Działania mające na celu poprawę stabilności i ciągłości pracy linii elektroenergetycznych na duże odległości

Stabilność pracy równoległej linii elektroenergetycznej odgrywa najważniejszą rolę w przesyłaniu energii elektrycznej na duże odległości. Zgodnie z warunkami stabilności zdolność przesyłowa linii rośnie proporcjonalnie do kwadratu napięcia, dlatego zwiększenie napięcia przesyłowego jest jednym z najskuteczniejszych sposobów na zwiększenie obciążenia obwodu, a tym samym zmniejszenie liczby obwodów równoległych .

W przypadkach, gdy przesyłanie bardzo dużych mocy rzędu 1 miliona kW lub więcej na duże odległości jest technicznie i ekonomicznie niepraktyczne, wymagany jest bardzo znaczny wzrost napięcia. Jednocześnie jednak znacznie wzrastają rozmiary sprzętu, jego waga i koszt, a także trudności w jego produkcji i rozwoju. W tym zakresie wypracowano w ostatnich latach działania mające na celu zwiększenie przepustowości linii przesyłowych, co byłoby tanie i jednocześnie dość efektywne.

Z punktu widzenia niezawodności przenoszenia mocy istotne jest, jak statyczna i dynamiczna stabilność pracy równoległej… Niektóre z omówionych poniżej działań dotyczą obu rodzajów stabilności, podczas gdy inne dotyczą przede wszystkim jednego z nich, który zostanie omówiony w dół.

Zwolnij prędkość

Ogólnie przyjętym i najtańszym sposobem na zwiększenie przesyłanej mocy jest skrócenie czasu wyłączenia uszkodzonego elementu (linia, jej wydzielona sekcja, transformator itp.), na który składa się czas działania zabezpieczenie przekaźnika oraz czas pracy samego przełącznika. Środek ten jest szeroko stosowany do istniejących linii elektroenergetycznych. Jeśli chodzi o szybkość, w ostatnich latach dokonano wielu znaczących postępów zarówno w zakresie zabezpieczeń przekaźników, jak i wyłączników automatycznych.

Szybkość zatrzymania jest ważna tylko dla stabilności dynamicznej i głównie dla wzajemnie połączonych linii transmisyjnych w przypadku awarii samej linii transmisyjnej. Dla blokowych przesyłów energii, gdzie zwarcie na linii prowadzi do wyłączenia bloku, ważna jest stabilność dynamiczna w przypadku zwarć w sieci odbiorczej (drugorzędnej) i dlatego należy zadbać o jak najszybsze usunięcie zwarcia w tej sieci.

Zastosowanie szybkich regulatorów napięcia

W przypadku zwarć w sieci, na skutek przepływu dużych prądów, zawsze następuje jedno lub drugie obniżenie napięcia. Spadki napięcia mogą wystąpić również z innych powodów, np. w przypadku gwałtownego wzrostu obciążenia lub wyłączenia zasilania generatora, co skutkuje redystrybucją mocy między poszczególnymi stacjami.

Spadek napięcia prowadzi do gwałtownego pogorszenia stabilności praca równoległa... Aby to wyeliminować, wymagany jest szybki wzrost napięcia na końcach przenoszenia mocy, co osiąga się za pomocą szybkich regulatorów napięcia, które wpływają wzbudzenie generatorów i zwiększenie ich napięcia.

Ta czynność jest jedną z najtańszych i najbardziej efektywnych. Konieczne jest jednak, aby regulatory napięcia miały bezwładność, a ponadto układ wzbudzenia maszyny musi zapewniać niezbędną szybkość narastania napięcia i jego wielkość (krotność) w stosunku do normalnego, tj. tak zwany sufit ".

Poprawa parametrów sprzętowych

Jak wspomniano powyżej, całkowita wartość rezystancja transmisji obejmuje rezystancję generatorów i transformatorów. Z punktu widzenia stabilności pracy równoległej istotna jest reaktancja (rezystancja czynna, jak wspomniano powyżej, wpływa na straty mocy i energii).

Spadek napięcia na reaktancji generatora lub transformatora przy jego prądzie znamionowym (prądzie odpowiadającym mocy znamionowej), odniesiony do napięcia normalnego i wyrażony w procentach (lub częściach jednostki), jest jedną z ważnych cech charakterystycznych generator lub transformator.

Ze względów technicznych i ekonomicznych generatory i transformatory są projektowane i produkowane dla określonych, optymalnych dla danego typu maszyn reakcji. Reaktancje mogą zmieniać się w pewnych granicach, a spadkowi reaktancji z reguły towarzyszy wzrost wielkości i wagi, a zatem i kosztów.Jednak wzrost cen generatorów i transformatorów jest stosunkowo niewielki iw pełni uzasadniony ekonomicznie.

Część istniejących linii przesyłowych wykorzystuje urządzenia o ulepszonych parametrach. Należy również zauważyć, że w praktyce w niektórych przypadkach stosuje się urządzenia ze standardowymi (typowymi) reagentami, ale o nieco większej mocy, obliczonej w szczególności dla współczynnika mocy 0,8, podczas gdy w rzeczywistości zgodnie z trybem transmisji mocy , należy oczekiwać, że będzie równy 0,9 — 0,95.

W przypadkach, gdy moc przekazywana jest z hydroelektrowni, a turbina może rozwinąć moc większą od nominalnej o 10%, a czasem nawet więcej, wówczas przy ciśnieniach przekraczających obliczone następuje wzrost mocy czynnej od generatora jest możliwe.

Zmiana postów

W razie wypadku jedna z dwóch równoległych linii pracujących w połączonym schemacie i bez wyboru pośredniego ulega całkowitemu zerwaniu, a zatem rezystancja linii elektroenergetycznej ulega podwojeniu. Przeniesienie dwukrotnie większej mocy na pozostałą linię roboczą jest możliwe, jeśli ma ona stosunkowo niewielką długość.

W przypadku linii o znacznej długości podejmuje się specjalne środki w celu skompensowania spadku napięcia w linii i utrzymania go na stałym końcu po stronie odbiorczej transmisji mocy. W tym celu potężny kompensatory synchronicznektóre przesyłają moc bierną do linii, która częściowo kompensuje opóźnioną moc bierną spowodowaną reaktancją samej linii i transformatorów.

Jednak takie kompensatory synchroniczne nie mogą zagwarantować stabilności pracy przy długim przenoszeniu mocy.Na długich liniach, aby uniknąć zmniejszenia przesyłanej mocy w przypadku awaryjnego wyłączenia jednego toru, można zastosować słupy przełączające, które dzielą linię na kilka odcinków.

Na słupach rozdzielczych rozmieszczone są szyny zbiorcze, do których za pomocą łączników podłącza się poszczególne odcinki linii. W obecności biegunów w razie wypadku odłączany jest tylko uszkodzony odcinek, a więc całkowita rezystancja linii nieznacznie wzrasta, np. przy 2 biegunach przełączających wzrasta tylko o 30%, a nie dwukrotnie, jakby to było przy braku przełączania stanowisk.

Jeśli chodzi o całkowitą rezystancję całego przesyłu mocy (w tym rezystancję generatorów i transformatorów), wzrost rezystancji będzie jeszcze mniejszy.

Separacja przewodów

Reaktancja przewodnika zależy od stosunku odległości między przewodnikami do promienia przewodnika. Wraz ze wzrostem napięcia z reguły zwiększa się również odległość między przewodami i ich przekrój, a co za tym idzie promień. Dlatego reaktancja zmienia się w stosunkowo wąskich granicach, aw przybliżonych obliczeniach zwykle przyjmuje się, że jest równa x = 0,4 oma / km.

W przypadku linii o napięciu 220 kV i większym obserwuje się zjawisko tzw. "Korona". Zjawisko to wiąże się ze stratami energii, szczególnie dużymi przy złej pogodzie.W celu wyeliminowania nadmiernych strat koronowych wymagana jest określona średnica przewodnika. Przy napięciach powyżej 220 kV uzyskuje się gęste przewodniki o tak dużym przekroju, że nie ma to ekonomicznego uzasadnienia.Z tych powodów zaproponowano wydrążone druty miedziane, które znalazły pewne zastosowanie.

Z punktu widzenia korony bardziej wydajne jest użycie zamiast wydrążonych - druty dzielone... Drut dzielony składa się z 2 do 4 oddzielnych drutów umieszczonych w pewnej odległości od siebie.

Kiedy drut pęka, jego średnica zwiększa się, w wyniku czego:

a) straty energii spowodowane koroną są znacznie zmniejszone,

b) zmniejsza się jego oporność reaktywna i falowa, a zatem wzrasta naturalna moc linii elektroenergetycznej. Naturalna siła żyłki wzrasta w przybliżeniu przy rozdzielaniu dwóch pasm o 25 — 30%, o trzy — do 40%, o cztery — o 50%.

Kompensacja wzdłużna

Wraz ze wzrostem długości linii odpowiednio wzrasta jej reaktancja, w wyniku czego stabilność pracy równoległej znacznie się pogarsza. Zmniejszenie reaktancji długiej linii przesyłowej zwiększa jej nośność. Taką redukcję najskuteczniej można osiągnąć poprzez sekwencyjne włączanie kondensatorów statycznych do linii.

Kondensatory takie w swoim działaniu są odwrotne do działania indukcyjności własnej linii, a stąd do pewnego stopnia je kompensują. Dlatego ta metoda ma ogólną nazwę kompensacja wzdłużna... W zależności od liczby i wielkości kondensatorów statycznych rezystancję indukcyjną można skompensować dla jednej lub drugiej długości linii. Stosunek długości kompensowanej linii do jej całkowitej długości, wyrażony w częściach jednostki lub w procentach, nazywany jest stopniem kompensacji.

Kondensatory statyczne wchodzące w skład odcinka linii transmisyjnej narażone są na działanie nietypowych warunków, jakie mogą wystąpić podczas zwarcia zarówno na samej linii transmisyjnej, jak i poza nią, np. w sieci odbiorczej. Najpoważniejsze są zwarcia na samej linii.

Kiedy przez kondensatory przepływają duże prądy awaryjne, napięcie w nich znacznie wzrasta, choć na krótki czas, ale może to być niebezpieczne dla ich izolacji. Aby tego uniknąć, szczelina powietrzna jest połączona równolegle z kondensatorami. Gdy napięcie na kondensatorach przekroczy określoną, wcześniej ustaloną wartość, przerwa zostaje przecięta, co tworzy równoległą ścieżkę przepływu prądu awaryjnego. Cały proces przebiega bardzo szybko, a po jego zakończeniu sprawność kondensatorów zostaje ponownie przywrócona.

Gdy stopień kompensacji nie przekracza 50%, wtedy najbardziej odpowiednia jest instalacja baterie kondensatorów statycznych na środku linii, podczas gdy ich moc jest nieco zmniejszona, a warunki pracy są łatwiejsze.