Параллельные возможности энергосистемы Востока
Минувшим летом без всякой помпы на востоке страны произошло событие, которое без преувеличения можно назвать значимым для всей энергетики Сибири и Дальнего Востока. Впервые в истории Объединенная энергосистема Востока была включена на параллельную синхронную работу с Объединенной энергосистемой Сибири. Длилось это недолго – в рамках испытаний, однако теперь успешно доказана возможность кратковременной совместной работы энергообъединений для существенного повышения надежности электроснабжения Транссибирской магистрали.
ЕЭС России включает в себя две синхронные зоны. В первую входит шесть параллельно работающих объединенных энергосистем (ОЭС) – Северо-Запада, Центра, Юга, Средней Волги, Урала и Сибири. Во вторую только одна – ОЭС Востока. Она объединяет энергосистемы Амурской области, Приморского края, Хабаровского края и ЕАО, а также Южно-Якутский энергорайон. Электрические связи между энергосистемами Сибири и Дальнего Востока существуют еще с середины 1980-х годов – это три линии 220 кВ вдоль Транссибирской и Байкало-Амурской магистралей. Однако длительная параллельная работа по этим линиям в настоящее время невозможна из-за их недостаточной пропускной способности, поскольку линии строились для обеспечения электроснабжения железной дороги и близлежащих населенных пунктов, а не для соединения энергосистем. Поэтому ОЭС Востока работает изолированно от первой синхронной зоны ЕЭС России – связующие линии разомкнуты на одной из подстанций на территории Забайкальского края. К востоку от этой «точки раздела» потребители получают питание от ОЭС Востока, а к западу – от ОЭС Сибири. Точка раздела между синхронными зонами не статична. Десятки раз в год она переносится с одной тяговой подстанции на другую – от Холбона до Сковородино. Делается это главным образом для обеспечения ремонтов электросетевого комплекса – как плановых, так и аварийных. Вместе с тем, перенос точки раздела всегда вызывал неудобства для железнодорожников и других потребителей, в первую очередь потому, что он связан с необходимостью кратковременного отключения запитанных от межсистемных линий потребителей, в основном электрифицированного железнодорожного транспорта. Обычно это приводит к вынужденному перерыву продолжительностью от 30 минут до двух часов в движении поездов по забайкальскому участку Транссибирской магистрали на перегонах между несколькими тяговыми подстанциями. При плановых переносах точки раздела, как правило, страдает грузовое сообщение, а при аварийных переносах, случается, останавливаются и пассажирские составы.
В конце июля и в августе 2015 года Системный оператор Единой энергетической системы (ОАО «СО ЕЭС»), чьей основной функцией является осуществление централизованного оперативно-диспетчерского управления в ЕЭС России, совместно с ПАО «ФСК ЕЭС» провел комплексные испытания с целью определения характеристик и режимных условий параллельной работы ОЭС Востока и ОЭС Сибири для повышения надежности электроснабжения забайкальского участка Транссибирской железнодорожной магистрали путем переноса точки раздела без погашения электрической нагрузки. Для этого нужно на некоторое непродолжительное время организовать параллельную синхронную (с единой частотой электрического тока) работу ОЭС Сибири и ОЭС Востока.
В первую очередь испытания должны были подтвердить саму возможность кратковременной параллельной работы энергосистем по протяженным – более 1300 километров – линиям 220 кВ, которые никогда для таких целей не предназначались и потому не были оснащены соответствующим оборудованием — системами режимной и противоаварийной автоматики. Сложность поставленной задачи определялась уже тем, что подобные испытания проводились в России впервые.
Точкой синхронизации обеих ОЭС в процессе испытаний стала подстанция 220 кВ Могоча, секционные выключатели которой в ходе проведенной ПАО «ФСК ЕЭС» реконструкции были оснащены устройствами улавливания и контроля синхронизма. Для задания установок этих устройств специалистами Системного оператора были определены допустимый угол синхронного включения и допустимая разница частот в ОЭС Востока и ОЭС Сибири. Также были рассчитаны пределы по статической и динамической устойчивости. Кроме того, поскольку линии не оснащены автоматикой ликвидации асинхронного режима (АЛАР), была организована временная токовая защита на ПС 220 кВ Могоча. Дополнительно на подстанциях 220 кВ Могоча и Сковородино были установлены регистраторы системы мониторинга переходных режимов (СМПР), предназначенные для сбора в реальном времени информации о параметрах электроэнергетического режима энергосистемы. Также во время испытаний задействовались регистраторы СМПР на Харанорской ГРЭС.
В ходе серии опытов управление режимом осуществлялось путем регулирования перетока активной мощности между ОЭС Востока и ОЭС Сибири на величину от 20 до 120 МВт. Регулирование величины перетока и частоты в соединенных на некоторое время энергосистемах производилось с помощью централизованной системы автоматического регулирования частоты и перетоков мощности (ЦС АРЧМ) ОЭС Востока, к которой подключены Зейская и Бурейская ГЭС, а также диспетчерским персоналом Филиала ОАО «СО ЕЭС» Объединенное диспетчерское управление энергосистемами Востока (ОДУ Востока) из диспетчерского центра в Хабаровске. Параметры электроэнергетического режима при этом фиксировались регистраторами СМПР и средствами оперативно-информационного комплекса ОАО «СО ЕЭС», предназначенного для приема, обработки, хранения и передачи телеметрической информации о режиме работы энергетических объектов в реальном времени. Общая продолжительность времени совместной работы энергообъединений в девяти опытах превысила три часа.
Таким образом, успешно проведенные испытания доказали возможность кратковременной параллельной работы Объединенных энергосистем Востока и Сибири. Кроме того, экспериментально были определены оптимальные параметры настройки ЦС АРЧМ ОЭС Востока и получены ценные данные, анализ которых позволил разработать мероприятия по повышению надежности работы энергосистем. Полученные результаты и положительный опыт дают возможность в будущем существенно повысить надежность электроснабжения потребителей путем кратковременного включения на параллельную работу ОЭС Востока и ОЭС Сибири при каждом переносе точек раздела. В этом случае питание всех потребителей, подключенных к межсистемным линиям электропередачи вдоль Транссибирской магистрали в восточной части Забайкальского края, прерываться не будет — потребители даже не заметят момент переключений.
Однако успех испытаний не означает мгновенного, как по мановению волшебной палочки, изменения ситуации с кратковременным погашением потребителей. Для этого еще предстоит оборудовать устройствами синхронизации секционные выключатели на принадлежащих РЖД двадцати двух подстанциях 220 кВ тягового транзита Ерофей Павлович–Могоча–Холбон. Вопрос о необходимости проведения этих работ был поднят на заседании правительственной комиссии по обеспечению безопасности электроснабжения в Дальневосточном федеральном округе, проведенным Министром энергетики РФ во Владивостоке в дни Восточного экономического форума. В результате ОАО «РЖД» было дано поручение выполнить разработку и утвердить план мероприятий, включающий в себя установку устройств синхронизации на секционных выключателях для осуществления переноса точки раздела между ОЭС Востока и ЕЭС России без погашения нагрузки.
Так или иначе, прошедшим летом Системным оператором и ФСК не только был проведен уникальный эксперимент по параллельной работе обеих синхронных зон ЕЭС России, но и созданы практические предпосылки для кардинального повышения надежности электроснабжения Транссибирской железнодорожной магистрали и других потребителей в восточной части Забайкальского края.
