Аннотация
Особенностью местных электростанций является соизмеримость мощности их генераторов с единичными потребителями. Потребители могут работать в резкопеременном режиме и режиме пуска. В свою очередь, собственные генераторы могут иметь различные первичные двигатели и, следовательно, различные моменты инерции. В этом случае необходимо оценить допустимость как островного режима, так и параллельной работы с энергосистемой при существенной электрической удаленности. Также необходимо учесть режимы работы нагрузки в соответствии с технологическим процессом. Кроме того, отдельным режимом, требующим внимания, является режим пуска крупного двигателя в островном режиме. С этой целью разработан алгоритм анализа возможности работы резкопеременной нагрузки в нормальном и островном режимах, учитывающий характеристику связи с энергосистемой, первичный двигатель генератора и величину наброса нагрузки. Объектом исследования была система электроснабжения горнодобывающей промышленности, где в качестве потребителей выступают синхронные двигатели, приводящие шаровые мельницы, а в качестве источника питания вступает газопоршневой двигатель, приводящий синхронный генератор. Особенностью такой системы является наличие исключительно синхронных машин, в связи с чем возникает вопрос режимов работы систем возбуждения. Исследования проведены с помощью программного комплекса «КАТРАН» расчета переходных электромеханических режимов. Произведен анализ режимов при параллельной работе со слабой связью с энергосистемой. Также приведены результаты расчетов островного режима раздельной работы. Учтено действие систем автоматического регулирования возбуждения и скорости синхронных машин. Сделаны выводы по допустимости исследуемых режимов и приведены рекомендации по повышению устойчивости работы генератора и нагрузки.
Ключевые слова
местная электростанция, синхронный генератор, резкопеременная нагрузка, устойчивость генераторов и нагрузки, островной режим, параллельная работа с энергосистемой, автоматическое регулирование возбуждения и скорости
1. Kothari D.P., Nagrath I.J. Power System Engineering. Second Edition. New Delhi: Tata McGraw-Hill Publishing Company Limited, 2008.
2. Кимбарк Э. Синхронные машины и устойчивость электрических систем. М.; Л.: Госэнергоиздат, 1960. 392 с.
3. Жданов П.С. Вопросы устойчивости энергетических систем. М.: Энергия, 1979. 456 с.
4. Мелешкин Г.А., Меркурьев Г.В. Устойчивость энергосистем: монография. Кн. 1. СПб.: НОУ «Центр подготовки кадров энергетики», 2006. 369 с.
5. Hazarika D. New method for monitoring voltage stability condition of a bus of an interconnected power system using measurements of the bus variables // IET Generation, Transmission & Distribution. 2012. Vol. 6. Is. 10. Pp. 977-985. doi:10.1049/iet-gtd.2011.0786
6. Shi X.F., Mu S.G. Research on Measures to Improve Stability of the Power System // Applied Mechanics and Materials. 2015. Vol. 742. Pp. 648-652. doi: 10.4028/www.scientific.net/AMM.742.648
7. Welhazi Y., Guesmi T., Jaoued I.B., Abdallah H.H. Power System Stability Enhancement Using FACTS Controllers in Multimachine Power Systems // Journal of Electrical Systems. 2014. No. 10-3. Pp. 276-291.
8. Satheesh A., Manigandan T. Maintaining Power System Stability with Facts Controller using Bees Algorithm and NN // Journal of Theoretical and Applied Information Technology. 2013. Vol. 49. Is. 1. Pp. 38-47.
9. Ачитаев А.А., Удалов С.Н., Юманов М.С Повышение запаса регулировочной способности генераторов в энергетических системах с распределенной генерацией // Электротехника. Электротехнология. Энергетика: сборник научных трудов VII Международной научной конференции молодых ученых. Новосибирск: НГТУ, 2015. С. 8-10.
10. Perzhabinsky S.M., Karamov D.N., Achitaev A.A. A Model of Reliability Optimization of a Stand-Alone Electric Power System with Constraints on Dynamic Stability of the Wind Turbine // Journal of Siberian Federal University. Engineering and Technologies. 2021. No 14(1). Pp. 55-71. doi: 10.17516/1999-494X-0288
11. Validation of diagnostic monitoring technical state of iron and steel works transformers / V.R. Khramshin, A.A. Nikolayev, S.A. Evdokimov, Y.N. Kondrashova, T.P. Larina // Proceedings of the 2016 IEEE North West Russia Section Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering Conference (EIConRusNW). IEEE 2016. С. 596-600. doi: 10.1109/EIConRusNW.2016.7448253
12. Анализ интенсивности отказов частотно-регулируемых электроприводов районных тепловых станций при нарушениях электроснабжения / В.Р. Храмшин, К.Э. Одинцов, А.Р. Губайдуллин, О.И. Карандаева, Ю.Н. Кондрашова // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика. 2014. Т. 14. № 2. С. 68-79.
13. Kornilov G.P., Panova E.A., Varganova A.V. The Algorithm of Economically Advantageous Overhead Wires Cross Section Selection Using Corrected Transmission Lines Mathematical Models // Procedia Engineering. 2015. Vol. 129. Pp. 951-955. doi:10.1016/j.proeng.2015.12.142
14. Varganova A.V., Khramshin V.R., Radionov A.A. Improving Efficiency of Electric Energy System and Grid Operating Modes: Review of Optimization Techniques // Energies. 2022. Vol. 15. No. 19. 7177. doi:10.3390/en15197177
15. Илюшин П.В., Куликов А.Л. Автоматика управления нормальными и аварийными режимами энергорайонов с распределенной генерацией. Н. Новгород: НИУ РАНХиГС, 2019. 364 с.
16. Гуревич Ю.Е., Илюшин П.В. Особенности расчетов режимов в энергорайонах с распределенной генерацией. Н. Новгород: НИУ РАНХиГС, 2018. 280 с.
17. Учет статической устойчивости синхронных генераторов в задаче планирования оптимальных режимов собственных электростанций по реактивной мощности / О.В. Газизова, А.В. Варганова, А.В. Малафеев, Н.Т. Патшин, А.Л. Карякин // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика. 2019. Т. 19. № 3. С. 23-33. doi:10.14529/power190303
18. Кальм Н.А., Николаева Е.А., Беляев А.Н. Управление газопоршневыми агрегатами в условиях резкопеременной нагрузки электроэнергетической системы // Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. 2014. №1(190). С. 45-53.
19. Иванов В.С., Соколов В.И. Режимы потребления и качество электроэнергии систем электроснабжения промышленных предприятий. М.: Энергоатомиздат, 1987. 336 с.
20. Исследование системы регулирования возбуждения синхронных генераторов заводских электростанций / Г.П. Корнилов, О.В. Газизова, Б.М. Логинов, Р.Р. Храмшин, А.П. Соколов, А.Э. Морщакин // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. 2023. Т. 66. № 1. С. 72-79. doi:10.17213/0136-3360-2023-1-72-79
21. Анализ переходных режимов систем электроснабжения промышленных предприятий, имеющих в своем составе объекты малой энергетики / О.В. Буланова, А.В. Малафеев, Ю.Н. Ротанова, В.М. Тарасов // Промышленная энергетика. 2010. № 4. С. 22-28.
22. Ротанова Ю.Н., Повышение устойчивости системы электроснабжения промышленного предприятия с собственными электростанциями при коротких замыканиях: дис. ... канд. техн. наук. 05.09.03 / Ротанова Юлия Николаевна. Магнитогорск, 2008.
23. 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
24. 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
25. Тарасов В.М. Повышение эффективности управления эксплуатационными режимами систем электроснабжения промышленных предприятий с резкопеременной нагрузкой: дис. ... канд. техн. наук. 05.09.03 / Тарасов Владимир Маркелович. Магнитогорск, 2012.
Оценка допустимости работы местных электростанций с резкопеременной нагрузкой / О.В. Газизова, Н.Т. Патшин, А.Р. Курбанов, А.О. Киров, Д.А. Дьяков // Электротехнические системы и комплексы. 2024. № 4(65). С. 40-46. https://doi.org/10.18503/2311-8318-2024-4(65)-40-46