 |
Линия с установкой продольной емкостной компенсации
|
|
|
|
Рассмотрим линию с установкой продольной компенсации, включенной в ее середине. Примем для начала, что реакторы на выводах УПК отсутствуют (рис. 5. 7, а); будем, как и ранее, считать, что все параметры линии и УПК заданы, известны также напряжения на концах линии 
и активная мощность 
.
Алгоритм расчета здесь такой же, как в подпараграфе 5. 3. 1. По заданным параметрам линии и УПК находятся параметры эквивалентного четырехполюсника (рис. 5. 7, б), и по ним определяются собственные и взаимные сопротивления всей электропередачи. То же самое можно сделать, используя П-схемы участков линии (рис. 5. 7, в). Затем находятся угол 
между напряжениями по концам линии 
и 
реактивная мощность начала линии 
. По параметрам режима в начале линии можно определить напряжение на выводах конденсаторной батареи 
, реактивную мощность в конце первого и начале второго участков линии 
и в конечном итоге параметры режима на приемном конце электропередачи. Зная параметры по концам каждого из участков линии, пользуясь методикой, приведенной в подпараграфе 5. 3. 1, можно построить эпюры распределения напряжения, тока и реактивной мощности по каждому из участков линии.
Рис. 5. 7. Линия с УПК в промежуточной точке:
а — схема линии; б — схема замещения участков линии П-схемами; в — схема замещения линии эквивалентным четырехполюсником
Характерной особенностью режима линии с УПК является повышение напряжения на выводах конденсаторной батареи по сравнению с напряжениями по концам линии. При некоторых условиях, определяемых длиной участков линии и емкостью батареи, напряжения на ее выводах могут превышать допустимые значения, что вынуждает принимать меры по их снижению. В рассматриваемой схеме повышение напряжения на конденсаторной батарее определяется двумя причинами.
|
|
|
Одна из них заключается в том, что конденсаторная батарея (КБ) при протекании по ней рабочего тока линии генерирует реактивную мощность
(5. 22)
значение которой может достигать сотен мегавар. Эта мощность растекается в обе стороны от КБ через индуктивные сопротивления участков линии, увеличивая тем самым напряжение на выводах УПК.
Другая причина связана с тем, что емкость, включенная последовательно в линию, компенсирует часть ее индуктивного сопротивления, как бы уменьшая тем самым длину линии на 
. В то же время емкостная проводимость этого участка длиной
(5. 23)
остается некомпенсированной. Эта емкость избыточна, она не участвует в балансе реактивных мощностей линии, что также ведет к повышению напряжения на выводах конденсаторной батареи.
Обе эти причины определяют распределение напряжения и реактивной мощности по линии.
В табл. 5. 3 приведены результаты расчета режима по упомянутой выше методике для линии 500 кВ длиной 1000 км с проводами 3хАС400/51; УПК включена в середине линии (рис. 5. 8, а); степень компенсации 40 %; напряжение по концам линии во всех режимах U1 =
U2 = 520 кВ.
Расчет проводился для трех характерных режимов идеализированной и реальной линий: 
.
Таблица 5. 3
Параметры режима линии с УПК в зависимости от передаваемой мощности
Эпюры реактивных мощностей и напряжения на некомпенсированных участках линии могут быть построены по (3. 38) или (3. 43) для идеализированной линии и по (3. 37) или (3. 40) для реальной линии с учетом того, что базисная мощность определяется по напряжению того конца участка линии, от которого ведется отсчет текущей координаты.
Распределение напряжения по идеализированной линии при включении УПК в ее середине приведено на рис. 5. 8, 6. для такой линии напряжения по обе стороны конденсаторной батареи равны 
, что возможно только при включении УИК в середине линии. Для реальной линии при учете активного сопротивления проводов эти напряжения не равны 
. В зависимости от длины линии, степени компенсации и передаваемой мощности это различие может достигать 4—5 % номинального напряжения. При этом напряжение 
для реальной линии несколько выше, а напряжение 
несколько ниже, чем для идеализированной линии. Однако оба эти напряжения остаются, как правило, выше допустимых значений.
|
|
|
При передаваемой мощности меньше натуральной конденсаторная батарея генерирует относительно небольшую реактивную мощность, которая дополняется избыточной зарядной мощностью самой линии. В результате с обоих концов линии стекает реактивная мощность большая, чем в линии без УПК в таком же режиме (рис. 5. 8, в).
Рис. 5. 8. Распределение напряжения и реактивной мощности по линии с УПК, включенной в ее середине:
а — схема линии; б — распределение напряжения; в — распределение реактивной мощности
В случае, когда передаваемая мощность больше натуральной, генерация реактивной мощности КБ существенно увеличивается за счет возрастания тока линии. Эта мощность в значительной мере компенсирует тот дефицит реактивной мощности, который возникает в линии при передаваемой мощности больше натуральной. Однако в общем случае полной компенсации за счет КБ может не быть, поэтому оставшийся дефицит покрывается за счет передающей и приемной систем, реактивная мощность которых направлена в линию (рис 5. 8, в).
Для реальной линии с учетом активного сопротивления эпюры реактивных мощностей расположены несколько ниже. Здесь сказывается встречный переток реактивной мощности, о котором говорилось в подпараграфе 3. 7. 2.
Рис. 5. 9. Зависимость напряжения на выводах КБ от передаваемой мощности для линий различной длины:
Зависимости напряжения на выводах КБ от передаваемой мощности для различных длин идеализированной линии 500 кВ при степени компенсации 40 % приведены на рис. 5. 9, из которого видно, что эти напряжения 
много выше допустимых. При этом для более длинной линии (1000 км) эта зависимость выражена более явно, чем для линии 500 км.
|
|
|
Для снижения напряжения до допустимых значений на выводах КБ необходимо компенсировать избыточную зарядную мощность линии и реактивную мощность, генерируемую КБ. С этой целью на выводы КБ включаются реакторы, желательно регулируемые (в особенности для протяженных линий), что необходимо для уменьшения их отрицательного влияния на пропускную способность линии. Для относительно коротких линий эта проблема менее остра, так как напряжение на выводах КБ слабо зависит от передаваемой мощности, и поэтому в этих случаях могут использоваться неуправляемые реакторы.
Включение реакторов на выводы конденсаторных батарей отрицательно сказывается на пропускной способности линии, поскольку при этом увеличивается значение коэффициента 
эквивалентного четырехполюсника. Выбор реакторов является отдельной задачей, которая здесь не рассматривается. Эта многофакторная задача имеет оптимизационный характер при двух ограничениях: напряжения на КБ должны быть не выше допустимых значений и пропускная способность линии должна быть максимально возможной. Решение этой задачи следует искать для каждого конкретного случая с учетом длины линии, места установки УПК, степени компенсации и других факторов.
Выше был рассмотрен случай, когда установка продольной компенсации включена в середине линии. При смещении точки включения УПК в ту или иную сторону картина меняется. Ниже приводятся результаты анализа режимов для той же линии 500 кВ, что рассмотрена выше, и при тех же значениях мощностей 
, что указаны в табл. 5. 3, но при включении УПК на расстоянии 250 км от начала линии.
При смещении УПК от центра линии в сторону передающей системы (рис. 5. 10, а) и при 
напряжение на левом выводе УПК снижается, а на правом возрастает (рис. 5. 10, б), что объясняется изменением соотношения сопротивлений первого и второго участков линии. Снижается реактивная мощность, генерируемая КБ, в сторону передающей системы, но одновременно возрастает мощность, направленная в сторону приемной системы. В результате уменьшения длины первого участка линии баланс реактивных мощностей в нем складывается так, что, несмотря на некоторое снижение реактивной мощности КБ, о чем сказано выше, на этом участке возникает избыток реактивной мощности, стекающей в сторону приемной системы (сравните с рис. 5. 8, б), где УПК включена в середине линии).
|
|
|
Рис. 5. 10. Распределение напряжения и реактивной мощности по линии с несимметричным включением УПК при 
:
а — схема линии; б — распределение напряжения; в — распределение реактивной мощности
При 
напряжение и реактивная мощность УПК со стороны передающей системы становятся больше, чем аналогичные параметры с другой стороны УПК (рис. 5. 10, в), что объясняется избыточной в данном режиме реактивной мощностью второго, более длинного, участка. Эта реактивная мощность стекает в конденсаторную батарею и, проходя через нее, участвует в выработке дополнительной реактивной мощности. Отсюда реактивная мощность конца первого участка
(5. 24)
К этой реактивной мощности добавляется избыточная в этом режиме реактивная мощность первого участка линии, и в результате в приемную систему стекает значительная реактивная мощность, что требует применения мер по ее компенсации.
Включение УИК на расстоянии 250 км от конца линии приводит к таким же результатам, но со стороны приемного конца линии. Эпюры напряжения и реактивной мощности являются зеркальным отображением эпюр, приведенных на рис. 5. 10, при этом эпюры реактивной мощности меняют знак.
|
|
|
