных отборов модности.

2. Для повышения эффективности функционирования электрических сетей с.к. назначения в регионе Сибири целесообразно комплексное использование ДНР на одноцепных протягенных БД 110 кВ и ПСДУ в сетах-всех уровней напряаения.

3. Обоснована целесообразность внедрения ДНР на питающих одно цепных протяженных ВЯ 110 кВ с цельи обеспечения надежности СЗС с.х. потребителей.

4. Выбор схемы СУ зависит от конкретных условий эксплуатации и определяется на основе технико-экономических расчетов и анализа. При этом целесообразно применять оборудование, ишшцееся в наличии.

а также необходимо выбирать устройства, которые могут использоваться комплексно - для выполнения ряда Функций, например, для ОСИ.

5. Предложенная принципиально копая схема симметрирования режима нснолнофазной ЛЗИ, использувщая отключенный и заземленный по концам провод ВЛ 110 кВ. позволяет увеличить передаваемую мощность по непилнофазной ЛЗИ на 10-122 по сравнении с обычным ДНР ВЛ. Для дальнейшего увеличения передаваемой мощности отплаченный провод цс-лссообразнп использовать в сочетании со схемно -режимной коммутацией на подстанции или вклвчить в отключенный провод источник напряжения.

6. Перевод ВЛ в ДНР экономически целесообразен, когда се длина прсвываст средни» длину линии данного класса Йанряжения. Так. для

ВЛ 110 кВ средня« длина линии по России составляет 25-30 км.

7. Предложенный ряд частных методик позволяет вычислить: передаваемую мощность по неполнофазной линии в зависимости от ряда ограничений: величину наведенного потенциала в отплаченном проводе, который должен ремоитиропаться под напряаением или при частичном снятии напряжения: значение емкостных токов, оказывающих воздействие на пусковые органы УРЗиА линии.

8. Обоснована целесообразность применения ПСДУ ИЗС для новы иения эффективности функционирования электрических сетей.

3. Опыт эксплуатации ЙСДУ в ЧЗС показывает эффективность ее использования для повышения надежности и экономичности СЗС. Показано что наиболее перспективным ТИ комплексом является UEP-контролеры. выпускаемый отечественной промышленностью.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Ретроспективный анализ развития и функционирования сельских элект рических сетей // Межвузовский сборник научных трудов./Под общей

редакцией O.K.Никольского и Н.И.Болыновой. Алт.гос.техн.ун-т.-Барнаул: Изд-во АлГТН. 1995. с.137.

. Способы и средства повывения эффективности функционирования воз-дувных линий электропередач // Труды Алтайского государственного технического университета. Выпуск 7./ Алт.гос.техн.ун-т. -Барнаул: Изд-во АлГТУ. 1997.- с.86.

. Особенности функционирования электрических сетей ПЭС "Черепанов-ские электросети ОАО "Новосибирскэнерго" // Межвузовский сборник научных трудов./Под общей редакцией О.К.Никольского и Н.И.Болыновой. Алт.гос.техн.ун-т,- Барнаул: Изд-во АлГТУ. 1S95. - с.137.

. Способы и средства повнаения пропускной способности одноцепных ВЛ в послеаварийннх режимах // Труды Алтайского государственного технического университета. Выпуск ?./ Алт.гос.техн.ун-т.-Барнаул: Изд-во АлГТУ. 1997.- с.96.

. Анализ показателей надежности элементов системы электроснабжения // Межвузовский сборник научных трудов./Под общей редакцией О.Н.Никольского и Н.И.Болшшвой. Алт.гос.техн.ун т. Барнаул: Изд-во АлГТУ. 1995. с.137.

. АСДУ на предприятиях и подстанциях электрических сетей // Труды Алтайского государственного технического университета. Выпуск 7./ Алт.гос.техн.ун-т.- Барнаул: Изд-во АлГТУ. 1997. с.74.

. Научные основы разработки эффективных систем электроснабжения сельскохозяйственных потребителей в регионе Сибири // Иежвузовский сборник научных трудов./Под общей редакцией О.К.Никольского и Н.И.Болыновой. Алт.гос.техн.ун-т.- Барнаул: Изд-во АлГТУ! 1995.-с.137. (Соавтор Манаев Д.Т.)

. Пути повыиения эксплуатационной надежности распределительных электросетей 10 кВ // Иежвцзовский сборник научных трудов,/Под общей редакцией О.К.Никольского и Н.И.Болыновой. Алт.гос.техн.ун-т.-Барнаул: Изд-во АлГТУ. 19Э5.- с.137, (Соавтор 1анаев Д.Т.)

ГП ПО "Междуречье", г. Искитим, з. 2641, т. 100,1997 г.