7. Прочее оборудование

7.1 Введение В данной главе рассмотрены неблагоприятные воздействия на основные энергетические установки электромагнитных возмущений солнечного ветра (ЭМВ).

7.2 Генераторы В течение ЭМВ разница токов и гармонических колебаний, создаваемых ГИТ трансформаторами и локальное насыщение полупериода трансформатора может повредить генераторы. Были задокументированы случаи повреждения трансформаторов в момент ЭМВ, а также доказан нагрев ротора и защитных реле, которые могут привести к повреждению или поломке во время сильных электромагнитных возмущений при ЭМВ,

Восприимчивость генераторов к ЭМВ включает:

• Увеличенные гармонические токи отрицательной последовательности, приводящие к увеличению нагрева генератора за счет осциллирующего потока ротора;

• Возможность повреждения роторных компонентов, включая стопорные кольца и клинья;

• Повышенная механическая вибрация и напряжение кручения из-за повышенных токов отрицательной последовательности;

• Реле отрицательной последовательности тревожит, деятельность, или неустойчивое поведение должное к гармоническому содержанию токов отрицательной последовательности.

Воздействие на генераторы в момент ЭМВ напрямую связано с воздействием локальных трансформаторов, приводимых в состояние насыщения полупериода. Обеспечивая достаточный запас прочности для предельных значений нагрева ротора во время события, оператор генератора может смягчить воздействие ЭМВ на срок службы машины. Однако для очень крупных событий может потребоваться защитное отключение генерирующих блоков, чтобы избежать потенциального повреждения и, в координации, сбросить нагрузку в определенных областях, чтобы облегчить нагрузку на оставшиеся в сети генерирующие блоки.

7.3 Конденсаторные батареи Высоковольтные шунтирующие конденсаторные батареи обычно используются для компенсации реактивной мощности и поддержки напряжения в тяжелых условиях нагрузки. Влияние гармонических токов, генерируемых во время насыщения полупериода, зависит от ряда факторов, таких как конфигурация заземления батареи, схема защиты и импеданс системы, наблюдаемый батареей.

Шунтирующий конденсатор - это низкоимпедансный тракт для гармонических токов, генерируемых при насыщении полупериода. Таким образом, среднеквадратичный ток, протекающий через конденсаторную батарею, может существенно увеличиваться во время ЭМВ. Конденсаторные батареи могут выдерживать определенное количество среднеквадратичных перегрузок по току и перенапряжений в нормальных и аварийных условиях (стандарт IEEE 18-2002 для шунтирующих силовых конденсаторов 102). Наглядный пример напряжения конденсатора при увеличении значений ГИТ показан ниже на рис. 31:

Рис. 31 – зависимость напряжения конденсатора при увеличении значений ГИТ

Вопросы к рассмотрению:

• Заземление. Величина тока зависит от заземления. Незаземленный банк будет видеть меньший среднеквадратичный перегрузочный ток, чем заземленный, потому что он блокирует гармоники нулевой последовательности;

• Настройка релейной защиты:

• Интеллектуальные электронные устройства могут быть настроены на фильтрацию гармоники и, таким образом, быть нечувствительными к гармоническим перегрузкам по току;

• Использование защиты от перегрузки по току может использоваться в произвольном порядке;

• Неуравновешенности защиты. Высоковольтная конденсаторная батарея обычно состоит из нескольких малых последовательных и параллельных конденсаторных блоков (или аккумуляторов), чтобы соответствовать номинальным значениям напряжения и тока. Нередко один или несколько из них терпят неудачу. Если достаточное количество блоков выходит из строя, полная батарея конденсаторов отключается из‐за защиты от дисбаланса. Если аккумулятор испытывает неблагоприятную нагрузку из-за гармонических перегрузок по току во время ЭМВ, и нет защиты от перегрузки по току, аккумулятор, вероятно, отключит защиту от дисбаланса, когда несколько батарей выйдут из строя. Это сделает аккумулятор недоступным в течение оставшейся части ЭМВ, но не приведет к непоправимому ущерб. Замена поврежденных банок относительно проста и не требует специального отключения;

• Резонанс. В зависимости от импеданса системы, видимого из конденсаторной батареи, а также величины реактивного сопротивления воздушного сердечника трансформатора и величины ГИТ, возможно устойчивое состояние резонанса. Такие условия должны оцениваться на индивидуальной основе.

7.4 Шунтирующие реакторы В общем случае, шунтирующие реакторы, используемые для компенсации реактивной мощности и регулирования напряжения на длинных или слабо нагруженных линиях электропередачи, не имеют стального сердечника, поэтому их называют электрическими реакторами с воздушными сердечниками. Реактор с воздушным сердечником не насыщается и не подвержен влиянию ГИТ и гармоник, вызванных насыщением трансформатора полупериода.

7.5 Автоматические выключатели Ток в индуктивной сети может прерываться только тогда, когда он становится нулевым в течение цикла 60 Гц. Высоковольтная сеть в значительной степени индуктивна, и автоматические выключатели, предназначенные для прерывания токов повреждения и нагрузки, полагаются на преодоление нулевого тока, чтобы инициировать процесс успешного гашения дуги и прерывания тока.

Если величина ГИТ мала по сравнению с величиной токов, прерываемых во время сбоя (несколько сотен Ампер по сравнению с десятками кА в условиях сбоя), всегда будет иметь место пересечение нуля в токе, который должен быть прерван. С другой стороны, найти пересечение нуля может быть проблемой, если величина GIC превышает пиковое значение тока в слабонагруженной цепи. В таком случае дуга между полюсами выключателя не прерывалась бы, а могла бы в принципе сохраняться в течение нескольких секунд или минут и в конечном итоге повредить выключатель.

Если выключатель не может устранить неисправность, система защиты и управления либо обнаружит неправильное положение поддона выключателя, либо сохранит ток неисправности, и сигнал “отказ выключателя” инициирует процесс прерывания резервного тока. В случае прерывания тока нагрузки, при очень больших условиях ГИТ, контакты будут находиться в правильном положении (т. е. разомкнуты), но тока через прерыватель может быть недостаточно для запуска сигнала "отказ выключателя".

Данное явление является маловероятным, но заслуживает дополнительного исследования и рассмотрения, особенно со стороны производителей автоматических выключателей, а также экспертов по защите и контролю.

7.6 Проводники ГИТ может повлиять на провисание линии, особенно если цепи напряжены в условиях N-1 или N-2 во время ЭМВ. Степень влияния провеса зависит от состояния линии, тока ГМД и типов проводников (см. таблицу 7).