Передача, распределение и накопление электроэнергии

Запас устойчивости энергосистем и распределительных систем по мощности и напряжению

9 октября 2014 г. в 15:40

Непосредственная и большая зависимость сетевого напряжения от объемов потребления реактивной мощности, а вернее от перетоков реактивной мощности по сегментам сетей/распределительным сетям электроснабжения сегодня не является откровением, однако несмотря на на ряд масштабных аварий в энергосистемах разных стран мира, в том числе России, по-прежнему игнорируется или во всяком случае не уделяется должное внимание факту обратной зависимости потерь реактивной мощности от колебаний сетевого напряжения.

Графическая зависимость статических характеристик активной и реактивной мощности (см. рис. ниже) демонстрирует, что, при снижении сетевого напряжения на 1% потери реактивной мощности, передаваемой по сети от генерирующего оборудования или по участку сети от источника реактивной мощности (регулируемые синхронные компенсаторы, нерегулируемые или регулируемые батареи статических компенсаторов — см. конденсаторные установки КРМ, УКРМ, УКЛ и т.д. здесь), возрастают на 2% (потери активной мощности — на 0.6%), причем в сетях более высокого напряжения рост потерь реактивной мощности при падении напряжения увеличивается.

Рис. Зависимость статических характеристик активной и реактивной мощности
от сетевого напряжения в сетях 6 (10) и 110 кВ.

Вместе с тем, вне зависимости от роста потерь реактивной мощности из-за снижения сетевого напряжения потребитель все равно выбирает из распределительной сети/участка сети необходимую ему реактивную мощность, что приводит к дальнейшему падению напряжения, новому этапу увеличения потерь реактивной мощности и т.д. В итоге уровень сетевого напряжения снижается до критического значения, после которого процесс становится лавинообразным, неуправляемым, очень быстрым («лавина напряжения»), а аварии на сегментах распределительной сети и/или трансформаторных подстанциях различного уровня становятся неизбежными.

По факту именно феномен «лавины напряжения» из-за взаимного влияния падения напряжения и роста потерь реактивной мощности в условиях резко возросшей потребности в реактивной мощности потребителями стал причиной потери пяти линий 230 кВ и двух понижающих трансформаторов230/69-kVв Фениксе штата Аризона (США, 1995 год), отключения электростанции и магистральной ЛЭП в Швеции и Дании (2003 год), а также каскадной аварии в московской, калужской и тульской энергосистемах в России в мае 2005 года, отчет о которой («Отчет по расследованию аварии в ЕЭС России», происшедшей 25.05.2006»)почему-то пропал с официального сайта ОАО РАО «ЕЭС России».

Так «стартом» аварии 2005 года стало отключение от московской энергосистемы подстанции «Чагино» по причине выхода из строя трансформаторов, системы воздуховодов, изоляции и т.д., однако масштабность проблема приобрела вследствие лавины напряжения, возникшей в южной части энергосистемы и обусловленной ростом дефицита реактивной мощности из-за увеличивающихся потерь и падения сетевого напряжения, а затем и лавины напряжения в сетях 110/220 кВ, негатив которой был усилен несоответствием проектных токовых нагрузок высоковольтных линий их действительной величине в условиях повышенной температуры и реального технического состояния проводов.

В этой связи ключевым критерием безаварийности энергосистемы в целом и отдельных сетей/участков сетей в частности становится запас устойчивости энергосистемы, сети/участка сети по активной/реактивной мощности и напряжению, как правило, закладываемый проектировщиками распределительных сетей и который должен корректироваться (демпфироваться) с использованием различных технических средств в зависимости от динамики потребительской нагрузки.

Коэффициенты запаса устойчивости энергосистем по мощности и напряжению в российских нормативно-правовых актах.

На текущий момент следует признать, что формализация и нормирование устойчивости энергосистем, распределительных сетей и их отдельных сегментов в нашей стране оставляет желать лучшего. По факту единственным и условно актуальным нормативно-правовым актом, регулирующим устойчивость энергосистем, пока остаются «Методические указания по устойчивости энергосистем», утвержденные приказом №277 министерства энергетики РФ от 30 июня 2003 года, а стандарт «Требования к регулированию напряжения и обеспечению баланса реактивной мощности» и «Методические указания по выбору и размещению устройств компенсации реактивной мощности в электрических сетях при проектировании развития и эксплуатации», включенные приказом №258 ОАО РАО «ЕЭС России» от 25.04.2005 «О реализации концепции обеспечения надежности в электроэнергетике» в список разрабатываемых регулирующих нормативно-правовых актов, так за почти десяток лет дальше проекта не продвинулись. В «Методических указаниях по устойчивости энергосистем»:

-формализованы термины и расчетные формулы коэффициентов запаса мощности/напряжения. Коэффициент запаса устойчивости по активной мощности определяется по формуле Кр = [Рпр – (Р + ∆Рнк)]/Рпр, где Рпр – предельный по устойчивости переток активной мощности, Р – нормальный переток активной мощности в рассматриваемом режиме, ∆Рнк — амплитуда нерегулярных колебании активной мощности в этом сечении, а выражение [Рпр – (Р + ∆Рнк)] - это запас устойчивости системы по активной мощности.

Коэффициент устойчивости энергосистемы по напряжению Кu = (U – Uкр)/U, где Uкр – критическое напряжение для рассматриваемого узла нагрузки, которое при отсутствии данных принимается не менее для сетей 110 кВUкр= 0,7Uном, сетей выше 110 кВUкр = 0,75Uном. Максимально допустимые перетоки реактивной мощности в соответствии с требованиями «Методических указаний по устойчивости энергосистем» должны соответствовать коэффициенту запаса устойчивости по активной мощности Кр, не меньшему 20 %, а также коэффициенту запаса по напряжению, не меньшему 15 % во всех узлах нагрузки;

-определены три основных режима работы энергосистем по перетокам мощности – нормальный (для устойчивой по параметрам энергосистемы, сети), вынужденный (с аварийно-допустимым перетоком мощностидля предотвращения/уменьшения ограничений потребителей, в случае необходимости строгой экономии отдельных видов энергоресурсов, а также неблагоприятном наложении плановых и аварийных ремонтов оборудования электростанций и/или сети) и утяжеленный (с перетоками в режиме максимальных нагрузок при ремонте основного оборудования электростанций/сети с продолжительностью не более 10% от режима эксплуатации в год).

Таблица. Коэффициенты запаса энергосистем по активной мощности и напряжению.

Режим

Минимальные
коэффициенты
запаса по активной
мощности

Минимальные
коэффициенты
запаса по напряжению

Группы возмущений, при которых должна обеспечиваться устойчивость
энергосистемы

в нормальной
схеме

в ремонтной
схеме

Нормальный

0.20

0.15

I, II, III

I, II

Утяжеленный

0.20

0.15

I, II

I

Вынужденный

0.08

0.10

--

--

Компания «Нюкон»

👉 Подписывайтесь на Elec.ru. Мы есть в Телеграм, ВКонтакте и Одноклассниках

Информация о компании

Конденсаторный завод «Нюкон» производит: моторные, светотехнические, косинунсные и силовые конденсаторы. На базе завода работает цех производства шкафов УКРМ и АУКРМ. Продукция завода сертифицирована, обладает стабильно высоким качеством, и пользуется постоянным спросом не только в России, но и за рубежом. Отличительной чертой завода являются не только клиентоориентированые цены, но и быстрые сроки выполнения заказов. Будем рады Вашему обращению в нашу Компанию.
Читайте также
Новости по теме
Объявления по теме

ПРОДАМ: Стабилизаторы напряжения Энергия Hybrid

Стабилизатор сетевого напряжения однофазный предназначен для непрерывного обеспечения качественным и стабильным электропитанием различных потребителей в условиях больших по значению и длительности отклонений напряжения в электрической сети от номинального, защиты приборов-потребителей от высокочастотных и высоковольтных импульсов. Принцип работы — комбинированный сервоприводно-релейный — в зависимости от напряжения сети. В диапазоне 105-144 В — релейный, а в диапазоне 144-256 В — сервоприводный. Сервоприводному принципу стабилизации присуща высокая точность, поскольку плавная регулировка позволяет добиться минимальных отклонений выходного напряжения от эталонного значения в 220 В. Релейный же принцип работы обеспечивает высокую скорость регулировки и расширяет рабочий диапазон входного напряжения. Используя этот комбинированный принцип работы, инженеры компании Энергия добились того, что высокая точность стабилизации и плавность регулировки теперь сочетаются с широким диапазоном работы. Особенности —выход 110 вольт — в моделях Энергия Hybrid 500, 1000, 1500 -информативный LED дисплей -металлический корпус со стильным тонированным стеклом -наличие регулируемой задержки включения для обеспечения безопасной работы любого оборудования -расширенные сервисные настройки (выбор выходного напряжения 220/230, выбор значения погрешности работы 3% или 5%, включение/отключение функции перехода дисплея в режим ожидания -естественное охлаждение универсальный способ установки Преимущества -Диапазон регулировки: по точности 110–250 В, по защите 95–275 В. -Усиленная конструкция щеточного узла. -Увеличенная скорость стабилизации. -Плавность работы. -Низкий уровень шума. -Совместимость с любыми типами лампочек. -Высокий КПД — не менее 98%. -Система аварийного отключения. -Функция термозащиты. Виды защиты -защита от перегрузки -защита от коротких замыканий -тепловая защита -защита от повышенного напряжения -защита от пониженного напряжения Технические...
Смолич Елена · НПК Электроэнергетика · Вчера · Россия · Московская обл
Стабилизаторы напряжения Энергия Hybrid

ПРОДАМ: Стабилизатор сетевого напряжения однофазный Энергия Hybrid

Стабилизатор сетевого напряжения однофазный предназначен для непрерывного обеспечения качественным и стабильным электропитанием различных потребителей в условиях больших по значению и длительности отклонений напряжения в электрической сети от номинального, защиты приборов-потребителей от высокочастотных и высоковольтных импульсов. Принцип работы — комбинированный сервоприводно-релейный. Сервоприводному принципу стабилизации присуща высокая точность, поскольку плавная регулировка позволяет добиться минимальных отклонений выходного напряжения от эталонного значения в 220 В. Релейный же принцип работы обеспечивает высокую скорость регулировки и расширяет рабочий диапазон входного напряжения. Используя этот комбинированный принцип работы, инженеры компании Энергия добились того, что высокая точность стабилизации и плавность регулировки теперь сочетаются с широким диапазоном работы. Модельный ряд: Стабилизатор напряжения Энергия Hybrid 500 Стабилизатор напряжения Энергия Hybrid 1000 Стабилизатор напряжения Энергия Hybrid 1500 Стабилизатор напряжения Энергия Hybrid 2000 Стабилизатор напряжения Энергия Hybrid 3000 Стабилизатор напряжения Энергия Hybrid 5000 Стабилизатор напряжения Энергия Hybrid 8000 Стабилизатор напряжения Энергия Hybrid 10000 Преимущества -Диапазон регулировки: по точности 110–250 В, по защите 95–270 В. -Выход 110 вольт в моделях 500–1500 ВА -Усиленная конструкция щеточного узла. -Увеличенная скорость стабилизации. -Плавность работы. -Возможность изменения точности регулировки с ± 3% до ± 5% -Низкий уровень шума. -Совместимость с любыми типами лампочек. -Трансформатор со встроенным термодатчиком Особенности —выход 110 вольт — в моделях Энергия Hybrid 500, 1000, 1500 -информативный LED дисплей -режим «байпас» в моделях 2000 — 10 000 ВА -металлический корпус со стильным тонированным стеклом -наличие регулируемой задержки включения для обеспечения безопасной работы любого оборудования -расширенные сервисные настройки (выбор выходного напряжения...
Смолич Елена · НПК Электроэнергетика · Вчера · Россия · Московская обл
Стабилизатор сетевого напряжения однофазный Энергия Hybrid

ПРОДАМ: Гибридные однофазные стабилизаторы напряжения Нybrid ЭНЕРГИЯ (сервопривод + реле)

Стабилизатор сетевого напряжения однофазный предназначен для непрерывного обеспечения качественным и стабильным электропитанием различных потребителей в условиях больших по значению и длительности отклонений напряжения в электрической сети от номинального, защиты приборов-потребителей от высокочастотных и высоковольтных импульсов. Принцип работы – комбинированный сервоприводно-релейный – в зависимости от напряжения сети. В диапазоне 105-144 В – релейный, а в диапазоне 144-256 В – сервоприводный. Сервоприводному принципу стабилизации присуща высокая точность, поскольку плавная регулировка позволяет добиться минимальных отклонений выходного напряжения от эталонного значения в 220 В. Релейный же принцип работы обеспечивает высокую скорость регулировки и расширяет рабочий диапазон входного напряжения. Используя этот комбинированный принцип работы, инженеры компании Энергия добились того, что высокая точность стабилизации и плавность регулировки теперь сочетаются с широким диапазоном работы. Особенности: — выход 110 вольт - в моделях Энергия Hybrid 500, 1000, 1500; — информативный LED дисплей; — металлический корпус со стильным тонированным стеклом; — наличие регулируемой задержки включения для обеспечения безопасной работы любого оборудования; — расширенные сервисные настройки (выбор выходного напряжения 220/230, выбор значения погрешности работы 3% или 5%, включение/отключение функции перехода дисплея в режим ожидания; — естественное охлаждение универсальный способ установки. Преимущества: — Диапазон регулировки: по точности 110–250 В, по защите 95–275 В. — Усиленная конструкция щеточного узла. — Увеличенная скорость стабилизации. — Плавность работы. — Низкий уровень шума. — Совместимость с любыми типами лампочек. — Высокий КПД – не менее 98%. — Система аварийного отключения. — Функция термозащиты. Виды защиты: — защита от перегрузки; — защита от коротких замыканий; — тепловая защита; — защита от повышенного напряжения; — защита от пониженного напряжения.
Рыжов Сергей · ЭТК Энергия · 25 марта · Россия · г Москва
Гибридные однофазные стабилизаторы напряжения Нybrid ЭНЕРГИЯ (сервопривод + реле)

ПРОДАМ: Стабилизаторы напряжения Энергия Ultra

Стабилизатор сетевого напряжения однофазный предназначен для непрерывного обеспечения качественным и стабильным электропитанием различных потребителей в условиях больших по значению и длительности отклонений напряжения в электрической сети от номинального, защиты приборов-потребителей от высокочастотных и высоковольтных импульсов. Стабилизатор обеспечивает: -основные технические характеристики; -индикацию основных режимов работы стабилизатора, входного и выходного напряжения; -автоматическое отключение нагрузки при коротком замыкании или перегрузке; -автоматическое отключение нагрузки при появлении на выходе стабилизатора опасного для подключенной нагрузки пониженного или повышенного напряжения; -непрерывное измерение действующих значений входного тока, входного и выходного напряжений в -каждом периоде сетевой частоты, и реакцию на их изменение не более 20 мс; -охлаждение автотрансформатора и силовых ключей с помощью вентилятора; -возможность работы в режиме «Транзит» в аварийной ситуации; -непрерывный, круглосуточный режим работы. -Изделие соответствует требованиям российских и международных стандартов. Технические условия и нормативная база на изделие устанавливаются стандартом предприятия Компании-продавца. Особенности —полностью металлический корпус — повышенная безопасность -цифровой дисплей для отображения параметров работы стабилизатора -тиристорные ключи — высокая надежность и увеличенный рабочий ресурс -микропроцессорное управление — залог точной и бесперебойной работы устройства -режим байпас — возможность питания потребителей в обход стабилизатора -возможность настенного крепления -принудительное охлаждение позволяет реализовать дополнительную защиту от перегрева Преимущества -Диапазон регулировки: по точности: 125–254 В, по защите: 60–305 В. -Высокая точность стабилизации. -Стабильная работа при резких скачках напряжения. -Удобная цифровая индикация, LED дисплей. -Повышенная морозоустойчивость. -Высокая надежность (средний срок службы при...
Смолич Елена · НПК Электроэнергетика · 25 марта · Россия · Московская обл
Стабилизаторы напряжения Энергия Ultra

ПРОДАМ: Стабилизаторы напряжения Энергия Classic

Стабилизатор сетевого напряжения однофазный предназначен для непрерывного обеспечения качественным и стабильным электропитанием различных потребителей в условиях больших по значению и длительности отклонений напряжения в электрической сети от номинального, защиты приборов-потребителей от высокочастотных и высоковольтных импульсов. Стабилизатор обеспечивает: -основные технические характеристики; -индикацию основных режимов работы стабилизатора, входного и выходного напряжения; -автоматическое отключение нагрузки при коротком замыкании или перегрузке; -автоматическое отключение нагрузки при появлении на выходе стабилизатора опасного для -подключенной нагрузки пониженного или повышенного напряжения; -непрерывное измерение действующих значений входного тока, входного и выходного напряжений в -каждом периоде сетевой частоты, и реакцию на их изменение не более 20 мс; -охлаждение автотрансформатора и силовых ключей с помощью вентилятора; -возможность работы в режиме «Транзит» в аварийной ситуации; -непрерывный, круглосуточный режим работы. -Изделие соответствует требованиям российских и международных стандартов. Технические условия и нормативная база на изделие устанавливаются стандартом предприятия Компании-продавца. Особенности —полностью металлический корпус — повышенная безопасность -цифровой дисплей для отображения параметров работы стабилизатора -тиристорные ключи — высокая надежность и увеличенный рабочий ресурс -микропроцессорное управление — залог точной и бесперебойной работы устройства -режим байпас — возможность питания потребителей в обход стабилизатора -возможность настенного крепления -принудительное охлаждение позволяет реализовать дополнительную защиту от перегрева Преимущества -Диапазон регулировки: по точности: 125–254 В, по защите: 60–305 В. -Высокая точность стабилизации. -Стабильная работа при резких скачках напряжения. -Удобная цифровая индикация, LED дисплей. -Повышенная морозоустойчивость. -Высокая надежность (средний срок службы при...
Смолич Елена · НПК Электроэнергетика · 25 марта · Россия · Московская обл
Стабилизаторы напряжения Энергия Classic
Российский производитель и бренд низковольтной аппаратуры: электрооборудования для ввода, распределения и учета электричества, локальной автоматизации технологических процессов, а также комплексных энергоэффективных решений для любой отрасли индустрии.