Раздел 7. Режим одностороннего включения протяженной линии сверхвысокого напряжения
Раздел 7. Режим одностороннего включения протяженной линии сверхвысокого напряжения
Тема 7. 1. Общая характеристика режима одностороннего включения линии
Под режимом одностороннего включения линии понимается режим, при котором линия включена только с одной стороны. Этот режим может возникнуть внезапно или быть заранее запланированным. Внезапное возникновение такого режима возможно в результате неправильной работы устройств защиты и автоматики иди ошибочных действий персонала в процессе оперативных переключений. Естественно, в этом случае никакой предварительной подготовки к этому режиму не проводилось. Заранее запланированный режим одностороннего включения может быть при выводе линии в ремонт и последующем ее включении или в синхронизационных режимах электропередачи. В этих случаях возможна предварительная подготовка к этому режиму. Режим одностороннего включения протяженных линий СВН характеризуется значительным повышением напряжения на отключенном конце линии и резким увеличением стока реактивной мощности с линии на включенном конце. При определенной длине линии параметры режима могут выйти за допустимые пределы, если не принимать соответствующих предупреждающих мер. В качестве таких мер могут использоваться мероприятия режимного или схемного характера: снижение напряжения на включенном конце линии в тех случаях, когда это возможно, и установка шунтирующих реакторов с возможностью их мгновенного включения, если они перед этим были отключены (искровое включение реакторов). Помимо повышения напряжения на отключенном конце линии и стоков реактивной мощности с линии этот режим может привести также к возникновению самовозбуждения синхронных машин: генераторов, синхронных компенсаторов и двигателей, что в свою очередь, требует выполнения предупреждающих мероприятий.
Режим одностороннего включения, несмотря на его кратковременность, может оказать существенное влияние на состав оборудования электропередачи, в частности на применение шунтирующих реакторов и их расстановку по линии.
Тема 7. 2. Режим одностороннего включения линии без компенсирующих устройств
Рассмотрим линию длиной При токе
В этой главе с целью упростить расчетные выражения в дальнейшем будут использоваться уравнения идеализированной линии. Поскольку знаменатель дроби в (7. 1) всегда меньше единицы, напряжение на отключенном конце линии будет больше напряжения в ее начале. Этот вывод также следует из схемы замещения (рис. 7. 1, 6), на которой индуктивное сопротивление продольной ветви схемы замещения Из (3. 24) при
Рис. 7. 1. Некомпенсированная линия в режиме одностороннего включения: а — схема линии; б — П-схема замещения идеализированной линии при отключенном выключателе в ее конце
или с учетом (7. 1)
Из уравнений (3. 24) ток в промежуточной точке идеализированной линии при Мощность в промежуточной точке линии находится как или с учетом (7. 1)
Эпюры распределения напряжения и реактивной мощности приведены на рис. 7. 2. Эта реактивная мощность стекает с линии в энергосистему или генераторы электростанции, к шинам которой эта линия подключена.
Ток и мощность в начале линии при
Рис. 7. 2. Эпюры распределения модулей напряжения
Из уравнений (7. 1) и (7. 5) следует, что по мере увеличения длины линии возрастают значения напряжения на отключенном конце линии и реактивной мощности, стекающей с линии в этом режиме. При длине линии 1500 км (четверть волны) эти значения для идеализированной линии равны бесконечности. Для реальной линии при этой длине напряжение на отключенном конце будет иметь некоторое конечное значение за счет коронирования, однако и в этом случае напряжение будет достаточно высоким и будет представлять опасность для изоляции линии и оборудования. Мощность в начале реальной линии будет также достаточно высока, кроме того, в ней появится активная составляющая за счет потерь мощности на нагрев проводов и корону. Зависимость напряжения конца идеализированной линии Входное сопротивление идеализированной линии для рассматриваемого режима определяется как
Из уравнения (7. 6) видно, что входное сопротивление линии длиной менее 1500 км в данном режиме имеет емкостный характер и уменьшается по мере увеличения ее длины. При длине линии 1500 км ( Для пояснения этого явления рассмотрим схему замещения идеализированной линии в режиме одностороннего включения (см. рис. 7. 1, 6). В этом режиме индуктивное сопротивление продольной ветви и емкостное сопротивление поперечной ветви Рис. 7. 3. Распределение напряжения 2 на отключенном конце линии и зависимости от ее длины (
При длине линии 1500 км эти два сопротивления (индуктивное и емкостное) оказываются равными по модулю, а их сумма равна нулю, что и свидетельствует о резонансе напряжений. Такая трактовка несколько приближенна, однако она достаточно точно отражает сущность процессов, происходящих в линии.
Как уже отмечалось, напряжение на отключенном конце линии в рассматриваемом режиме больше, чем напряжение в ее начале. В соответствии с Правилами технической эксплуатации по условиям работы изоляции оборудования подстанций СВН (выключателей, трансформаторов тока, реакторов и др. ) допускается кратковременное повышение напряжения, но не более чем на 10 % выше номинального, причем длительность такого повышения должна быть не более 20 мин. Таким образом, кратковременно допустимое напряжение на отключенном конце линии
Приняв Для линии длиной 400 км напряжение на ее отключенном конце т. е. практически на грани допустимого напряжения. При увеличении длины линии необходимо принимать меры по снижению напряжения в ее конце. Реактивная мощность, стекающая с линии, может иметь достаточно большие значения. Так, например, для линии 500 кВ длиной 400 км при среднем значении волнового сопротивления Столь большое значение реактивной мощности требует выполнения мероприятий по ее компенсации. Рассмотрим ситуацию, когда шины, к которым подключена линия, не являются шинами неизменного напряжения, т. е. когда сопротивление питающей системы, приведенное к этим шинам, не равно нулю. На практике это может быть в следующих случаях: 1) рассматриваемая линия подключена к шинам электростанции, генераторы которой оснащены регуляторами возбуждения пропорционального или сильного действия, поддерживающими или переходную ЭДС генератора
В этом случае эквивалентное сопротивление питающей системы с регулятором пропорционального действия равно где трансформатора; с регулятором сильного действия Рис. 7. 4. Схема генератор—трансформатор—линия: а — схема линии; б — схема замещения линии четырехполюсником
Сопротивления 2) шинами неизменного напряжения являются шины среднего напряжения питающей системы, а шины высшего напряжения, к которым подключена рассматриваемая линия, связаны с последними через автотрансформаторы; в этом случае 3) шины высшего напряжения данной подстанции связаны с шинами неизменного напряжения системы некоторой сложной схемой, представленной эквивалентным сопротивлением Представление линии четырехполюсниками дано на рис. 7. 4, 6. При учете сопротивления
где В этих случаях коэффициент эквивалентного четырехполюсника или его модуль
Напряжение на отключенном конце линии
где
Как следует из (7. 9), При определенном соотношении между параметрами системы и линии значение Длина линии, при которой наступает резонанс, может быть найдена из (7. 9). Положив откуда Изменение напряжения на отключенном конце линии в зависимости от ее длины и распределение напряжения в данном случае представлено на рис. 7. 5, из которого видно, что резонанс наступает при меньшей длине линии и напряжение на отключенном конце повышается более резко, чем в случае, когда сопротивление системы не учитывается.
Напряжение в начале линии при учете сопротивления системы
где Реактивная мощность в начале линии рассчитывается по (7. 5), где В данном случае реактивная мощность на шинах системы
где
Рис. 7. 5. Графики влияния сопротивления системы на напряжение 1 — сопротивление отсутствует; 2 — с учетом сопротивления системы
Распределение напряжения вдоль линии определяется из (7. 2) при Подставив в уравнение (7. 11) значения
Если сопоставить два рассмотренных выше случая (линия подключена к шинам неизменного напряжения и линия подключена к таким же шинам через некоторое реактивное сопротивление), то, как следует из полученных уравнений, напряжение на отключенном конце линии Как было показано выше, напряжение на отключенном конце электропередачи может превышать допустимые значения. Это обстоятельство требует применения средств, позволяющих снизить напряжение 1) снижение напряжения в начале линии таким образом, чтобы напряжение в конце соответствовало желаемому значению 2) включение шунтирующих реакторов в конце линии или в ее промежуточных точках, расположенных ближе к концу. Первый способ может быть использован при плановом отключении линии и выполнен снижением напряжения на зажимах генератора в случае, когда рассматриваемая линия питается от удаленной электростанции и на нее работает выделенный генератор. В случае, если линия подключена к шинам неизменного напряжения системы через автотрансформатор, необходимо изменение коэффициента трансформации (за счет РПН) этого автотрансформатора. В этих случаях напряжение в начале линии определяется как
где желаемое напряжение Реактивная мощность в начале линии определяется выражением (7. 5) при подстановке в него значения
Рис. 7. 6. Зависимости напряжения
Зависимости Для схемы генератор—трансформатор — линия (см. рис. 7. 4, а) реактивная мощность, стекающая с линии в генератор, находится как
где Напряжение на выводах генератора составляет
где Снижение напряжения на выводах генератора допустимо лишь до Если данная линия связана с шинами неизменного напряжения системы через автотрансформатор, возможное снижение напряжения в начале линии Следует иметь в виду, что мощность
Иными словами, ток статора генератора в этом режиме не должен превышать его номинальное значение. Ток
Для гидрогенератора допустимая потребляемая мощность в режиме одностороннего включения линии может быть определена следующим образом:
где В случае, если условия (7. 18) и (7. 20) не выполняются, необходимо рассмотреть возможность совместной работы двух генераторов на данную линию или использовать шунтирующие реакторы. Снижение напряжения в начале линии как средство нормализации режима не может быть рекомендовано во всех случаях. В частности, его нельзя использовать, когда к шинам, от которых отходит рассматриваемая линия, подключены другие линии, несущие нагрузку, или эти шины являются шинами системы, в которой напряжение может изменяться лишь в незначительных пределах. В последних случаях для нормализации режима линии, отключенной с одного конца, необходимо использовать шунтирующие реакторы.
Воспользуйтесь поиском по сайту: ![]() ©2015 - 2025 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|