Аналіз режимів роботи реконструйованої підстанції «Опари» з СЕС потужністю 2 МВт

Автор: Лесько Назар Ігорович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка
Інститут: Інститут енергетики та систем керування
Форма навчання: заочна
Навчальний рік: 2025-2026 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: У даній магістерській роботі було приділено увагу дослідженню та модернізації фрагмента електричної мережі 110-35 кВ Львівської області з урахування встановлення сонячної електростанції (СЕС) потужністю 2 МВт на підстанції «Опари». Актуальність роботи зумовлена становищем електроенергетичної системи України, яка перебуває у стані активної трансформації, що зумовлено як структурними змінами в ринку електроенергії, так і масштабними руйнуванням енергетичної інфраструктури внаслідок воєнних дій. Втрата частини генерувальних потужностей, пошкодження ліній електропередач і підстанцій сформували гостру потребу у модернізації існуючих мереж і широкому впровадженні відновлювальних джерел енергії. Стрімкий розвиток відновлювальної енергетики в Україні створює передумови для інтеграції нових СЕС у діючі мережі, що потребує аналізу можливостей електричних мереж та перевірки їх здатності працювати в нових режимах. У вступній частині роботи проаналізовано сучасний стан електроенергетики України, наголошено на зростанні ролі сонячної та вітрової генерації в умовах зниження традиційних енергетичних потужностей і підвищення енергетичних ризиків. Проведено огляд розвитку відновлювальної енергетики у Львівській області, де діють потужні промислові сонячні електростанції («Озерна», «Самбірська», «Щирець-1») та вітрові електростанції («Старий Самбір-1», «Старий Самбір-2», «Орівська»). Це дозволило оцінити регіональний потенціал та визначити необхідність технічого переоснащення мереж, до яких підключаються нові генерувальні об’єкти. Об’єкт дослідження – фрагмент електричної мережі 35-110 кВ, що включає підстанції «Дрогобич-20», «Стрий-30», «Вівня», «Опари», «Ланівка», «Опори» та «Солонсько». На підстанції «Дрогобич-20» встановлено два силові трансформатори типу ТДТН – 25000/115/38,5/6,6, підстанція з’єднана з двома відпайками повітряними лініями 35кВ, довжина ПЛ АС-120/19 до відпайки Опари-Солонсько 5,76 км, до відпайки Дрогобич-20-Солонсько довжина ПЛ АС-95/16 складає 6,07 км. Відпайка Опари-Солонсько з’єднана з двома однойменними підстанціями, тип проводу цих повітряних ліній АС-120/19. До підстанції «Солонсько» довжина лінії становить 0,93 км. Відстань ПЛ до підстанції «Опари» становить 7,14 км, на підстанції «Опари» встановлено два трансформатори типу ТМ-4000/35/10,5. Відпайка Дрогобич-20-Солонсько також з’єднана з двома підстанціями «Опори», «Солонсько», до підстанції «Солонсько» проходить повітряна лінія АС-120/19 довжиною 0,97 км, на даній підстанції встановлені два трансформатори типу ТМН-2500/35/11. Підстанцію «Опори», на якій встановлені два трансформатори типу ТМН-4000/35/10,5, з відпайкою з’єднує ПЛ АС-95/16 довжиною 7 км. Підстанція «Вівня» отримує живлення від підстанції «Опари» через повітряну лінію 35 кВ яка складається з проводів двох типів АС-120/19 довжиною 16,35 км та АС-95/16 довжиною 3,848 км, на підстанції «Вівня» встановлені силові трансформатори типу ТМН-6300/36,75/10,5 та ТМН-4000/35/11. На підстанції «Ланівка», встановлені два трансформатори ТМ-2500/35/11, живиться дана ПС з підстанції «Опори» через ПЛ АС-95/16 довжиною 15,39 км. Підстанції «Ланівка», «Вівня» з’єднані із підстанцією «Стрий-30» повітряними лініями АС-95/16 довжиною 5,87 км та АС-120/19 довжиною 9,7 км, відповідно. Визначено активні та реактивні потужності підстанцій, виконано розрахунок параметрів силових трансформаторів і повітряних ліній на основі їх паспортних характеристик. Під час реконструкції підстанції «Опари» було здійснено вибір нових силових трансформаторів типу ТМ-4000/35/10,5 та комутаційного обладнання – вакуумних вимикачів OVB-VBF 36, ВБ4-Є-10 У2 та роз’єднувачів РДЗ-35/2000, які відповідають вимогам надійності, термічної та електродинамічної стійкості. Сформовано головну електричну схему підстанції: для 35 кВ застосовано схему типу «місток з вимикачами у колах трансформаторів та ремонтною перемичкою з боку трансформаторів», а для 10 кВ – «одна, одинока, секціонована вимикачем система шин». На основі розрахованих параметрів усіх елементів мережі сформовано заступну схему, що охоплює всі повітряні лінії та трансформатори. Подальший аналіз режимів роботи виконано за допомогою програмного комплексу «ДАКАР ЕЛЕКС», який значно спрощує процес аналізу режимів, забезпечує автоматизацію обрахунків та зручне графічне відображення електричних схем. Предмет дослідження – усталені режими максимального та мінімального навантаження мережі при різних рівнях генерації СЕС: 25%, 50%, 75%, 100% від номінальної потужності 2 МВт та для різних значень cos(?). Мета дослідження – визначити при якому значенні cos(?) втрати потужності в мережі будуть найменшими та переконатись, що інтеграція СЕС позитивно впливає на рівні напруг у вузлах мережі та на повздовжні та поперечні втрати активної потужності за умови раціонального керування реактивною потужністю. У роботі також наведені рекомендації щодо оптимального режиму генерації та параметрів компенсації реактивної потужності для забезпечення надійної та ефективної роботи мережі після інтеграції СЕС. Реконструкція підстанції «Опари» та впровадження відновлювального джерела сприяють підвищенню стійкості даного енерговузла, зменшенню втрат та покращенню енергоефективності мережі.