Аннотация
При функционировании узловых подстанций большой мощности с однофазными автотрансформаторными группами из-за ремонтов и аварийных ситуаций не исключен выход из работы одной фазы. В таких режимах с целью повышения надежности электроснабжения возможна работа подстанции в неполнофазном режиме. При этом возникает ряд важных практических задач по использованию неполнофазных режимов работы оборудования. Особенно эффективно использование таких режимов на малозагруженных подстанциях при высоких токах короткого замыкания на каждой ступени трансформации. Применение длительных неполнофазных нагрузочных режимов может потребовать меньших затрат, чем другие способы резервирования. Кроме аварийных переходов на работу воздушных линий двумя фазами, такой режим может быть предусмотрен как мероприятие, значительно повышающее надежность работы электрической системы, например при проведении пофазного ремонта линий электропередачи, пофазной плавки гололеда. С целью анализа возможности работы в неполнофазном режиме разработан алгоритм определения области допустимых режимов с учетом уровней напряжения и мощности короткого замыкания питающей энергосистемы на каждой ступени трансформации. Область допустимых режимов строится с учетом коэффициентов несимметрии и степени загрузки обмоток статора местных генераторов токами обратной последовательности. В качестве объекта исследования выбран крупный промышленный узел, имеющий несколько ступеней трансформации, сильную связь с энергосистемой и собственные источники электроэнергии. С помощью метода симметричных составляющих проведены расчеты на примере узловой подстанции 801 МВА напряжением 500/220/110 кВ с автотрансформаторной группой, питающей рассматриваемый узел. Разработаны рекомендации по возможности обеспечения подобных режимов.
Ключевые слова
Автотрансформатор, неполнофазный режим, программный комплекс, узловая подстанция, коэффициент несимметрии, синхронный генератор.
1. Методические указания по применению неполнофазных режимов работы основного электрооборудования электроустановок 330-1150 кВ. РД 153-34.3-20.670-97. М.: ОРГРЭС, 1999. 55 с.
2. Fortescue C.L. Method of symmetrical coordinates applied to the solution oh polyphase networkes // Transactions of the American Institute of Electrical Engineers. 1918. No. 2(37). Pp. 1027-1140. doi: 10.1109/T-AIEE.1918.4765570
3. Особенности работы тупиковых подстанций 220-110 кВ при неполнофазных режимах по признаку заземления нейтрали трансформаторов / М.Ш. Мисриханов, Т.Е. Путова, В.П. Гречин, П.Г. Малюшицкий // Вестник Ивановского государственного энергетического универитета. 2005. №1. C. 82-89.
4. Нагай И.В. О совершенствовании защит от неполнофазных режимов электрических сетей // Известия вузов. Электромеханика. 2011. № 1. С. 63-66.
5. Мартынов В.А., Голубев А.Н. Моделирование неполнофазных режимов работы силовых автотрансформаторов // Вестник Ивановского государственного энергетического универитета. 2017. №3. C. 40-47.
6. Ульянов С.А. Электромагнитные переходные процессы в электрических системах. М.: Энергия, 1970. 517 с.
7. Бессолицын А.В., Кушкова Е.И., Петров Н.В. Использование неполнофазного нагрузочного режима ВЛ 110 кВ для повышения надежности электроснабжения потребителей // Известия вузов. Электромеханика. 2014. № 6. С. 38-42.
8. Панова Е.А., Савельева К.С., Кочкина А.В. Оценка допустимости режимов работы синхронных генераторов собственных электростанций промышленных предприятий при пофазном ремонте электрооборудования питающих сетей в нормальном и оптимальном режимах // Электротехнические системы и комплексы. 2013. №21. C. 214-220.
9. ГОСТ 32144-2013. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. М.: Стандартинформ, 2014. 16 с.
10. Иванов В.С. Режимы потребления и качество электроэнергии систем электроснабжения промышленных предприятий: учебник / под ред. В.С. Иванова, В.И. Соколова. М.: Энергоатомиздат, 1987. 336 с.
11. ГОСТ Р 53471-2009. Генераторы трехфазные синхронные мощностью свыше 100 кВт. Общие технические условия. М.: Стандартинформ, 2010. 16 с.
12. Игуменщев В.А., Малафеев А.В., Панова Е.А. Расчет и анализ аварийных несимметричных режимов систем электроснабжения: монография. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2013. 135 с.
13. Моделирование неполнофазных аварийных режимов в задаче расчёта и анализа работы систем промышленного электроснабжения / А.В. Малафеев, Е.А. Панова С.В., Беляев, А.А. Емельянов, А.Я. Альбрехт, О.Ю. Биктеева // Известия вузов. Электромеханика. 2011. № 4. С. 119-123.
14. Voltage unbalance factor detection based Kaiser- maximum sidelobe decay convolution window and amplitude method / L. Dan , G. Yunpeng, W. Cong, G. Dexi, H. Rui // Electric Power Systems Research. 2021. Vol. 204. 107705. doi: 10.1016/j.epsr.2021.107705
15. A comprehensive review of improving power quality using active power filters / L. Dayi, W. Tingkang, P. Wenhao, D. Xinzhi, G. Jie // Electric Power Systems Research. 2021. Vol. 199. 107389. doi: 10.1016/j.epsr.2021.107389.
16. Yusuff A.A., Mosetlhe T.C., Ayodele T.R. Statistical method for identification of weak nodes in power system based on voltage magnitude deviation // Electric Power Systems Research. 2021. Vol. 200. 107464. doi: 10.1016/j.epsr.2021.107464
17. Свидетельство о гос. регистрации программы для ЭВМ № RU 2019610251. Комплекс автоматизированного режимного анализа КАТРАН 10.0 / Игуменщев В.А., Малафеев А.В., Панова Е.А., Варганова А.В., Газизова О.В., Кондрашова Ю.Н., Зиновьев В.В., Юлдашева А.И., Крубцова А.А., Анисимова Н.А., Насибуллин А.Т., Тремасов М.А., Щербакова В.С., Богуш В.К.; заявитель ФГБОУ ВО «МГТУ им. Г.И. Носова»; заявл. 29.10.2018, опубл. 09.01.2019.
18. Определение границ динамической устойчивости генераторов промышленной электростанции с учетом двигательной нагрузки / О.В. Газизова, А.А. Аллаяров, Ю.Н. Кондрашова, Н.Т. Патшин // Электротехнические системы и комплексы. 2018. № 2(39). С. 34-41. doi: 10.18503/2311-8318-2018-2(39)-34-41
19. Газизова О.В., Кондрашова Ю.Н., Малафеев А.В. Повышение эффективности управления режимами электростанций промышленного энергоузла за счет прогнозирования статической и динамической устойчивости при изменении конфигурации сети // Электротехнические системы и комплексы. 2016. №3(32). С. 27-38. doi: 10.18503/2311-8318-2016-3(32)-27-38
20. Abd el-Ghany H.A., Abd-El Fatta S.H., Azmy A.M. Evaluating the effect of considering repairing-fault periods on calculating technical losses in medium-voltage feeders of ring distribution networks // Electric Power Systems Research. 2021. Vol. 196. 107192. doi: 10.1016/j.epsr.2021.107192.
21. Acosta J.S., Tavares M.C., Gole A.M. Optimizing multi-circuit transmission lines for single-phase auto-reclosing // Electric Power Systems Research. 2021. Vol. 197. 107329. doi: 10.1016/j.epsr.2021.107329
22. Убин К.А., Хватова К.А., Колос Е.А. О проблемах создания и внедрения микропроцессорных устройств релейной защиты и автоматики электроэнергетических устройств // Современные тенденции развития науки и технологий. 2016. №10-1. C. 126-131.
23. Бобров С.Е. Анализ работы дифференциально-фазной защиты при наложении короткого замыкания на доаварийный неполнофазный режим работы сети // Вестник Ивановского государственного энергетического универитета. 2010. № 2. С. 41-47.
24. Бурбело М.И., Мельничук С. М., Емельянов А.А. Применение направленной токовой защиты для выявления неполнофазного нагрузочного режима в сетях с эффективно заземленной нейтралью // Научные труды Винницкого национального технического университета. 2014. № 2. С. 5.
25. Нагай И.В. Обеспечение функций дальнего резервирования релейной защиты трансформаторов в условиях продольно-поперечной несимметрии // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. 2011. № 5. С. 19-24.
26. Определение асинхронной мощности синхронных генераторов в расчетах электромеханических переходных процессов при несимметричных режимах / О.В. Буланова, А.В. Малафеев, Н.А. Николаев, Ю.Н. Ротанова, Е.А. Панова // Электрика. 2010. № 8. С. 24-26.
27. A wavelet-based restricted earth-fault power transformer differential protection / Aires M.N.O., Medeiros R.P., Costa F.B., Silva K.M., Chavez J.J., Popov M. // Electric Power Systems Research. 2021. Vol. 196. 107246. doi: 10.1016/j.epsr.2021.107246
28. A power transformer differential protection based on support vector machine and wavelet transform / Simões L.D., Costa H.J.D., Aires M.N.O., Medeiros R.P., Costa F.B., Bretas A.S. // Electric Power Systems Research. 2021. Vol. 197. 107297. doi: 10.1016/j.epsr.2021.107297