Введение к работе
Актуальность задачи исследования.
Подстанции - это наиболее распространенный тип электроустановок, одновременно сооружаемых и реконструируемых в электроэнергетических системах (далее - энергосистемах или системах) в большом количестве. Поэтому в качестве основной -задачи при проектировании подстанций в целях снижения затрат на их сооружение и эксплуатацию считают типизацию и унификацию схемных, конструктивных и компоновочных решений схем распределительных устройств (РУ) подстанций. Эти решения между собой тесно связаны.
Принципиальные электрические схемы подстанции отражают лишь структуру электроустановки, т.е. состав ее основных элементов и их взаимосвязь. В качестве основных элементов (выключатели, разъединители, измерительные трансформаторы и проч.) может быть использовано электрооборудование разного типа и конструктивного исполнения, взаимное расположение которых по отношению друг к другу может иметь множество вариантов. Хорошо известно, что данные решения могут оказывать существенное влияние на надежность и экономичность работы подстанции.
Схемы, конструкции и компоновки РУ подстанций описывались во множестве отечественных и зарубежных публикаций. Наиболее весомыми из них являются работы Л.И. Двоскина, Г.С. Лисовского, М.Э. Хейфица, И.М. Шапиро, R.L. Giles которые были опубликованы в 70 - 80-е годы прошлого века и до сих пор не утратили своей значимости. Однако за прошедшие с тех пор несколько десятилетий произошли большие изменения, коснувшиеся типов и параметров электрооборудования, а также условий их работы в энергосистемах. Такое положение неизбежно приводит к изменению подходов к формированию электрической части подстанций.
Таким образом, цель работы заключалась в развитии методики формирования схем распределительных устройств подстанций 35 - 750 кВ на основе учета их фактических эксплуатационных и перспективных характеристик.
Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи:
- выполнен анализ фактических условий работы коммутационного
оборудования РУ в энергосистемах;
получены комплексные характеристики надежности ячеек элегазовых выключателей РУ подстанций;
проведен анализ перспективных типов электротехнического оборудования и показано его возможное влияние на схемные, конструктивные и компоновочные решения для РУ подстанций;
- выполнен комплексный анализ условий применения схем РУ
подстанций;
- разработан алгоритм обоснования и выбора типовых
принципиальных схем РУ подстанций.
Методы исследования.
В работе используются следующие методы: теории надежности, планирования эксперимента, расчета установившихся режимов электроэнергетических систем.
Достоверность основных теоретических положений определяется тем, что полученные результаты подтверждены значительными объемами фактических статистических данных, детальным анализом основных влияющих факторов, расчетных условий и причинно-следственных связей, а также опытом проекгирования и эксплуатации электросетевых объектов на современном этапе.
Научная новизна и значимость полученных результатов заключается в развитии методики формирования схем распределительных устройств подстанций и состоит в следующем:
1. Проведена оценка фактического коммутационного и механического
ресурсов выключателей в энергосистемах, что позволило выявить
причинно-следственные связи основных влияющих факторов, а также
аргументировано подойти к выбору расчетных условий для обоснования и
выбора схем РУ подстанций.
2. Определены до сих пор не представленные в отечественной
практике комплексные характеристики надежности ячеек РУ с элегазовыми
выключателями, на основании которых предложены организационно-
технические мероприятия по повышению надежности электроустановок.
-
Намечены возможные конструктивные и компоновочные решения для РУ подстанций с перспективными типами электротехнического оборудования, которое практически не используется в нашей стране, однако укладывается в общие тенденции развития мирового электроаппаратостроения.
-
Развита методика формирования схем РУ подстанций на основе учета их фактических эксплуатационных и перспективных характеристик, что позволило предложить научно-обоснованные рекомендации по обоснованию и выбору типовых принципиальных схем подстанций, а также изменить сложившееся представление об областях применения этих схем.
Практическое значение и внедрение.
1. Примененный комплексный подход и полученные на его основе
рекомендации по обоснованию и выбору принципиальных схем подстанций
позволяют на практике повысить достоверность и устойчивость
принимаемых решений, а также надежность и экономичность работы
энергосистемы в целом.
2, Результаты диссертационной работы, а именно алгоритмы
обоснования и выбора принципиальных электрических схем подстанций,
вошли составной частью в стандарт организации ОАО «ФСК ЕЭС»
«Рекомендации по применению типовых принципиальных электрических
схем распределительных устройств подстанций 35 - 750 кВ» (приказ ОАО
«ФСК ЕЭС» от 16.06.2010 № 421).
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Статистические закономерности в фактическом использовании
(расходовании) коммутационного и механического ресурсов выключателей
для обоснования и выбора схем РУ подстанций.
2. Комплексные характеристики надежности ячеек РУ с элегазовыми
выключателями.
3. Результирующий алгоритм обоснования и выбора типовых
принципиальных схем подстанций.
Апробация работы.
По результатам исследований сделаны доклады на следующих
конференциях: 14 и 15-я Международные научно-технические
конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (Москва, 2008, 2009); Международный научный семинар им. Ю.Н.Руденко «Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики»: 80-е заседание «Методические и практические проблемы надежности либерализованных систем энергетики» (Иркутск, 2008); 82-е заседание «Проблемы исследования и обеспечения надежности либерализованных систем энергетики» (Ялта, 2010), 83-е заседание «Проблемы надежности существующих и перспективных систем энергетики и методы их решения» (Решма, 2011).
Публикации по проведенным исследованиям размещены в журналах «Электрические станции» (2008, 2008, 2008, 2009, 2011), «Power technology and engineering» (2008) и в трудах пяти конференций и семинаров. По теме диссертации опубликовано девять печатных работ, пять из которых в изданиях по перечню ВАК.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников и двух приложений.
