Распределение напряжения, тока и реактивной мощности вдоль протяженной линии СВН

 

Полученные выше уравнения позволяют проанализировать изменения напряжения, тока и реактивной мощности вдоль протяженной некомпенсированной линии как идеализированной, так и реальной.

Для построения эпюр распределения режимных параметров следует определить условия задания исходных данных (начало или конец линии). Далее при известных параметрах линии нужно задаться значениями трех режимных величин: напряжениями начала

и конца линии  и передаваемой активной мощности . Это позволит найти реактивную мощность того конца линии, от которого ведется построение эпюр. Затем, используя системы уравнений (3. 37) и (3. 38) (при задании исходных данных в начале линии) или (3. 40) и (3. 43) (при задании данных конца) и разбив линию на ряд участков,

можно найти режимные параметры для каждой точки^*.

Ниже в качестве примера приводятся эпюры распределения режимных параметров для идеализированной и реальной линий 500 кВ длиной 500 км с проводами 3хАС-400/51 ( = 0, 021 Ом/км при ,  = 0, 308 Ом/км,  = 3, 62  См/км). Расчет проводился по данным начала линии для наиболее характерных режимов: .

Режим малых нагрузок ( ). Рассмотрим характеристики режима малых нагрузок линии при отсутствии перепада напряжений по ее концам ( ).

Характерной особенностью этого режима является избыток реактивной мощности в линии. В результате повышается напряжение в промежуточных точках линии, достигающее максимального значения в ее середине. При этом эпюры напряжений идеализированной и реальной  линий практически совпадают (рис. 3. 12, а). Максимум напряжения находится в середине линии.

Максимальное значение напряжения в рассматриваемом примере не превосходит допустимых значений. Однако при увеличении длины линии оно может значительно превзойти допустимые значения. Так, например, для такой же линии, но длиной 1000 км и при той же передаваемой активной мощности напряжение в середине линии достигает 570 кВ, что требует применения мероприятий по его снижению.

 

Рис. 3. 12. Распределение напряжения (а), тока (б) и реактивной мощности (в) по линии 500 кВ длиной 500 км при

 

Токи в промежуточных точках рассматриваемой линии меньше токов ее концов (рис. 3. 12, 6). Минимальное значение тока идеализированной линии приходится на ее середину; для реальной линии этот минимум смещен вправо. Для идеализированной линии токи по концам линии равны, для реальной они различны. В последнем случае ток начала линии больше тока ее конца, что объясняется неравными значениями реактивных мощностей  и .

Эпюра реактивной мощности реальной линии (рис. 3. 12, в) расположена ниже эпюры идеализированной линии, что объясняется влиянием активного сопротивления проводов и возникновением перетока реактивной мощности от конца линии к ее началу. Поэтому точка потокораздела реактивных мощностей смещена от середины линии вправо и совпадает с точкой минимума тока. Значения реактивных мощностей по концам линии различны. В режиме малых нагрузок они достаточно велики ( = — 215 Мвар,  = 177 Мвар), и при проектировании такой линии потребуется решение вопроса о необходимости компенсации этих мощностей и применения компенсирующих устройств.

Особенности распределения режимных характеристик, рассмотренные в данном случае, характерны для всего режима малых нагрузок в диапазоне от холостого хода до режима передачи натуральной мощности. Различия будут заключаться в значении экстремального напряжения в середине линии и реактивных мощностей по ее концам. При уменьшении передаваемой мощности эти значения будут возрастать, при увеличении снижаться.

Увеличение длины линии, как уже отмечалось, приводит к возрастанию напряжения в средней точке и росту значений реактивных мощностей по ее концам. Так, например, для реальной линии с теми же параметрами, но длиной 1000 км значения реактивных мощностей в начале и конце линии увеличиваются:  = — 460 Мвар,  = 470 Мвар, что усугубляет ситуацию с их компенсацией.

Режим передачи натуральной мощности ( ) при . Значение натуральной мощности для идеализированной линии с приведенными выше параметрами и  = 500 кВ составляет 857, 5 МВт. Эпюры напряжения (рис. 3. 13, а) и тока идеализированной линии (рис. 3. 13, 6) показывают, что эти величины распределены равномерно вдоль линии, что объясняется физическими процессами в идеализированной линии. Реактивная мощность в любой точке линии равна нулю, ее эпюра совпадает с осью абсцисс (рис. 3. 13, в).

Для реальной линии при том же значении активной мощности в начале линии картина несколько иная. Напряжение в промежуточных точках линии отличается от напряжения по ее концам (см. рис. 3. 13, а). Однако это отличие очень незначительно, в точке экстремума оно составляет всего 0, 1 %. Поэтому и для реальной линии данной длины распределение напряжения практически равномерное. При увеличении длины линии до 1000 км напряжение в точке экстремума возрастает, отличие от напряжения по концам достигает 1 %, при этом точка экстремума смещается вправо. Однако и в этом случае на линии сохраняется практически равномерное распределение напряжения.

Рис. 3. 13. Распределение напряжения (а), тока (б) и реактивной мощности (в) по линии 500 кВ длиной 500 км при

 

Токи начала и конца линии не равны, как в идеализированной линии. Однако и здесь это отличие невелико и составляет примерно 3, 5 % (см. рис. 3. 13, 6).

Главное отличие заключается в том, что в линии имеется реактивная мощность, причем ее знак (отрицательный) не изменяется по всей длине линии (см. рис. 3. 13, в), т. е. эта мощность направлена в линию на ее приемном конце и стекает с линии на передающем. Иными словами, это есть сквозной переток реактивной мощности, определяемый наличием активного сопротивления проводов, о чем говорилось выше. Значение этого перетока при перемещении точки отсчета от конца линии к ее началу несколько возрастает, что объясняет различие в токах начала и конца линии.

Режим наибольших нагрузок ( ). Рассмотрим характеристики режима  и . Эпюры распределения напряжения по идеализированной и реальной линиям приведены на рис. 3. 14, а. В связи с дефицитом реактивной мощности в самой линии, характерным для режима больших нагрузок, напряжение в ее промежуточных точках снижается и достигает минимального значения в середине линии. При этом минимальное напряжение идеализированной линии оказывается несколько ниже, чем реальной. У реальной линии точка минимума напряжения сдвинута относительно середины линии вправо на 1, 5 км. При данной длине линии снижение напряжения в средней зоне линии невелико и составляет около 5 % напряжения по ее концам.

Ток в средней зоне линии больше тока в ее начале и конце (рис. 3. 14, б). Для идеализированной линии максимум тока приходится на середину линии, для реальной линии он смещен влево от середины линии и совпадает с точкой потокораздела реактивных мощностей. В целом ток в реальной линии несколько меньше, чем в идеализированной, однако это различие невелико и составляет 3 — 4 %, причем большее различие в конце линии. Практически влияние активного сопротивления не отражается на расчетах, связанных с выбором сечения проводов и проверкой их по допустимому нагреву.

Несмотря на увеличение реактивной мощности конца реальной линии по сравнению с линией идеализированной, ток конца реальной линии все же меньше, что объясняется снижением активной мощности в конце такой линии.

В рассматриваемом режиме реактивные мощности начала и конца линии направлены в линию на покрытие дефицита реактивной мощности в ней. Эпюра реактивной мощности реальной линии смещена вниз от эпюры идеализированной линии (рис. 3. 14, в) по той же причине, что и в других режимах, — сквозного перетока реактивной мощности от конца линии к ее началу, поэтому реактивная мощность начала реальной линии по модулю существенно меньше реактивной мощности ее конца ( = 162, 3 Мвар,  = —310, 8 Мвар). Передающая и приемная системы должны обеспечить генерацию этой мощности. Без выполнения этого условия заданную активную мощность при сохранении принятых значений напряжений по концам линии передать невозможно.

Рис. 3. 14. Распределение напряжения (а), тока (б) и реактивной мощности (в) по линии 500 кВ длиной 500 км при

 

Влияние перепада напряжений по концам линии. Рассмотрим случай, когда . Влияние перепада напряжений по концам линии сказывается в возникновении сквозного перетока реактивной мощности от конца линии с более высоким напряжением к ее другому концу, где напряжение ниже. При , т. е. когда напряжение в начале линии больше напряжения в ее конце, этот переток будет направлен от начала к концу линии. При этом в реальной линии будут возникать два встречных сквозных перетока, результирующее воздействие которых будет определяться передаваемой мощностью и значением перепада напряжений.

Рис. 3. 15. Распределение напряжения (а), тока (б) и реактивной мощности (в) но линии 500 кВ длиной 500 км при

Для рассматриваемой реальной линии превалирующее значение при  имеет переток, создаваемый перепадом напряжений (152 против примерно 60 Мвар). В целом точки экстремума напряжений (рис. 3. 15, а) и токов (рис. 3. 15, 6) при  смещаются влево. Точка потокораздела реактивных мощностей также смещается влево (рис. 3. 15, в). Для реальной линии это смещение меньше, чем для идеализированной, где встречный переток отсутствует.

В режимах больших нагрузок при  происходит обратное: меняются направления реактивных мощностей начала и конца линии, при этом  увеличивается, а  уменьшается. Это обстоятельство также может быть использовано в практике, поскольку позволяет уменьшить реактивную мощность , потребляемую линией, а следовательно, уменьшить и мощность компенсирующих устройств, предназначенных для этой цели в приемной системе. Однако, как это уже отмечалось, такое решение должно иметь технико-экономическое обоснование.

Эпюры распределения режимных параметров при  приведены на рис. 3. 16.

 

Рис. 3. 16. Распределение напряжения (а), тока (б) и реактивной мощности (в) по линии 500 кВ длиной 500 км при

⇐ Предыдущая14151617181920212223Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: