Система для швидкого регулювання споживаної електричної потужності третинної обвитки трансформатора для допоміжних сервісів в системі передачі електроенергії

Реферат: Система для швидкого регулювання споживаної електричної потужності третинної обмотки трансформатора для допоміжних сервісів в системі передачі електроенергії містить дизельгенератори (1) для виробництва змінного струму низької напруги. Кожен дизель-генератор (1) утворює джерело змінного струму низької напруги. Щонайменше одна група дизель-генераторів (1) утворює віртуальне джерело змінного струму низької напруги з регульованою потужністю. Кожен дизель-генератор (1) з'єднаний через трансформатор (3). З'єднання дизель генераторів (1) і груп дизель-генераторів (1) виконане з можливістю кожному з джерел і/або віртуальних джерел бути регульованими безпосередньо розподіленням навантаження системним оператором системи передачі електроенергії. UA 71783 U (33) Код держави-учасниці SK UA 71783 U UA 71783 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до систем для швидкого регулювання споживаної електричної потужності третинної обмотки трансформатора для допоміжних сервісів в системі передачі електроенергії, а саме - до галузі енергетики. Посилання для створення корисної моделі. Задачею корисної моделі є створення системи, яка дозволяє при необхідності якомога швидше забезпечити виробництво та постачання електричної енергії до системи передачі для її безпечної і надійної експлуатації, так як неможливо зберігати електричну енергію. Для забезпечення безпечної та надійної роботи системи передачі електроенергії необхідні, так звані, допоміжні сервіси. За допомогою їх використання оператор системи розподілення у системи передачі електроенергії (у Словаччині, Slovenský energetický dispečing - Диспетчерська енергії Словаччини - SED) забезпечує підтримку частоти 50 Гц в системі передачі електроенергії та покриває споживання електроенергії відповідним виробництвом на електростанціях (у тому числі імпорт або експорт). Швидке регулювання виходу третинної обмотки трансформатора (регулювання виходу третинної обмотки трансформатора три хвилини плюс - TRO3MIN+) є одним з допоміжних сервісів. Для цих цілей використовується насосно-акумулююча електростанція. Але їх використання залежить від заповнення верхнього резервуара з водою. Робота на повній потужності можлива тільки протягом декількох годин, наприклад, 4 години. Нижня межа регулювання виходу з турбіни обмежена вказаним значенням, наприклад, до 0,8 Рmax. Це призводить до дефіциту у нормативному виході в системі від 0 до мінімальної потужності однієї турбіни, тим самим незапланований електричний імпорт енергії відбувається з відповідними економічними наслідками. Дефіцит у нормативному виході може призвести до відхилення в системі передачі електроенергії, підвищенням цін на електроенергію і т.п. Недоліком використання насосно-акумулюючої електростанції для швидкого регулювання виходу третинної обмотки трансформатора є те, що надійність виходу вихідного пристрою такої насосно-акумулюючої електростанції залежить також від надійності зовнішньої лінії, через яку насосно-акумулююча електростанція підключена до системи передачі електроенергії. Ця лінія може бути пошкоджена, наприклад, від стихійного лиха або зазнати інших ушкоджень. Іншим недоліком використання насосно-акумулюючої електростанції є обмеження часу роботи насосно-акумулюючої електростанції лише кількома годинами. Обмеження часу залежить від кількості поданої води до верхнього резервуара насосно-акумулюючої електростанції. Дизель-генератор являє собою набір стаціонарних пристроїв, що служать для виробництва електричної енергії, в якому двигун з компресійним запалюванням (дизельний) використовується як привід. Практично всі дизель-генератори виробляють змінний струм низької напруги. Ці пристрої використовуються як джерела забезпечення постачання для основних систем. Енергії єдиного (одного) дизель-генератора достатньо для забезпечення постачання в основних системах з обмеженим виходом, але не є достатнім для швидкого регулювання виходу третинної обмотки трансформатора в системі передачі електроенергії. Ці недоліки значною мірою усунуті в корисній моделі. Задачу корисної моделі вирішують тим, що у системі для швидкого регулювання споживаної електричної потужності третинної обмотки трансформатора для допоміжних сервісів в системі передачі електроенергії, яка містить дизель-генератори як основну одиницю для виробництва змінного струму низької напруги, згідно з корисною моделлю, система має принаймні одну групу взаємопов'язаних дизель-генераторів, розташованих в області системи передачі електроенергії. Це має переваги, якщо система містить дві або більше групи дизель-генераторів, розташованих в різних місцях. Кожна група складається з більше ніж одного дизель-генератора. Система працює таким чином, що кожен з дизель-генераторів підключений як мінімум до однієї групи може самостійно бути джерелом змінного струму низької напруги. Далі група взаємопов'язаних дизельгенераторів або поєднання кількох груп дизель-генераторів утворює віртуальне джерело змінного струму низької напруги з регульованою потужністю. Так як одна група, яка складається з декількох взаємопов'язаним дизель-генераторів, щонайменше двох, також може бути джерелом змінного струму низької напруги, то набір груп дизель-генераторів, щонайменше дві групи, є віртуальним джерелом струму низької напруги з регульованою потужністю. Таким чином вироблений змінний струм низької напруги перетворюється в трансформаторах під'єднаних до кожного з дизель-генераторів до значення напруги третинної обмотки системних трансформаторів системи передачі електроенергії. Кожна група дизель-генераторів поєднана в третинну обмотку системного трансформатора системи передачі електроенергії і підключення дизель-генераторів і групи дизель-генераторів є таким, що воно дозволяє кожному джерелу і 1 UA 71783 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 кожному віртуальному джерелу бути регульованим безпосередньо розподіленням навантаження системним оператором системи передачі електроенергії. Це має переваги, якщо зона системи передачі електроенергії безпосередньо є зоною трансформаторної підстанції системи передачі електроенергії, тобто джерела розташовані безпосередньо на трансформаторних підстанціях системи передачі електроенергії та їх вихід є виходом через третинні обмотки системи трансформаторів 400/110 кВ або 220/110 кВ. Вихід кожної групи дизель-генераторів залежить від виходу третинної обмотки цих системних трансформаторів та усі інші витрати електроенергії забезпечуються з третинної обмотки трансформатора. Шляхом створення так званого віртуального джерела, що складається з декількох дизельгенераторів і/або груп дизель-генераторів з можливістю запускатися на повну потужність за 3 хвилини, керованих безпосередньо розподіленням навантаження системним оператором системи передачі електроенергії, за його вибором як окремими групами так і всіма одночасно відповідно до того, що потрібно для нормативної потужності, можливо забезпечити швидке регулювання електричної потужності третинної обмотки трансформатора. Дизель-генераторне джерело покриває своєю потужністю дефіцит нормативної потужності третинної обмотки трансформатора у діапазоні від 0 до мінімальної потужності насосноакумулюючої електростанції. У випадку серйозного збою, вони легко можуть бути використані разом. Підключення дизель-генераторів і груп дизель-генераторів забезпечує пряме регулювання за допомогою розподілення навантаження системним оператором системи передачі електроенергії. - На виході кожного дизель-генератора розміщений низьковольтний (lv) перемикач. - За низьковольтним (lv) перемикачем встановлено трансформатор. - Трансформатор підключений до однієї з панелей живлення комутаційної станції АНЕ за допомогою кабельної лінії великої потужності (hv). - Кожна панель живлення обладнана трансформатором вимірювання струму, високовольтним (hv) перемикачем, високовольтним (hv) роз'єднувачем з контактами заземлюючих ножів і підключена до високовольтної (hv) шини розподілення навантаження. - Панель комутаційної станції АНЕ служить для живлення трансформатора власного споживання. - Вихідна панель комутаційної станції АНЕ визначена для живлення зовнішньої частини обладнання для під'єднання до третинної обмотки системного трансформатору системи передачі електроенергії від високовольтної (hv) шини розподілення навантаження через високовольтний (hv) роз'єднувач з контактами заземлюючих ножів, через високовольтний (hv) перемикач, а також трансформатори вимірювання струму, трансформатори вимірювання напруги та високовольтну (hv) кабельну лінію. - Зовнішня частина технологічного устаткування складається з високовольтної (hv) кабельної лінії постачання, високовольтних (hv) трансформаторів вимірювання напруги, високовольтного (hv) перемикача, високовольтного (hv) роз'єднувача, високовольтного (hv) реактора, високовольтних (hv) поточних вимірювальних трансформаторів і високовольтних (hv) шин визначених для з'єднання в третинну обмотку системного трансформатора системи передачі електроенергії. Трансформатором, призначеним для перетворення змінного струму низької напруги до значення напруги третинної обмотки системного трансформатора системи передачі електроенергії, є трансформатор 0,4/10,5/33 кВ з потужністю 2500 кВА. Це має переваги, якщо певні групи дизель-генераторів територіально розташовані в зоні системи передачі електроенергії. Під територіальним розташуванням розуміють те, що певні групи розташовані на трансформаторних підстанціях системи передачі електроенергії територіально розподілених в конкретній області, наприклад, на території Словацької Республіки. Наприклад, одна група може знаходитися в Братиславі, інша група - в Левіце і т. п. Диспетчер по розподіленню навантаження системного оператора системи передачі електроенергії може, відповідно до вимог до живлення, вибрати найкраще місце з точки зору територіального розміщення місць. Диспетчер по розподіленню навантаження системного оператора системи передачі електроенергії може, у разі необхідності, використовувати ці джерела для початку роботи з темної частини доби або для реальної експлуатації. Джерело працює на повну потужність однієї групи або усіх віртуальних джерел через 3 хвилини з від команди диспетчера на запуск. 2 UA 71783 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Перевагою є те, що підключення системи, відповідно до корисної моделі, є безпосередньо в системі передачі електроенергії без зовнішніх ліній, які можуть бути пошкоджені, наприклад, в ситуаціях стихійного лиха. Іншою перевагою є прямий запуск системи за допомогою цієї корисної моделі, диспетчером по розподіленню навантаження системного оператора системи передачі електроенергії на відстані з потужністю згідно з вимогами системи передачі електроенергії. Ще однією перевагою у порівнянні з попередніми конструкціями є можливість збільшити час роботи, а саме до декількох десятків годин. Можливість підключення групи дизель-генераторів в третинну обмотку трансформаторів в разі кризових ситуацій і можливість постачати, наприклад, лише 110 кВ стороною (розподільний щит) або надати потужність для відновлення роботи електростанції, яка була призупинена на її власне споживання, також є перевагою. Наприклад, група дизель-генераторів, розташованих на трансформаторній підстанції в Левіце, може служити для відновлення роботи електростанції в Моховце. І ще однією перевагою є те, що швидкість будівництва та монтажу будівель груп дизельгенераторів з моменту початку робіт до тестування та сертифікації потужності становить приблизно 4-5 місяців. Підготовка самої будівлі, включаючи процедури затвердження, займає близько 7-8 місяців у цій корисній моделі. Перевагою є зниження плати за оренду землі від оператора системи передачі електроенергії, при довгострокових угодах на право власності. Огляд умовних позначень на кресленні. Корисна модель більш детально зображена за допомогою умовних позначень. На кресленні показано з'єднання системи швидкого регулювання споживаної електричної потужності третинної обмотки трансформатора системи передачі електричної енергії відповідно до цього технічного рішення. Приклади здійснення корисної моделі. Приклад 1. Системи швидкого регулювання споживаної електричної потужності третинної обмотки трансформатора для допоміжних сервісів системи передачі електроенергії, відповідно до цієї корисної моделі, складається з групи дизель-генераторів 1 у кількості 16 штук дизельгенераторів 1. В одному місці розташування, яке знаходиться в зоні трансформаторної підстанції системи передачі електроенергії, закладено 16 штук дизель-генераторів 1 (DG1-16). Кожен дизельгенератор 1 має потужність 2 МВт і є самостійним джерелом; разом вони утворюють віртуальне джерело потужності 32 МВт. Дизель-генератор 1 має дизельний двигун, в якому спалюється дизельне паливо. На виході дизель-генератора 1 розміщено низьковольтний (lv) перемикач 2 QF1. За низьковольтним (lv) перемикачем 2 розміщено трансформатор 3 (TG1-16) 10,5/0,4 кВ з потужністю 2500 кВА. Від трансформаторів 3 TG1-16 є потужністю живлення через низьковольтну (lv) кабельну лінію до комутаційної станції АНЕ, R10, 5 кВ. Комутаційна стація R10, 5 кВ складається з 18 панелей живлення 7 АНЕ. Панелі живлення 7 з АНЕ 3 до АНЕ 18 обслуговують панелі живлення 7 від дизель-генератора 1. Кожна панель живлення 7 обладнана трансформаторами вимірювання струму 4 (ТА1), високовольтним (hv) перемикачем 5 (QM1), високовольтним (hv) роз'єднувачем 6 з контактами заземлюючих ножів (Q1) і під'єднана високовольтної (hv) шини 10. Панель 8 АНЕ 2 служить для живлення трансформатора Т31, для власного споживання. Панель АНЕ 1 є панеллю виходів 9, де через високовольтну (hv) шину 10 через високовольтний (hv) роз'єднувач 6 (Q1) з контактами заземлюючих ножів та через вихід високовольтного (hv) перемикача QM1 і трансформатори для вимірювання струму 4 і трансформатори для вимірювання напруги 11 і високовольтну (hv) кабельну лінію, живиться зовнішня частина обладнання для під'єднання до третинної обмотки системного трансформатора 17. Зовнішня частина технологічного обладнання складається з високовольтної (hv) кабельної лінії живлення, прокладеної під землею, високовольтних (hv) трансформаторів вимірювання напруги 12 (TV2), високовольтного (hv) перемикача 13 QM2, високовольтного (hv) роз'єднувача 14 Q2, високовольтного (hv) реактора 15 R32, трансформаторів вимірювання струму 16 ТА2 високовольтної (hv) шини, яка служить для під'єднання системи в третинну обмотку системного трансформатора 400/110 кВ або 220/110 кВ. Приклад 2. Також як і у Прикладі 1, з тією відмінністю, що система складається з двох груп дизельгенераторів і кожна група складається з 16 штук дизель-генераторів. З'єднання в систему є таким, що кожен з дизель-генераторів обох груп і кожна група дизель-генераторів може бути віртуальним джерелом змінного струму низької напруги. Кожна група дизель-генераторів 3 UA 71783 U 5 окремо або обидві групи дизель-генераторів разом можуть бути віртуальними джерелами змінного струму низької напруги. Кожен дизель-генератор окремо і кожна група дизельгенераторів можуть напряму регулюватися розподіленням напруги системним оператором системи передачі електроенергії. Кожна група розташована в зоні трансформаторної підстанції системи передачі електроенергії. Кожна трансформаторна підстанція, на якій розміщені групи, має різне територіальне розташування. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 20 25 30 35 40 45 50 1. Система для швидкого регулювання споживаної електричної потужності третинної обмотки трансформатора для допоміжних сервісів в системі передачі електроенергії, що містить дизельгенератори (1) для виробництва змінного струму низької напруги, яка відрізняється тим, що вона складається щонайменше з однієї групи дизель-генераторів (1), розміщених в зоні системи передачі електроенергії, група дизель-генераторів (1) складається з більше ніж одного дизельгенератора, тому кожен дизель-генератор (1) і/або група дизель-генераторів (1) утворює джерело змінного струму низької напруги і щонайменше одна група дизель-генераторів (1) і/або набір груп дизель-генераторів (1) утворює віртуальне джерело змінного струму низької напруги з регульованою потужністю і кожен дизель-генератор (1) з'єднаний через трансформатор (3), призначений для трансформації змінного струму низької напруги до значення напруги третинної обмотки системного трансформатора (17) системи передачі електроенергії, з'єднання дизельгенераторів (1) і груп дизель-генераторів (1) є таким, що дозволяє кожному з джерел і/або віртуальних джерел бути регульованими безпосередньо розподіленням навантаження системним оператором системи передачі електроенергії. 2. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що з'єднання дизель-генераторів (1) і груп дизельгенераторів (1) робить можливим безпосереднє регулювання розподіленням навантаження системним оператором системи передачі електроенергії, на виході кожного дизель-генератора (1) розміщений низьковольтний (lv) перемикач (2), за низьковольтним (lv) перемикачем (2) встановлено трансформатор (3), трансформатор (3) підключений до однієї з панелей живлення (7) комутаційної станції АНЕ за допомогою кабельної лінії великої потужності (hv), кожна панель живлення (7) обладнана трансформатором вимірювання струму (4), високовольтним (hv) перемикачем (5), високовольтним (hv) роз'єднувачем (6) з контактами заземлювальних ножів і підключена до високовольтної (hv) шини (10) розподілення навантаження, панель (8) комутаційної станції АНЕ служить для живлення трансформатора власного споживання, вихідна панель (9) комутаційної станції АНЕ призначена для живлення зовнішньої частини обладнання для під'єднання до третинної обмотки системного трансформатора (17) системи передачі електроенергії від високовольтної (hv) шини (10) розподілення навантаження через високовольтний (hv) роз'єднувач (6) з контактами заземлюючих ножів, через високовольтний (hv) перемикач (5), а також трансформатори вимірювання струму (4), трансформатори вимірювання напруги (11) та високовольтну (hv) кабельну лінію, зовнішня частина технологічного устаткування складається з високовольтної (hv) кабельної лінії постачання, високовольтних (hv) трансформаторів (12) вимірювання напруги, високовольтного (hv) перемикача (13), високовольтного (hv) роз'єднувача (14), високовольтного (hv) реактора (15), високовольтних (hv) поточних вимірювальних трансформаторів (16) і високовольтних (hv) шин, призначених для з'єднання в третинну обмотку системного трансформатора (17) системи передачі електроенергії. 3. Система за пп. 1 і 2, яка відрізняється тим, що трансформатор (3) є трансформатором 0,4/10,5/33 кВ з потужністю 2500 кВА. 4. Система за пп. 1-3, яка відрізняється тим, що трансформаторна підстанція системи передачі електроенергії є зоною системи передачі електроенергії. 5. Система за пп. 1-4, яка відрізняється тим, що вона складається щонайменше з двох груп дизель-генераторів (1) і ці групи територіально розміщені в зоні системи передачі електроенергії. 4 UA 71783 U Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5