Структура электроэнергетики в России

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 13Следующая ⇒

В результате реализации основных мероприятий, связанных с реформированием отрасли, структура электроэнергетики стала достаточно сложной. Отрасль состоит из нескольких групп компаний и организаций, каждая из которых выполняет определённую отведённую ей отдельную функцию.

Основные группы компаний и организаций:

1. Генерирующие компании оптового рынка

2. Электросетевые компании

3. Энергосбытовые компании

4. Компании, осуществляющие управление режимами единой энергосистемы России

5. Компании, отвечающие за развитие и функционирование коммерческой инфраструктуры рынка (ОРЭМ и розничных рынков)

6. Организации, осуществляющие контроль и регулирование в отрасли

7. Потребители электрической энергии, мелкие производители электрической энергии

Ключевые характеристики групп компаний и их состав
1 группа. Генерирующие компании

Генерирующие компании - крупные компании, активами которых являются электростанции разных типов. Всего было учреждено 20 новых тепловых генерирующих компаний, а также 1 генерирующая компания, производящая электрическую энергию и мощность на большинстве гидроэлектростанций России. Кроме того, существует 1 компания, управляющая всеми атомными электростанциями в стране. Так, атомными электростанциями управляет Росэнергоатом, почти всеми гидроэлектростанциями владеет РусГидро. Среди тепловых электростанций - 6 оптовых генерирующих компаний (ОГК), управляющих крупными тепловыми станциями - ГРЭС, суммарная установленная мощность каждой из таких компаний более 8 ГВт. Электростанции каждой ОГК находятся в различных регионах России. Также создано 14 территориальных генерирующих компаний, которым принадлежат среднего размера ТЭС и ТЭЦ. Электростанции и теплоэлектроцентрали, принадлежащие одной ТГК, расположены на одной территории (1 регион или ряд соседних регионов страны).

Кроме указанных генерирующих компаний, существует ещё несколько достаточно крупных генкомпаний, которые не контролировались РАО ЕЭС на момент начала реформы, а поэтому не сменили собственника. Речь о четырёх так называемых «независимых» АО-энерго: Татэнерго, Башкирэнерго, Новосибирскэнерго, Иркутскэнерго. Эти компании лишь формально (путём учреждения своих дочерних компаний) выполнили требование закона о разделении конкурентных и монопольных видов деятельности. Например, Татэнерго учредила «генерирующую компанию», «сетевую компанию» и Татэнергосбыт - как дочерние компании, управляющие соответственно генерирующими активами, сетевыми активами и энергосбытовой деятельностью на территории республики Татарстан. Аналогично поступили и другие компании из этой четвёрки.

Многие из остальных генерирующих активов контролируются государством, поскольку находятся на так называемых территориях неценовых зон (ввиду серьёзного дисбаланса объёма генерирующих мощностей и спроса на электрическую энергию, либо ввиду замкнутости и небольшого размера территориальных энергосистем). К «нерыночным» территориям относятся удалённые от центральных регионов страны, обладающих развитой электроэнергетической инфраструктурой, территории: территория Дальнего востока, Камчатки, Чукотки, о. Сахалин, большая часть территории Якутии, Калининградская область, а также территории республики Коми и Архангельской области. Правда, генерирующие мощности двух последних регионов находятся всё же в частных руках - принадлежат ТГК-2, ТГК-9, ОГК-3.

Требования, предъявляемые к системам электроснабжения:

· экономичность;

· надежность электроснабжения;

· безопасность и удобство эксплуатации;

· качество электрической энергии;

· гибкость системы (возможность дальнейшего развития);

· максимальное приближение источников питания к электроустановкам потребителей.

Выбор системы электроснабжения осуществляется на основе технико-экономического сравнения нескольких вариантов.

При создании системы электроснабжения необходимо учитывать категорию приемников электроэнергии. При определении категории следует руководствоваться требованиями ПУЭ. При этом надо избегать необоснованного отнесения электроприемников к более высокой категории. Электроприемники разной категории рассматриваются как объекты с разными условиями резервирования.

Надежность электроснабжения потребителя обеспечивается требуемой степенью резервирования. Электроприемники первой и второй категории должны иметь резервные источники питания. Резервирование необходимо для продолжения работы основного произвордства в послеаварийном режиме. Питание электроприемников третьей категории не требует резервирования.

В соответствии с ПУЭ для электроприемников первой категории должны предусматриваться два независимых взаимно резервируемых источника питания.

В ряде электроприемников первой категории необходимо выявлять наиболее ответственных (особая группа приемников).

Схема электроснабжения электроприемников особой группы первой категории должна обеспечивать:

· постоянную готовность третьего независимого источника к включению и автоматическое его включение при исчезновении напряжения на обоих основных источниках питания;

· перевод независимого источника питания в режим горячего резерва при выходе из строя одного из двух основных источников питания (в обоснованных случаях может быть допущено ручное включение третьего независимого источника питания).

Электроприемники второй категории рекомендуется обеспечивать электроэнергией от двух независимых взаимно резервируемых источников питания.

Для правильного решения вопросов надежности необходимо различать аварийный и послеаварийный режимы работы. Систему электроснабжения следует строить таким образом, чтобы она в послеаварийном режиме обеспечивала функционирование основных производств предприятия после необходимых переключений. Мощности независимых источников питания в послеаварийном режиме определяются по стпени резервирования системы.

Схемы электроснабжения должны разрабатываться с учетом следующих основных принципов:

· источники питания должны быть максимально приближены к потребителям электрической энергии;

· число ступеней трансформации и распределения электрической энергии на каждом напряжении должно быть по возможности минимальным;

· схемы электроснабжения и электрических соединений подстанции должно обеспечивать необходимые надежность электроснабжения и уровень резервирования;

· распределение электроэнергии должно осуществляться по магистральным схемам питания;

· все элементы электрической сети должны находиться под нагрузкой. Наличие резервных неработающих элементов сети должно быть обосновано;

В схемах электроснабжения следует выделять схемы внешено и внутреннего электроснабжения. К схемам внешеного электроснабжения относят электрические сети, связывающие источники питания с пунктами приема электроэнергии. К схемам внутреннего электроснабжения относятся электрические сети от пункта приема электроэнергии до электроприемников высокого и низкого напряжения.

Распределение электроэнергии выполняется по радиальным, магистральным и смешаным схемам.

Радиальная схема – схема, в которой линии электропередачи соединяет подстанцию верхнего уровня с подстанцией нижнего уровня (или устройством распределения электроэнергии, приемником электроэнергии) без промежуточных отборов мощности. Радиальны схемы просты, надежны, в большинстве случаев позволяют использовать уупрощенные схемы первичнгой коммутации подстанции нижнего уровня. Аварийное отключение радиальной линии не отражвется на потребителях электроэнергии, подклллюююччченных к другим линиям. К недостаткам радиальных схем можно отнести более высокую стоимость по сравнению с магистральными схемами больший расход коммутационной аппаратуры и цветных металлов.

Радиальные схемы следует применять:

· при сосредоточенных нагрузках;

· для питания мощных электроприемников с нелинейными, резко переменными, ударными нагрузками, отрицатеьно влияющими на качетсво электрической энергии;

· при повышенных требованиях к надежности электроснабжения.

При магистральной схеме от подстанции верхнего уровня питаются по одной линии электропередачи (магситрали) несколько подстанций нижнего уровня (или устройств распределения электроэнергии). Преимуществами магистральных схем являются лучшая загрузка магистральных линий по току, меньшее число коммутационной аппаратуры, уменьшение расхода цветных металлов и затрат на выполнение электрической схемы. К недостаткам можно отнести усложнение схем первичной коммутации подстанций нижнего уровня, более сложные схемы релейной защиты, низкую надежность электроснабжения.

Магистральные схемы можно разделить (рисунок 1, б-ж):

· на одиночные магистрали с односторонним питанием;

· на одиночные магистрали с двухсторонним питанием;

· на двойные магистрали с односторонним питанием;

· на двойные с двухсторонним питанием;

· на кольцевые.

Выбор схемы зависит от территориального размещения нагрузок, их значения, необходимой степени наджености электроснабжения и других особенностейпроектируемого предприятия.

Рисунок 1 - Схемы распределения электрической энергии: 1 – подстанция верхнего уровня; 2 – подстанция нижнего уровня; а – радиальная; б – одиночная магистраль с односторонним питанием; в – одиночная магистраль с двухсторонним питанием; г – двойная магистраль с односторонним питанием; д, е – двойные магистрали с двухсторонним питанием; ж – кольцевая.

Типы конфигурации электрических сетей и их применение. Общепринятая классификация электрических сетей по их конфигурации отсутствует. Однако, несмотря на многообразие применяемых конфигураций и схем, любую сеть можно расчленить на отдельные участки, опирающиеся на ЦП, и отнести к одному из рассмотренных ниже типов (рисунок 2).

Рисунок 2 - Основные типы конфигурации сети: а, б – радиальные с одной (Р1) и двумя (Р2) ВЛ; в, г – замкнутые от одного ЦП с одной (З1) и двумя (З2) ВЛ; д, е – с двусторонним (от двух ЦП) питанием по одной (Д1) и двум (Д2) ВЛ; ж – узловая с тремя ЦП (У); многоконтурная (М)

Одинарная радиальная сеть (далее, для сокращения, тип Р1, рис. 2, а) является наиболее дешевой, но обеспечивает наименьшую надежность; получила широкое распространение как первый этап развития сети – при небольших нагрузках присоединенных ПС и возможности их резервирования по сети среднего (СН)1 или низшего напряжения (НН). При этом для правильного проектирования сети уже на первом этапе следует решить, в каком направлении намечается дальнейшее развитие сети, чтобы привести ее к одному из типов по рис. 2, б, в или г.

Двойная радиальная сеть (тип Р2, рис. 2, б) за счет дублирования линии (на одних или разных опорах) обеспечивает резервирование питания потребителей. Эта схема характеризуется равномерной загрузкой обеих ВЛ, что соответствует минимуму потерь, не вызывает увеличения токов КЗ в смежных участках сети, позволяет осуществлять четкое ведение режимов работы сети, обеспечивает возможность присоединения ПС по простейшим схемам.

При электроснабжении района от одного ЦП находят применение также замкнутые сети кольцевой конфигурации одинарные (тип З1, рис. 2, в) и двойные (тип З2, рис. 2, г). Достоинствами этих схем, как и радиальных, являются независимость потокораспределения от перетоков в сети высшего напряжения (ВН), отсутствие влияния на уровень токов КЗ в прилегающих сетях, возможность применения простых схем присоединения ПС.

Широкое применение находит замкнутая одинарная сеть, опирающаяся на два ЦП (тип Д1, рис. 2, д). Эта конфигурация образуется в результате поэтапного развития сети между двумя ЦП. Преимуществами такой конфигурации являются возможность охвата территории сетями, создание шин между двумя ЦП для присоеди нения по мере необходимости новых ПС, уменьшение суммарной длины ВЛ по сравнению с присоединением каждой ПС «по кратчайшему пути» (что приводит к созданию сложнозамкнутой сети), возможность присоединения ПС по упрощенным схемам. Недостатками конфигурации Д1 являются большая вероятность неэкономичного потокораспределения при параллельной работе сетей разных напряжений и повышение уровней токов КЗ, вызывающее необходимость секционирования в нормальных режимах.

Модификацией конфигурации Д1 является замкнутая двойная сеть, опирающаяся на два ЦП (тип Д2, рис. 2, е). Применяется при более высоких плотностях нагрузок, обладает практически теми же преимуществами и недостатками, что и конфигурация Д1.

Узловая сеть (тип У, рис. 2, ж) имеет более высокую надежность, чем Д1 и Д2, за счет присоединения к трем ЦП, однако плохо управляема в режимном отношении и требует сооружения сложной узловой ПС. Создание такой сети, как правило, бывает вынужденным – при возникновении технических ограничений для дальнейшего использования сети типа Д1.

Многоконтурная сеть (тип М, рис 2, з) является, как правило, результатом неуправляемого развития сети в условиях ограниченного количества и неравномерного размещения ЦП. Характеризуется сложными схемами присоединения ПС, трудностями обеспечения оптимального режима, повышенными уровнями токов КЗ. Основой рационального построения сети является применение простых типов конфигураций и использование в качестве коммутационных пунктов, главным образом, ПС следующей ступени напряжения, являющихся ЦП для проектируемой сети.

Для распределительной сети такими конфигурациями являются в первую очередь двойная радиальная сеть (Р2) и одинарная замкнутая, опирающаяся на два ЦП (Д1). Технико-экономические исследования и анализ области применения этих конфигураций показывают, что применение конфигурации типа Р2 (как правило, на двухцепных опорах) эффективнее при небольших расстояниях от потребителей до ЦП и при высоких уровнях нагрузок. Этот тип сети находит применение для электроснабжения промпредприятий и отдельных районов городов на напряжении 110 кВ.

Конфигурация Д1 находит широкое применение в сетях 110 кВ для электрификации потребителей сельской местности, а также в распределительных сетях 220 кВ, обеспечивая с наименьшими затратами максимальный охват территории. Техническими ограничениями для конфигурации Д1 являются пропускная способность головных участков, которая должна обеспечивать электроснабжение всех присоединенных ПС в послеаварийном режиме при выходе одного из них, а также предельное количество присоединенных ПС. При возникновении технических ограничений для дальнейшего использования сети типа Д1 она может быть преобразована одним из способов, указанных на рис. 3. Схема рис. 3, а является предпочтительной, так как не усложняет конфигурацию сети, однако возможность ее применения обусловлена благоприятным размещением нового ЦП относительно рассматриваемой сети; схемы рис. 3, б–г приводят к созданию узловых (У) и многоконтурных (М) конфигураций и усложнению схем отдельных ПС; схемы рис. 3, в и г применяются в тех случаях, когда сооружение нового ЦП оказывается нецелесообразным.

Конфигурация типа Д2 обладает большой пропускной способностью и может использоваться длительное время без преобразования в другие типы. Она применяется в сетях 110 кВ систем электроснабжения городов, а также в сетях 110–220 кВ для электроснабжения протяженных потребителей – электрифицируемых железных дорог и трубопроводов.

Рисунок 3 - Варианты преобразования конфигурации сети типа Д1: а – заход на новый ЦП; б – сооружение ВЛ от нового ЦП; в – сооружение связи между двумя конфигурациями Д1; г – рассечка одной конфигурации Д1 и заход ее на подстанцию другого участка сети

Замкнутые конфигурации, опирающиеся на один ЦП (З1 и З2), используются, как правило, на первом этапе развития сети: первые – в сельской местности с последующим преобразованием в два участка типа Д1, вторые – в городах с последующим преобразованием в два участка типа Д2.

Применение сложнозамкнутых конфигураций распределительной сети (типов У, М) из-за присущих им недостатков нежелательно, однако в условиях развивающейся сети избежать их не удается. По мере появления новых ЦП следует стремиться к упрощению многоконтурной сети; при этом новые ЦП целесообразно размещать в ее узловых точках.

Системообразующие сети характеризуются меньшим многообразием типов конфигурации. Здесь, как правило, применяются конфигурации Д1 и У. При этом в качестве узловых точек используются распред-устройства электростанций и часть ПС сети. Конфигурация системообразующей сети усложняется тем больше, чем длительнее она развивается в качестве сети высшего класса напряжения; после «наложения» сети следующего класса напряжения начинается процесс упрощения конфигурации сети низшего напряжения.

На рисунке 4 представлена структурная схема электроснабжения крупного промышленного предприятия, получающего электрическую энергию от двух источников питания по линиям напряжением 110 кВ и выше. Пунктами приема электроэнергии служат узловые распределительные подстанции, от которых электроэнергия передается по радиальным и магистральным схемам к подастанциям глубокого ввода(первая ступень распределения электроэнергии). Такая схема, позволяющая максимально приблизить высшее напряжение непосредственно к электроустановкам потребителей, называется схемой глубокого ввода.

Второй ступенью распределения электроэнергии является сетевое звено от РУ 10(6) кВ подтсанций глубокого воода до трансформаторных подстанций или электроприемников электроэнергии напряжением 10 (6) кВ. Применение схем глубокого ввода позволяет во многих случаях отказаться от РП 10 (6) кВ, что значительно упрощает схему распределения электроэнергии на этом напряжении.

Рисунок 4 – Структурная схема электроснабжения крупного промышленного предприятия: ИП – источник питания; НКУ – низковольтное устройство распределения, от которых получают питание приемники электрической энергии

Рисунок 5 - Структурная схема электроснабжения крупного промышленного предприятия.

На рисунке 5 представлена структурая схема электроснабжения крупного промышленного предприятия, где объектами приема электроэнергии являются подстанции глубокого воода. Схема распределения электроэнергии на напряжение 10 (6) кВ без промежуточных РП будет одноступенчатой. Если возникает необходимость применения промежуточных РП 10 (6) кВ, то распределение электроэнергии производится в две ступени: первая – от РУ 10 (6) кВ подстанции глубокого воода до РП; вторая – от РП 10 (6) кВ до трансформаторных подстанций и электроприемников. Данная схема может применяться на крупных и средних предприятиях при наличии мощных сосредоточенных нагрузок.

Иной вариант построения схемы электроснабжения представлен на рисунке 6, где прииемным пунктом является главная понизительная подстанция напряжением 35-110 кВ и выше. С шины РУ 10 (6) кВ ГПП осуществляется питание всех потребителей промышленного предприятия. Распределение электроэнергии на напряжении 10 (6) кВ произодится, как правило, в две ступени: первая ступень – от РУ 10(6) кВ ГПП до РП; вторая ступень – от РП 10 (6) кВ до трансформаторных подстанций и приемников электроэнергии. Данная схема применяется в основном для предприятий средней мощности.

Для крупных промышленных предприятий в схемах, гед пунктом приема электроэнергии является главная понизительная подстанция, распределение электрической энергии может производиться на двух напряжениях 110 (35) и 10 (6) кВ или в качестве приемных пунктов электроэнергии выступают одновременно ГПП и ПГВ.

Рисунок 6 – Структурная схема электроснабжения промышленного предприятия средней мощности с главной понизительной подстанцией.

При наличии на предприятии собственной электростанции или при незначительном удалении предприятия от источника питания питающая сеть выполняется на напряждении 10 (6) кВ. В этом случае приемным пунктом электроэнергии служит, как правило, центральная распределительная подстанция 10 (6) кВ (рисунок 7) или одна или несколько распределительных подстанций предприятия.

Рисунок 7 – Структурная схема электроснабжения промышленного предприятяи средней мощности с центральной распределительной подстанцией

Рисунок 8 – Структурная схема электроснабжения Усть-Илимского целлюлозно-бумажного комбината

Контрольные вопросы:

1. Какие схемы распределения электроэнергии бывают.

2. Рассказать о типах конфигурации электрических сетей и их применение.

3. Рассказать принцип работы предложненных структурных схем электроснабжения предприятий.

Лабораторная работа № 2

⇐ Предыдущая 123 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒