Раздел 6. Расчеты нормальных и послеаварийных режимов электропередач сверхвысокого напряжения. Потери мощности и энергии в линиях СВН

Раздел 6. Расчеты нормальных и послеаварийных режимов электропередач сверхвысокого напряжения. Потери мощности и энергии в линиях СВН

Тема 6. 1. Общие положения по расчету режимов электропередач сверхвысокого напряжения

Расчеты режимов электропередач в соответствии с их цедями и задачами могут быть разделены на две группы.

К первой из них относятся расчеты, связанные с проектированием электропередачи. Их целью является определение основных параметров и состава оборудования электропередачи, обеспечение надежности ее работы, удобства эксплуатации, ремонтопригодности и возможности ее модернизации в перспективе. В этих расчетах определяются ее номинальное напряжение, схема, сечения проводов и конструкция фазы (последнее, если осваивается новый класс напряжения), мощности трансформаторов, автотрансформаторов и компенсирующих устройств и места их установки, потоки активной и реактивной мощностей, пропускная способность (и при необходимости мероприятия по ее повышению), а также другие данные, которые могут потребоваться при сооружении данной электропередачи.

К другой группе расчетов относятся эксплуатационные расчеты применительно к электропередаче, находящейся в эксплуатации, параметры и состав оборудования которой извествы. Их основной целью является определение условий, при которых обеспечиваются минимизация потерь активной мощности, энергии и минимальная себестоимость передачи электроэнергии. К эксплуатационным расчетам можно также отнести расчеты ремонтных режимов, которые проводятся в цедях обеспечения надежности электропередачи в данном ремонтном режиме, ее пропускной способности, статической и динамической устойчивости связываемых электроэнергетических систем, требуемых уровней напряжения на промежуточных подстанциях.

Особенность проектных расчетов, как правило, заключается в неполноте и неточности исходной информации. Поэтому проектные расчеты режимов электропередач СВН на первом этапе обычно ведутся с учетом ряда допущений, которые, упрощая вычисления, в то же время не влияют на принципиальные решения.

На этом этапе обычно не учитываются потери активной мощности в трансформаторах, автотрансформаторах и реакторах, а также потери на корону в силу их относительной малости. Как показывает опыт, эти допущения мало влияют на выбор основных параметров электропередачи и состав ее оборудования. Однако на последующих этапах при технико-экономическом сопоставлении данного варианта электропередачи с другими вариантами эти потери должны быть учтены.

В эксплуатационных расчетах режимов учитываются, как правило, все потери мощности и энергии в трансформаторах и автотрансформаторах, реакторах и других компенсирующих устройствах в линиях, в том числе потери на корону и утечки по изоляторам. Кроме того, применительно к конкретным условиям принимаются во внимание все ограничения по значениям токов, уровням напряжения, балансу реактивной мощности в узлах электропередачи, а также ограничения, связанные с износом оборудования, находящегося в эксплуатации. В них также учитываются все особенности схем коммутации, возникающие в процессе эксплуатации. Особое внимание должно уделяться ремонтным и послеаварийным режимам.

Электропередачи СВН могут находиться в одном из следующих режимов: нормальном, послеаварийном, особом, переходном электромагнитном, переходном электромеханическом. Обеспечение надежной работы электропередачи во всех этих режимах является основным условием проектирования и последующей ее эксплуатации.

Под нормальным режимом понимается длительный режим, при котором все оборудование электропередачи включено (за исключением реакторов в некоторых режимах) и в работе находятся все цепи линии. Обычно расчеты проводятся для режимов наибольшей передаваемой мощности (зимний вечер) и наименьшей мощности (летняя ночь). Если области существования этих режимов будут находиться в допустимых границах, то все промежуточные режимы также могут быть осуществлены.

Под послеаварийным режимом понимается режим, при котором часть оборудования электропередачи отключена. Это может быть одна из цепей линии, автотрансформатор на одной из подстанций электропередачи, синхронный компенсатор и другое основное оборудование. Послеаварийные режимы могут быть в часы как максимальных, так и минимальных нагрузок. Основная задача расчета послеаварийных режимов заключается в определении значений напряжения на подстанциях, токов в проводах линии, коэффициентов запаса по устойчивости связываемых систем и других параметров режима. При отклонении параметров режима от допустимых по послеаварийным условиям значений необходима разработка мероприятий по введению режима в допустимые границы. для линий СВН послеаварийный режим может продолжаться до суток и более, поэтому этот режим также рассматривается как длительный.

К особым режимам относятся неполнофазные, несимметричные, несинусоидальные режимы, а также режимы одностороннего включения (синхронизационные). Неполнофазные режимы в линиях СВН возникают только на время кратковременной бестоковой паузы в цикле однофазного АПВ. Длительные неполнофазные режимы для линий СВН нехарактерны, поэтому здесь эти режимы рассматриваться не будут.

Несимметричные и несинусоидальные режимы также нехарактерны для электропередач СВН. Нагрузки подстанций СВН всегда симметричны и синусоидальны. Несимметричные и несинусоидальные нагрузки возможны для отдельных промышленных предприятий или цехов, которые питаются, как правило, от сети напряжением до 110 кВ. Учитывая строгие санкции за нарушение ГОСТ на качество электроэнергии, на этих предприятиях принимаются меры по компенсации вносимых искажений, в результате чего эти искажения до сети СВИ не доходят.

Режим одностороннего включения, невзирая на его относительную кратковременность, может оказать заметное воздействие на условия работы электропередачи СВН и состав ее оборудования. Поэтому в дальнейшем этот режим будет рассмотрен.

Кратковременные переходные процессы, связанные с включением и отключением коммутационной аппаратуры и приводящие к возникновению перенапряжений, здесь рассматриваться не будут. Не будут также рассматриваться переходные электромагнитные и электромеханические режимы. для изучения этих режимов требуются иные методы и иной математический аппарат, поэтому они излагаются в других курсах.

В настоящее время при наличии мощных промышленных программ типа RASTR и др., используемых для расчета сложных электрических сетей с большим количеством узлов и несколькими классами напряжений, расчет установившихся режимов отдельной электропередачи как элемента сложной сети может быть выполнен с помощью этих программ. Однако в проектных расчетах (а тем более в учебных) удобнее выделить данную электропередачу из схемы всей системы и вести ее расчет независимо от режимов остальных ее частей. Передающая и приемная системы в этом случае могут быть представлены шинами неизменного напряжения в узлах примыкания данной электропередачи. При необходимости каждая из систем может быть представлена также эквивалентным сопротивлением, приведенным к узлу присоединения электропередачи, подключенным с другой стороны к шинам неизменного напряжения данной системы. Обычно это необходимо при определении пропускной способности электропередачи и при расчете режимов одностороннего включения.