Расчёт режимов электрической сети

Выполнение расчётов электрических режимов и токов короткого замыкания (ТКЗ) является необходимым условием для безопасного и эффективного управления оборудованием, а также для принятия технико-экономически обоснованных решений. Данный комплекс вычислений обязателен при проектировании нового строительства, реконструкции объектов, изменении топологии сети или замене её отдельных элементов. Результаты расчётов служат базой для краткосрочного, среднесрочного и долгосрочного планирования, а также используются при разработке перспективных схем и программ развития энергосистем.

Расчёты электрических режимов обеспечивают получение точных параметров работы энергосистемы в заданный момент времени. Результаты моделирования позволяют оценить текущую схемно-режимную ситуацию и принять технически обоснованные решения о необходимости развития и реконструкции электрической сети

Наши эксперты выполняют расчёты электроэнергетических режимов, устойчивости и токов короткого замыкания (ТКЗ), а также осуществляют технологическое сопровождение информационных моделей в стандартах Common Information Model (CIM). Комплекс расчетно-аналитических исследований проводится для оценки текущей схемно-режимной ситуации, проверки эксплуатационных требований и обоснования технических решений при проектировании, строительстве и реконструкции объектов электроэнергетики и включает в себя:

• разработку и поддержание в актуальном состоянии расчётных моделей;
• расчёты установившихся электрических режимов (УР) и токов короткого замыкания (ТКЗ);
• расчёты предельно и максимально допустимых электрических режимов;
• структурный анализ потерь электрической энергии и мощности;
• оптимизацию электрических и энергетических режимов;
• расчёты коммутационных перенапряжений.

    Расчёты установившихся электрических режимов

Расчёты установившихся электрических режимов выполняются для электрических сетей произвольного размера и любой сложности с целью решения целого комплекса проектно-инжиниринговых задач. В первую очередь данные расчетно-аналитические исследования необходимы для точного определения схемы присоединения подстанции или электрической станции к общей электрической сети. В процессе проектирования осуществляется выбор оптимального распределения активных мощностей между генераторами электрических станций, а также между отдельными электрическими станциями внутри электрической сети. Важной частью работы является обоснованный выбор мощностей и мест размещения компенсирующих устройств, которые обеспечивают надежный баланс реактивной мощности в энергосистеме. Параллельно проводится расчет и выбор коэффициентов трансформации силовых трансформаторов с обязательным учётом минимизации и уменьшения суммарных потерь активной мощности в электрических сетях. Профессиональный расчёт установившихся электрических режимов позволяет реализовать выбор оптимального состава работающего оборудования и гарантировать максимально эффективное его использование при различных эксплуатационных условиях. Результаты вычислений напрямую влияют на выбор главных схем электрических подстанций и станций, а также на корректный выбор номинальных параметров оборудования. Кроме того, на базе моделирования осуществляется проведение анализа допустимой токовой загрузки линий электропередачи и трансформаторов, выполняемого с обязательным учётом зависимости допустимого тока от температуры окружающей среды. В долгосрочной перспективе данные расчетные исследования служат ключевым инструментом для точного определения перспектив развития района конкретной электрической сети или электрической сети в целом на заданной территории.

    Расчёты токов короткого замыкания (ТКЗ)

Расчёты токов короткого замыкания выполняются в порядке текущей эксплуатации для определения схем электрических соединений энергосистем, электрических сетей, электростанций и подстанций, а также настройки средств релейной защиты и автоматики для нормальных и ремонтных режимов. При этом должно обеспечиваться соответствие токов короткого замыкания значениям, допустимым для оборудования. Выбор оборудования при реконструкциях и новом строительстве по условию соответствия токам короткого замыкания осуществляется на основании результатов расчётов токов короткого замыкания, выполняемых на год ввода в эксплуатации и с перспективой на 5 лет после ввода в эксплуатацию. При проектировании развития электрической сети энергосистемы выполняются расчёты трёхфазных и однофазных токов короткого замыкания в целях:

• проверки соответствия установленной коммутационной аппаратуры в распределительных устройствах существующих объектов энергосистемы расчётным значениям токов короткого замыкания и определения объёма проведения необходимой модернизации и замены оборудования;
• использования при анализе технико-экономических показателей вариантов схемных решений с различными уровнями токов короткого замыкания;
• выявления требований к коммутационной аппаратуре и другому оборудованию распределительных устройств при конкретном проектировании, а также для оценки необходимости разработки нового оборудования;
• разработки мероприятий по ограничению токов короткого замыкания (ОТКЗ).

Физический смысл и математическая модель электрической сети: с точки зрения электроэнергетики, установившиеся электрические режимы характеризуются неизменными во времени параметрами энергосистемы. При этом реальные внутрисуточные изменения электропотребления и генерации мощности рассматриваются как непрерывная последовательность установившихся электрических режимов, сменяющих друг друга. Качественные расчеты УР выполняются строго на основании комплексной математической модели электрической сети. Данная модель детально формируется исходя из паспортных и эксплуатационных параметров электросетевого оборудования, куда входят параметры воздушных и кабельных линий электропередачи, силовых трансформаторов, автотрансформаторов, шунтирующих реакторов, генераторов станций и других элементов сети. При моделировании используются результаты регулярных контрольных измерений (замеров) потокораспределения, фактических нагрузок и текущих уровней напряжения в электрических сетях энергосистем. Наиболее эффективным решением для автоматизации, упрощения и ускорения трудоемкого процесса разработки и поддержания в актуальном состоянии расчетной модели электрической сети является внедрение специализированного программного обеспечения — Software for Database Modeling (SDM). Использование SDM позволяет компаниям успешно вести базы данных, своевременно актуализировать расчетные модели сетей и свести к минимуму ошибки при расчете режимов.

Расчёты предельно и максимально допустимых электрических режимов  выполняются для разработки инструкций по ведению режима работы электрической сети. При расчёте предельно и максимально допустимых электрических режимов производится моделирование отключений линий электропередачи согласно действующим нормативам, в том числе одностороннего, с расчётом напряжения на «открытом конце», моделирование различных перегрузок, а также, при необходимости, моделирование ненормативных возмущений. Расчёты токов короткого замыкания (ТКЗ) производятся для определения главных схем электрических подстанций и станций, определения отключающей способности выключателей, термической или динамической стойкости оборудования к токам короткого замыкания, выбора и настройки устройств релейной защиты и противоаварийной автоматики.

Структурный анализ потерь электрической энергии и мощности по характеру, типам оборудования, районам и уровням напряжения. Данный анализ выполняется с целью разработки мероприятий снижения потерь электрической энергии и мощности.

Оптимизация электрических и энергетических режимов  по передаваемой мощности энергосистемы и определение опасных сечений, оптимизация электрической сети по уровням напряжения, потерям мощности и распределению реактивной мощности, расчёт оптимальных положений и уставок, регуляторов трансформаторов под нагрузкой (РПН) и положений вольтодобавочных трансформаторов, разработку мероприятий ограничения токов короткого замыкания (ОТКЗ).

    Расчёты коммутационных перенапряжений

Расчёты коммутационных перенапряжений выполняются для определения возможности включения и отключении ненагруженной линии электропередачи, допустимости отключения ненагруженных трансформаторов, применения автоматического повторного включения (АПВ), а также для предупреждения возможных последствий при иных возмущениях в электрических сетях высокого реактивного сопротивления. На основании результатов расчётов разрабатываются мероприятия защиты от коммутационных перенапряжений.

Перечисленные мероприятия расчётов электрических режимов электрической сети и разработка мероприятий по оптимизации сети позволят:

• обеспечить подключение требуемого количества потребителей при минимуме затрат;
• определить параметры оптимизации конфигурации и состава работающего оборудования;
• повысить надёжность работы электрической сети, уменьшить потери электрической энергии и мощности;
• оптимизировать управление существующих и определить места установки новых устройств компенсации реактивной мощности;
• разработать рекомендации по оптимальному управлению режимами работы электрической сети.

Выполнение расчетов электрических режимов и токов короткого замыкания при проектировании электросетевых объектов является ответственной и сложной задачей, для решения которой требуется опыт и высокий профессионализм

Расчеты при проектировании выполняются в несколько последовательных этапов:

• формируется детальное техническое задание (ТЗ), которое включает в себя подробное описание реконструируемого или строящегося объекта, а также требования, предъявляемые к видам расчетов, которые необходимо выполнить (несмотря на то, что на данном этапе не выполняются сами расчеты, этап крайне важен для всей дальнейшей работы, он задает рамки, в которых будет разрабатываться проект);
• определяются границы расчетов и объекты прилегающей сети, уточняются их параметры, происходит формирование модели на год окончания реконструкции или строительства, а также на перспективу 5 лет;
• на основе нагрузок последнего контрольного замера с учетом данных о техническом присоединении и процента прироста нагрузки, рассчитываются нагрузки для зимы, лета минимума и лета максимума;
• выбираются наиболее тяжелые режимы работы сети и выполняется непосредственно расчет электрических режимов и токов короткого замыкания (RastrWin);
• выявляются перегрузки оборудования, снижения напряжения, превышения ТКЗ отключающей способности выключателей, разрабатываются мероприятия по оптимизации сети и рассматриваются варианты замены оборудования;
• делаются выводы о выборе оборудования, замене перегружаемого оборудования, изменении схемы работы сети, установки устройств противоаварийной автоматики и СКРМ;
• делается анализ эффективности мероприятий (подтверждается дополнительными расчётами, в том числе потерь электрической энергии и мощности (РТП3);
• на основании выполненных расчетов определяется наиболее эффективный и приемлемый вариант.

Все расчеты, их результаты и выводы оформляются в пояснительную записку и формируется полный комплект отчетной документации, который направляется на согласование. При наличии замечаний проектная документация и расчетные модели при необходимости корректируются, либо приводятся обоснования принятых решений, затем проект направляется на повторное согласование. Согласование проекта является заключительным этапом выполнения расчетов электрических режимов и токов короткого замыкания при проектировании.

Наши эксперты обладают значительным опытом выполнения расчетов электрических режимов, токов короткого замыкания (ТКЗ), потерь электрической энергии / мощности и работ по оптимизации электрической сети. Отправьте запрос для получения предложения выполнения расчетов на info@epe-center.ru.