35
На подстанции установлены масляные выключатели ВМТ-220 в РУ 220
кВ, ВМТ-110 в РУ 110 кВ, ВМПЭ-10 в РУ 10 кВ.
В настоящее время на новых объектах применяют ваккумные и
элегазовые выключатели, которые лишены недостатков масляных
выключателей. Электрическая схема ПС 500 кВ Ново-Зиминская представлена
в приложении.
На ПС 500 кВ Ново-Зиминская сейчас установлены силовые
автотрансформаторы АТДЦТН-200000/220/110/10 У1 мощностью 200000
кВА. Технические характеристики представлены в таблице 11.
Таблица 11
Параметры трансформаторов АТДЦТН-200000/220/110/10 У1
Технические характеристики
Величина
Мощность
200000 кВА
Номинальное напряжение ВН
220 кВ
Номинальное напряжение СН
110 кВ
Номинальное напряжение НН
10 кВ
Потери ХХ
48 кВт
Потери КЗ ВН-СН
367,5 кВт
Потери КЗ ВН-НН
350,5 кВт
Потери КЗ СН-НН
353,9 кВт
Напряжение КЗ ВН-СН
10,60 %
Напряжение КЗ ВН-НН
34,42 %
Напряжение КЗ СН-НН
20,77 %
Ток ХХ
0,038 %
Габариты
10600 мм х 7140 мм х 7650 мм
Масса
170500 кг
На рисунке 5 представлена возрастная структура трансформаторного
оборудования с высшим номинальным напряжением 110 кВ и выше
подстанций филиала ПАО «ФСК ЕЭС» - «Верхне-Донское ПМЭС» на
территории города по состоянию на 01.01.2019 г.
36
Рисунок 5. Возрастная структура трансформаторного
оборудования с высшим номинальным напряжением 110 кВ и
выше
Анализ возрастной структуры трансформаторного оборудования с
номинальным напряжением 110 кВ и показал, что 83 % трансформаторов с
установленной мощностью 2817 МВА эксплуатируются сверх нормативного
срока (25 лет). К 2022 году, также как и в 2017 году, 20 из 24 существующих
трансформаторов, суммарной мощностью 2817 МВА, установленных на ПС
220 кВ и выше энергосистемы города, будут иметь сверхнормативный срок
службы.
Далее рассмотрим возрастную структуру трансформаторного
оборудования ПС 110 кВ филиала.
На рисунке 6 приведена возрастная структура трансформаторного
оборудования ПС 110 кВ филиала.
Рисунок 6. Возрастная структура трансформаторного
оборудования ПС 110 кВ филиала по состоянию на 01.01.2019 г.
Менее 25
лет
25 лет и
более
25 лет и
более
20-24 года
10-19 лет
менее 10 лет
37
Анализ возрастной структуры трансформаторного оборудования
показал, что 75 % (147 единиц) трансформаторов, установленных на ПС 110
кВ филиала, эксплуатируются более 25 лет.
Их суммарная мощность составляет 2494,7 МВА.
На ПС 110 кВ №11 Краснолесное, ПС 110 кВ №14 Западная, ПС 110 кВ
№15 Семилуки, ПС 110 кВ №16 Юго-Западная, ПС 110 кВ №21 Восточная,
ПС 110 кВ Краснолипье, ПС 110 кВ Терновка, ПС 110 кВ Давыдовка, ПС 110
кВ Острогожск-районная, ПС 110 кВ Коротояк и ПС 110 кВ Новая Калитва
эксплуатируются трансформаторы, срок эксплуатации которых превышает 50
лет.
К 2022 году доля трансформаторов, выработавших нормативный срок 25
лет, составит 79 %.
В ОАО «Иркутскэнерго» значительная часть тепла производится в
наиболее экономичном комбинированном цикле совместной выработки
электрической и тепловой энергии.
Рассмотрим показатели энергетического хозяйства в ОАО
«Иркутскэнерго» в таблице 12.
Таблица 12
Показатели энергетического хозяйства в ОАО «Иркутскэнерго»
Показатели
Единца
измерен
ия
2016
год
2017
год
2018
год
Отклонен
ие 2016
года от
2018 г.
Отклонен
ие 2017
года от
2018 г.
Тепловая энергия
Гкал
814,3
1598,9
975,3
161
-623,6
Технологическая
вода
м3
1008
3600
2400
2592
-1200
Электроэнергия
Тыс.кВт
305
502
378
197
-142
Анализируя данные в таблице 12 можно отметить, что на предприятии
наблюдается неравномерное потребление тепло- и энергоресурсов, это
относится к отрицательным факторам производства, потому что данные
скачки не позволяют спланировать потребности предприятия на следующий
год. В свою очередь это коренным образом влияет на прибыль и издержки
предприятия, но если учесть, что производство в ОАО «Иркутскэнерго» 2017
38
году достигло своего максимума, то данная ситуация является
закономерностью.
Рассмотрим диаграмму 7., по данным за 2018 г. можно отметить, что
структура топливно-энергетического баланса в ОАО «Иркутскэнерго»
следующая: удельный вес тепловой энергии составляет 26,0%, электроэнергии
- 10%, наибольший удельный вес занимает технологическая вода и она
составляет 64%.
Рисунок 7. Структура энергетического баланса ОАО
«Иркутскэнерго»
Для наиболее эффективного планирования и использования топливно-
энергетических ресурсов предприятие составляет энергетический баланс.
Таким образом, энергетический баланс за 2018 год на ОАО
«Иркутскэнерго» выглядит следующим образом.
Таблица 13
Энергетический баланс ОАО «Иркутскэнерго» за 2018 г
Вид энергии
Единица
Потребность
в год
Источники получения
измерения
Собственное
производство
Сторонние
источники
Электроэнергия
т кВт*ч
378
-
378
Тепловая энергия
Гкал
975,3
195,1
780,2
Вода
м3
2400
-
2400
Доля потребления энергоресурсов в 2007 году
26%
64%
10%
Тепловая энергия (Гкал) Технологическая вода (м3 ) Эл. энерг. (тыс. кВт)
39
Предприятие обеспечивает себя тепловой энергией собственного
производства в размере 195,1 Гкал или 20%, когда сторонние источники
составляют 80%.
Таблица 14
Показатели эффективности использования энергии
Показатели
Единица
измерения
2017
2018
Отклонение
(+;-)
%
Расход энергии
млн. руб
61
34
- 27
- 44,3
Энергоемкость
Руб
0,51
0,61
0,09
18,44
Энергоотдача
Руб
1,95
1,65
-
0,30
- 15,57
Из таблицы 14 видно, что энергоемкость продукции в 2018 году
увеличилось на 0,09 руб. или на 18,44% по сравнению с 2017 годом, что
связано с увеличением расхода энергетических ресурсов. Энергоотдача, как
обратный показатель энергоемкости снизилась на 0,3 руб. или на 15,57% и
составила 1,65 руб. Такое снижение энергоотдачи и увеличение энергоемкости
свидетельствует о неэффективном и нерациональном использовании
энергетических ресурсов на предприятии, что может привести к повышению
себестоимости выпускаемой продукции.
Таким образом, показатель энергоэффективности – это научно
обоснованная абсолютная или удельная величина потребления топливно-
энергетических ресурсов (с учетом их нормативных потерь) на производство
единицы продукции (работ, услуг) любого назначения.
2.3. Проблемы энергопотребления предприятия
Как было представлено выше 75 % подстанций ОАО
«ИРКУТСКЭНЕРГО» были введены в эксплуатацию более 25 лет назад, когда
мощности, потребляемые жилыми районами были в разы меньше, было
значительно меньше торговых центров. Так необходимость сооружения ПС3
обусловлена тем, что в настоящее время в городе планируется строительство
жилых микрорайонов, а также нового торгового центра, для электроснабжения
40
которых необходимо построить новую подстанцию, так как мощности ОАО
«Иркутскэнерго» не хватает.
Для обоснования необходимости реконструкции ПС 500 кВ Ново-
Зиминская в таблице 145приводятся данные замеров режимов по реальной
ситуации на подстанции, которые показывают достижение предела по
загрузке оборудования.
В 2019 году данные измерения проводились 20.06.2019 г. и 19.12.2019 г.
В каждый из дней проведено по 4 измерения через каждые 6 часов. Данные
замеров режимов на ПС 500 кВ Ново-Зиминская 19.12.2019 г. приведены в
таблице 15. Данные замеров режимов на ПС 500 кВ Ново-Зиминская
20.06.2019 г. приведены в таблице 15.
Таблица 15
Данные замеров режимов на ПС 500 кВ Ново-Зиминская
19.12.2019 г.
Время
измерения
04.00
10.00
16.00
22.00
Р
р
,
МВт
Q
р
,
Мвар
Р
р
,
МВт
Q
р
,
Мвар
Р
р
,
МВт
Q
р
,
Мвар
Р
р
,
МВт
Q
р
,
Мвар
1
2
3
4
5
6
7
8
9
РУ 220 кВ
Ввод 1 РУ 220
кВ
54,0
22,0
92,7
37,9
77,3
31,6
97,3
39,8
Ввод 2 РУ 220
кВ
54,0
22,0
92,7
37,9
77,3
31,6
97,3
39,8
РУ 110 кВ
Ввод 1 110 кВ
40,0
17,0
71,0
30,1
57,7
24,5
74,0
31,4
Ввод 2 110 кВ
40,0
17,0
71,0
30,1
57,7
24,5
74,0
31,4
ПС Атомстрой 2
2,0
0,9
3,6
1,5
2,9
1,2
3,7
1,6
ПС-47 Очистные
сооружения
5,5
2,5
9,7
4,4
7,9
3,6
10,1
4,6
ПС Корабельная
8,0
3,9
14,2
6,9
11,5
5,6
14,8
7,2
ГПП ТАНЕКО
13,4
6,1
23,8
10,8
19,3
8,8
24,8
11,3
ГПП Этилен 2
15,6
7,1
27,7
12,6
22,5
10,3
28,9
13,2
ПС Водозабор
17,2
6,8
30,5
12,1
24,8
9,8
31,8
12,6
ПС Городская
18,3
6,6
32,4
11,8
26,4
9,6
33,8
12,3
РУ 10 кВ
Ввод 1 10 кВ
14,0
5,1
21,8
7,8
19,6
7,1
23,4
8,4
Ввод 2 10 кВ
14,0
5,1
21,8
7,8
19,6
7,1
23,4
8,4
РП-156
1,9
0,8
3,0
1,2
2,7
1,1
3,2
1,3
1
2
3
4
5
6
7
8
9
РП-186
3,4
1,3
5,2
2,1
4,7
1,9
5,6
2,2
РП-246
2,9
1,0
4,5
1,6
4,0
1,5
4,8
1,7
РП-252
2,3
0,8
3,6
1,2
3,3
1,1
3,9
1,3
РП-386
3,2
0,9
5,0
1,5
4,5
1,3
5,4
1,6
41
РП-394
2,3
0,7
3,5
1,0
3,2
0,9
3,8
1,1
РП-425
2,9
1,0
4,6
1,5
4,1
1,4
4,9
1,6
РП-488
2,3
0,8
3,5
1,3
3,2
1,2
3,8
1,4
РП-856
2,9
1,1
4,6
1,7
4,1
1,5
4,9
1,8
РП-894
3,2
1,3
4,9
1,9
4,5
1,8
5,3
2,1
ТСН1
0,3
0,2
0,5
0,3
0,4
0,2
0,5
0,3
ТСН2
0,4
0,2
0,6
0,3
0,5
0,3
0,6
0,3
Таблица 16
Данные замеров режимов на ПС 500 кВ Ново-Зиминская
20.06.2019 г.
Время
измерения
04.00
10.00
16.00
22.00
Р
р
,
МВт
Q
р
,
Мвар
Р
р
,
МВт
Q
р
,
Мвар
Р
р
,
МВт
Q
р
,
Мвар
Р
р
,
МВт
Q
р
,
Мвар
1
2
3
4
5
6
7
8
9
РУ 220 кВ
Ввод 1 РУ 220
кВ
43,2
17,6
74,2
30,3
61,8
25,2
77,8
31,8
Ввод 2 РУ 220
кВ
43,2
17,6
74,2
30,3
61,8
25,2
77,8
31,8
РУ 110 кВ
Ввод 1 110 кВ
32,0
13,6
56,8
24,0
46,1
19,6
59,2
25,1
Ввод 2 110 кВ
32,0
13,6
56,8
24,0
46,1
19,6
59,2
25,1
ПС Атомстрой 2
1,6
0,7
2,9
1,2
2,3
1,0
3,0
1,3
ПС-47 Очистные
сооружения
4,4
2,0
7,8
3,5
6,3
2,9
8,1
3,7
ПС Корабельная
6,4
3,1
11,4
5,5
9,2
4,5
11,8
5,8
ГПП ТАНЕКО
10,7
4,9
19,0
8,6
15,4
7,0
19,8
9,0
ГПП Этилен 2
12,5
5,7
22,2
10,1
18,0
8,2
23,1
10,6
ПС Водозабор
13,8
5,4
24,4
9,7
19,8
7,8
25,4
10,1
ПС Городская
14,6
5,3
25,9
9,4
21,1
7,7
27,0
9,8
РУ 10 кВ
Ввод 1 10 кВ
11,2
4,0
17,4
6,2
15,7
5,7
18,7
6,7
Ввод 2 10 кВ
11,2
4,0
17,4
6,2
15,7
5,7
18,7
6,7
РП-156
1,5
0,6
2,4
1,0
2,2
0,9
2,6
1,0
РП-186
2,7
1,0
4,2
1,7
3,8
1,5
4,5
1,8
РП-246
2,3
0,8
3,6
1,3
3,2
1,2
3,8
1,4
РП-252
1,8
0,6
2,9
1,0
2,6
0,9
3,1
1,0
РП-386
2,6
0,7
4,0
1,2
3,6
1,0
4,3
1,3
РП-394
1,8
0,6
2,8
0,8
2,6
0,7
3,0
0,9
РП-425
2,3
0,8
3,7
1,2
3,3
1,1
3,9
1,3
РП-488
1,8
0,6
2,8
1,0
2,6
1,0
3,0
1,1
РП-856
2,3
0,9
3,7
1,4
3,3
1,2
3,9
1,4
1
2
3
4
5
6
7
8
9
РП-894
2,6
1,0
3,9
1,5
3,6
1,4
4,2
1,7
ТСН1
0,2
0,2
0,4
0,2
0,3
0,2
0,4
0,2
ТСН2
0,3
0,2
0,5
0,2
0,4
0,2
0,5
0,2
42
Исходя из данных замера режимов на ПС 500 кВ Ново-Зиминская видно,
что максимальная загрузка всей подстанции была в 22.00 в зимний режимный
день и составляла
22
ПС
S;
ПС ПС
РQ=+
(5)
где Р
ПС
– максимальная активная мощность ПС 500 кВ Ново-Зиминская
по результатам замеров, МВт;
Q
ПС
– максимальная реактивная мощность ПС 500 кВ Ново-Зиминская
по результатам замеров, МВт;
22
ПС
S (97,3 97,3) (39,8 39,8) 210,2 МВА.= + + + =
Таким образом, исходя из замеров режимов на ПС 500 кВ Ново-
Зиминская видно, что свободная мощность на данной подстанции составляет
всего
(6)
исходя из чего, можно сделать вывод, что существующих мощностей не
хватит для подключения новых подстанций 110 кВ, которые планируется
подключить от рассматриваемой ПС 500 кВ Ново-Зиминская.
Кроме того, необходимость реконструкции подстанции ПС 500 кВ Ново-
Зиминская, а точнее РУ 220 кВ обоснована запланированным повышением
надежности сетей 220 кВ ОАО «ИРКУТСКЭНЕРГО» после сооружения ПС
220 кВ Бегишево. По данному проекту рассматриваемую подстанцию ПС 500
кВ Ново-Зиминская планируется соединить с ПС 220 кВ Бегишево двумя ВЛ
220 кВ и двумя КЛ 10 кВ. Также от ПС 500 кВ Ново-Зиминская планируется
подключить ПС 220 кВ Заинск по двухцепной ВЛ 220 кВ.
Мощности потребителей подстанции ПС 500 кВ Ново-Зиминская
составляют:
а) по стороне низкого напряжения (U
3
) приведены в таблице 17.
43
Таблица 17
Потребители подстанции ПС 500 кВ Ново-Зиминская по стороне
НН
Потребитель
. МВт
cosφ
, А
ПС 220 кВ Бегишево (яч.3)
6
0,92
377,0
ПС 220 кВ Бегишево (яч.10)
6
0,92
377,0
РП-156
3,2
0,93
198,9
РП-186
5,6
0,93
348,1
РП-246
4,8
0,94
295,2
РП-252
3,9
0,95
237,3
РП-386
5,4
0,96
325,1
РП-394
3,8
0,96
228,8
РП-425
4,9
0,95
298,1
РП-488
3,8
0,94
233,7
РП-664
6,4
0,93
397,8
РП-745
2,5
0,95
152,1
РП-856
4,9
0,94
301,3
РП-894
5,3
0,93
329,4
ТСН1
0,5
0,86
33,6
ТСН2
0,6
0,88
39,4
Суммарная активная мощность
(7)
где Р
i
– активная мощность каждого отдельного потребителя, МВт;
суммарная реактивная мощность
(8)
где Q
i
– реактивная мощность каждого отдельного потребителя, Мвар;
(9)
????
????
(10)
например, для РП-156
????
????
тогда
полная мощность для РП-156
(11)
44
Для остальных потребителей расчет выполняется аналогично,
результаты расчета даны в таблице 18.
Таблица 18
Потребители подстанции ПС 500 кВ Ново-Зиминская по стороне
НН
Потребитель
.
МВт
cosφ
tgφ
.
Мвар
.
МВА
,
А
ПС 220 кВ Бегишево (яч.3)
6
0,92
0,43
2,6
6,5
377,0
ПС 220 кВ Бегишево (яч.10)
6
0,92
0,43
2,6
6,5
377,0
РП-156
3,2
0,93
0,40
1,3
3,4
198,9
РП-186
5,6
0,93
0,40
2,2
6,0
348,1
РП-246
4,8
0,94
0,36
1,7
5,1
295,2
РП-252
3,9
0,95
0,33
1,3
4,1
237,3
РП-386
5,4
0,96
0,29
1,6
5,6
325,1
РП-394
3,8
0,96
0,29
1,1
4,0
228,8
РП-425
4,9
0,95
0,33
1,6
5,2
298,1
РП-488
3,8
0,94
0,36
1,4
4,0
233,7
РП-664
6,4
0,93
0,40
2,5
6,9
397,8
РП-745
2,5
0,95
0,33
0,8
2,6
152,1
РП-856
4,9
0,94
0,36
1,8
5,2
301,3
РП-894
5,3
0,93
0,40
2,1
5,7
329,4
ТСН1
0,5
0,86
0,59
0,3
0,6
33,6
ТСН2
0,6
0,88
0,54
0,3
0,7
39,4
Итого по 10 кВ
67,6
20,0
70,5
б) по стороне среднего напряжения (U
2
) приведены в таблице 19.
Таблица 19
Потребители подстанции ПС 500 кВ Ново-Зиминская по стороне
СН
Потребитель
. МВт
cosφ
, А
ПС Камполяны
18,9
0,93
106,8
ПС Атомстрой 2
3,7
0,92
21,1
ПС-47 Очистные сооружения
10,1
0,91
58,3
ПС Корабельная
14,8
0,9
86,4
ГПП ТАНЕКО
24,8
0,91
143,2
ПС Атомстрой 1
28,9
0,91
166,9
ГПП Этилен 2
31,8
0,93
179,7
ПС Водозабор
33,8
0,94
189,0
ПС Городская
39,7
0,91
229,3
Суммарная активная мощность
(12)
где Р
i
– активная мощность каждого отдельного потребителя, МВт;