Evaluation of Measures for Improving the HPP Generating Equipment Transient Stability Conditions
Abstract
One of the basic principles of managing the electric power system operation modes is to ensure the synchronous transient stability of electric power plant generating equipment. Given the rapidly growing power consumption in Russia, a growth in the number of regional power systems with a shortage of generating capacities is observed. At the same time, there is a number of power systems the available generating capacity of which is sufficient to compensate for the shortage of power in other pools. The problem that has to be dealt with under such conditions is a limited transmission capacity of existing networks, the development of which is necessary to secure reliable power supply for consumers. The Sayano-Shushenskaya hydroelectric power plant (HPP), which is Russia’s largest power plant, supplies power to the Unified Energy System via long high-capacity transmission lines. In a number of operating modes (without taking into account the emergency control arrangements), the Sayano-Shushenskaya HPP has limitations on the output power from the considerations of power system transient stability under the conditions of disturbances specified by the relevant regulatory documents. Electromechanical transients were calculated, and the most severe design-basis disturbance was determined. Technical methods and means to ensure the HPP generating equipment synchronous transient stability under the conditions of the most severe design-basis disturbance are considered. The methods and means considered include the use of a series capacitive compensation device in the Sayano-Shushenskaya HPP – 500 kV Novokuznetsk substation line (the line inductive reactance compensation degree is 50 %) and the implementation of automatic unloading functions at the HPP in case of short circuit faults in the 500 kV backbone grid as part of the emergency control system producing commands to trip the HPP units.
References
2. Вертоухов Д.Н. Неиспользуемая мощность ОЭС Сибири наносит огромный ущерб [Электрон. ресурс], URL: https://sibmix.com/?p=8920 (дата обращения 27.10.2024).
3. Комухов А.А. и др. Устройство продольной компенсации с тиристорным управлением. – Вестник РНК СИГРЭ, 2014, вып. 4, с. 110–115.
4. Саяно-Шушенская ГЭС [Электрон. ресурс], URL: https://www.so-ups.ru/odu-siberia/odu-siberia-zone/znachimye-ehnergoobekty/sajano-shushenskaja-gehs/ (дата обращения 07.09.2024).
5. Фортов В.Е., Федоров М.П., Елистратов В.В. Гидроэнергетика после аварии на Саяно-Шушенской ГЭС. – Вестник РАН, 2011, № 7 (81), с. 109–113.
6. Приказ Министерства энергетики Российской Федерации 03.08.2018 г. № 630 «Об утверждении требований к обеспечению надежности электроэнергетических систем, надежности и безопасности объектов электроэнергетики и энергопринимающих установок «Методические указания по устойчивости энергосистем» (в ред. от 20.12.2022).
7. Антонов А.В., Фокин В.К., Тузлукова Е.В. О применении устройств продольной компенсации в высоковольтных электрических сетях России. – Энергия единой сети, 2016, № 6, с. 27–40.
8. Лоцман Д.С., Вагапов Н.Р. Проблема обеспечения синхронной динамической устойчивости генераторов электростанций при близких и затяжных коротких замыканиях на примере станций ОЭС Сибири. – Электроэнергетика глазами молодежи, 2016, т. 2, с. 298–301.
9. Борисов Р.К. и др. Исследование высокочастотных импульсных перенапряжений на Саяно-Шушенской ГЭС. – Электричество, 2023, № 1, с. 36–43.
10. Лушников О.Г. Вступительное слово исполнительного директора Ассоциации «Гидроэнергетика России». – Гидроэнергетика России и зарубежных стран, 2022, № 1, с. 4.
11. Эличева М.С., Карыбекова Б.К., Шумкаров М. Повышение пропускной способности воздушной линии электропередач с помощью устройства продольной компенсации. – Research Focus, 2023, № 1, с. 131–135.
12. Фокин В.К. Коммутируемые тиристорными вентилями устройства продольной компенсации (УПК) блочно-модульной конструкции для ВЛ 220-500 кВ [Электрон. ресурс], URL: https://goo.su/U0Vr (дата обращения 19.09.2024).
13. Фокин В.К. Повышение выдачи мощности Саяно-Шушенской ГЭС с помощью емкостной компенсации на линии СШ ГЭС – «Новокузнецкая», «Кузбасская». – Энергия единой сети, 2013, № 2 (7), с. 66–73.
14. СТО 59012820.29.240.008-2008. Автоматическое противоаварийное управление режимами энергосистем. Противоаварийная автоматика энергосистем. Условия организации процесса. Условия создания объекта. Нормы и требования. М.: ОАО «СО ЕЭС», 2008, 62 с.
15. Вайнштейн Р.А. и др. Основы противоаварийной автоматики в электроэнергетических системах. Чебоксары: Изд-во РИЦ «СРЗАУ», 2015, 182 с.
16. Приказ Министерства энергетики Российской Федерации 06.06.2013 г. № 290 «Об утверждении Правил разработки и применения графиков аварийного ограничения режима потребления электрической энергии (мощности) и использования противоаварийной автоматики» (в ред. от 18.10.2018).
17. Использование цифровой системы мониторинга запасов устойчивости позволит увеличить загрузку трех крупнейших гидроэлектростанций страны (Пресс-релиз) [Электрон. ресурс], URL: https://www.so-ups.ru/odu-siberia/news/odu-siberia-news-view/news/25351/ (дата обращения 12.12.2024).
#
1. Kuznetsov O.N. et al. Mezhdunarodnyy nauchno-issledovatel’skiy zhurnal – in Russ. (International Scientific Research Journal), 2020, No. 1, pp. 29–40.
2. Vertouhov D.N. Neispol’zuemaya moshchnost’ OES Sibiri nanosit ogromnyy ushcherb (Unused Capacity of the Unified Energy System of Siberia Causes Huge Damage) [Electron. resource], URL: https://sibmix.com/?p=8920 (Date of appeal 27.10.2024).
3. Komuhov A.A. et al. Vestnik RNK SIGRE – in Russ. (Bulletin RNC CIGRE), 2014, iss. 4, pp. 110–115.
4. Sayano-Shushenskaya GES (Sayano-Shushenskaya HPP) [Electron. resource], URL: https://www.so-ups.ru/odu-siberia/odu-siberia-zone/znachimye-ehnergoobekty/sajano-shushenskaja-gehs/ (Date of appeal 07.09.2024).
5. Fortov V.E., Fedorov M.P., Elistratov V.V. Vestnik RAN – in Russ. (Bulletin of the Russian Academy of Sciences), 2011, № 7 (81), pp. 109–113.
6. Prikaz Ministerstva energetiki Rossiyskoy Federatsii (Order of the Ministry of Energy of the Russian Federation) No. 630 dated 03.08.2018.
7. Antonov A.V., Fokin V.K., Tuzlukova E.V. Energiya edinoy seti – in Russ. (Energy of Unified Grid), 2016, No. 6, pp. 27–40.
8. Lotsman D.S., Vagapov N.R. Elektroenergetika glazami molodezhi – in Russ. (Electric Power Industry in the Eyes of Youth), 2016, vol. 2, pp. 298–301.
9. Borisov R.K. et al. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2023, No. 1, pp. 36–43.
10. Lushnikov O.G. Gidroenergetika Rossii i zarubezhnyh stran – in Russ. (Hydropower of Russia and Foreign Countries), 2022, No. 1, pp. 4.
11. Elicheva M.S., Karybekova B.K., Shumkarov M. Research Focus, 2023, No. 1, pp. 131–135.
12. Fokin V.K. Kommutiruemye tiristornymi ventilyami ustroystva prodol’noy kompensatsii (UPK) blochno-modul’noy konstruktsii dlya VL 220-500 kV (Thyristor Valve Commutated Longitudinal Compensation Devices (LCD) of Block-Modular Design for 220-500 kV Overhead Power Lines) [Electron. resource], URL: https://goo.su/U0Vr (Date of appeal 19.09.2024).
13. Fokin V.K. Energiya edinoy seti – in Russ. (Energy of Unified Grid), 2013, No. 2 (7), pp. 66–73.
14. STO 59012820.29.240.008-2008. Avtomaticheskoe protivoava-riynoe upravlenie rezhimami energosistem. Protivoavariynaya avtomatika energosistem. Usloviya organizatsii protsessa. Usloviya so-zdaniya obekta. Normy i trebovaniya. (Automatic Emergency Control of Power System Modes. Emergency Control of Power Systems. Conditions of Process Organization. Conditions of Object Creation. Norms and Requirements). М.: OAO «SO EES», 2008, 62 p.
15. Vaynshteyn R.A. et al. Osnovy protivoavariynoy avtomatiki v elektroenergeticheskih sistemah (Fundamentals of Emergency Automation in Electric Power Systems). Cheboksary: Izd-vo RITS «SRZAU», 2015, 182 p.
16. Prikaz Ministerstva energetiki Rossiyskoy Federatsii (Order of the Ministry of Energy of the Russian Federation) No. 290 dated 06.06.2013.
17. Ispol’zovanie tsifrovoy sistemy monitoringa zapasov ustoychivosti pozvolit uvelichit’ zagruzku treh krupneyshih gidroelektrostantsiy strany (Press-reliz) (The Use of a Digital Stability Stock Monitoring System Will Increase the Utilization of the Country's Three Largest Hydroelectric Power Plants (Press Release)) [Electron. resource], URL: https://www.so-ups.ru/odu-siberia/news/odu-siberia-news-view/news/25351/ (Date of appeal 12.12.2024)
