Розвиток ділянки електричної мережі 110 кВ ПрАТ «Львівобленерго» з новою підстанцією «Уличне» в південній частині Львівської області

Abstract

Дана робота присвячена проектуванню нової підстанції 110/35/10 кВ «Уличне», яка має забезпечити підвищення пропускної здатності та надійності електроенергетичної мережі Півдня Львівської області, а також сприяти подальшому розвитку регіональної енергетичної інфраструктури. Розробка даного проєкту обумовлена активним зростанням промислового потенціалу регіону, розвитком туристичного бізнесу та збільшенням частки відновлюваних джерел енергії в енергетичному балансі області. Особливого значення набуває інтеграція потужностей Орівської вітроелектростанції (ВЕС), яка є найбільшою вітровою електростанцією Львівщини. Орівська ВЕС складається з десяти вітрогенераторів сумарною потужністю до 60 МВт, що потребує забезпечення надійної та гнучкої системи видачі потужності до об'єднаної енергетичної системи України. Враховуючи перспективи подальшого розвитку відновлюваної генерації в регіоні, проєктом передбачено створення нового енергетичного вузла, що дозволить сформувати резервні шляхи передавання потужності та зменшити навантаження на існуючі елементи мережі. Об’єкт дослідження. Існуюча ділянки мережі 110 кВ ПрАТ «Львівобленерго», включаючи такі об'єкти як підстанції «Стрий» (220/110/35 кВ), «Трускавець-91» (110/35/6 кВ) та ЦПС Орівської ВЕС. Оцінка стану існуючих ліній електропередачі, їх пропускної здатності, конфігурації мережі та перспектив розвитку. Предмет дослідження. Проектування нової підстанції «Уличне», з урахуванням географічних, технічних та економічних факторів. Вибір головної електричної схеми підстанції, обладнання, створення бланків оперативних перемикань, розгляд питань охорони праці та економічної складової проєкту. Мета дослідження. Здійснити техніко-економічний вибір обладнання підстанції «Уличне», обрати та обґрунтувати типи і параметри нових повітряних ліній електропередачі 110 кВ та 35 кВ, які забезпечуватимуть з’єднання нової підстанції з існуючими елементами мережі та з Орівською ВЕС. Розрахувати режими роботи ПС в ЕМ. До розглянутих режимів роботи належать як типові режими максимального та мінімального навантаження, так і наступні аварійні режими: 1. Режим вимкнення ПЛ «Трускавець-91 – Уличне»; 2. Режим вимкнення ПЛ «ЦПС Орівської ВЕС – Уличне»; 3. Режим вимкнення ПЛ «Уличне - Стрий»; 4. Режим вимкнення КЛ «ЦПС Орівської ВЕС – Трускавець-91»; 5. Режим вимкнення одного з силових трансформаторів ПС «Уличне. Виконано моделювання струмів короткого замикання, розрахунок термічної та електродинамічної стійкості обладнання, вибір комутаційної апаратури для забезпечення високого рівня надійності та безпеки експлуатації енергооб'єкту. У роботі розроблено деякі з типових бланків оперативних перемикань для нормальної схеми підстанції, а також для ремонтної схеми, призначенні для здійснення оперативним персоналом робіт з ремонту одного з силових трансформаторів та вимикача 110 кВ. Також, у даній роботі було проведено дослідження засобів та заходів з метою забезпечення охорони праці на підстанції. Було розглянуто індивідуальне завдання, пов’язане зі шкідливим виробничим фактором – шумом, та способами убезпечення персоналу підстанції та людей, домівки яких розташовані неподалік охоронної зони підстанції. Підсумовуючою частиною проєкту стало дослідження техніко-економічних показників спорудження електричної частини підстанції. Розраховано кошторис необхідного обладнання, втрати від недовідпуску електроенергії, а також періодизація витрат на технічне обслуговування та ремонт обладнання. У результаті розробки було сформовано комплексне технічне рішення щодо створення підстанції «Уличне», яке відповідає сучасним вимогам до енергетичної інфраструктури, дозволяє підвищити якість електропостачання споживачів, забезпечити умови для подальшого розвитку промисловості, туризму та відновлюваної енергетики регіону. Запропоновані рішення є технічно обґрунтованими та економічно доцільними, створюють перспективу для розвитку енергетичної мережі з урахуванням стратегічних напрямів енергетичної політики України.Extended annotation. This thesis is dedicated to the design of a new 110/35/10 kV substation «Ulichne», intended to enhance the transmission capacity and reliability of the power grid in the southern part of the Lviv region, and to support the further development of the regional energy infrastructure. The project was initiated in response to the rapid industrial growth in the area, the expansion of the tourism sector, and the increasing integration of renewable energy sources into the regional energy balance. A key aspect of the project is the integration of the Oryv wind power plant (WPP)—the largest wind energy facility in Lviv region. The Oryv WPP consists of ten wind turbines with a total installed capacity of up to 60 MW, which requires a stable and flexible system for delivering generated power to the United Energy System of Ukraine. Given the long-term potential of renewable generation in the area, the project envisions the creation of a new power node that will provide additional transmission routes and reduce the load on existing infrastructure. The object of study: the existing 110 kV transmission segment operated by "Lvivoblenergo", including key facilities such as the "Stryi" (220/110/35 kV), "Truskavets-91" (110/35/6 kV) substations and the Oryv WPP central power station (CPS). The current condition, transmission capacity, topology, and development potential of the power lines were analyzed. The subject of study is the technical design of the new "Ulichne" substation, with consideration of geographic, technical, and economic factors. The work includes selection of the main electrical connection scheme, equipment specification, preparation of standard operational switching templates, and addressing occupational safety and economic components of the project. The research objective is to develop a technically and economically justified configuration of the "Ulichne" substation, including the selection of equipment and the definition of parameters for new 110 kV and 35 kV overhead transmission lines that will connect the substation to the existing grid and the Oryv WPP. The thesis includes power system modeling under various operating conditions. The analyzed scenarios include both typical operating modes – maximum and minimum loading – and several contingency (emergency) scenarios, such as: 1. Disconnection of the “Truskavets-91 – Ulichne” OHL; 2. Disconnection of the “Oryv WPP CPS – Ulichne” OHL; 3. Disconnection of the “Ulichne – Stryi” OHL; 4. Disconnection of the “Oryv WPP CPS – Truskavets-91” cable line; 5. Failure of one of the power transformers at the "Ulichne" substation. Short-circuit current simulations were conducted, along with thermal and electrodynamic stability assessments. Appropriate switching devices were selected to ensure a high level of reliability and safety in the operation of the energy facility. As part of the operational planning, several standard switching operation templates were developed – both for the normal operational configuration and a maintenance scenario, to guide operating personnel during transformer or 110 kV circuit breaker repairs. The thesis also includes a study of occupational health and safety measures aimed at minimizing risks associated with harmful industrial factors – specifically, noise exposure. Protective measures were proposed for both substation personnel and residents living near the substation’s buffer zone. The final part of the project analyzes the technical and economic indicators of the substation’s electrical infrastructure. This includes an estimate of required equipment costs, evaluation of energy undersupply losses, and scheduling of expenses related to maintenance and repair activities. As a result, a comprehensive technical solution for the construction of the "Ulichne" substation has been developed, fully compliant with modern energy infrastructure standards. It enables a higher quality of electricity supply to consumers, supports the future expansion of industrial, tourism, and renewable energy sectors, and aligns with Ukraine’s strategic directions in energy policy. The proposed solutions are both technically sound and economically justified, offering strong potential for future development of the regional power network.