8.7. Подходы к моделированию и анализу энергосистемы

Моделирование энергосистемы и анализ событий ЭМВ включает в себя сравнение энергосистемы в стационарных условиях и при воздействии потоков ГИТ. Для контекста, система питания работает в нормальных условиях, когда:

• Генерация обеспечивает нагрузку и потери.

• Величины напряжения на шине находятся в допустимых пределах.

• Генерация работает в установленных пределах реальной и реактивной мощности.

• Линии передачи и трансформаторы не перегружены.

• Все вышеперечисленные условия соблюдаются после принятых непредвиденных обстоятельств, таких как неисправность шины или неправильное срабатывание защитной реле.

8.7.1 Анализ распределения потоков Многие из потенциальных отрицательных последствий события Гуд вызваны трансформатор полупериодного насыщения, что приводит к инжекции гармоник в сетях высокого напряжения и эффективной мощности реактивных потерь в сильно насыщенных трансформаторов. Связь между распределением потоков ГИТ в сети и производительность системы в стационарных условиях химически активных потерь мощности. Как указано в главе 8, отношения между потоками ГИТ в обмотке трансформатора, и эффективной потери реактивной мощности зависит от типа трансформатора (например, два‐три обмотки, количество сердечников и др.) и конструкции трансформатора (например, однофазный, трехфазный). Используя отношения, такие как те, предлагаемых в районе ДВ. Аль., и Марти Эт. Аль., реактивные потери мощности каждого трансформатора в системе могут быть рассчитаны и смоделированы в программе потока нагрузки как статические реактивной нагрузки, подключенной к трансформатору. Стоимость этих дополнительных реактивных нагрузок изменения ГИТ, которая меняется в зависимости от направления и величины геоэлектрического поля во время ЭМВ.

Не существует простого способа предсказания поведения энергосистемы при всех возможных событиях ЭМВ и конфигурациях системы. Однако существуют способы сократить количество исследований, необходимых для приемлемого уровня. Например:

• Определить направления геоэлектрического поля, вызывающие наибольшие потери реактивной мощности в ключевых участках сети. Эти ключевые части системы, но, как правило, известны опытным инженерам-проектировщикам.

• Предположить, что оборудование не уязвимым и максимально увеличить поле геоэлектрических пока после резервного напряжения или перегрузки требует управляющего воздействия.

• Как только ограничения и сценариев с точки зрения оперативно-служебной деятельности были выявлены уязвимости оборудования, если известно (например, эффекты от одной из более широко срабатывания) могут быть включены.

Предложенные выше подходы не явлются рекомендацией или руководством. Скорее, это свидетельствует о том, что при распределении потоков ГИТ, и связанными с этим потерями реактивной мощности известны (или обоснованно оценить), определяющих поведение системы становится значительный, но управляемый силой системный анализ проблемы.

8.7.2. Гармонический анализ Как обсуждалось выше, полупериод насыщения трансформатора может вводить значительное количество гармоник в высоковольтную сеть. В дополнение к возможной неправильной работе реле, обсуждаемой в главе 6, и потенциальному повреждению/отключению генератора, обсуждаемым в главе 7, в принципе существует потенциал для гармонического резонанса. Наиболее распространенным способом проведения исследований гармонического резонанса является использование программ электромагнитных переходных процессов (EMTP). Это не тривиальное упражнение. Тем не менее, это важный класс исследований, потому что система питания обычно не подвергается устойчивому сочетанию четных и нечетных гармоник.

8.7.3 Меры по смягчению воздействия Имеются недорогие, с низким риском, спецификации оборудования, которые могут повысить устойчивость к событиям ЭМВ. Например:

• Указывать значения выдерживаемых ГИТ на новых трансформаторах. До тех пор, пока отраслевые стандарты не сформируются до среднего значения

• Указывая уровни и протоколы испытаний, уровни сопротивления должны быть определены на основе системных исследований. Обратите внимание, что производители трансформаторов могут быть не в состоянии провести испытание на стойкость к потоку ГИТ. Для такого теста требуются два автотрансформатора, включенных параллельно на испытательном стенде, между которыми циркулирует постоянный ток. MVAr, требуемый для двух насыщенных трансформаторов, находится за пределами возможностей большинства трансформаторных установок.

• Запросить производителей оценить потоки ГИТ в зависимости от нагрузочной способности конструкции трансформатора для высоких пиковых уровней коротких импульсов ГИТ, а также умеренных уровней длительных уровней потока ГИТ. Используйте эти характеристики для рабочих процедур.

• Определите датчики нагрева в критических частях трансформатора.

• Указать больший запас по сопротивлению перегрузкам по току батарей шунтирующих конденсаторов.

• Укажите полную действующую среднеквадратичную защиту конденсаторной батареи.

• Включите инициируемое оператором принудительное охлаждение на трансформаторах как стандартную рабочую меру для событий ЭМВ K7 или выше (или прямого измерения ГИТ или температуры трансформатора, если доступно). Это позволило бы сэкономить время, работая с трансформаторами при более низких температурах до события.

• Контроль гармоник опроса на IED, используемых в дифференциальной защите трансформатора. Это косвенный, но простой способ контроля уровня ГИТ на трансформаторах независимо от типа и конструкции.

8.8 Выводы Комбинация повышенного поглощения реактивной мощности и введенных гармоник в систему с помощью насыщенных трансформаторов изменяет наихудший сценарий из-за малой вероятности, события ЭМВ высокой величины, на один из нестабильности напряжения и последующего падения напряжения. Поглощение реактивной мощности от насыщенных трансформаторов может привести к снижению напряжения системы. Отключение поддержки реактивной мощности от конденсаторных батарей и SVC из-за высоких гармонических токов в то время, когда насыщенные трансформаторы увеличивают потребность в ВАР, создает сценарий падения напряжения. Это именно то, что вызвало крупную неисправность энергосистемы Квебека в 1989 году.

Планировщики и операторы нуждаются в технических инструментах для моделирования потоков ГИТ и разработки смягчающих решений по мере необходимости. Разработка этих инструментов включает в себя комбинацию расчетов потока ГИТ для различных системных условий и конфигураций, тестовых волновых фронтов, представляющих события ЭМВ для различных широт и структур проводимости грунта, и подходящих моделей теплового оборудования.