ДОКЛАД Компенсация реактивной мощности у крупных потребителей электрической энергии (технические средства и решения) КАРЫМОВ Р. Р. ТЕХНИЧЕСКИЙ ДИРЕКТОР ООО «ЭЛЕКТРОСЕТЕВЫЕ КОМПЕНСАТОРЫ» Нижнекамск, март, 2008 г. 1
1. ООО «Электросетевые компенсаторы» основано в 2006 г 2. Основные направления деятельности: - анализ режимов напряжения и реактивной мощности в межсистемных и распределительных электрических сетях; - разработка комплексных технических решений по стабилизации напряжения и повышению пропускной способности передачи электроэнергии на участках: генерация – межсистемная сеть –распределительная сеть – потребитель; - разработка рекомендаций по нормативной базе обеспечения комплексных технических решений в современных хозяйственно-экономических условиях; -инжиниринг проектов по оснащению электропередач и сетевых районов источниками реактивной мощности «под ключ» . 3. Стратегическими партнерами компании являются: Запорожский трансформаторный завод (Украина), Nokian Capacitors (Финляндия), Всероссийский электротехнический институт, Московский энергетический институт (Россия). Нижнекамск, март, 2008 г. 2
УПРАВЛЯЕМЫЙ ПОДМАГНИЧИВАНИЕМ ШУНТИРУЮЩИЙ РЕАКТОР (УШР) 1. УШР – плавнорегулируемые индуктивные сопротивления, управляемые изменением насыщенности магнитной цепи. 2. Применение УШР целесообразно в электрической сети с переменным графиком нагрузки вместо нерегулируемых или ступенчато регулируемых реакторов. 3. Совместно с батареями конденсаторов УШР выполняют функцию синхронных или статических тиристорных компенсаторов. 4. Структурная схема: 5. Основная регулировочная характеристика: ТТ ТН Хс Ток фазы Напряжение фазы Uc КБ УШР ~ Сигнал рассогласования Нижнекамск, март, 2008 г. 3
Принцип действия Принципиальная схема фазы: Характерные режимы: I. Холостой ход (не насыщенный режим) Ico = Iу ≈ 0 ico II. Номинальный режим (полупериодное насыщение) Ico = Iу = Iн I Uco II III. Максимальный режим (полнопериодное насыщение) Ico = 1, 3 Iн ; Iу ≈ 2 Iн iу Ток фазы Iсo Uу Ф Ф 2 Ток управления Iу Uу = (0, 01… 0, 03)Uсo τ = (0, 1… 1)с Фs - Фs Напряжение фазы Uco Uу Напряжение управления iω Магнитные потоки Ф, Ф 2 Нижнекамск, март, 2008 г. 4 I
ТТ УШР Технические требования к УШР 110 -500 к. В (РАО ЕЭС России) ОСНОВНЫЕ: ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ: 1. Регулируется автоматически или с помощью оператора значение потребляемой мощности в диапазоне от 0, 01 до 1, 2 номинальной с неограниченным ресурсом возможных изменений. 2. Гарантированная скорость плавного изменения мощности от одного установившегося значения к другому 0, 3 0, 5 с. 3. Действующее значение тока искажения, потребляемого из сети, во всем диапазоне регулирования не более 5% от номинального тока основной гармоники. 4. Сохранение работоспособности в несимметричном и неполнофазном режимах. 5. Быстрый, не более чем за 0, 02 с, переход из любого текущего значения в режим повышенного потребления мощности, с последующим возвратом в исходное состояние. 6. Корректировка формы потребляемого тока с уменьшением тока искажения до 2 % от номинального значения основной гармоники. 7. Отбор мощности на стороне низкого напряжения. Нижнекамск, март, 2008 г. 5
Технико-экономические показатели УШР 11 1. Основные технико-экономические показатели УШР серии РТУ 110 – 500 к. В: удельная полная масса 1, 5 – 3 кг/КВАр; удельные потери: холостого хода 0, 5 – 1, 0 Вт/КВАр; номинальные 4 – 8 Вт/КВАр. 2. Эксплуатационные показатели: полностью автоматический режим эксплуатации; ции, ть, жки аналогично обычным шунтирующим реакторам. 3. Функциональные показатели: в полном объеме выполняют функции обычных шунтирующих реакторов, ступенчато регулируемых реакторов, тиристорнореакторных групп; в сочетании с батареями конденсаторов выполняют функции синхронных или тиристорных компенсаторов. Нижнекамск, март, 2008 г. 6
УШР 25/110 Трехфазный управляемый реактор 25 Мвар, 110 к. В на п/ст «Кудымкар» , РФ 1999 год. Назначение: Стабилизация напряжения в точке подключения и оптимизация перетоков реактивной мощности в прилегающей сети (подключен в параллель с ШКБ 42 Мвар). Основные технические данные: 1. Номинальное напряжение 121 к. В 2. Номинальная мощность 25 Мвар 3. Диапазон изменения мощности 0, 25÷ 30 МВАр 4. Время изменения мощности 2, 0 с 5. Потери: - холостого хода 25 к. Вт - номинальные 175 к. Вт 6. Мощность управления 160 КВА 7. Высшие гармоники в токе < 4% 8. Полная масса 69 т Заключение Заказчика (решение выездного семинара РАО «ЕЭС России» на месте установки): 1. Колебания напряжения ограничены до ± 1, 5%. 2. В часы максимума нагрузки потери энергии в прилегающей сети снижены на 2, 5 МВт. 3. За счет повышения пропускной способности транзита, строительство дополнительной линии 220 к. В отнесено на 10 -15 лет. Нижнекамск, март, 2008 г. 7
Трехфазные управляемые реакторы 25/110, с БСК 54/110 на ПС «Катыльгинская» , «Двуреченская» и «Игольская» , РФ 2004 г. Назначение: Стабилизация напряжения в точке подключения и оптимизация перетоков реактивной мощности в прилегающей сети (подключены в параллель с ШКБ 54 МВАр). Основные технические данные: 1. Номинальное напряжение 121 к. В 2. Номинальная мощность УШР 25 МВАр 3. Номинальная мощность БСК 54 МВАр 4. Диапазон изменения мощности 0, 25÷ 30 МВАр 5. Потери: - холостого хода 25 к. Вт - номинальные 200 к. Вт 6. Мощность управления 160 КВА 7. Высшие гармоники в токе < 4% 8. Полная масса 69 т Заключение Заказчика: 1. На 50% увеличена пропускная способность сети электроснабжения нефтяных приисков. 2. На 20% снижены удельные потери электроэнергии. 3. Колебания напряжения в точках подключения реакторов и прилегающей сети ограничены до ± 1, 5% от заданной уставки. Нижнекамск, март, 2008 г. 8
Эффективность применения УШР с ШБК 225 km 350 km ОПЫТ применения компенсирующих устройств на ПС-110 к. В. «Игольская» и «Двуреченская» для электроснабжения нефтяных месторождений ОАО «Томскнефть» (Октябрь 2004 г. - март 2005 г. ) 1. К исходу 2003 года на нефтяных месторождениях Южного Васюгана ОАО «Томскнефть» возникла кризисная ситуация. Пропускная способность электропередачи 110 к. В «Парабель-Лугинецкая-Игольская-Крапивинская» была исчерпана, а уровни напряжения на ПС-110 «Крапивинская» не превышали 85% номинального. 2. И только в августе-октябре 2004 года после ввода на ПС-110 «Игольская» батареи статических конденсаторов (БСК) 23 МВАР, управляемого шунтирующего реактора (УШР) 25 МВАР и ПС-110 «Двуреченская» с БСК-23 и УШР-25 ситуация изменилась коренным образом в лучшую сторону. Пропускная способность выросла на 30 -50% , уровни напряжения достигли 105 -110% номинального и могут регулироваться в широком диапазоне в зависимости от режимов. 3. Даже непродолжительный период эксплуатации реакторов РТУ 25000/110 -У 1 позволяет отметить, что реакторы совместно с батареями статических конденсаторов: 1. Обеспечивают оптимальные потоки реактивной мощности позволяющие довести передаваемую мощность до предельно допустимой по сечению проводов. По состоянию нагрузок на март 2005 г обеспечивается 100% взаимное резервирование эл. нагрузок электропередачи «Парабель Двуреченская - Чапаевка» (Таблица 3). Необходимость перевода региона на напряжение 220 к. В потеряло свою актуальность. 2. Снижают потери активной мощности в проводах ВЛ-110 к. В. При нагрузке 72 МВт потери составляют 7, 5 МВт против 11, 9 МВт, в том числе в сетях ООО «Энергонефть. Томск» 1. 8 МВт против 2. 9 МВт. 3. Обеспечивают плавную автоматическую стабилизацию заданных уровней напряжения в установившихся режимах, при сокращении числа коммутаций БСК и РПН в десятки раз. Главный энергетик ЗАО «ЮКОС-ЭП» Нижнекамск, март, 2008 г. В. В. Садовой 9
Автоматический режим работы ИРМ Суточный график работы УШР 25/110 п/ст «Кудымкар» Напряжение Нижнекамск, март, 2008 г. Ток 10
Пример переходного процесса Переходные процессы в управляемом реакторе 25 МВА, 110 к. В и батареях конденсаторов 23 МВА, 110 к. В на ПС «Игольская» при удаленном КЗ на ПС «Парабель» (расстояние около 350 км). 1 2 3 4 5 6 7 1 – напряжение шин 110 к. В ПС «Игольская» фаза «С» . 2, 3, 4 – токи фаз батареи конденсаторов 23 МВА, 110 к. В. 5, 6, 7 – токи фаз управляемого реактора 25 МВА, 110 к. В. Нижнекамск, март, 2008 г. 11
СХЕМЫ ИРМ НА БАЗЕ УШР СО – сетевая обмотка реактора; КО – компенсационная обмотка (напряжение 11 к. В); ОУ – обмотка управления (11 -38, 5 к. В); ПП – полупроводниковый преобразователь. ИРМ на базе УШР и конденсаторной батареи, коммутируемой выключателем В 2 (рекомендуется для напряжений до 220 к. В). Достоинством этого технического решения является то, что количество секций конденсаторной батареи может быть любым и зависит от потребности в выдаче реактивной мощности в точке подключения реактора. Нижнекамск, март, 2008 г. 12
ИРМ на базе УШР и конденсаторной батареи, подключенной к компенсационной обмотке реактора и коммутируемой выключателем В 2. Позволяет регулировать реактивную мощность в диапазоне от – 100% до + 100%. Рекомендуется для сетей с напряжением 110500 к. В. Нижнекамск, март, 2008 г. 13
ИРМ на базе УШР и некоммутируемой конденсаторной батареи, подключенной к обмотке управления. Позволяет плавно регулировать реактивную мощность в диапазоне от – 40% до + 100%. Рекомендуется для сетей с напряжением 110500 к. В. Нижнекамск, март, 2008 г. 14
Ø Ø Ø Проведенные на физической модели МЭИ исследования показали работоспособность всех трех вариантов предлагаемого устройства. При работе в распределительных сетях ИРМ на базе УШР позволяют: обеспечить значительное увеличение пропускной способности линии электропередачи по условию апериодической статической устойчивости; поддерживать напряжение в узком диапазоне при изменении в широких пределах мощности нагрузки; снизить потери активной мощности в линии за счет уменьшения передаваемой по ней реактивной мощности в режимах больших нагрузок; существенно снизить отклонение напряжения при колебаниях нагрузки, а при набросе нагрузки и при коротком замыкании еще и предотвратить нарушение устойчивости асинхронной нагрузки; существенно сократить время пуска мощного асинхронного двигателя и обеспечить нормальный уровень напряжения после пуска. Нижнекамск, март, 2008 г. 15
Автоматизированный ИРМ-110/25/25 на ПС «Звездная» (ПС «Сугмутская-2» ), РФ 2007 г. 110 к. В 4 ТН 5 ТТ 1 2 САУ(АСТАН) 3 1 – УШР 25/110; 2 - БСК 25/110; 3 - САУ (АСТАН); 4 - Выключатель 110 к. В. 5 – Разъединитель 110 к. В Основные технические данные: 1. Номинальное напряжение 2. Номинальная мощность 3. Диапазон изменения мощности 121 к. В 25 МВАр ± 25 МВАр Нижнекамск, март, 2008 г. 16
ООО «ЭСКО» 9 Управляемые источники реактивной мощности на базе УШР и БСК ИРМ-110/50/25 ИРМ-110/25/25 110 к. В ТН 4 ТТ 1 4 ТН 1 2 2 5 5 ~0, 4 к. В 2, 5 к. Вт САУ(ИРМ) 3 4 ТТ САУ(ИРМ) 3 ± 250 В; 1000 Вт ~ 220 В; 1000 Вт 1 – УШР 25/110; 2 - БСК 25/110; 3 - САУ (ИРМ); 4 - Выключатель 110 к. В; 5 - Выключатель 0, 4 к. В ± 250 В; 1000 Вт (300 Вт)* ~ 220 В; 1000 Вт (500 Вт)* 1 – УШР 25/110; 2 - БСК 25/110; 3 - САУ (ИРМ); 4 - Выключатель 110 к. В; 5 - Выключатель 0, 4 к. В * - В скобках указано значение для автоматизированных систем Нижнекамск, март, 2008 г. 17
Автоматический ИРМ-110/50/25 на ПП 110 к. В «Таврическая» , РФ, 2008 г. 110 к. В ТН 4 ТТ 4 1 2 5 ~0, 4 к. В 2, 5 к. Вт САУ(ИРМ) 3 ± 250 В; 1000 Вт ~ 220 В; 1000 Вт 1 – УШР 25/110; 2 - БСК 25/110; 3 - САУ (ИРМ); 4 - Выключатель 110 к. В; 5 - Выключатель 0, 4 к. В Основные технические данные: 1. Номинальное напряжение 2. Номинальная мощность 3. Диапазон изменения мощности 121 к. В 50 МВАр от – 25 до + 50 МВАр Нижнекамск, март, 2008 г. 18
Суточный график изменения напряжения до ввода ИРМ-110/50/25 Нижнекамск, март, 2008 г. 19
Суточный график изменения напряжения после ввода ИРМ-110/50/25 Нижнекамск, март, 2008 г. 20
Изменения параметров сети до и после ввода в работу ИРМ-110/50/25 на ПП 110 к. В «Таврическая» • 1. Увеличено напряжение на ПП Таврическая и прилегающем узле на 4, 5% и снижены колебаний напряжения 8, 7 раз. • • • • 2. Снижена загрузка: 2. 1 автотрансформаторов на: ПС Кирилловская ПС Прогресс 2. 2 питающих линий: ВJI -110 Кирилловская - Айка BJI - 110 Инга – Таврическая ВЛ -110 Прогресс – Таврическая ВЛ - 110 Прогресс – Фотон по полному току на 3, 2% по реактивной мощности 9, 2% по полному току на 2, 2% по реактивной мощности 20% по полному току на 12% по реактивной мощности 37% по полному току на 7% по реактивной мощности 33% по полному току на 6, 5% по реактивной мощности 35% по полному току на 6, 6% по реактивной мощности 42% Нижнекамск, март, 2008 г. 21
Технические решения по схемам компенсации реактивной мощности на границе балансового раздела «сеть-потребитель» Вариант 1 Вариант 2 Нижнекамск, март, 2008 г. Вариант 3 22
Источники реактивной мощности в распределительной сети 110 к. В Принципиальная схема подключения ИРМ к двухтрансформаторной подстанции 110 к. В. Функциональное назначение оборудования БСК(ФКУ)35, 6 снижение реактивной составляющей тока трансформаторов (вплоть до полной компенсации). БСК 110 повышение напряжения узла нагрузки (вплоть до наибольшего рабочего). Повышение пропускной способности сети по условиям предельно допустимого рабочего тока и напряжения. Автоматическая стабилизация напряжения узла нагрузки по заданной уставке в нормальных, ремонтных, аварийных и послеаварийных режимах. УШР 110 Плавное регулирование напряжения узла нагрузки в пределах допустимого рабочего диапазона. Нижнекамск, март, 2008 г. 23
Скачать презентацию ДОКЛАД Компенсация реактивной мощности у крупных потребителей электрической
82b3eb0b72a0d329a75ac6fb00cbdc22.ppt