Электростанции и подстанции как элементы энергосистемы. Основные типы электростанций и подстанций (лекция 1)

1.

федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего образования
«Омский государственный технический университет»
Лекция 1
Электростанции и подстанции как элементы
энергосистемы.
Основные типы электростанций и подстанций,
их характерные особенности.

2.

федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего образования
«Омский государственный технический университет»
Лекция 1.1
Электростанции и подстанции как элементы
энергосистемы.

3.

Энергетическая система.
3
Энергосистема – совокупность электростанций, подстанций, электрических и тепловых
сетей, связанных в одно целое общностью режима и непрерывностью
процесса производства и распределения электрической и тепловой
энергии
Cтруктура энергетической системы России:
верхний уровень – единая энергосистема (ЕЭС);
средний уровень – объединённые энергосистемы (ОЭС);
нижний уровень – районные энергосистемы (РЭС).
В соответствии с этой структурой организована и система оперативно – диспетчерского управления.

4.

Энергетическая система.
4
Преимущества объединения изолированных станций и создание энергосистем:
1. Повышение надежности и экономичности электроснабжения.
2. Распределение нагрузки между станциями, достижение наиболее экономичной
выработки электроэнергии.
3. Улучшение качества электрической энергии, обеспечение постоянства частоты и
напряжения.
4. Отсутствие необходимости дополнительного резервирования
Выполнение условий: Ррез≈ 10÷20% от Pсис; Ррез>Pген.мах
мощности.
Объединение электростанций в энергосистемы имеет большое значение для обеспечения
согласованной
работы
гидроэлектростанций.
станций
различных
типов,
особенно
тепловых
и

5.

Энергетическая система.
5
Электрическая система – часть энергосистемы, производящая, распределяющая и
преобразующая электроэнергию.
Электрическая система (часть энергосистемы):
генераторы;
трансформаторы;
распределительные устройства;
электрические сети (подстанции и линии
электропередачи различных напряжений);
электроприемники;
производственные предприятия и мастерские, лаборатории и подъемно-транспортные
средства, необходимые для выполнения работ, связанных с эксплуатацией всех
элементов электрической системы.
Эксплуатация энергосистемы:
инженеры;
техники;
мастера;
рабочие соответствующих
квалификаций.
Оперативное управление
энергосистемой (электросистемой) –
диспетчеры.
Обслуживание оборудование
электростанций и подстанций –
дежурный персонал.
Обслуживание линий
электропередач – линейный
персонал.

6.

Энергетическая система.
6
6,3-36,75 кВ
U1
ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ
(ТЭЦ, ГЭС, АЭС И пр.)
U2
Повышающий
трансформатор
U2
Передача.
Магистральные сети
110 кВ и выше
U3
Понижающий
трансформатор
U3
Передача.
Распределительные
сети 6 – 110 кВ
U4
Понижающий
трансформатор
Потребитель

7.

Энергетическая система. Общая структура схемы электроснабжения.
ЭНЕРГОСИСТЕМА
Система
электроснабжения
объекта
Электрическая сеть
Питающая сеть
РУ
ПП
ЦЕХ
2
ЦЕХ
3
Дом
КЛ
1
ТП
Дом
Дом
2
Дом
3
Офис
1
Офис
2
Офис
3
4
КЛ
Г – генератор;
ПВ – повысительная трансформаторная
подстанция;
РП
ПН – понизительная трансформаторная
подстанция;
РУ – распределительное устройство 6-10 кВ;
РП – распределительный пункт;
ПП – пункт приема электроэнергии;
ТП – трансформаторная подстанция;
ВЛ – воздушная линия электропередачи;
КЛ – кабельная линия электропередачи.
1
КЛ
ЦЕНТР ПИТАНИЯ
ЦЕХ
Предприятие
ПН
КЛ
Микрорайон
ПВ
ВЛ
Распределительная
сеть
ТП
Коммерческий
сектор
Электростанция
Г
7

8.

Номинальные напряжения.
8
Номинальное напряжение (сетей, генераторов, трансформаторов, приемников
электроэнергии и т.д.) – напряжение, при котором элементы систем электроснабжения
предназначены для нормальной работы.
Разделение электрических сетей по уровню напряжений:
1.
Низкое напряжение (НН) – до 1 кВ
2.
Среднее напряжение (СН) – 3 – 35 кВ
3.
Высокое напряжение (ВН) – 110 – 220 кВ
4.
Сверхвысокое напряжение (СВН) – 330 – 750 кВ
5.
Ультрасверхвысокое напряжение (УВН) – свыше 1000 кВ
Uген.ном > Uсеть= 5%
UТном↓ = Uсеть
UТном↑ > Uсеть= 5%
ГОСТ 29322-2014. Напряжения стандартные

9.

Номинальные напряжения. Применение.
9
Класс U
Uном, кВ
Применение
СВН
330/500
ВН
220
̶ связь мощных электростанций между собой
̶ передача больших мощностей на дальние расстояния
̶ межсистемные связи
ВН
110
СН1
35
СН2
НН
̶ связь электростанций между собой при небольших
расстояниях
̶ распределительные сети при питании потребителей
от мощных станций
6/10
̶ электроснабжение городов, поселков
̶ электроснабжение крупных промышленных
предприятий
380/220
̶ электроснабжение освещения
̶ электроснабжение бытовых потребителей
питании от четырехпроводных сетей
при

10.

Единая энергетическая система России
10
Необходимость объединения энергетических систем:
работа электрических станции с неодинаковой нагрузкой (перегрузка/недогрузка);
разновременность утренних и вечерних максимумов нагрузки (восток/запад).
Объединение электроэнергетических систем обеспечивает:
надежность электроснабжения потребителей;
полноту использования мощности электростанций, работающих в разных режимах.
Объединенная энергетическая система (ОЭС) – совокупность нескольких энергетических систем,
объединенных общим режимом работы, имеющая общее диспетчерское управление как высшую ступень
управления по отношению к диспетчерским управлениям входящих в нее энергосистем.
Единая энергетическая система России (ЕЭС России) – совокупность производственных и иных
имущественных объектов электроэнергетики, связанных единым процессом производства* и передачи
электрической энергии в условиях централизованного оперативно-диспетчерского управления.
* в том числе производства в режиме
комбинированной выработки
электрической и тепловой энергии
Единая энергетическая система России

11.

Единая энергетическая система России
11
Единая энергетическая система России:
71 региональная энергосистема → 7 объединенных энергетических систем;
межсистемные высоковольтные ЛЭП 220-500 кВ и выше (синхронный режим работы);
911 электростанций мощностью > 5 МВт каждая;
установленная мощность электростанций – 246 590 МВт;
более 13 000 ЛЭП класса напряжения 110 – 750 кВ;
общая протяженностью ЛЭП – более 490 000 км;
более 10 000 электрических подстанций 110–750 кВ.
Единая энергетическая система России
7
3
6
4
5
2
1

12.

Единая энергетическая система России
12
Параллельно с ЕЭС России работают энергосистемы: Белоруссии, Латвии, Литвы, Эстонии,
Азербайджана, Грузии, Казахстана, Монголии.
Через энергосистему Казахстана || с ЕЭС России работают энергосистемы Центральной Азии –
Киргизии и Узбекистана.
Обмен электроэнергией с энергосистемой Абхазии, передача электроэнергии в энергосистему
Южной Осетии.
Через вставки постоянного тока, передача электроэнергии в энергосистемы Китая, Норвегии и
Финляндии.

13.

Системный оператор ЕЭС
13
СИСТЕМНЫЙ ОПЕРАТОР:
АО «Системный оператор Единой энергетической системы» → централизованное оперативнодиспетчерское управление технологическим режимом Единой энергетической системы России.
Основные задачи Системного оператора:
управление технологическими режимами работы объектов ЕЭС России в реальном времени;
обеспечение перспективного развития ЕЭС России;
обеспечение единства и эффективной работы технологических механизмов оптового и
розничных рынков электрической энергии и мощности;
обеспечение регулирования частоты в энергообъединении стран – участниц синхронной зоны.
Подразделения Системного оператора:
Исполнительный аппарат (г. Москва);
7 Филиалов – Объединенные диспетчерские управления (ОДУ) энергообъединениями;
49
Филиалов
–
Региональные
диспетчерские
управления
(РДУ),
управляющие энергосистемами одного или нескольких субъектов РФ;
16 представительств – энергосистемами управляют укрупненные РДУ.
Диспетчерское управление – организация управления технологическими режимами и
эксплуатационным состоянием объектов электроэнергетики или энергопринимающих
установок потребителей электрической энергии с управляемой нагрузкой, при котором указанные
технологические режимы или эксплуатационное состояние указанных объектов или установок
изменяются только по оперативной диспетчерской команде диспетчера соответствующего
диспетчерского центра.

14.

ОДУ, РДУ, представительства СО ЕЭС
Филиалы ОДУ
Филиалы РДУ
(Всего – 7)
(Всего – 49)
14
Представительства
АО «СО ЕЭС» в субъектах РФ
(Всего – 16)
Операционная зона ОДУ Востока
ОДУ Востока
Амурское РДУ
Приморское РДУ
Хабаровское РДУ
Якутское РДУ
Операционная зона ОДУ Сибири
ОДУ Сибири
Бурятское РДУ
Забайкальское РДУ
Иркутское РДУ
Кемеровское РДУ
Красноярское РДУ
Новосибирское РДУ
Омское РДУ
Хакасское РДУ
Операционная зона ОДУ Урала
ОДУ Урала
Башкирское РДУ
Оренбургское РДУ
Пермское РДУ
Свердловское РДУ
Тюменское РДУ
Челябинское РДУ
Операционная зона ОДУ Средней Волги
ОДУ Средней Волги
Нижегородское РДУ
Пензенское РДУ
РДУ Татарстана
Самарское РДУ
Саратовское РДУ
Операционная зона ОДУ Юга
ОДУ Юга
Астраханское РДУ
Волгоградское РДУ
Дагестанское РДУ
Кубанское РДУ
Ростовское РДУ
Северокавказское РДУ
Черноморское РДУ
Операционная зона ОДУ Центра
ОДУ Центра
Владимирское РДУ
Вологодское РДУ
Воронежское РДУ
Костромское РДУ
Курское РДУ
Липецкое РДУ
Московское РДУ
Рязанское РДУ
Смоленское РДУ
Тверское РДУ
Тульское РДУ
Ярославское РДУ
Операционная зона ОДУ Северо-Запада
ОДУ Северо-Запада
Архангельское РДУ
Балтийское РДУ
Карельское РДУ
Алтайский край и Республика
Алтай
2. Белгородская область
3. Брянская область
4. Ивановская область
5. Калужская область
6. Кировская область
7. Курганская область
8. Республика Марий Эл
9. Республика Мордовия
10. Орловская область
11. Псковская область
12. Тамбовская область
13. Томская область
14. Удмуртская Республика
15. Ульяновская область
16. Чувашская Республика
1.
Кольское РДУ
РДУ Коми
Ленинградское РДУ
Новгородское РДУ

15.

Объединенная энергосистема Сибири
15
Объединенная энергетическая система Сибири располагается на территории Сибирского
Федерального округа и частично - Дальневосточного Федерального округа.
Охват субъектов Российской Федерации
операционной зоной ОДУ* Сибири
1. Республика Алтай
2. Республика Бурятия
3. Республика Тыва
4. Республика Хакасия
5. Алтайский край
6. Забайкальский край
7. Красноярский край
8. Иркутская область
9. Кемеровская область
10. Новосибирская область
11. Омская область
12. Томская область
Состав региональных энергетических
систем ОДУ* Сибири
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
*ОДУ - Объединенное диспетчерское управление
Алтайская
Бурятская
Читинская
Иркутская
Красноярская
Новосибирская
Омская
Томская
Хакасская
Кузбасская.

16.

Объединенная энергосистема Сибири
16
Оперативно-диспетчерское управление энергосистемами субъектов Российской
Федерации, осуществляют 8 филиалов АО «СО ЕЭС» региональных диспетчерских
управлений (РДУ):
1. Бурятское РДУ
2. Забайкальское РДУ
3. Иркутское РДУ
4. Кемеровское РДУ
5. Красноярское РДУ
6. Новосибирское РДУ
7. Омское РДУ*
8. Хакасское РДУ
Режимами работы энергообъединения управляет:
филиал АО «СО ЕЭС»* ОДУ Сибири в г.Кемерово
*Омское РДУ – адрес: г.Омск, ул. Партизанская д.10
АО «СО ЕЭС» - системный оператор единой энергетической системы https://so-ups.ru
РДУ - региональное диспетчерское управление

17.

Объединенная энергосистема Сибири. Общие сведения.
17
Площадь территории ОЭС Сибири – 4944,3 тыс. кв. км,
Численность населения – более 19 млн человек.
Электроэнергетический комплекс объединения – 120 электростанции
Суммарная установленная мощностью – 52 229,5 МВт
Гидроэлектростанции (ГЭС) – 25 351,2 МВт (48,5%),
Тепловые электростанции (ТЭС) – 26 478,1 МВт (50,7%),
Солнечные электростанции – 400,2 МВт (0,8%).
Основная электрическая сеть ОЭС Сибири (классы напряжения, кВ) – 110, 220, 500 и
1150.
Общая протяженность линий электропередачи – 102 807 км
*(данные на 01.01.2023)

18.

Объединенная энергосистема Сибири. Общие сведения.*
18
Крупнейшие генерирующие объекты
Важнейшие электросетевые объекты
1. Саяно-Шушенская ГЭС (6 400 МВт, ПАО
«РусГидро»)
2. Красноярская ГЭС (6 000 МВт, АО
«ЕвроСибЭнерго»)
3. Братская ГЭС (4 500 МВт, ООО «ЕвроСибЭнергоГидрогенерация»)
4. Усть-Илимская ГЭС (3 840 МВт, ООО
«ЕвроСибЭнерго-Гидрогенерация»)
5. Богучанская ГЭС (2 997 МВт, ПАО «Богучанская
ГЭС»)
6. Березовская ГРЭС (2 410 МВт, ПАО «Юнипро»)
7. Томь-Усинская ГРЭС (1 345,4 МВт, АО
«Кузбассэнерго»)
8. Назаровская ГРЭС (1 313 МВт, АО «Назаровская
ГРЭС»
9. Красноярская ГРЭС-2 (1 274 МВт, АО «Енисейская
ТГК (ТГК-13)»)
10. Беловская ГРЭС (1 260 МВт, АО «Кузбассэнерго»)
11. Новосибирская ТЭЦ-5 (1 200 МВт, АО «СИБЭКО»)
12. Гусиноозерская ГРЭС (1 224 МВт, АО «Интер РАО
– Электрогенерация»)
13. Иркутская ТЭЦ-10 (1 110 МВт, ООО «Байкальская
энергетическая компания»)
ПАО «ФСК ЕЭС»:
ПС 1150 кВ: Итатская, Алтай.
ПС 500 кВ: Восход, Таврическая, Заря, Барнаульская,
Рубцовская, Ново-Анжерская, Новокузнецкая, Томская,
Означенное, Алюминиевая, Енисей, Красноярская,
Камала-1, Ангара, Усть-Кут, Барабинская, Рубцовская,
Абаканская, Кузбасская, Юрга, Иртышская.
ВЛ 500 кВ: Алтай – Итатская, Экибастузская – Алтай,
Барабинская – Восход, Восход – Витязь, Аврора –
Таврическая, Барнаульская – Рубцовская, Барнаульская –
Новокузнецкая, Юрга – Ново-Анжерская, Ангара –
Камала-1.
КВЛ* 500 кВ: Саяно-Шушенская ГЭС – Новокузнецкая,
Саяно-Шушенская ГЭС – Означенное, Богучанская
ГЭС – Озерная, Богучанская ГЭС – Ангара.
ОАО «Иркутская электросетевая компания»:
ПС 500 кВ: Братский ПП 500 кВ, Иркутская, Озерная,
Тайшет, Ключи, Ново-Зиминская, Тыреть.
ВЛ 500 кВ: Братский ПП – Тайшет, Братский ПП –
Озерная, Усть-Илимская ГЭС – Братский ПП, УстьИлимская ГЭС – Братская ГЭС, Тулун – УПК Тыреть,
Ново-Зиминская – УПК Тыреть, УПК Тыреть – Ключи,
УПК Тыреть – Иркутская.
50% мощностей ОЭС Сибири – ГЭС = 10% от
выработки всей ЕЭС России
*КВЛ – кабельно-воздушная линия электропередачи

19.

Объединенная энергосистема Сибири. Общие сведения.*
Выработка электроэнергии за 2019 год – 208 695,7 млн кВт·ч
Потребление электроэнергии за 2019 год – 211 423,3 млн кВт·ч
*Данные по суточной генерации и потреблению электрической энергии в ОЭС Сибири
https://so-ups.ru/index.php?id=oes_siberia_gen_consump_day
Пресс-релизы о максимумах потребления
https://www.so-ups.ru/news-generation-max/
19

20.

English Русский Rules