ОАО «Инженерный центр энергетики Урала» (ИЦЭУ), в состав которого входит Дирекция по проектированию объектов генерации, осуществляет комплексное проектирование и инжиниринг строительства и реконструкции объектов генерации, высоковольтных линий и подстанций напряжением 110−500 кВ. Акционерное общество было создано в 2002 году в соответствии с планом реформирования. К научно-проектному комплексу ОАО «РАО «ЕЭС России» были присоединены семь организаций: «Уралтеплоэлектропроект», «УралОРГРЭС», «УралВТИ», «УралВНИПИэнергопром», «Уралэнергосетьпроект», «Уралсельэнергопроект» и «Челябэнергосетьпроект».

Сегодня ОАО «Инженерный центр энергетики Урала» входит в ОАО «Энергостройинвест-Холдинг» и занимает лидирующие позиции в проектном сопровождении строительства и реконструкции энергетических объектов на Урале и в Западной Сибири. Стратегическими заказчиками являются Федеральная сетевая компания «ЕЭС России», региональные сетевые компании, тепловые генерирующие компании оптового рынка (ОГК), территориальные генерирующие компании (ТГК), а также предприятия металлургии, нефтегазодобычи и переработки.

Анализ возможностей и выбор программного комплекса EnergyCS

При проектировании главной схемы электрической станции и выборе основного оборудования необходимо выполнять расчеты токов короткого замыкания и расчет установившихся режимов. Программа для расчетов установившихся режимов, которая применялась на предприятии раньше, предполагала достаточно трудоемкий процесс ввода исходного описания сети. Программа расчета токов коротких замыканий не позволяла использовать модель сети, подготовленную для расчета установившихся режимов, и требовала довольно своеобразного ввода исходных данных, более характерного для программ под MS DOS.

Подробное рассмотрение комплекса EnergyCS на предмет возможности его внедрения в систему проектирования энергетических объектов позволило говорить о следующих достоинствах этой программной разработки:

  • программа включает модуль расчета ТКЗ и модуль расчета установившегося режима, причем для этих расчетов схему сети можно задать один раз;
  • расчет токов короткого замыкания, реализованный в программе, соответствует ГОСТ 27514−87 и РД 153−34.0−20.527−98;
  • программа позволяет быстро и наглядно задать схему электрических соединений. Предусмотрено отключение любого элемента схемы, что дает возможность быстро просчитать различные режимы ее работы;
  • выполняется расчет сопротивлений всех элементов схемы по каталожным данным оборудования, а также расчет допустимых токов нагрузки оборудования. При расчете установившегося режима очень наглядно отображаются перегруженные участки схемы;
  • EnergyCS позволяет рассчитать токи короткого замыкания во всех узлах схемы, а также в одном узле с отображением токов КЗ в ветвях схемы, что удобно при выборе генераторных выключателей;
  • с наименьшими трудозатратами на ввод и вывод схемы программа позволяет получить качественное графическое изображение расчетной схемы c нанесенными результатами;
  • при необходимости возможно документирование исходных данных и результатов расчетов в формате обычных документов MS Word. Схема с результатами расчета может быть выведена в AutoCAD;
  • при возникновении проблем, связанных с использованием программы, разработчики в кратчайшие сроки предоставляют всю необходимую помощь;
  • программа постоянно совершенствуется, а это означает, что будут учтены новые стандарты и ГОСТы.

В 2005 году ИЦЭУ приобрел у ЗАО «СиСофт» шесть сетевых лицензий программного комплекса EnergyCS, включающего модули EnergyCS ТКЗ и EnergyCS Режим.

К настоящему времени исходные версии EnergyCS ТКЗ и EnergyCS Режим претерпели значительные изменения, в том числе и благодаря усилиям сотрудников инженерного центра, которые в процессе активной эксплуатации программ совместно с разработчиками устраняли неточности. Добавились и новые функциональные возможности EnergyCS.

Применение программного комплекса

Началу практического использования EnergyCS предшествовала проверка его возможностей в части расчета сопротивлений всех возможных элементов схемы. Контрольный пример расчета был выполнен сначала вручную, а затем средствами программы. Достаточно хорошее совпадение результатов стало еще одним серьезным аргументом в пользу EnergyCS. Параллельно уточнялись особенности программы. Так, например, к одному узлу нельзя подключать больше одного источника ЭДС, в этом случае следует включать в схему дополнительные элементы — выключатели.

Программный комплекс с успехом использовался при проектировании главной схемы и выборе основного оборудования для Пермской ТЭЦ-6, Пермской ТЭЦ-9 и многих других объектов.

Особо отметим большой объем расчетов, выполненных в составе предпроектных предложений по концепции перспективного развития электрической схемы Пермской ТЭЦ-9. Основной целью этой работы было определение возможных вариантов реконструкции главной электрической схемы ТЭЦ. При этом требовалось предусмотреть рост нагрузок на существующих присоединениях в связи с планируемым вводом новых присоединений, а также учесть планы по монтажу новых генерирующих мощностей и вывод из эксплуатации энергооборудования, выработавшего свой ресурс.

Было рассмотрено четыре варианта главной схемы — с ее поэтапным развитием и ростом нагрузок.

С помощью EnergyCS выполнялись:

  • расчет токов короткого замыкания, выбор вновь устанавливаемого и заменяемого оборудования при реконструкции главной схемы электрических соединений ТЭЦ;
  • расчет потокораспределений по элементам электрической схемы для каждого этапа развития с учетом ремонтных режимов и аварийных ситуаций.

На первом этапе рассчитывалась существующая схема для анализа уровня токов короткого замыкания и распределения мощности по ветвям схемы. В программе была сформирована расчетная схема, приведенная на рис. 1. Для расчета токов короткого замыкания использовался модуль EnergyCS ТКЗ (рис. 2). В графическом виде были выведены результаты расчета токов короткого замыкания во всех узлах схемы и ток короткого замыкания в каждом значимом узле с растеканием по ветвям. Затем в этот расчет, сохраненный под другим именем, были добавлены существующие нагрузки летнего режима. Полученный расчет специалисты также сохранили под другим именем и откорректировали в нем нагрузки зимнего режима. Для расчета установившегося режима использовался модуль EnergyCS Режим (рис. 3). В графическом виде были выведены результаты расчета: токи и мощности на ветвях схемы в рабочем (летнем и зимнем), а также в ремонтном и аварийном режимах. На следующем этапе выполнялась замена выработавшего свой ресурс трансформатора связи на трансформатор большей мощности с учетом перспективного роста нагрузок. Такая замена приводила к росту токов короткого замыкания, что и потребовало выполнения соответствующих расчетов. Была произведена и замена блока «генератор — трансформатор» с учетом роста нагрузок.

Программа EnergyCS позволила быстро получить результат и смоделировать четыре варианта развития схемы, что, учитывая количество расчетов, было бы невозможно без использования данного программного комплекса. К итоговой документации прилагались 57 выведенных в AutoCAD листов с результатами расчетов.

Заключение

Применение программного комплекса сократило сроки выполнения проекта и повысило качество проектирования. С учетом всей сложности и трудоемкости расчетов по токам КЗ и по установившимся режимам освоение программного комплекса специалистами, прежде с ним не работавшими, занимает не так уж много времени. Программа удобна и наглядна, а возможность консультаций с разработчиками EnergyCS позволяет всегда быть уверенными в достоверности получаемых результатов.

Рис. 1. Подготовка исходных данных для расчетов токов КЗ (модуль EnergyCS ТКЗ)
Рис. 1. Подготовка исходных данных для расчетов токов КЗ (модуль EnergyCS ТКЗ)
Рис. 2. Результаты расчета токов короткого замыкания в графическом виде (модуль EnergyCS ТКЗ)
Рис. 2. Результаты расчета токов короткого замыкания в графическом виде (модуль EnergyCS ТКЗ)
Рис. 3. Один из вариантов представления результатов расчета установившегося режима (модуль EnergyCS Режим)
Рис. 3. Один из вариантов представления результатов расчета установившегося режима (модуль EnergyCS Режим)
Людмила Пузыня,
главный специалист
электротехнического отдела
института «УралВНИПИэнергопром»

Ольга Герулайтис,
зав. группой САПР ОИТ

Николай Ильичев,
главный специалист CSoft Иваново