книги / Математическое моделирование газотурбинных мини-электростанций и мини-энергосистем

5.4.Расчет параметров релейной защиты

ВПК «Энергетика» осуществляется расчет и проверка параметров следующих видов релейной защиты: максималь­ ной токовой защиты, токовых отсечек с выдержкой и без вы­ держки времени. Анализ работы и определение уставок токо­

вых защит производится на основе результатов, полученных в режиме моделирования двухфазных токов короткого замы­ кания в узловых точках мини-ЭЭС.

В основе реализации механизма срабатывания элемен­ тов защиты в моделируемой схеме лежит разработанный ал­ горитм селективности действия РЗ (см. гл. 4).

К параметрам блоков РЗ относятся уставки, введенные диспетчером, и расчетные значения - уставки, полученные в результате моделирования. При этом необходимо отметить, что система при принятии тех или иных решений (например, отключение межсекционного выключателя) ориентируется на параметры, заданные диспетчером; расчетные значения используются лишь для анализа и сравнения заданных пара­ метров.

Условия проверки защит

Заданные диспетчером параметры РЗ сравниваются с ее параметрами, определенными ПК «Энергетика». Таким обра­ зом, осуществляется проверка корректности уставок защиты на данном участке системы электроснабжения.

Для автоматического расчета должны быть заданы сле­ дующие параметры: «Тип защиты»; Ка - коэффициент схе­ мы; Ki - коэффициент трансформации трансформатора тока; Кт - коэффициент запаса (он же и коэффициент надежно­ сти). Такие параметры, как Тт_ , /д и /т могут предварительно не задаваться, но в этом случае не будет проверочного расче­ та по термической и динамической устойчивости, не будет учтена инерционность защиты.

Расчет параметров защиты возможен при моделирова­ нии любого вида КЗ, при идентификации которого отобража­ ется запрос по выбору режима КЗ и рассчитываемых защит (рис. 5.8).

5.5. Характеристика системы электроснабжения предприятия ООО «ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез»

Покажем функциональность программно-технического комплекса на основе расчетов, произведенных для ООО

«ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез».

5.5.1.Электроснабжение действующих подстанций

ООО«ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез»

Средняя мощность СЭС ООО «ЛУКОЙЛ-Пермнефте­ оргсинтез» составляет 80 МВт.

Электроэнергия на завод поступает как по кабельным линиям, так и по воздушным линиям, с ТЭЦ-9, ОРУ Перво­ майская и ОРУ ХИМКОМПЛЕКС напряжением ПО кВ, 35 кВ, 6 кВ.

На территории ООО «ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез» расположены одна ГПП, шесть ЦРП, четыре КП, после них питание 6 кВ идет на распределительные подстанции, откуда питаются мощные электродвигатели и трансформаторные подстанции 6/0,4 кВ.

Структура электрических сетей разветвленная. Это сде­ лано для увеличения надежности электроснабжения, так как любой перерыв в электроснабжении грозит большими убыт­ ками или неконтролируемыми химическими реакциями.

Кабельные линии (КЛ) проведены чаще всего по эстака­ дам галерейного типа.

Основными потребителями электроэнергии предприятия являются электроприводы поршневых компрессоров и насо­ сов, использующие синхронные и асинхронные двигатели

с номинальными мощностями от 250 кВт до 2000 кВт, на до­ лю которых приходится до 70-80 % потребляемой мощности предприятия по распределительной сети 6 кВ.

Потребителями прочих нагрузок является в основном оборудование для собственных нужд, вентиляция и т.п.

Практически большинство электродвигателей оснащено системами самозапуска, которые автоматически включают двигатель после возобновления нормального режима работы сети. В ООО «ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез» используются только электроприводы переменного тока (90 % из них - асинхронные двигатели).

В целом по предприятию характер нагрузки спокойный, искажаемый только в период пуска мощных синхронных двигателей. Электроприводы в основном нерегулируемые, но сейчас наметилась тенденция к внедрению регулируемого привода для асинхронных двигателей, в частности, частотно­ регулируемых. Это дает существенную экономию электро­ энергии (до 50 %), увеличивает ресурс механических частей. Регулирование скорости производится или от АСУ ТП, или от своего контура регулирования по различным параметрам (температуре, давлению, расходу).

Как уже отмечалось, эти элекгроприемники относятся к категории ответственных, требования к которым по надеж­ ности электроснабжения повышены. Таким образом, обяза­ тельным в этом случае являются резервирование питания, включая наличие независимого источника, введение систем аварийного ввода резерва (АВР), применение систем гаран­ тированного электропитания (СГЭП). Защита этих электро­ приемников весьма чувствительна даже к кратковременным перерывам питания и посадкам напряжения, вследствие чего действие существующей системы противоаварийной автома­ тики не всегда приводит к положительным результатам.

5.5.2.Анализ аварийности системы электроснабжения

ООО«ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез»

В процессе получения исходной информации собраны сведения об аварийности в системе ЭС предприятия [134]. Все аварии фиксируются в журнале аварийности и брака в работе и в актах аварийности. При рассмотрении аварий их целесообразно характеризовать следующими параметрами: тип повреждаемого оборудования, вид аварий, характер ава­ рий, причины возникновения аварий.

Сами параметры можно сгруппировать следующим об­ разом.

Тип повреждаемого оборудования: автоматы, высоко­ вольтные линии (ВЛ) 110, 35 и 6 кВ, ячейки, генератор ТЭЦ, кабельные линии (КЛ) 35, 6 и 0,4 кВ, контрольный кабель, щиты 0,4 кВ, масляные выключатели б и 35 кВ, отделители ПО кВ, секции шин (СШ) 0,4,6 и 35 кВ, АВР, трансформато­ ры, электродвигатели; ряд типов оборудования не указан.

Вид аварий: выход, исчезновение и посадка напряжения, короткие замыкания, ложные включения, обрыв, остановка, отказ, отключения, поломка, пробой; в ряде случаев нет данных.

Характер аварий: короткие замыкания в узлах электро­ оборудования, включение оборудования на непроверенную схему или неисправного оборудования, проникновение жи­ вотных, ошибочные действия персонала, сторонний брак, механические повреждения, в том числе при проведении земляных работ, затопление или заливание оборудования, ложное срабатывание элементов автоматики и релейной за­ щиты, возникновение «земли», нарушение ПТБ и ПЭЭП, на­ рушение контактов, нарушение правил прокладки токоведу­ щих частей, неисправность в узлах оборудования, некачест­ венный монтаж или ремонт, неквалифицированные действия персонала, обрыв обмотки, отсутствие масла в подшипниках

двигателей, продавливание КЛ грунтом, повреждение ка­ бельных муфт и т.п.

Причины возникновения аварий: брак в работе, вина сторонних организаций, вина обслуживающего и оператив­ ного персонала, воздействие окружающей среды, погодные условия, перенапряжение при развитии аварии, старение изо­ ляции, вина энергосистемы и т.п.

По видам электрооборудования наиболее характерным является повреждение КЛ 6, 35 кВ - до 50 % и выше и высо­ ковольтного оборудования (без учета высоковольтных двига­ телей) - 30-35 %.

По видам аварийности наибольшая доля приходится на аварии типа короткое замыкание и пробой - до 60 % и аварии типа обрыв - в отдельные периоды до 30 %. Короткому за­ мыканию более подвержены КЛ и высоковольтное оборудо­ вание - 23 и 34 % соответственно, и несколько меньше дви­ гатели - до 19 %; пробой и обрыв в подавляющем большин­ стве (до 80 %) приходятся на КЛ.

5.5.3.Оценка срабатывания систем автоматики

ирелейной защиты

Вактах и журнале аварийности системы электроснаб­ жения ООО «ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез» приведена достаточно объемная информация о характере срабатывания систем автоматики (АВР, АПВ и т.п.) и элементов релейной защиты при возникновении аварийных ситуаций.

Повышение уровня успешного срабатывания систем ав­ томатики и релейной защиты вполне возможно: за счет по­ вышения качества их технического обслуживания и эксплуа­ тации, повышения квалификации персонала энергослужбы, соблюдения требуемых норм и правил эксплуатации.

Подтверждением этого служат данные о характере функционирования этих систем в аварийных ситуациях,

представленных в актах и журнале аварийности. Достаточно типовыми случаями отказов в срабатывании элементов авто­ матики в аварийных ситуациях являются: отсутствие опера­ тивного тока, неисправность реле или их элементов, непра­ вильный выбор уставок и т.п.

5.6. Анализ режимов работы системы электроснабжения

ООО «ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез»

При помощи разработанного программного комплекса «Энергетика» были промоделированы режимы функциони­ рования системы ЭС ООО «ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез». Это позволило рассчитать параметры системы ЭС при номи­ нальном и экстремальном режимах с учетом и без учета дви­ гательной нагрузки; определить уставки ПА; проверить пра­ вильность используемого электрооборудования по термиче­ ской и динамической устойчивости.

На основе полученной с помощью ПК информации ин­ женерно-технический персонал Управления главного энерге­ тика предприятия может оценить правильность принятия технических решений по установке нового (замене, модерни­ зации) электротехнического оборудования, изменений топо­ логии схем ЭС, вывода в ремонт (резерв) РУ с автоматиче­ ским расчетом параметров и уставок ПА.

Достоверность результатов, полученных на основе раз­ работанных методик и алгоритмов, подтверждается путем сравнения с рабочей документацией на общие данные, расче­ ты и схемы электрических соединений подстанций системы ЭС ООО «ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез».

В табл. 5.1 представлено сравнение полученных пара­ метров токов КЗ и данных рабочей документации на под­ станции, входящих в состав ЦРП-6, при помощи разработан­ ной методики на основе УУН.

где х - полученное значение, X - значение, приведенное в ра­ бочей документации.

Небольшая погрешность (1,15-2,92%) позволяет гово­ рить об удовлетворительном уровне достоверности получен­ ных результатов (ГОСТ 27514-87 допускает использовать методы расчета токов КЗ, если их погрешность не превышает 5-10 % [38]).

б. АВТОМАТИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ ЖИЗНЕННЫМ ЦИКЛОМ

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

В главе представлены возможности дальнейшего разви­ тия рассмотренной методики до уровня создания средств ав­ томатизации управления жизненным циклом электротехни­ ческого оборудования.

6.1. Обзор видов обслуживания электротехнического оборудования

Актуальными для предприятия являются вопросы разра­ ботки новых форм эксплуатации и обслуживания электро­ оборудования, обеспечивающие повышение надежности. В настоящее время методы обслуживания электротехниче­ ского оборудования принято подразделять в общем случае на три вида [2].

1. Обслуживание оборудования после выхода его из строя. В этом случае электрические машины и оборудование эксплуатируются до выхода их из строя (рис. 6.1). В основ­ ном это касается дешевого вспомогательного оборудования

Поломки

Рис. 6.1. Эксплуатация оборудования до выхода его из строя