Măsuri de îmbunătățire a stabilității și a funcționării continue a liniilor electrice pe distanțe lungi

Stabilitatea funcționării în paralel a liniei electrice joacă cel mai important rol în transmiterea energiei electrice pe distanțe lungi. În funcție de condițiile de stabilitate, capacitatea de transmisie a liniei crește proporțional cu pătratul tensiunii și, prin urmare, creșterea tensiunii de transmisie este una dintre cele mai eficiente modalități de a crește sarcina pe un circuit și de a reduce astfel numărul de circuite paralele. .

În cazurile în care este imposibil din punct de vedere tehnic și economic să se transmită puteri foarte mari de ordinul a 1 milion kW sau mai mult pe distanțe lungi, atunci este necesară o creștere foarte semnificativă a tensiunii. În același timp, însă, mărimea echipamentului, greutatea și costul acestuia, precum și dificultățile în producția și dezvoltarea acestuia cresc semnificativ. În acest sens, în ultimii ani s-au dezvoltat măsuri de creștere a capacității liniilor de transport, care ar fi ieftine și în același timp destul de eficiente.

Din punct de vedere al fiabilității transmisiei de putere, contează cât de stabilitatea statică și dinamică a funcționării în paralel... Unele dintre activitățile discutate mai jos sunt relevante pentru ambele tipuri de stabilitate, în timp ce altele sunt în primul rând pentru unul dintre ele, care va fi discutat. în -jos.

Viteza de oprire

Modul general acceptat și cel mai ieftin de a crește puterea transmisă este reducerea timpului de oprire a elementului deteriorat (linie, secțiunea sa separată, transformator etc.), care constă în timpul de acțiune protecția releului și timpul de funcționare al comutatorului în sine. Această măsură este aplicată pe scară largă liniilor electrice existente. În ceea ce privește viteza, în ultimii ani s-au făcut multe progrese importante atât în ​​protecția cu relee, cât și în întrerupătoare.

Viteza de oprire este importantă doar pentru stabilitatea dinamică și în principal pentru liniile de transport interconectate în cazul defecțiunilor pe linia de transmisie în sine. Pentru transmisiile bloc de energie, unde o defecțiune pe linie duce la oprirea blocului, stabilitatea dinamică este importantă în cazul defecțiunilor în rețeaua de recepție (secundară) și, prin urmare, este necesar să se aibă grijă de cea mai rapidă înlăturare a defecțiunii. in aceasta retea.

Aplicarea regulatoarelor de tensiune de mare viteză

În cazul scurtcircuitelor în rețea, din cauza fluxului de curenți mari, există întotdeauna una sau alta reducere a tensiunii. Scăderile de tensiune pot apărea și din alte motive, de exemplu, atunci când sarcina crește rapid sau când puterea generatorului este oprită, ceea ce duce la redistribuirea energiei între stațiile individuale.

O scădere a tensiunii duce la o deteriorare bruscă a stabilității funcționării în paralel... Pentru a elimina acest lucru, este necesară o creștere rapidă a tensiunii la capetele transmisiei de putere, care se realizează prin utilizarea regulatoarelor de tensiune de mare viteză care afectează excitarea generatoarelor si cresterea tensiunii acestora.

Această activitate este una dintre cele mai ieftine și mai eficiente. Cu toate acestea, este necesar ca regulatoarele de tensiune să aibă inerție și, în plus, sistemul de excitare al mașinii trebuie să asigure rata necesară de creștere a tensiunii și mărimea acesteia (multiplicitatea) față de normal, adică. asa numitul tavan ".

Îmbunătățirea parametrilor hardware

După cum am menționat mai sus, valoarea totală rezistenta la transmisie include rezistența generatoarelor și transformatoarelor. Din punctul de vedere al stabilității funcționării în paralel, lucrul important este reactanța (rezistența activă, așa cum am menționat mai sus, afectează pierderea de putere și energie).

Căderea de tensiune pe reactanța unui generator sau transformator la curentul său nominal (curent corespunzător puterii nominale), referită la tensiunea normală și exprimată ca procent (sau părți dintr-o unitate), este una dintre caracteristicile importante ale unui generator sau transformator.

Din motive tehnice și economice, generatoarele și transformatoarele sunt proiectate și fabricate pentru răspunsuri specifice care sunt optime pentru un anumit tip de mașină. Reactanțele pot varia în anumite limite, iar o scădere a reactanței este, de regulă, însoțită de o creștere a dimensiunii și greutății și, prin urmare, a costului.Cu toate acestea, creșterea prețului generatoarelor și transformatoarelor este relativ mică și pe deplin justificată din punct de vedere economic.

Unele dintre liniile de transport existente folosesc echipamente cu parametri îmbunătățiți. De asemenea, trebuie remarcat faptul că în practică, în unele cazuri, se folosesc echipamente cu reactanți standard (tipici), dar cu o putere puțin mai mare, calculată în special pentru un factor de putere de 0,8, în timp ce de fapt conform modului de transmisie a puterii. , ar trebui să fie de așteptat să fie egal cu 0. 9 — 0.95.

În cazurile în care puterea este transmisă de la centrala hidroelectrică și turbina poate dezvolta o putere mai mare decât cea nominală cu 10%, și uneori chiar mai mult, atunci la presiuni care depășesc cea calculată, o creștere a puterii active date de generator. este posibil.

Schimbarea posturilor

În caz de accident, una dintre cele două linii paralele funcționând într-o schemă conectată și fără selecție intermediară, se defectează complet și, prin urmare, rezistența liniei electrice este dublată. Transmiterea unei puteri de două ori mai mare pe linia de lucru rămasă este posibilă dacă are o lungime relativ scurtă.

Pentru liniile de lungime considerabilă se iau măsuri speciale pentru a compensa căderea de tensiune în linie și pentru a o menține constantă la capătul de recepție al transmisiei de putere. În acest scop, puternic compensatoare sincronecare trimit putere reactivă la linie care compensează parțial puterea reactivă întârziată cauzată de reactanța liniei în sine și a transformatoarelor.

Cu toate acestea, astfel de compensatoare sincrone nu pot garanta stabilitatea funcționării unei transmisii lungi de putere.Pe liniile lungi, pentru a evita o reducere a puterii transmise în cazul unei opriri de urgență a unui circuit, pot fi utilizați poli de comutație, care împart linia în mai multe secțiuni.

Barele colectoare sunt aranjate la posturile de comutare, la care sunt conectate secțiuni separate ale liniilor cu ajutorul comutatoarelor. În prezența stâlpilor, în caz de accident, numai secțiunea deteriorată este deconectată și, prin urmare, rezistența totală a liniei crește ușor, de exemplu, cu 2 poli de comutare, crește doar cu 30% și nu de două ori, așa cum ar fi cu lipsa posturilor de comutare.

În ceea ce privește rezistența totală a întregii transmisii de putere (inclusiv rezistența generatoarelor și transformatoarelor), creșterea rezistenței va fi și mai mică.

Separarea firelor

Reactanța unui conductor depinde de raportul dintre distanța dintre conductori și raza conductorului. Pe măsură ce tensiunea crește, de regulă, distanța dintre fire și secțiunea lor transversală și, prin urmare, raza, crește. Prin urmare, reactanța variază în limite relativ înguste, iar în calcule aproximative se consideră de obicei egală cu x = 0,4 ohmi / km.

În cazul liniilor cu o tensiune de 220 kV și mai mult, se observă așa-numitul fenomen. "Coroană". Acest fenomen este asociat cu pierderi de energie, mai ales semnificative pe vreme rea.Pentru a elimina pierderile coronare excesive este necesar un anumit diametru al conductorului. La tensiuni de peste 220 kV se obțin conductoare dense, cu o secțiune transversală atât de mare încât nu poate fi justificată economic.Din aceste motive, au fost propuse fire de cupru goale și și-au găsit o anumită utilizare.

Din punct de vedere al coroanei, este mai eficient să se folosească în locul firelor goale - despicate... Un fir despicat este format din 2 până la 4 fire separate situate la o anumită distanță unul de celălalt.

Când firul se desparte, diametrul său crește și, ca rezultat:

a) pierderile de energie din cauza coroanei sunt reduse semnificativ,

b) rezistența sa reactivă și la undă scade și, în consecință, crește puterea naturală a liniei electrice. Puterea naturală a liniei crește aproximativ la împărțirea a două fire cu 25 — 30%, cu trei — până la 40%, cu patru — cu 50%.

Compensare longitudinală

Pe măsură ce lungimea liniei crește, reactanța acesteia crește în mod corespunzător și, ca urmare, stabilitatea funcționării paralele se deteriorează semnificativ. Reducerea reactanței unei linii lungi de transport crește capacitatea de transport a acesteia. O astfel de reducere poate fi realizată cel mai eficient prin includerea secvenţială a condensatoarelor statice în linie.

Astfel de condensatoare în efectul lor sunt opus acțiunii auto-inductanței liniei și, astfel, într-o măsură sau alta o compensează. Prin urmare, această metodă are denumirea generală compensare longitudinală... În funcție de numărul și dimensiunea condensatoarelor statice, rezistența inductivă poate fi compensată pentru una sau alta lungime de linie. Raportul dintre lungimea liniei compensate și lungimea sa totală, exprimat în părți ale unei unități sau ca procent, se numește grad de compensare.

Condensatorii statici incluși în secțiunea liniei de transmisie sunt expuși unor condiții neobișnuite care pot apărea în timpul unui scurtcircuit atât pe linia de transmisie în sine, cât și în afara acesteia, de exemplu în rețeaua de recepție. Cele mai grave sunt scurtcircuitele pe linie în sine.

Atunci când prin condensatori trec curenți mari de urgență, tensiunea din ele crește semnificativ, deși pentru o perioadă scurtă de timp, dar poate fi periculoasă pentru izolarea lor. Pentru a evita acest lucru, un spațiu de aer este conectat în paralel cu condensatorii. Când tensiunea pe condensatoare depășește o anumită valoare preselectată, decalajul este tăiat și acest lucru creează o cale paralelă pentru curgerea curentului de urgență. Întregul proces se desfășoară foarte repede și după finalizarea acestuia eficiența condensatoarelor este restabilită.

Când gradul de compensare nu depășește 50%, atunci cea mai potrivită instalație este bănci de condensatoare statice la mijlocul liniei, în timp ce puterea acestora este oarecum redusă și condițiile de lucru sunt mai ușoare.