Анализ статической устойчивости и расчет максимально допустимых перетоков активной мощности для схемы выдачи мощности Зеленчукской ГАЭС

Современные электроэнергетические системы требуют постоянного анализа для поддержания надёжного функционирования и минимизации рисков возникновения аварийных ситуаций. Одним из ключевых аспектов обеспечения стабильности работы энергосистем является расчёт статической устойчивости и определение допустимых перетоков активной мощности. Это особенно важно для крупных генерирующих объектов, таких как Зеленчукская гидроаккумулирующая электростанция (ГАЭС), являющейся важным элементом энергосистемы Российской Федерации, обеспечивая регулирование частоты и мощности в сети.

Зеленчукская гидроаккумулирующая электростанция расположена на территории Карачаево-Черкесской Республики. На Зеленчук-ской ГАЭС установлено 4 генератора, два из которых имеют возможность работы в насосном режиме. Установленная мощность Зелен-чукской ГАЭС составляет 300 МВт: 2 генератора по 80 МВт, 2 генератора по 70 МВт [1].

Также по линиям 110 кВ на шины Зелен-чукской ГАЭС осуществляют выдачу мощности 2 гидроэлектростанции: Красногорская ГЭС и Правокубанская ГЭС. На Красногорской ГЭС и Правокубанской ГЭС установлено по 2 генератора установленной мощностью 12,45 МВт. Схемы распределительных устройств 330-110 кВ Зеленчукской ГАЭС, Красногорской ГЭС, Правокубанской ГЭС представлены на рисунке 1.

Выдача суммарной мощности Зеленчук-ской ГАЭС, Красногорской ГЭС, Правокубанской ГЭС осуществляется по следующим связям: ВЛ 330 кВ Зеленчукская ГАЭС – Черкесск, КВЛ 110 кВ Зеленчукская ГАЭС – Южная с отпайками (Л-42), транзит 110 кВ Зеленчукская ГАЭС – Ток Москвы – Черкесск, КВЛ 110 кВ Зеленчукская ГАЭС – Зеленчук с отпайкой на ПС БСР (Л-144), транзит 110 кВ Зеленчукская ГАЭС – Касаева – Зеленчук. Схема выдачи мощности приведена на рисунке 2.

ГГ-1  ГГ-2

Красногорская ГЭС

ГГ-1  ГГ-2

Правокубанская

ГЭС

Рис. 1. Схемы распределительных устройств Зеленчукской ГАЭС, Красногорской ГЭС, Правокубанской ГЭС

Статическая устойчивость и максимально допустимые перетоки в сечении выдачи мощности Зеленчукской ГАЭС, Красногорской ГЭС, Правокубанской ГЭС определяются в нормальной схеме, а также в основных ремонтных схемах. В качестве ремонтных схем рассмотрены схемы ремонтов ЛЭП 330110 кВ, отходящих от шин Зеленчукской ГАЭС. В качестве нормативных возмущений рассмотрены отключения ЛЭП 330 кВ и ЛЭП 110 кВ, отходящих от шин Зеленчукской ГАЭС [3].

Расчеты статической устойчивости и допустимых перетоков в сечении выдачи мощности выполнялись в ПК Rastrwin. Утяжеление режима выполнялось с помощью соответствующего функционала ПК Rastrwin, путем увеличения нагрузки генерирующего оборудования Зеленчукской ГАЭС, Красногорской

ГЭС, Правокубанской ГЭС с учетом допустимых режимов работы [4].

Нормативный коэффициент запаса 20% обеспечивается в нормальной и всех ремонтных схемах. Допустимые перетоки по критерию обеспечения нормативного коэффициента запаса статической апериодической устойчивости значительно превышают суммарную установленную мощность Зеленчукской ГАЭС, Красногорской ГЭС, Правокубанской ГЭС.

Нормативный коэффициент запаса 8% обеспечивается в нормальной и всех ремонтных схемах во всех рассмотренных послеава-рийных режимах. Допустимые перетоки по критерию обеспечения нормативного коэффициента запаса статической апериодической устойчивости значительно превышают суммарную установленную мощность Зеленчук- ской ГАЭС, Красногорской ГЭС, Правокубанской ГЭС.

По результатам расчета режимов указанные уровни напряжения в сечении выдачи мощности Зеленчукской ГАЭС, Красногорской ГЭС, Правокубанской ГЭС недостижимы в нормальной и ремонтных схемах в нормальном и послеаварийных режимах

Расчет допустимых перетоков по критериям обеспечения допустимой токовой нагрузки ЛЭП в нормальном и послеаварийных режимах выполнялся с учетом зависимости длительно и аварийно допустимой токовой нагрузки ЛЭП от температуры наружного для диапазона температур от +10℃ до +35℃ с шагом 5℃.

Итогом работы является таблица максимально допустимых перетоков в сечении выдачи мощности Зеленчукской ГАЭС, Красногорской ГЭС, Правокубанской ГЭС в нормальной и ремонтных схемах для всех диапазонов температур. В случаях, когда значения МДП превышают суммарную установленную мощность Зеленчукской ГАЭС, Красногорской ГЭС, Правокубанской ГЭС, указано «Без ограничений».

Таблица 1. Результаты расчетов максимально допустимых перетоков

Как видно из таблицы 1 в нормальной схеме ограничения выдачи мощности Зеленчук-ской ГАЭС, Красногорской ГЭС, Правокубанской ГЭС отсутствуют. В ремонтных схемах ограничения выдачи мощности электростанций обусловлены величинами допусти- мых токовых нагрузок ЛЭП 110 кВ, входящих в схему выдачи мощности. Ни в нормальной, ни в одной из ремонтных схем статическая устойчивость в схеме выдачи мощности Зе-ленчукской ГАЭС, Красногорской ГЭС, Правокубанской ГЭС не нарушается.