Диссертация Акимжанов

91

базе уже разработанной модели оказалось возможным рассчитывать и предсказывать условия возникновения резонансов в радиальных электрических сетях. Ниже следуют примеры расчета частотных характеристик ВЛ и экспериментальное подтверждение адекватности рассматриваемой математической модели путем расчета резонирующих частот в радиальной линии и их сравнения с измеренными входными частотными характеристиками радиальной ВЛ.

3.3. Частотные характеристики ВЛ и экспериментальная проверка

адекватности выбранной математической модели

Под частотными характеристиками ВЛ будем понимать зависимость входных проводимостей фаз линии от частоты приложенного напряжения.

Величина этих проводимостей численно будет равна фазному току,

возникающему в фазах линии под действием трехфазной симметричной системы напряжений единичной величины, приложенной к зажимам линии:

U А 1.0 j0.0; UВ 0,866 j0,5;

UC 0,866 j0,5.

Программная реализация расчета частотных характеристик многопроводной ВЛ осуществлена по алгоритму представленному на рисунке П.1.9.

Для демонстрации влияния длины линии на ее частотные свойства ниже на рисунке 3.4 представлен пример результатов расчета частотных характеристик ВЛ длиной 40 и 80 км, выполненных маркой провода АС-120 на типовых опорах марки П110-5В.

б)

Рисунок 3.4. Частотные характеристики ВЛ 110 кВ: а) 40 км; б) 80 км

Из представленного рисунка видно, что с увеличением длины ВЛ увеличивается количество резонансных частот. Как показывает опыт расчета частотных характеристик ЛЭП 110 кВ одинаковых габаритов, но с разными марками провода, сечение провода практический не влияет на количество и номера резонансных частот, что иллюстрируют данные таблицы. 3.3. В ней представлены результаты расчета для крайних случаев поперечного сечения проводов (АС-70 и АС-240) габарита опор линий 110 кВ для гармоник до сотого порядка.

93

Представляют также практический интерес различия между частотными характеристиками одноцепных и двухцепных ЛЭП, а также влияние материала, количества и расположение грозозащитных тросов и их заземлений. В Приложении 2 приведены частотные характеристики ВЛ 110 кВ различной длины, выполненные проводом марки АС-120/19 на типовых одноцепных опорах (П110-5В).

Рассмотрим радиальную линию в энергосистеме 110 кВ филиала ОАО «МРСК Сибири» – «Читаэнерго». Линия электропередачи №88 распределительной подстанции 110 кВ «Орловский ГОК» питает понизительную подстанцию 110/35/10 кВ «Нижний Цасучей» с двумя трансформаторами мощностью по 6300 МВА, рисунок 3.5.

1

2

2х25

Рисунок 3.5. Схема участка сети 110 кВ «ПС Орловский ГОК – ПС Нижний Цасучей»

Линия «88» выполнена из провода марки АС-120 длиной 70 км и расположена на промежуточных опорах марки П110-5В, являющихся типовыми для одноцепных линий электропередачи, рисунок 3.6.

По результатам инструментального обследования установлено, что режим работы рассматриваемой линии близок к холостому ходу. При этом коэффициент загрузки линии по току в период максимальной передачи мощности равен 0,042 по условиям нагрева и 0,14 по экономическому току.

94

Таблица 3.3

Номера резонансных гармоник ВЛ 110 кВ на унифицированных опорах марки П110-5В при различных длинах линий

97

По полученным результатам видно, что частотных характеристик ЛЭП действительно оказывают влияние на спектральный состав тока. Наблюдаемые на полученном графике канонические гармоники скорей всего являются результатом протекания токов высших гармоник, генерируемых полупроводниковой преобразовательной техникой и усиливаемых подтекающим потоком реактивной мощности емкостного характера.

Адекватность выбранной модели режима многопроводной ВЛ экспериментально подтверждена и далее будет адаптирована для задач разработки аппарата исследования добавочных потерь.

3.4. Вывод к главе 3.

Доказана адекватность модели режима многопроводной ВЛ с распределенными параметрами, учитывающей особенности геометрии подвески проводов и несинусоидальность и несимметрию режимов, путем сравнения рассчитанных и измеренных частотных характеристик конкретной радиальной ВЛ

110 кВ. Это открывает возможность использовать ее для расчета и исследования частотных характеристик отдельных ВЛ, эпюр гармонических составляющих напряжений и токов всех гармоник, для исследования и расчета основных и добавочных потерь. В перспективе она может быть применена для моделирования сложных электрических сетей и решения аналогичных задач.

98

ГЛАВА 4. РАЗВИТИЕ МЕТОДИКИ РАСЧЕТА И ОЦЕНКИ ДОБАВОЧНЫХ

ПОТЕРЬ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В ВЛ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ

Как было указано в первой главе диссертации, для обоснования величины потерь электроэнергии в ЭС при тарифообразовании, энергоснабжающие организации рассчитывают их с применением программ расчета установившихся режимов сложных электрических сетей. Для расчета несинусоидальных режимов сложных электрических сетей соответствующих программ не существует, но даже если бы они были разработаны, то их применение потребовало бы создания сложного приборного и программного обеспечения. Другой подход – измерение режимных параметров каждого элемента с целью расчета потерь в них с последующим их суммированием – является также чрезвычайно затратным.

Поскольку потери электроэнергии в ВЛ составляют более половины суммарных потерь в ЭС, то в диссертации внимание уделено оценке добавочных потерь только в ВЛ.

В данной главе описаны основные этапы создания методики для оценки добавочных потерь в ВЛ ЭС на основе: а) реализованного в виде компьютерной программы алгоритма расчета несинусоидального режима многопроводной ВЛ, (см. гл. 3), б) ограниченного объема ВЛ обследованных в процессе энергоаудита ЭС.

4.1. Особенности режимов, проявляющиеся при расчете потерь на

частотах высшего порядка

Изменение значений токов вдоль трассы ВЛ (эпюры) зависит от конструкции применяемых опор и в значительной степени определяет потери на высших гармониках. При исследовании этих факторов могут быть использованы либо результаты измерений на реальных объектах, либо значения протекающих токов задаваемых моделью нагрузки.

99

Как было указано в предыдущей главе, поверхностный эффект проявляется в увеличении активного сопротивления при возрастании порядка гармоник. При моделировании режимов ВЛ эта зависимость учитывается с помощью таблицы 3.2

и формулы (3.8). Ниже, на рисунках 4.1 и 4.2, представлены графики, дающее представление о зависимостях удельных активных сопротивлений проводов и тросов различной площади поперечного сечения от частоты, рассчитанные по алгоритму, приведенному на рисунке П.1.1.

Рисунок 4.1. Зависимость удельного активного сопротивления проводов

различной площади поперечного сечения от номера гармоники

Рисунок 4.2. Зависимость удельного активного сопротивления грозозащитных тросов различной площади поперечного сечения от номера гармоники

Из рисунка 4.1 видно, что у сталеалюминевых проводов на 50 гармонике

удельное активное сопротивление в два раза больше, чем на основной частоте. А

100

из рисунка 4.2 видно, что у стальных тросов на 50 гармонике удельное активное сопротивление в 4-6 раз больше, чем на основной частоте. Это говорит о том, что возникающие вследствие взаимной индукции высшие гармонические составляющие тока в грозозащитном тросе могут обуславливать большую долю добавочных потерь электроэнергии.

Значительное влияние на результаты расчета добавочных потерь от протекания токов частот высшего порядка оказывают их эпюры вдоль трассы ВЛ.

В данном разделе всесторонне рассматриваются эпюры токов на примере ВЛ 110

кВ ОАО «Бурятэнерго» – «БлМ-137» длиной 76,7 км и выполненной из проводов марки АС-95/16. Представление о формах искажения входных токов дают результаты инструментальных измерений коэффициентов искажения синусоидальности токов, рисунок 4.3.

Рисунок 4.3. Графики суточного изменения коэффициентов искажения синусоидальности тока в линии «БлМ-137»

Спектральный состав тока рассматриваемого присоединения для одного момента времени (13:50) представлен на рисунке 4.4.

Рисунок 4.4. Гармонический состав тока в один из моментов времени в линии

«БлМ-137»