Техническая оценка систем АПВ. Улучшение надёжности качества электроэнергии

Вместе с тем следует иметь в виду, что НАПВ сопровождается большими толчками тока и снижением напряжения, создаются условия для неправильной работы релейной защиты. Поэтому необходимо внимательно делать анализ поведения релейной защиты на транзите, соединяющем две части включаемых энергосистемы и принять меры, исключающие неправильное срабатывание защиты. Использование НАПО на линиях, несинхронное включение которых может привести к асинхронному ходу, нецелесообразно, потому что может вызвать нарушение работы потребителей.1.10.2 Быстродействующее АПВАПВ называется быстродействующим (БАПВ), если время от момента повреждения до момента повторного ввода линии близко к минимуму, необходимому для надежной деионизации среды.БАПВ в двунаправленных ЛЭП, так же как и НАПВ, осуществляется без применения дополнительных устройств контроля скорости изменения или величины угла отсечки между векторами напряжения отключаемых частей энергосистемы.В нормальном режиме передачи по линии электропередачи PЛ напряжение 0 передающего конца U1 приемного конца линии опережает угол U2.После отключения линии в передающей части энергосистемы возникает избыток +РЛ, а в приемной части недостаток активной мощности - РЛ, и соответственно повышение и понижение частоты, что вызывает изменение начальный угол от 0 на .Учитывая, что примерно при кратковременном времени КЗ изменение угла происходит по тому же закону, что и при размыкании линии, суммарную длительность изменения угла принять равной циклу БАПВ. Если РС1>>РС2, то можно рассматривать только уменьшение частоты f2. Экспоненциальное изменение частоты на коротком промежутке цикла БАПВ можно заменить плавным ускорением с ускорением типа [16]:(1.12)где Tj - механическая инерция агрегатов силовой установки и нагрузка, приведенная к мощности постоянной времени РС2, с.Соответственно изменение угла, град, БАПВ за цикл tБАПВ равно [5]:(1.13)а угол включения равен:(1.14)Продолжительность цикла БАПВ определяется выражением:(1.15)где - время быстродействующей защиты, с;- продолжительность отключения;- время бестоковой паузы, с ().Если мощности РС1 и РС2пропорциональны, определяются и суммируются изменения углов 1 и 2в каждой системе. С:(1.16)Приемлемость использования БАПВ проверяется при двух условиях.Условия хранения динамической стабильности:вкл доп.д.,(1.17)где доп – допустимое значение угла при условии сохранения динамической устойчивости.В этом случае успешному БАПВ будут сопутствовать только затухающие синхронные колебания.В настоящее время условие приемлемости БАПВ на валу генератора:вкл доп.м,(1.18)где доп.м– максимально допустимый угол, при котором электромагнитный момент, возникающий в генераторе, не превышает значения, соответствующего короткому замыканию на его выводах.Если эти условия не выполняются, следует использовать другие типы АПВ.Максимально допустимые значения углов согласно предложенным критериям для НАПВ и пользовательских кривых [1,16].Достижение малого времени выносливости в контуре БАПВ возможно при использовании быстродействующих ограждений (обычно высокочастотных) и быстродействующих воздушных переключателей на обоих концах линии.Время работы устройств БАПВ на обоих концах линии одинаково и выбрано равным 0,25~0,5 с. Поскольку цикл БАПВ короткий, частота в приемной части системы не успевает упасть до начального уровня АЧР, что является одним из преимуществ БАПВ. Конечно, может быть необходимо предотвратить ложную защиту.1.11Анализ проблем при эксплуатации оборудования АПВОдной из особенностей распределенных линий является наличие двухстороннего электроснабжения, поэтому необходимо замыкать линии электропередач с обеих сторон для исключения повреждений. Поэтому устройства повторного включения устанавливаются на обоих концах линии и требуют некоторого взаимодействия между ними.В ряде случаев отключение нагруженной магистрали приводит к прерыванию работы источников питания, к которым она подключена, поэтому повторное включение будет недопустимо, если нет уверенности, что оно закончится ресинхронизацией сплит-систем.При таких условиях работы АПВ необходимо проверить допустимость противоположных напряжений двух энергосистем по состоянию синхронизации. В результате последовательных действий автоматики специальные органы управления синхронизацией запрещают повторное включение, если невозможно восстановить работу. К органам управления относятся реле, реагирующее на наличие напряжения в линии, и реле управления синхронизацией, контролирующее величину разности векторов напряжения на линии и на шинах. Общая задача этих реле – исключить возможность асинхронного переключения.При отсутствии напряжения на одном конце линии реле контроля напряжения подает сигнал отключения. Другой конец линии реактивируется только при выполнении следующих условий [2]:1. В начале и конце линии частота синхронна. 2. На противоположных шинах линии значения напряжения равны по абсолютному значению. 3. Значение угла сдвига фаз меньше предельно допустимого.Особые условия работы АПВ определяют ряд проблемных технических вопросов, возникающих при их эксплуатации: 1. Длительность процесса зачастую высока, что приводит к существованию нежелательного pежима работы ЭЭС в значительный период времени и увеличению продолжительности восстановления питания потребителей [3]. 2. Возможность применения только при малых значениях скольжения, т.к. при больших значениях включение может привести к значительному росту угла между векторами напряжений. 3. Затягивание процесса в связи с увеличением времени опережения при уменьшении скольжения. 5. Применение электромеханической элементной базы [4].Глава 2. Разработка мероприятий по повышению надежности работы ПС2.1 Оценка уровня надежности работы подстанцииВопервой главе был проведен анализ повреждаемости оборудования подстанций. Рассмотрим методы оценки текущего уровня надежности ПС, а также пути его повышения.Средние значения показателей надежности элементов подстанции ПС 35/6 кВ (потока отказов и среднего времени восстановления), после модернизации, основанные на основании статистических данных энергосистем [14], приведены в табл. 2.1.Таблица 2.1 – Показатели надежности оборудования ПС№Наименование оборудование, год-1, ч1Выключатель ВБЭС-35-31,5/630-10000,01652Кабельная линия 35 кВ0,0125123Трансформатор ТДН-10000/35.0,03954Разъединитель РГПЗ-СЭЩ-2-35/1250 УХЛ10,00165Вакуумный выключатель ВВЭ-СМ-10-40/16000,009206Шинопровод, шины КРУ-6 кВ0,037Аналогично методике расчетов, представленной в пункте 2.5, выполним расчет показателей надежности работы модернизированной системы ЭС.Величина интенсивности отказов, а также время восстановления работоспособного состояния могут быть определены при помощи следующего выражения. На основании результатов выполненных вычислений для эквивалентного элемента системы может быть найдена вероятность безотказной работы для всей системы. Известно, что данная система может быть представлена в виде одного элемента, эквивалентного исходным элементам ряда, который имеет следующие показатели надежности , . В соответствии с моделью отказов определим основные показатели безотказной работы схемы электроснабжения ПС. Коэффициент готовности оборудования:Коэффициент вынужденного простоя:Вероятность безотказной работы в течении года:Среднее время безотказной работы 2.2 Выбор критерия надежности с учетом возможной динамики нагрузокВ случае отказа и повреждения учитываются критерий, причина, признаки, характер и последствия. Эксплуатационное состояние автомобиля определяется набором заданных параметров и их допусками - допустимыми пределами их изменения. В то же время, согласно критерию исключения, принято понимать свойства хотя бы одного указанного параметра, превышающие указанный допуск. Критерии отказа должны быть указаны в технической документации объекта.Для сравнения надежности различных схем необходимо установить критерии надежности схем подстанций. Перебои в нормальной работе подстанций вызваны повреждением оборудования, ошибками персонала и т. Д. Однако, если эти факторы совпадают, количество и продолжительность аварийных отключений электроэнергии могут отличаться.В энергосистемах имеется значительное количество подстанций на 35 кВ с не более чем двумя линиями электропередач, которые предназначены только для электроснабжения потребителей. По статистическим данным, количество таких подстанций составляет до 80% на 35 кВ от общего количества подстанций соответствующего напряжения. Подстанциям этого типа можно дать общие критерии надежности.С точки зрения потребителя надежность электроснабжения определяется продолжительностью и частотой отключения электроэнергии. Индивидуальному потребителю предоставляется радиальная линия, плановые ремонты, а также экстренные ремонты, связанные с отключениями электроэнергии, поэтому продолжительность плановых ремонтов, связанных с необходимостью отключения потребителей, является одним из показателей надежности.Таким образом, для распределительных станций можно определить следующие 4 критерия:1) среднее количество аварийных отключений электроэнергии потребителей за определенный промежуток времени n;2) средняя продолжительность восстановления электроэнергии τср;3) продолжительность плановых ремонтов, связанных с отключением потребителей τпл;4) вероятность того, что время восстановления мощности превышает заданное время t.Итак, как и другие подстанции, предназначенные для снабжения потребителей, критерии для всех подстанций будут содержать эти и дополнительные показатели, соответствующие требованиям к ним.Расчет критериев может проводиться аналитически или с помощью компьютерного моделирования.В случае двух состояний системы можно использовать функцию полезности для обоснования критерия надежности: , (2.9)где z – коэффициент полезности от нормального электроснабжения; ti– промежутки времени нормального электроснабжения; ti' – промежутки времени аварийных перерывов электроснабжения; ti'' – промежутки времени плановых перерывов; К – капитальные вложения на строительство подстанции, приходящиеся на рассматриваемый период; И – средняя стоимость аварийно-восстановительного ремонта; У' – ущерб у потребителя при аварийном отключении за единицу времени; У'' – ущерб у потребителя за единицу времени при плановом простое; φ – функция, выражающая зависимость ущерба от длительности аварийного простоя; i, n– номер и число аварийных отключений.Для оценки функции полезности потребителю должны быть сообщены энергосистемой следующие показатели: – tср', tср'', n и для определения φ – вероятность того, что время восстановления питания не превысит заданное время t– P(τ