Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

Кафедра «Электротехника, электроника и электромеханика»

К ЗАЩИТЕ ДОПУСТИТЬ

Заведующий кафедрой

О.А. Малышева

« » 2017 г.

АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОСТИ ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ РАБОТЫ МАГАДАНСКОЙ ЭНЕРГОСИСТЕМЫ С ОЭС ВОСТОКА

Пояснительная записка к выпускной квалификационной работе

МД 13.04.02 ПЗ

Студент гр. ЭЛ2 А.П. Никитенко

Руководитель Ю.А. Ротачёв

Нормоконтроль А.И. Моисеева

Хабаровск – 2017

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Дальневосточный государственный университет путей сообщения»

(ДВГУПС)

Электроэнергетический институт Кафедра ЭтЭЭМ_____

(наименование УСП) (наименование кафедры)

Направление (специальность) 13.04.02 Электроэнергетика и электротехника

(код, наименование направления или специальности)

УТВЕРЖДАЮ:

Зав. кафедрой________________

«_____» ___________________г

З А Д А Н И Е

на выпускную квалификационную работу студента

Никитенко Анастасии Павловны

1.Тема ВКР: «Анализ возможности параллельной работы Магаданской энергосистемы с ОЭС Востока »

утверждена приказом по университету от «10» марта 2017 г. № 214 а.

2. Срок сдачи студентом законченной ВКР «13 » июня 2017 г.

3. Исходные данные к ВКР

1) Существующие нагрузки подстанций.

2) Нормальная схема электрических сетей Магаданской и Якутской энергосистем.

4. Содержание расчетно-пояснительной записки (перечень подлежащих разработке вопросов)

1) Анализ существующего состояния электроэнергетики иследуемых регионов.

2) Расчет потерь мощности на участке от АрГРЭС до Нежданиснкого ГОКа.

3) Расчет потерь мощности на участке от Колымской ГЭС до Нежданиснкого ГОКа.

4) Регулировка напряжения с помощью КУ.

5) Расчет статической и динамической устойчивости энергосистем.

5. Перечень графического материала (с точным указанием обязательных чертежей)

6. Дата выдачи задания 13.02.2017 г

Календарный план

выполнения выпускной квалификационной работы

Студент _____________________________________________

Руководитель ВКР ____________________________________

ABSTRACT

In this project analyzed the possibility of electricity supply to consumers of the Central Energy District "Yakutskenergo" from the Magadan power system, as well as the possibility of parallel operation of the Magadan energy system with the East energy systems The communication line 220 kV was selected between the Central Energy District of Yakutskenergo and the Arkagal WPP. The selected wire is AC-240/32 section Nera-New -  Razvilka - Nezhdaninskoye. There are two parallel operating transformers capacity of 4000 kVA. And also the power supply of Nezhdaninskoye from Kolyma HPP was calculated. According to calculations, in order to achieve the required voltage on the tires, a controlled shunt reactor must be installed at the Razvilka substation to maintain permissible idling voltage. An analysis was made of the possibility of a parallel operation of the Magadan energy system with the the East energy systems.

РЕФЕРАТ

Проект содержит 101 страницу, 9 рисунков, 10 таблиц, 27 источников.

ВОЗДУШНАЯ ЛИНИЯ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ, НОМИНАЛЬНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ, ПОТЕРИ МОЩНОСТИ, ОТКЛОНЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ, ТРАНСФОРМАТОРНАЯ МОЩНОСТЬ, РПН, СТАТИЧЕСКАЯ И ДИНАМИЧЕСКАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ ЭНЕРГОСИСТЕМЫ.

Цель проекта – анализ возможности параллельной работы Магаданской энергосистемы с ОЭС Востока.

В результате исследования была выбрана двухцепная линия связи 220 кВ между ЦЭР Якутскэнерго и Аркагалинской ГРЭС. На ПС Нежданинское согласно расчету необходимо установить два трехфазных двухобмоточный трансформатора типа ТРДН – 40000/220/10. Был произведен расчет потерь мощности на участках АрГРЭС – Нежданинское и Колымская ГЭС – Нежданинское в режиме максимальных нагрузок и холостого хода, были предложены мероприятия по регулировке напряжения. Вследствие этого было предложено установить на ПС Развилка регулируемый шунтирующий реактор типа РТУ- 25000/200, который способен автоматически стабилизировать уровень напряжения. Была рассчитана статическая и динамическая устойчивость энергосистемы. Анализ данного расчета показал, что параллельная работы Магаданской энергосистемы с ОЭС Востока возможна.

ESSAY

101 pages, 9 drawings, 10 spreadsheet, 27 sources.

AIR TRANSMISSION LINE, NOMINAL VOLTAGE, POWER LOSSES, VOLTAGE DROP, TRANSFORMER POWER, RPN, STATIC AND DYNAMIC STABILITY OF THE ENERGY SYSTEM.

The aim of the project is to analyze the possibility of parallel operation of the Magadan energy system with the East energy systems.

As a result of the research, a two-circuit 220 kV link was selected between the Yakutskenergo CEC and the Arcagalinskaya GRES. At Nezhdaninskoye substation it is necessary to install two three-phase two-winding transformers of the type TRDN-40000/220/10 according to the calculation. The calculation of power losses in the areas of the ArGRES - Nezhdaninskoye and Kolyma HPP - Nezhdaninskoye in the regime of maximum loads and idling, proposed measures for voltage regulation. Because of this, it was proposed to install a regulated shunt reactor of RTU-25000/200 type on the Razvilka substation, which is capable of automatically stabilizing the voltage level. The static and dynamic stability of the power system was calculated. Analysis of this calculation showed that the parallel operation of the Magadan energy system with the East energy systems is possible.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 10

1 АНАЛИЗ ИСЛЕДУЕМЫХ РЕГИОНОВ 12

1.1 Общая характеристика Республики Саха (Якутия) 12

1.2 Население Республики Саха (Якутия) 12

1.3 Экономика Якутии 13

1.4 Промышленность республики Саха 15

1.5 Общая характеристика Магаданской области 18

2 АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩЕГО СОСТОЯНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ РЕСПУБЛИКИ САХА (ЯКУТИЯ) И МАГАДАНСКОЙ ОБЛАСТИ ЗА ПЕРИОД (2010-2015 гг.) 20

2.1 Характеристика электросетевых компаний Якутии 20

2.2 Отчетная динамика и структура электропотребления за 2010-2014 гг 21

2.3 Перечень основных крупных потребителей электрической энергии 23

2.4 Производство электро- и теплоэнергии в Магаданской области в 2010-2014 году 24

2.5 Характеристика энергосистемы, осуществляющей электроснабжение потребителей Магаданской области 25

2.6 Характеристика действующих объектов генерации 27

2.6.1 Колымская ГЭС 27

2.6.2 Аркагалинская ГРЭС 28

3 ВЫБОР НОМИНАЛЬНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ ЛЭП 30

3.1 Определение сечений и выбор типа проводников линии электропередачи 31

3.1.1 Определение сечения проводников по экономической плотности тока 31

4 ВЫБОР КОЛИЧЕСТВА И ТИПОВ ТРАНСФОРМАТОРОВ ПОДСТАНЦИИ НЕЖДАНИНСКОЕ 35

5 РАСЧЕТ ПОТЕРЬ МОЩНОСТИ НА УЧАСТКЕ ОТ АРКАГАЛИНСКОЙ ГРЭС ДО ПС НЕЖДАНИСКОЕ В РЕЖИМЕ МАКСИМАЛЬНЫХ НАГРУЗОК 37

6 РАСЧЕТ ПОТЕРЬ МОЩНОСТИ НА УЧАСТКЕ ОТ АРКАГАЛИНСКОЙ ГРЭС ДО ПС НЕЖДАНИСКОЕ В РЕЖИМЕ ХОЛОСТОГО ХОДА 51

7 МЕРОПРИЯТИЯ ПО РЕГУЛИРОВАНИЮ НАПРЯЖЕНИЯ 58

7.1 Регулирование напряжения с помощью РПН на ПС Развилка в режиме максимальных нагрузок 58

7.2 Выбор управляемого шунтирующего реактора на ПС Развилка для режима холостого хода 62

8 РАСЧЕТ ПОТЕРЬ МОЩНОСТИ НА УЧАСТКЕ ОТ КОЛЫМСКОЙ ГЭС ДО ПС НЕЖДАНИСКОЕ В РЕЖИМЕ МАКСИМАЛЬНЫХ НАГРУЗОК 67

9 РАСЧЕТ ПОТЕРЬ МОЩНОСТИ НА УЧАСТКЕ ОТ КОЛЫМСКОЙ ГЭС ДО ПС НЕЖДАНИСКОЕ В РЕЖИМЕ ХОЛОСТОГО ХОДА 78

10 РАСЧЕТ СТАТИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ МАГАДАНСКОЙ ЭНЕРГОСИСТЕМЫ С ОЭС ВОСТОКА 88

11 РАСЧЕТ ДИНАМИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ МАГАДАНСКОЙ ЭНЕРГОСИСТЕМЫ С ОЭС ВОСТОКА 94

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 96

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 98

ВВЕДЕНИЕ

В планах перспективного развития Республики Саха (Якутия) большой внимание уделяется разработке новых месторождений полезных ископаемых.

Значительная часть таких месторождений расположена в южной и северо-восточной части республики. Предусматривается переработка добываемых ископаемых непосредственно на месте добычи, для чего необходимо развитие электросетевого комплекса и строительство новых электростанций. В Южно-Якутском энергорайоне для обеспечения питания новых энергоёмких потребителей предполагается расширение Нерюнгринской ГРЭС и строительство каскада гидроэлектростанций. В северной и северо-восточной части Якутии генерирующих мощностей нет, Питание новых объектов возможно только при строительстве новых линий электропередачи со стороны Центрального энергорайона. Одним из перспективных энергоемких потребителей на северо-востоке Якутии является Нежданинский горно-обогатительный комбинат при разрабатываемом Нежданинском месторождении золота. Проектная мощность ГОКа составляет 56 МВт.

Помимо дефицита генерирующих мощностей в Центральном энергорайоне Республики Саха (Якутия), существует проблема обеспечения электроэнергией потребителей правобережной части данного региона. Проблема питания потребителей от имеющейся в настоящее время генерации – Якутская ГРЭС, была изложена в статье « Проблема надежности электроснабжения потребителей правобережной части республики Саха (Якутия)». Правобережная часть связана с генерацией (Якутская ГРЭС) двумя воздушными линиями 110 кВ Табага - Чурапча, которые переходят через реку Лена, что является проблемой для потребителей, т.к. данный переход не обеспечивает надежное электроснабжение жителей ЦЭР. Анализ аварийных отключений показал, что в среднем за год происходит 43 отключения и примерно 2 раза в год происходит отключение всех потребителей правобережной части ЦЭР Якутии [1]. Такой режим работы существующих электрических сетей не подходит для полноценной работы такого важного энергообъекта, как Нежданинский ГОК.

Для выпускной квалификационной работы было предложено рассмотреть техническую возможность питания Нежданинского ГОКа со стороны Магаданской энергосистемы, а так же произвести анализ возможности параллельной работы данной энергосистемы.

Географическое расстояние от Нежданинского ГОКа до конечной точки существующей сети 220 кВ Магаданэнерго (ПС Нера-Новая) значительно меньше, чем до сети 220 кВ ЦР Якутскэнерго, кроме того, Магаданская энергосистема является избыточной по мощности (максимум нагрузки составил 342 МВт, вращающийся резерв – 158 МВт, холодный резерв – 439 МВт), а ввод в эксплуатацию Усть-Среднеканской ГЭС увеличит невостребованный резерв мощности еще на 300 МВт. В статье «Оценка возможности создания энергоузла для питания Нежданинского горно-обогатительного комбината» был произведен анализ возможности электроснабжения Нежданинского ГОКа со стороны Магаданэнерго. «Проанализированы такие аспекты как расстояние до существующих точек подключения, электрический расчет режимов сети, геодезия возможной трассы и затраты на строительство ЛЭП» [2].

Питание Нежданинского ГОКа со стороны Магаданэнерго позволит в дальнейшем передавать избыток мощности Магаданэнерго в развивающиеся сети ЦЭР Якутскэнерго. Кроме того, ввод еще одного канала электроснабжения повысит гибкость энергосистемы Центрального энергорайона Якутии и позволит в большей степени регулировать перетоки мощностей. В следствии этого, надежность энергосистемы Центрального энергорайона Республики Саха (Якутия) повысится в несколько раз.

1. АНАЛИЗ ИСЛЕДУЕМЫХ РЕГИОНОВ

1.1 Общая характеристика Республики Саха (Якутия)

Республика Саха (Якутия) является самым крупным субъектом Российской Федерации: общая площадь континентальной и островной части составляет 3,1 млн км². Больше 40% территории находится за Северным полярным кругом. Значительную часть территории Якутии занимают обширные горные системы, нагорья и плоскогорья. Саха богата водными ресурсами – почти 700 тыс. рек общей протяженностью около 2 млн. км. Большая часть территории Республики Саха (Якутия) находится в зоне вечной мерзлоты. Якутия расположена в нескольких природных зонах: арктические пустыни, тундра, лесотундра и тайга. Климат суровый, резко-континентальный. Территория Якутии находится в пределах трех часовых поясов. Республика Саха входит в состав Дальневосточного федерального округа. [3]

1.2 Население Республики Саха (Якутия)

Численность населения в Якутии по состоянию на 1 января 2015 г. Составляла 956,9 тыс. чел., что незначительно меньше показателя 2010 г. (на 0,17%). Последние годы наблюдается тенденция к постепенному росту рождаемости, снижению смертности и увеличению продолжительности жизни населения.

В Якутии проживают представители более 120 национальностей. По данным Всероссийской переписи населения 2010 г. Якуты составляют 49,9%, русские – 37,8%, украинцы – 2,2%, эвенки – 2,2%, эвены – 1,6%, татары – 0,9% от всего населения Республики.

Несмотря на обширную площадь, территория республики характеризуется слабой заселенностью: средняя плотность населения в 2015 г. Составляла 0,3 чел./км², что в десятки раз ниже, чем в среднем по России.