Диссертация (Обоснование состава и параметров энергокомплекса на основе ВИЭ для вдольтрассовых потребителей магистральных газопроводов), страница 3

В основном, номинальнаямощность большинства потребителей не превышает 30 кВт.Анализ технических характеристик типовых ВТП МГ показывает, что основную долюВТП МГ составляют потребители электроэнергии трехфазного и однофазного переменноготока частоты 50 Гц, с напряжением электропритания 380/220 В. Имеются также потребителина постоянном токе.Электроснабжение ВТП МГ осуществляется с помощью одного из трех основныхвариантов: от вдольтрассовой ЛЭП напряжением 10(6) кВ одностороннего или двустороннегопитания(источникпитания–закрытоераспределительноеустройство10(6)кВкомпрессорной станции или отпайка от районных электрических сетей) с последующейтрансформацией напряжения до 0,4 кВ с помощью мачтовых трансформаторных подстанций10(6)/0,4(0,23) кВ, установленных непосредственно при ВТП МГ; от собственных АИП с энергоустановками различного типа и их комбинациями:газовымимикротурбиннымиустановками,газопоршневымиустановками,преобразователями энергии типа ОРМАТ, ДГУ, энергоустановками на основе ВИЭ,термоэлектрогенераторов и др. комбинированным способом с питанием от внешних источников и АИП.Каждый из вариантов электроснабжения или их комбинаций имеет определенныедостоинства и недостатки.

Поэтому оптимизационные расчеты, обосновывающие выбор извсего многообразия вариантов с учетом местных условий, представляют собой достаточносложную задачу.В настоящее время находят свое применение большинство выше перечисленныхвариантов схем электроснабжения ВТП МГ. При этом, подавляющее большинство схемэлектроснабжения ВТП МГ (более 70 %) выполнено по централизованной схеме отвдольтрассовой ВЛ-10(6) кВ, где наиболее предпочтительными остаются схемы питания от12источников внешнего электроснабжения.

Такой подход объясняется требованиями переходана малолюдные, в том числе безлюдные технологии.Вместесэлектроснабжениятем,отпомимоболеерегиональнойвысокойЭСстоимости,являются:недостаткамимногократноесхемыпреобразованиеэлектроэнергии на различные уровни напряжения, передача энергии по протяженным ЛЭПна большие расстояния. Все это приводит к существенным потерям электроэнергии. Следуеттакже отметить необходимость согласования с ЭС точки подключения и зоны действиязащит.

К тому же, местные региональные сети довольно часто имеют низкую надежность и вбольшинстве случаев возникают трудности с обеспечением требуемой по СТО [24]категории надежности электроснабжения ВТП МГ.Статистика отключений и отказов в системах электроснабжения ВТП МГ показывает,что более 50 % отказов относятся к системе питающих источников, порядка 30-35 % отказовпроисходит из-за механических повреждений в ЛЭП, порядка 15 % отключений приходитсяна плановые ремонты и 2 % – на отключения устройствами РЗА.Следует учитывать, что значительная протяженность МГ и рассредоточенностьпотребителей по трассе МГ, сложные геологические и климатические условия прохожденияМГ приводят к существенным затратам на строительство систем электроснабжения,несмотря на малые передаваемые мощности. Основными статьями затрат при традиционныхспособах электроснабжения являются затраты на строительство ЛЭП, особенно втруднодоступных и непроходимых местах, включая расходы на землеотвод, сооружениеповышающих и понижающих трансформаторных подстанций, на подключение к местнымэлектрическим сетям и оплату потребляемых энергоресурсов.В среднем затраты настроительство ВЛ напряжением 10(6) кВ превышают 3,0 млн руб./км, кабельных ЛЭП –более 10,0 млн руб./км.Указанные проблемы обуславиливают, с одной стороны, необходимость модернизациии реконструкции оборудования существующих систем электроснабжения ВТП МГ, с другойстороны, необходимость развития автономной генерации на базе источников питания малоймощности.Для электроснабжения ВТП МГ в труднодоступных районах при отсутствии внешнихисточников питания или при невозможности обеспечения требуемой категории надежностиэлектроснабжения и показателей качества электроэнергии применение АИП обусловленонасущной необходимостью.Для таких локальных автономных ЭС, расположенных в непосредственной близости отпотребителей, необходимо решение следующих основных технических проблем: выбор генерирующих источников и их количества;13 выбор схемы электроснабжения с учетом категорийности потребителей; выбор экономичных режимов работы источников; выбор системы автоматизации и управления; обеспечение собственных нужд; организация эксплуатации и сервисных услуг.При электроснабжении потребителей от АИП следует учитывать, что: присутствует зависимость от энергоресурса, его наличия в необходимом количестве; требуется постоянный контроль за состоянием оборудования АИП; срок службы АИП в среднем в 2-3 раза меньше срока службы ВЛ-10(6) кВ.Выбор варианта схемы электроснабжения потребителей должен выполняться на стадиипроектирования по результатам сравнения инвестиционных затрат с учетом всехобозначенных проблем и особенностей каждого варианта.Существенными ограничениями при выборе варианта схемы электроснабжения ВТПМГ от АИП, в особенности на основе ВИЭ, могут выступать повышенные требованияпотребителей к показателям качества электроэнергии и надежности электроснабжения,соответствие которым потребует дополнительных мероприятий и приведет к ростукапитальных вложений.

В целях определения рациональных границ применения автономныхэнергоустановок на основе ВИЭ для электроснабжения ВТП МГ необходимо провестианализ требований потребителей к качеству питающего напряжения и надежностиэлектроснабжения.Среди ВТП МГ в соответствии с СТО [24] присутствуют потребители первой, второй итретьей категории по надежности электроснабжения. В составе ВТП МГ имеются такжеэлектроприемники ОГ-1.Допустимые отклонения частоты напряжения электропитания от номинальногозначения варьируются в пределах, установленных ГОСТ [25], и в зависимости от типовпотребителей составляют ±0,2 Гц, ±0,4 Гц, ±1 Гц, ±5 Гц.Допустимыеотклонениянапряженияэлектропитания(медленныеизменениянапряжения) от номинального значения также зависят от типов потребителей и в основномнаходятсявпределахГОСТ[25]:±(5÷10)%.Дляотдельныхпотребителей(электроприемников) допустимые отклонения напряжения электропитания могут составлять±15 %. Значительные отклонения напряжения (до минус 20 % от номинального значения)допустимы для потребителей с низкой чувствительностью к колебаниям напряжения, чтообусловлено спецификой их назначения.Практически все ВТП МГ постоянно находятся в работе и не допускают изменениярежимов работы (сдвиг потребления во времени, допустимое снижение потребляемой14мощности).

В основном, режим работы потребителей длительный, в отдельных случаях –повторно-кратковременный(электроприводызапорно-регулирующейарматурытрубопроводов).В связи с тем, что разнообразие ВТП МГ, их функциональное назначение иреализуемый процесс преобразования энергии накладывают различные требования кнадежности электроснабжения и к показателям качества электроэнергии, представляетсяцелесообразным классифицировать ВТП МГ по данным параметрам.Анализ требований к качеству питающего напряжения и категорий по надежностиэлектроснабжения позволяет классифицировать ВТП МГ на 4 группы, каждая из которыхвключает 5 подгрупп. При этом, группы соответствуют категориям по надежностиэлектроснабжения, а подгруппы – требованиям к допустимым отколнениям частоты инапряжения электропитания от номинальных значений. Предложенная классификация ВТПМГ приведена в таблице 1.15Таблица 1 – Классификация вдольтрассовых потребителей магистральных газопроводов по требованиям к качеству питающего напряженияи надежности электроснабженияГруппапотребителейАБВГПодгруппапотребителейА11А12А21А22А3Б11Б12Б21Б22Б3В11В12В21В22В3Г11Г12Г21Г22Г3Категория понадежностиэлектроснабженияОГ-1123Род токаэлектропитанияПеременный токПеременный токПеременный токПеременный токПостоянный токПеременный токПеременный токПеременный токПеременный токПостоянный токПеременный токПеременный токПеременный токПеременный токПостоянный токПеременный токПеременный токПеременный токПеременный токПостоянный токДопустимые отклонения частотынапряжения электропитания, Гц, не болееВ течение 159,6 чВ течение 168 ч0,20,40,20,415150,20,40,20,415150,20,40,20,415150,20,40,20,41515-16Допустимые отклонения напряженияэлектропитания, В, не более0,1Более 0,10,1Более 0,10,1Более 0,10,1Более 0,10,1Более 0,10,1Более 0,10,1Более 0,10,1Более 0,1-Для определения требований к АИП на основе ВИЭ по качеству электроэнергии,надежностиэлектроснабженияимощностямэлектрогенерирующихустановоквсоответствии с предложенной классификацией ВТП МГ выполнен анализ категорийнадежности,допустимыхноминальныхзначенийотклоненийичастотыустановленныхинапряжениямощностейвсехэлектропитанияВТПМГодногоотизгазотранспортных предприятий – более 1000 шт.Результаты проведенного анализа позволяют сделать следующие выводы:1) установленные мощности ВТП МГ находятся в пределах:средняя мощность потребителей:= 0,01…320,0 кВт;= 5,0 кВт, что свидетельствует о преобладающемколичестве потребителей малой мощности (97,7 % потребителей с мощностью менее 25кВт).