2. Линии электропередачи

   1. Номинальное напряжение линии

При большой протяжённости линии предельная мощность электро­передачи существенно зависит от сопротивления линии, в котором преоб­ладающее значение имеет индуктивное сопротивление.

11 U_n= const

р ил ном

екп>= :

1

2

х_г х_т х_л

Рис. 9.5. Схема электропередачи

Чтобы уменьшить роль Х_л в общем сопротивлении электропередачи (рис. 9.5), надо увеличить номинальное напряжение линии. В относитель­ных единицах при Uq = U_HOM сопротивления электропередачи составят:

у _ у ^6 у _ у ^6 у _ у *^'б

^У4т*н ’ ^лт ^лт*н ’ л ^лл(Ом) j-j-2 ’

*^гном ^тном ном

Х₁₂=Х_г+Х_т+Х_п=а+-^—.

У Л ном

Предел передаваемой мощности электропередачи

Зависимость предела передаваемой мощности электропередачи от номинально­го напряжения линии Р_т (и_{л ном} j приведе­на на рис. 9.6. Повышение номинального напряжения линии целесообразно лишь до тех пор, пока предел передаваемой мощно­сти увеличивается заметно.

2. EUr
   /1			" а

   Uл ном

   Рис. 9.6. Зависимость Р_щ (£/_{л ном} )

   Индуктивное сопротивление линии

Индуктивное сопротивление линий сверхвысокого напряжения (330 кВ и выше) является главным фактором, ограничивающим пропускную способность сетей этого уровня напряжения. Снизить индуктивное сопро­тивление сети, повысив тем самым предел передаваемой мощности в опре­делённом направлении передачи, можно за счёт строительства дополни­тельной, по существу, параллельной линии.

Линии сверхвысокого напряжения выполняются расщепленными про­водами. Это делается в основном для снижения потерь на корону. Линии, выполненные расщепленными поводами, имеют меньшее удельное индук­тивное сопротивление. Это благоприятно сказывается на устойчивости электрических систем.

Следует отметить, что было предложено много конструкций линий с расщепленными фазными проводами, различающихся кратностью расщеп­ления, чередованием расщепленных проводов, креплением их на опорах. Удавалось значительно снизить не только потери на корону, но и удельное индуктивное сопротивление линии (до 0,1 Ом/км и менее). Из-за снижения уровня электрической и магнитной напряжённости таких линий оказалось

возможным значительно уменьшить габариты опор. Поэтому такие линии получили название компактных. Компактные линии пока не нашли приме­нения из-за сложностей, возникающих при монтаже и эксплуатации.

3. Переключательные пункты

Для обеспечения высокой пропускной способности в послеаварийном режиме в случае двухцепных линий применяется секционирование линии на короткие участки (200 - 300 км) при помощи переключательных пунк­тов (ПП) (рис. 9.7).

ПП ПП

Рис. 9.7. Переключательные пункты на двухцепных линиях

При КЗ на линии отключается не вся цепь, а лишь повреждённый участок.

Рис. 9.8. Зависимость ^^(^пп)

На рис. 9.8 приведена зависимость предела передаваемой мощности электропередачи в послеаварийном режиме Р^^А от количества переклю­чательных пунктов на линии п _пп. Роль переключательных пунктов обычно выполняют промежуточные подстанции.

4. Последовательная ёмкостная компенсация

Для обеспечения высокой пропускной способности длинных линий сверхвысокого напряжения применяются установки продольной ёмкостной компенсации (УПК). Схема электропередачи с УПК приведена на рис. 9.9.

Рис. 9.9. Электропередача с двумя УПК

Если не учитывать активные сопротивления и проводимости на землю элементов схемы и считать, что U_x = const и U₂ = const, то предел пере­даваемой мощности электропередачи составил бы

р UjUl

Очевидно, что за счёт Х_к можно увеличить предел передаваемой мощности электропередачи настолько, что ограничивающим фактором станут активные сопротивления схемы.

Линии сверхвысокого напряжения генерируют очень большую реак­тивную мощность. Кроме того, при протекании тока через конденсаторы УПК будет генерироваться дополнительная реактивная мощность. Все это приводит к повышению уровней напряжения и к неравномерному распре­делению их вдоль линии. Для выравнивания уровней напряжений вдоль линии с обеих сторон батарей конденсаторов подключаются реакторные группы необходимой мощности. Предел передаваемой мощности рассмат­риваемой электропередачи с учётом активных сопротивлений элементов системы и их проводимостей на землю может быть получен как максимум характеристики мощности, построенной по методике п. 2.4.

Надо отметить, что из-за сравнительно малой величины тока, который можно пропустить через один конденсатор, необходимое количество кон­денсаторов в батарее оказывается большим - несколько тысяч. В целом УПК (батарея конденсаторов, реакторная группа, выключатели) стоит до­рого, но дешевле, чем параллельная линия. В России имеется две УПК, сооружённых на различных линиях 500 кВ. Одна из них эксплуатируется уже более 50 лет.

5. Электропередача с опорными напряжениями на промежуточных подстанциях

Ещё одним способом повышения эффективности дальней электропе­редачи является создание на ней промежуточных подстанций с опорными (неизменными) напряжениями (рис 9.10).

Ui= const U₃ U₄ U ₂ = const

Синхронные компенсаторы (СК) с АРВ сильного действия могут поддерживать неизменное напряжение на промежуточных подстанциях. Если мощности СК достаточны для обеспечения неизменных напряжений на шинах высокой стороны промежуточных подстанций, то длинная линия будет как бы разделена на ряд коротких участков (около 300 км), работа­ющих независимо друг от друга. Пропускная способность (предел переда­ваемой мощности) электропередачи в целом будет определяться наимень­шей пропускной способностью из всех участков. Если предположить, что в рассматриваемом случае длины участков равны, U₃ = const и £У₄ = const, то пропускная способность электропередачи повысится втрое. Необходи­мая суммарная мощность СК составит примерно 0,4 от передаваемой по линии активной мощности.

Можно обеспечить постоянство напряжения на выводах СК или даже постоянство ЭДС Е'. Для этого потребуется меньшая мощность СК, но и пропускная способность электропередачи уменьшится. Вопрос о целесо­образной мощности СК является экономическим.

Варианты электропередачи с УПК и с опорными напряжениями оди­наковой пропускной способности примерно равны по приведённым затра­там.

6. Автоматическое повторное включение

Большинство КЗ на воздушных линиях имеют неустойчивый харак­тер и после отключения линии (или только повреждённой фазы линии) са­моликвидируются. Через короткий промежуток времени («время деиони­зации») на линию вновь может быть подано напряжение и восстановлены условия нормальной работы. Эффективность применения АПВ, а также необходимые мероприятия в случае неуспешного АПВ должны подтвер­ждаться расчётами динамической устойчивости.