Устойчивость
параллельной работы линии электропередачи играет наиболее важную роль
при передаче электрической энергии на далекие расстояния. Пропускная
способность линии по условиям устойчивости растет пропорционально
квадрату напряжения, а потому повышение напряжения электропередачи
является одним из наиболее эффективных способов увеличения нагрузки на
одну цепь, а тем самым и сокращения числа параллельных цепей. В тех случаях, когда речь идет о передаче весьма больших мощностей порядка 1 млн. кВт и более …

Устойчивость параллельной работы линии электропередачи играет наиболее важную роль при передаче электрической энергии на далекие расстояния. Пропускная способность линии по условиям устойчивости растет пропорционально квадрату напряжения, а потому повышение напряжения электропередачи является одним из наиболее эффективных способов увеличения нагрузки на одну цепь, а тем самым и сокращения числа параллельных цепей.

В тех случаях, когда речь идет о передаче весьма больших мощностей порядка 1 млн. кВт и более на большие расстояния технически и экономически является нецелесообразным, то необходимо весьма значительное повышение напряжения. При этом, однако, значительно возрастают размеры оборудования, его вес и стоимость, а также трудности его изготовления и освоения. В связи с этим за последние годы разработаны мероприятия повышения пропускной способности линий передачи, которые были бы недороги и в тоже время достаточно эффективны.

С точки зрения надежности передачи энергии имеет значение как статическая, так и динамическая устойчивость параллельной работы. Некоторые из рассматриваемых ниже мероприятий имеют значение для обоих видов устойчивости, другие же преимущественно для одного из них, что будет рассмотрено ниже.

Быстрота отключения повреждения

Общепринятым и наиболее дешевым средством увеличения передаваемой мощности является уменьшение времени отключения поврежденного элемента (линии, отдельного ее участка, трансформатора и т. п.), которое слагается из времени действия релейной защиты и времени действия самого выключателя. Это мероприятие широко применяется на существующих линиях электропередач. В отношении быстродействия за последние годы достигнуты весьма большие успехи как в области релейной защиты, так и выключателей.

Быстрота отключения имеет значение только для динамической устойчивости и главным образом для связанных электропередач при авариях на самой линии передачи. Для блочных же электропередач, где авария на линии приводит к отключению блока, динамическая устойчивость имеет значение при авариях в приемной (вторичной) сети, а потому необходимо заботиться о скорейшей ликвидации аварии именно в этой сети.

Применение быстродействующих регуляторов напряжения

При коротких замыканиях в сети, вследствие протекания больших токов, всегда имеет место то или иное понижение напряжения. Понижение напряжения может наступать и по другим причинам, например при быстром увеличении нагрузки или при отключении генераторной мощности, в результате чего происходит перераспределение мощности между отдельными станциями.

Понижение напряжения приводит к резкому ухудшению устойчивости параллельной работы. Для устранения этого необходимо быстрое повышение напряжения по концам электропередачи, что достигается применением быстродействующих регуляторов напряжения, воздействующих на возбуждение генераторов и повышающих их напряжение.

Это мероприятие принадлежит к наиболее дешевым и эффективным. Необходимо, однако, чтобы регуляторы напряжения обладали безинерционностью, а кроме того возбудительная система машины должна обеспечивать требуемую быстроту подъема напряжения и его величину (кратность) по отношению к нормальной, т. е. так называемый «потолок напряжения».

Улучшение параметров оборудования

Как указывалось выше, в общую величину сопротивления электропередачи входит сопротивление генераторов и трансформаторов. С точки зрения устойчивости параллельной работы имеет значение реактивное сопротивление (активное же сопротивление, как выше было указано, влияет на потери мощности и энергии).

Падение напряжения в реактивном сопротивлении генератора или трансформатора при его номинальном токе (токе, соответствующем номинальной мощности), отнесенное к нормальному напряжению и выраженное в процентах (или в долях единицы), является одной из важных характеристик генератора или трансформатора.

По техническим и экономическим соображениям генераторы и трансформаторы проектируются и изготовляются на определенные реактивные сопротивления, являющиеся оптимальными для данного типа машины. Реактивные сопротивления могут быть изменяемы в известных пределах, причем понижение реактивности, как правило, сопровождается увеличением размеров и весов, а следовательно, и стоимости. Однако удорожание генераторов и трансформаторов относительно невелико и экономически вполне оправдывается.

На некоторых существующих электропередачах применено оборудование с улучшенными параметрами. Следует также отметить, что на практике в некоторых случаях применяют оборудование со стандартными (типическими) реактивностями, но несколько большей мощности, рассчитанное, в частности, на коэффициент мощности 0,8, тогда как фактически, по режиму электропередачи, его следует ожидать равным 0,9 — 0,95.

В тех случаях, когда мощность передается от гидростанции и турбина может развивать мощность большую номинальной на 10%, а иногда и более, то при напорах, превышающих расчетный, возможно увеличение отдаваемой генератором активной мощности.

Переключательные посты

При аварии одной из двух параллельных линий, работающих по связанной схеме и без промежуточного отбора, она полностью выходит из строя, а потому сопротивление линии электропередачи увеличивается вдвое. Передача удвоенной мощности по оставшейся в работе линии бывает возможна, если она имеет относительно небольшую длину.

При линиях же значительной длины применяются специальные мероприятия для компенсации падения напряжения в линии и поддержания его постоянным на приемном конце электропередачи. Для этого на приемной подстанции устанавливаются мощные синхронные компенсаторы, посылающие в линию упреждающую реактивную мощность, которая частично компенсирует отстающую реактивную мощность, обусловленную реактивностью самой линии и трансформаторов.

Такие синхронные компенсаторы не могут, однако, обеспечить устойчивость работы длинной электропередачи. На длинных линиях, во избежание снижения передаваемой мощности при аварийном отключении одной цепи, могут быть применены переключательные посты, которые делят линию на несколько участков.

На переключательных постах устраиваются сборные шины, к которым с помощью выключателей присоединяются отдельные участки линий. При наличии постов при аварии отключается только поврежденный участок, а потому общее сопротивление линии увеличивается незначительно, например, при 2-х переключательных постах оно увеличивается лишь на 30%, а не вдвое, как было бы при отсутствии переключательных постов.

По отношении же к полному сопротивлению всей электропередачи (включая сопротивления генераторов и трансформаторов), увеличение сопротивления будет еще меньше.

Расщепление проводов

Реактивное сопротивление провода зависит от отношения расстояния между проводами к радиусу провода. С увеличением напряжения, как правило, увеличивается расстояние между проводами и их сечение, а следовательно, и радиус. Поэтому реактивное сопротивление меняется в сравнительно узких пределах и при приближенных расчетах обычно принимается равным х = 0,4 ома/км.

При линиях напряжением 220 кВ и выше наблюдается явление так называемой «короны». Это явление связано с потерями энергии, особенно значительными в плохую погоду. Для устранения чрезмерных потерь на корону требуется определенный диаметр проводов. При напряжениях свыше 220 кВ сплошные провода получаются столь большого сечения, что экономически оно не может быть оправдано. По этим соображениям предлагались и нашли известное применение полые медные провода.

С точки зрения короны более эффективным является применение вместо полых — расщепленных проводов. Расщепленный провод состоит из 2 — 4 отдельных проводов, расположенных друг от друга на некотором расстоянии.

При расщеплении провода диаметр его как бы увеличивается и в результате:

а) существенно понижаются потери энергии вследствие короны,

б) уменьшается его реактивное и волновое сопротивление и соответственно увеличивается натуральная мощность линии электропередачи. Натуральная мощность линии ориентировочно возрастает при расщеплении на две нитки на 25 — 30 %, на три — до 40%, на четыре — до 50%.

Продольная компенсация

При увеличении длины линии соответственно возрастает ее реактивное сопротивление и вследствие этого существенно ухудшается устойчивость параллельной работы. Уменьшение реактивного сопротивления длинной линии электропередачи повышает ее пропускную способность. Такое уменьшение наиболее эффективно может быть достигнуто путем последовательного (в разрез) включения в линию статических конденсаторов.

Такие конденсаторы по своему эффекту противоположны действию самоиндукции линии, и таким образом в той или иной мере ее компенсируют. Поэтому этот способ носит общее название продольной компенсации. В зависимости от числа и размеров статических конденсаторов может быть компенсировано индуктивное сопротивление на той или иной длине линии. Отношение длины компенсированной линии к общей ее длине, выраженное в долях единицы или в процентах, носит название степени компенсации.

Статические конденсаторы, включенные в разрез линии передачи, подвергаются воздействию ненормальных режимов, которые могут возникать при коротких замыканиях как на самой линий передачи, так и вне ее, например, в приемной сети. Наиболее тяжелыми являются короткие замыкания на самой линии.

При прохождении через конденсаторы больших аварийных токов напряжение на них значительно повышается, хотя и кратковременно, но может быть опасным для их изоляции. Во избежание этого параллельно конденсаторам включается воздушный искровой промежуток. Когда напряжение на конденсаторах превышает определенную, заранее выбранную величину, то промежуток пробивается и этим создается параллельный путь для прохождения аварийного тока. Весь процесс происходит весьма быстро, и после его завершения эффективность конденсаторов снова восстанавливается.

Когда степень компенсации не превышает 50%, то наиболее целесообразной является установка батареи статических конденсаторов в середине линии, при этом несколько уменьшается их мощность и облегчаются условия работы.

10.12.2016 Без рубрики Нет комментариев