
- •Электроэнергетических системах
- •Введение
- •Контрольные вопросы
- •1. Описание переходных процессов в электроэнергетических системах
- •1Л. Описание переходных процессов в синхронных генераторах
- •1.2. Описание переходных процессов в нагрузках
- •Моделирование электрической сети при расчётах устойчивости
- •Описание переходных процессов в системах возбуждения генераторов
- •Описание переходных процессов в первичных двигателях и в системах регулирования скорости
- •Математическая модель электроэнергетической системы для исследования устойчивости
- •Контрольные вопросы
- •Характеристики мощности и статическая устойчивость
- •Характеристики мощности простейшей нерегулируемой электроэнергетической системы с неявнополюсными генераторами
- •Характеристики мощности простейшей нерегулируемой электроэнергетической системы с явнополюсными генераторами
- •Характеристики мощности сложных электроэнергетических систем
- •Характеристики мощности и статическая устойчивость асинхронных двигателей
- •Характеристики мощности и статическая устойчивость комплексных нагрузок узлов
- •Вычисление коэффициентов характеристического уравнения
- •Анализ корней характеристического уравнения
- •Анализ статической устойчивости простейшей нерегулируемой электроэнергетической системы методом малых колебаний
- •Определение критических напряжений узлов методом утяжеления режима
- •Анализ статической устойчивости электроэнергетической системы путём преобразования схемы
- •Определение методом утяжеления режима критических напряжений узлов.
- •Общая характеристика задачи
- •Динамическая устойчивость простейшей электроэнергетической системы
- •Энергетические соотношения, характеризующие движение ротора генератора. Способ площадей
- •Представление процесса на фазовой плоскости
- •Динамическая устойчивость сложной электроэнергетической системы
- •Общая характеристика асинхронных режимов
- •Возникновение асинхронного режима
- •Задачи, возникающие при исследовании асинхронных режимов
- •Определение параметров асинхронных режимов
- •Ресинхронизация генераторов
- •Процесс возникновения асинхронного режима в простейшей системе.
- •Статические характеристики мощности нагрузочных узлов по частоте
- •Баланс мощности в системе при изменении частоты
- •Неустойчивость частоты (лавина частоты)
- •Динамические характеристики системы при изменении частоты
- •8Л. Кратковременные перерывы питания и их последствия
- •Характерные режимы двигателей
- •Характеристика иротивоаварийиых мероприятий и их обоснование
- •Генераторы
- •Линии электропередачи
- •Трансформаторы и заземление их нейтралей
- •Мероприятия эксплуатационного характера
- •Для чего на длинных линиях применяются переключательные пункты?
- •Для чего на линиях применяется автоматическое повторное включение?
- •Для чего применяется отключение части нагрузки в переходном режиме?
Линии электропередачи
Номинальное напряжение линии
При большой протяжённости линии предельная мощность электропередачи существенно зависит от сопротивления линии, в котором преобладающее значение имеет индуктивное сопротивление.
11 Un= const
р ил ном
екп>= :
1
хг хт хл
Рис. 9.5. Схема электропередачи
Чтобы уменьшить роль Хл в общем сопротивлении электропередачи (рис. 9.5), надо увеличить номинальное напряжение линии. В относительных единицах при Uq = UHOM 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=Хг+Хт+Хп=а+-^—.
У Л ном
Предел передаваемой мощности электропередачи
Зависимость предела передаваемой мощности электропередачи от номинального напряжения линии Рт (ил ном j приведена на рис. 9.6. Повышение номинального напряжения линии целесообразно лишь до тех пор, пока предел передаваемой мощности увеличивается заметно.
EUr
/1
" а
Uл ном
Рис. 9.6. Зависимость Рщ (£/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.
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.
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 Ux = const и U2 = const, то предел передаваемой мощности электропередачи составил бы
р UjUl
Очевидно, что за счёт Хк 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.
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.
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.