Исследование путей повышения надёжности и качества электроснабжения потребителей энергорайона Западной Карелии

Аннотация. В работе рассмотрены основные проблемы электроснабжения потребителей энергорайона Западной Карелии и пути их решения, такие как установка батареи статических конденсаторов и строительство новых линий электропередачи 220 кВ. Также произведено экономическое сравнение данных путей решения поставленной проблемы.
Ключевые слова: Республика Карелия, устойчивость энергосистемы, элетрический режим, компенсация реактивной мощности, надёжность электроснабжения, качество электроэнергии, линия электропередачи, батарея статических конденсаторов

Объекты энергорайона Западной Карелии расположены на территории Лахденпохского, Сортавальского, Суоярвского и Питкярантского районов общей площадью 20361 км2 и населением 78719 человек по данным территориального органа Федеральной службыгосударственной статистики по Республике Карелия на 1 января 2017 года[1].

Энергорайон Западной Карелии включает в себя следующие основные энергообъекты: ПС 220 кВ Суоярви, ПС 220 кВ Ляскеля, ПС 220 кВ Сортавальская, 22 ПС 110 кВ. Генерация энергорайона Западной Карелии представлена ГЭС Сунского Каскада – Кондопожской ГЭС (ГЭС-1), Пальеозерской ГЭС (ГЭС-2) и 6 малыми ГЭС Филиала Карельский ПАО «ТГК-1», 3 малыми ГЭС АО «Норд Гидро», а также ТЭЦ ООО «РК-Гранд» (г. Питкяранта). Крупный потребитель электроэнергии – ООО «РК Гранд» – 15 МВт. Основными потребителями электроэнергии являются лесозаготовительные, лесообрабатывающие предприятия, металлообрабатывающий завод, карьер и бытовая нагрузка.

Также в энергорайоне существуют социально-значимые потребители, такие как поликлиники и котельные, перерыв в электроснабжении которых в значительной степени может повлиять на качество жизни людей в этом районе.

Более того, в рассматриваемом районе находится, пункт пропуска Вяртсиля через Российско-финляндскую границу, поэтому надёжное электроснабжение стратегически важно в том числе для обеспечения безопасности.

В энергорайоне существуют высокие риски нарушения параметров электроэнергетического режима, связанные с возможным отключением ВЛ 220 кВ Петрозаводск – Суоярви в период прохождения максимума нагрузок, а также при единичных отключениях линий 220-110 кВ в ремонтных схемах, что значительно сокращает сроки возможного проведения ремонтной кампании. Для недопущения снижения напряжения в послеаварийных режимах ниже аварийно-допустимых значений на ПС 110 кВ Поросозеро (ПС 29), ПС 110 кВ Сортавала (ПС 27) и ПС 110 кВ Ледмозеро (ПС 13) установлена автоматика ограничения снижения напряжения (далее – АОСН), действующая на отключение потребителей.

В работе рассматривается три варианта решения данной проблемы:
1) Установка батарей статических конденсаторов на ПС 220 кВ «Сортавальская» для поддержания уровня напряжения в послеаварийных режимах, а также для компенсации реактивной мощности и оптимизации потокораспределения в нормальной и ремонтных схемах сети.
2) Строительство второй цепи линии 220 кВ ПС 330 кВ Петрозаводск – ПС 220 кВ Сортавальская для недопущения выхода параметров электроэнергетического режима за допустимые пределы.
3) Замыкание транзита 220 кВ до ПС 330 кВ Каменогорская в ЭС СПб и Ленинградской области (строительство одной линии и установка АТ(Т) на 330/220 на ПС 330 кВ Каменногорская).

На протяжении всего года энергорайон является дефицитным. Дефицит мощности покрывается за счёт перетока из энергорайона Центральной Карелии по ВЛ 220 кВ Петрозаводск – Суоярви, энергорайона Петрозаводска по двум транзитам 110 кВ Петрозаводская ТЭЦ – ПС 220 кВ Суоярви, а 591 также из энергосистемы Санкт-Петербурга и Ленинградской области по транзиту 110 кВ ПС 220 кВ Сортавальская – ПС 110 кВ Кузнечная (ПС 57)[2].

Рассмотрим один из наиболее тяжёлых аварийных режимов, при котором идёт отключение линий ВЛ 220 кВ Петрозаводск – Суоярви и Л-173. При отключении этих линий рассматриваемый район частично отключается от мощностей Петрозаводской ТЭЦ, что приводит к дефициту мощности энергорайона и недопустимому снижению напряжений. Минимальное напряжение устанавливается на подстанции Пряжа и составляет 78,98 кВ. Всего же узлов с недопустимо низким напряжением четыре: Олонец, Пряжа, Коткозеро и Ведлозеро. Поднять напряжение до допустимых значений позволяет установка на ПС Сортавальская по стороне 110 кВ БСК мощностью 42 МВАр.

Также устранить аварийный режим позволяет строительство дополнительных линий 220 кВ ПС 330 кВ Петрозаводск – ПС 220 кВ Сортавальская или 220 кВ ПС 220 кВ Сортавальская– ПС 330 кВ Каменогорская за счёт дополнительного притока мощности из смежных энергорайонов.

Оценка стоимости установки батареи статических конденсаторов и строительства названных ранее линий электропередачи, произведённая по «Укрупнённым стоимостным показателям линий электропередачи и подстанций напряжением 35- 750 кВ» [3], показывает, что установка БСК обойдётся в 88,5 млн. руб., строительство ВЛ220 кВ ПС 330 кВ Петрозаводск – ПС 220 кВ Сортавальская – 2,77 млрд. руб., а ВЛ 220 кВ ПС 220 кВ «Сортавальская» – ПС 330 кВ «Каменогорская» - 2,1 млрд. руб.

Каждый из предложенных способов обладает определёнными достоинствами и недостатками. Строительство линий электропередач повышает системную надёжность энергорайона, а также покрывает рост потребляемой мощности на перспективу, однако занимает достаточно длительное время для реализации и требует значительных капиталовложений. В свою очередь, установка БСК является сравнительно быстрым и дешёвым решением данной проблемы на данный момент, однако в длительной перспективе проблема остаётся нерешённой.

Таким образом, оптимальным решением данной проблемы будет установка БСК 110 кВ 42 МВАр на ПС 220 кВ «Сортавальская» с дальнейшим проектированием строительства дополнительных ЛЭП.

Список литературы
1. Распределение населения Республики Карелия по основным возрастным группам в разрезе городских округов и муниципальных районов на 1 января 2017 года.
2.Перечень объектов диспетчеризации Филиала АО «СО ЕЭС» Карельское РДУ с их распределением по способу управления.
3. Укрупнённые стоимостные показатели линий электропередачи и подстанций напряжением35- 750 кВ.

В. С. Вершинин