45. Применение быстродействующих выключателей и защиты для повышения устойчивости.

Увеличение скорости отключения коротких замыканий является одним из основных мероприятий по повышению динамической устойчивости электроэнергетических систем. Уменьшение длительности короткого замыкания позволяет:

- уменьшить разрушение оборудования, вызываемое электрической дугой в месте КЗ;

- уменьшить опасность перебрасывания электрической дуги, возникшей при однофазном замыкании, на неповрежденные фазы и возникновения двухфазного или трехфазного замыкания на землю.

Влияние времени отключения трехфазного КЗ на коэффициент запаса динамической устойчивости показано на рис. 8.15. Увеличение длительности короткого замыкания (с t₁ до t₂) приводит к увеличению площади ускорения и соответствующему уменьшению площади торможения, что приводит к снижению к_д и нарушению динамической устойчивости.

Время отключения короткого замыкания оказывает значительное влияние на предельную передаваемую мощность по условиям динамической устойчивости. Каждому времени отключения короткого замыкания соответствует предельно допустимая передаваемая мощность. Как видно из рис. 8.16, увеличение времени отключения уменьшает допустимое значение передаваемой мощности, особенно при трехфазном замыкании на землю.

Время отключения короткого замыкания складывается из времени, необходимого для работы защиты, и собственного времени срабатывания выключателя. Используемые в настоящее время воздушные выключатели имеют скорости отключения 0,06  0,08 с. Время работы защиты оборудования составляет 0,01  0,004 с. Поэтому время отключения короткого замыкания в современных электроэнергетических системах не превышает 0,12 с. Такой скорости отключения в большинстве практических случаев достаточно для обеспечения динамической устойчивости при возникновении КЗ.

В настоящее время разработаны вакуумные и тиристорные выключатели, которые срабатывают значительно быстрее. Время отключения или включения оборудования определяется в этом случае в основном временем работы защиты или автоматики.

46. Продольная емкостная компенсация для повышения устойчивости.

Устойчивость систем электропередач может быть значительно увеличена путем последовательного включения в линию устройств продольной емкостной компенсации (УПК), выполненных в виде конденсаторных батарей (рис. 8.17).

Если не учитывать потери и распределенность параметров линии, то ее эквивалентное сопротивление с УПК определяется выражением

х_эл = х_л – х_с = х_л(1 – к_с) (8.7) где к_с = х_с/х_л ‑ степень компенсации.

При наличии на генераторе АРВ сильного действия предельная мощность рассматриваемой системы электропередачи с УПК равна

. (8.8)

Таким образом, увеличение пропускной способности зависит от степени компенсации, чем она выше, тем больше амплитуда характеристики мощности. Однако увеличение степени компенсации может привести к значительному увеличению токов КЗ, усложнению защиты линий. Исходя из этих условий степень компенсации индуктивности линий не должна превышать 50 ‑ 70 %.

При небольших длинах и номинальных напряжениях линии место установки УПК практически не оказывает влияния на ее эффективность. Для дальних линий электропередач высокого напряжения эффективность УПК по увеличению пропускной способности зависит от места расположения компенсирующих устройств на линии, величины включенных в линию реакторов и т.д.

Для повышения устойчивости систем электропередач с УПК используется режим форсировки компенсации, т.е. автоматического уменьшения общего индуктивного сопротивления линии в аварийных режимах. Так, например, при отключении линии Л-1 форсировка УПК осуществляется путем отключения части конденсаторов выключателем B1 (рис. 8.18а) или путем включения части конденсаторов, нормально зашунтированных выключателем В2 (рис.8.18б). В обоих вариантах емкостное сопротивление х_с УПК увеличивается, а эквивалентное сопротивление линии, равное разности между реактивными сопротивлениями, уменьшается.

Более эффективным признан вариант, изображенный на рис. 8.18а, поскольку он требует меньшей мощности конденсаторов, с учетом их перегрузочной способности. Кроме того, его осуществление более быстродействующее, т.к. время отключения выключателя, как правило, меньше времени его включения. Это способствует повышению устойчивости систем электропередачи.