Задачи проектирования электрических сетей

Общей задачей проектирования энергосистем и электрических сетей являются разработка с учетом новейших достижений науки и техники и технико-экономическое обоснование решений, определяющих формирование энергосистем и объединений, развитие электрических станций, электрических сетей и средств их эксплуатации и управления, при которых обеспечивается оптимальная надёжность снабжения потребителей электрической и тепловой энергией в необходимых размерах и требуемого качества с наименьшими затратами.

Проектирование развития электрических сетей выполняется для ЕНЭС России и распределительной сети энергосистем. Выбор схем электрических сетей выполняется, как правило, на следующие перспективные уровни:

а) ЕНЭС – расчетный срок 10 лет;

б) распределительная сеть – расчетный срок 5 лет;

в) сеть внешнего электроснабжения промышленных предприятий, электрифицируемых участков железных дорог, перекачивающих станций магистральных нефтепроводов, газопроводов и продуктопроводов, выдачи мощности электростанций и т.п. – сроки ввода в работу (освоения мощности) объекта, с которым связано сооружение проектируемой сети.

При проектировании развития электрических сетей решаются следующие задачи:

а) выбор напряжения и схемы сетей;

б) определение мест размещения новых подстанций;

в) предварительный выбор схем электрических соединений электростанций и подстанций;

г) определение сечения проводов линий электропередачи, числа и мощности трансформаторов на подстанциях; выбор способов регулирования напряжения и распределение мощностей в сетях;

д) определение типа, мощности и размещения компенсирующих устройств;

е) разработка мероприятий по ограничению токов К.З.;

ж) обоснование экономической эффективности намеченного развития сети;

з) определение объемов капиталовложений и очередности сооружения электросетевых объектов.

Проектирование развития ЕНЭС России выполняется в схеме развития ЕЭС и ОЭС России и схеме развития ЕНЭС и включает следующие технико-экономические задачи [6]:

а) развитие основной сети ЕЭС России и отдельных ОЭС для обеспечения системообразующих функций, реализации межсистемных эффектов и надежности передачи электроэнергии;

б) надежная выдача мощности крупных электростанций;

в) надежность питания крупных нагрузочных узлов;

г) обоснование экономической эффективности сооружения отдельных электросетевых объектов (подстанций и линий электропередачи).

При решении задач проектирования распределительной сети энергосистем выполняется обоснование технико-экономических решений по:

а) выдаче мощности электростанций;

б) внешнему электроснабжению отдельных крупных потребителей (энергоемких промышленных потребителей, электрифицируемых участков железных дорог, перекачивающих станций магистральных нефте- и газопроводов и др.);

в) обеспечению надежного питания нагрузочных узлов.

В составе работ по развитию электрических сетей выполняется предварительное определение части параметров намечаемых к сооружению электростанций (электрическая часть), подстанций и линий электропередачи, уточняемых на последующих стадиях проектирования этих объектов. К этим параметрам относятся:

а) Электростанции: напряжения распределительных устройств (РУ), число отходящих ВЛ и их направление, распределение генераторов между отдельными РУ, мощность трансформаторов связи; расчетные параметры токов К.З., требования к секционированию РУ по условиям работы сети, противоаварийной автоматики и релейной защиты.

б) Подстанции: район (пункт) размещения ПС; напряжения РУ; рекомендации по принципиальной схеме РУ 110 кВ и выше, требования к секционированию сети; электрические нагрузки подстанций, мощность и количество трансформаторов; число и направление линий напряжением 110 кВ и выше; тип и мощность компенсирующих устройств; расчетные значения параметров токов К.З.

в) Линии электропередачи: направления, подходы и присоединения к подстанции; напряжение; сечение проводов, конструкция фазы; средства компенсации зарядной мощности, присоединение к сети шунтирующих реакторов.

Технология проектирования электрических сетей может быть представлена последовательностью следующих этапов [8].

1. Формирование (синтез) возможных вариантов развития электрических сетей, обеспечивающих потребителей необходимым количеством энергии при нормативном качестве. Этот этап является наиболее ответственным этапом проектирования. Здесь используют обобщённые рекомендации, основанные на анализе опыта проектирования и специальных исследований. Основные рекомендации по построению схем электрических сетей содержатся в указаниях и нормативах по проектированию развития энергосистем. Для формирования вариантов и их последующего анализа используют оптимизационные математические модели, автоматизирующие труд проектировщика.

2. Технический анализ вариантов развития электрических сетей. На этом этапе проверяют соответствие технических характеристик возможным условиям работы в энергосистеме. Для этого выполняют расчёты режимов на рассматриваемую перспективу, анализируют пропускную способность сетей и требуемую надёжность электроснабжения потребителей. На основании этих расчётов определяют показатели необходимые для экономического сопоставления вариантов (потери электроэнергии, потребность в энергоресурсах, математическое ожидание недоотпуска электроэнергии и др.).

Методы технического анализа различны на стадии обоснования вариантов на далекую перспективу и на стадии рассмотрения отобранных вариантов развития. В первом случае необходимо получить обоснование экономических показателей вариантов. Поэтому можно использовать упрощённые методы расчёта режимов, надёжности и т.д.

Во втором случае необходимо определить и обосновать технические мероприятия по обеспечению требуемого качества и надёжности электроснабжения. Здесь необходима детальная проверка технической допустимости вариантов.

3. Экономическая оценка и сопоставление вариантов развития электрических сетей выполняется путём расчёта капиталовложений, издержек производства, дисконтированных затрат и доходов.

4. На последнем этапе подготавливают сводные показатели, необходимые для планирования развития электроэнергетики и организации проектирования отдельных объектов системы. Среди этих показателей: состав вводимых ЛЭП и подстанций, объем капиталовложений, потребность в оборудовании.

Основой для проектирования развития электрических сетей, как правило, являются:

а) отчётные показатели работы энергосистем и отдельных предприятий;

б) данные о строящихся электростанциях и электрических сетях;

в) проекты намечаемых к сооружению электростанций и электрических сетей;

г) планы развития энергосистем на ближайшие годы;

д) материалы, характеризующие перспективы развития электроэнергетики страны и региона (например, энергетическая стратегия России на долгосрочный период, стратегия развития электроэнергетики России на долгосрочный период, и др.);

е) научно-исследовательские работы, характеризующие технический прогресс производства, передачи, распределения и потребления электроэнергии, технико-экономические показатели электроустановок и электропередач различного типа;

ж) отчётные данные и информация по перспективам функционирования и развития, предоставляемая субъектами рынка.

Ряд исходных показателей, характеризующих будущие условия развития энергосистем, не являются полностью определёнными и по мере получения новых результатов опытно-конструкторских, научно-исследовательских и проектно-изыскательских работ, а также по мере поступления отчётных данных о ходе реализации намеченных планов, в том числе и от субъектов рынка, непрерывно уточняются.