Способ подавления тока подпитки дуги и восстанавливающегося напряжения на отключенной фазе линии электропередачи

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано на высоковольтных линиях электропередачи, оборудованных устройствами однофазного автоматического повторного включения /ОАПВ/. Целью изобретения является повышение надежности осуществления ОАПВ.Для решения этой задачи в рассечку обмотки низкого напряжения силового трансформатора статического тиристорного компенсатора вводится емкостное сопротивление для компенсации емкостей линии между отключенной и неотключенной фазами, а также активного сопротивления для уменьшения времени затухания апериодической слагающей тока подпитки дуги. Это позволяет увеличить долю успешных ОАПВ. 3 ил.

СОЮЗ СОНЕТСНИХ

РЕСПУ БЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

lI0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4477871/24-07 (22) 15.08.88 (46) 23.02.90. Бюл. 1Ф 7 (71) Сибирский научно-исследовательский институт энергетики, Отделение дальних передач Всесоюзного государственного проектно-изыскательского института энергетических систем и электрических сетей "Энергосетьпроект" и Всесоюзный научно-исследовательский институт электроэнергетики (72) А. А, Калюжный, М, Л. Левинштейн, А. A. Челазнов, В. И. Кочкин и Г. К. Вишняков (53) 621.316.925(088.8) (56) Knudsen N. Single phase switching

of transmission lines using reactor

for extinction of the secondary acr, CIGRE, 1962, r И 310.

Moodford D. А. The application of

controlled reactive Compensation for

single-poll switching on long EHV line sections. — international symposium on controlled reactive compensation, EREQ Varennes, Quebec, September, 1979.

Авторское свидетельство СССР

9 1150701, кл. Н 02 3 3/18, Н 02 Н 3/26, 1985, Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано на высоковольгных линиях электропередачи (ВЛ), оборудованных устройствами однофазного автоматического повторного включения (ОАПВ), Целью изобретения является повышение надежности осуществления ОАПВ.

„„Я0„„3545289 А 1 (51)5 Н 02 J 3/18 Н 02 Н 3/06 (54) СПОСОБ ПОДАВЛЕНИЯ ТОКА ПОДПИТКИ

ДУГИ И ВОССТАНАВЛИВАЮЩЕГОСЯ НАПРЯЖЕНИЯ

НА ОТКЛЮЧЕННОЙ ФАЗЕ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано на высоковольтных линиях электропередачи оборудованных устройствами одно1 фазного автоматического повторного включения (ОЛПВ). Целью изобретения является повышение надежности ocymeствления OAIIB. Для решения этой задачи в рассечку обмотки низкого напряжения силового трансформатора статического тиристорного компенсатора вводится емкостное сопротивление для компенсации емкостей линии между от-, ключенной и неотключенной фазами, а также активного сопротивления для уменьшения времени затухания апериодической слагающей тока подпитки дуги. Это позволяет увеличить долю успешных ОАПВ. 3 ил.

На фиг. показана линия электропередачи с СТК и 1ЦР; на фиг. 2 — за- Ь висимости токов подпитки дуги от угла мийо

d"; на фиг. 3 — зависимости восстанавливающихся напряжений от указанного угла.

Схема участка электропередачи (фиг. 1) содержит трехфазную линию I

i 545289 с одним циклом транспозиции проводов, подключенную к шинам 3 и 4 через ли нейные выключатели 2, в конце ВЛ, примыкаюшем к шинам 3, установлен СТК, включаюший в себя трансформаторную группу 5, обмотки 6 высокого напряжения которой соединены в звезду, а обмотки 7 низкого напряжения соединены треугольником. К выводам обмоток 7 низкого напряжения подключены фазы ре акторно-тиристорной группе 8, включаю- шие в себя последовательно соединенные реактор и встречно-параллельные тиристоры. В рассечку соединенных тре-15 .угольником обмоток 7 трансформатора

CTI(включен выключатель 9, включенный в нормальном режиме.

В пейтраль обмоток 6 высокого напряжения трансформатора СТК включены соединенные параллельно нулевой реактор 10 и выключатель 11. Выключатель

11 включен в нормальном режиме. В конце ВЛ, примыкающем к шинам 4, установлен ИР, фазы 12 которого соединены в 25 звезду. В нейтраль ШР включены соединенные параллельно нулевой реактор 13 и выключатель 14. Выключатель 14 также включен в нормальном режиме. Схема участка электропередачи также содержит блок 15 определения направления активной мощности прямой последовательности в режиме паузы ОАПВ, блок

- 16 выявления отключенной фазы BJ . блок 1? управления углами зажигания тиристоров фаз РТГ.

Блок 15 может быть выполнен íà основе реле направления мошности, блок

16 может быть выполнен на основе избирателей повержденной фазы, входяших д0 в устройство ОАПВ, либо на основе реле-повторителя положения контактов выключателей 2, может быть выполнен на основе известных схем регулирования углами зажигания тиристорных моду-д5 лей.

Рассмотрим определение оптимальных проводимостей СТК, отвечаюших минимальным токам подпитки дуги на отключенной фазе А линии.

Выражение для тока подпитки дуги при к.з. на том конце ВЛ1 где установлен СТК, примет вид н 3(P- у1 н

Т.д = -(с„ы+ bяв)Uüe (сдс""+

1О+р)

+ Ьдс)Уэе + (Ь y4,p— сдвиг ) U

3У (1) где с ", с — емкости между поврежн дь дс денной фазой А и оставшимися в работе фазами В и С ВЛ на конце линии, где установлен СТК; к к с „, с „— аналогичные междуфазные емкости, относяшиеся к концу линии, где установлен ШР °

- Uy — модули фазных напряжений на шинах 3 и 4 подстанций ВЛ;

d — угол сдвига фаз между векторами напряжения прямой последовательности на шинах 3 и 4 подстанций; р = 120 град.; е

Гз i — j —

Ь ф р Х (р/Х (Хр+ЗХи ) 3KBHI3а лентная междуфазная проводимость ItIP

bhB> Ьдс эквивалентные проводимости СТК между отключенной фазой А и неповрежденными фазами В и С линии:

Ь,, b>

b b„+b +b

Ьд»с

»„+Ь„+b +Ь, причем Ьд, Ъ и Ъс — проводимости фаз СТК, подключенных к фазам А, В и

С линии и включаюших в себя реактивности фаз РТГ и трансформатора.

Ие дуфазные емкости с" въ сдс с„ 8 к дв с„ пофазно несимметричны. Их величины определяются геометрией подвески проводов фаз и грозозашитных торосов, схемой транспозиции воздушной линии, В схеме электропередачи, содержащей на одном конце линии СТК, а на другом четырехлучевой шунтируюший реактор (фиг. 1), полная компенсация неравных между собой междуфаэных емкостей линии невозможна, поскольку взаимные проводимости четырехлучевого реактора совпадают между собой (Ь да< = Ь дср=- Ь,нр). Задача сводится к определению таких параметров СТК, которые обрашали бы в .минимум токи подпитки дуги при к.з, на данной фазе ВЛ. (3) При нк ср к«

2 3

Ьдс

ГЗ

3 (5) 5 15452

При фиксированном значении реактивности нулевого реактора в нейтрали

ШР Х (этому соответствует фиксированное значение Ъффр) ток дуги под5 питки является функцией эквивалентных параметров СТК Ъ д» Ь дс и угла У.

В режиме паузы ОАПВ активная мощность

1 может передаваться как от шины 3 к шинам 4, так и в обратном направлении. При этом угол d изменяется в широком диапазоне, принимая как положительные, так и отрицательные значения, Согласно расчетам, нельзя снизить ток подпитки дуги и восстанав- 15 ливаюшееся напряжение до приемлемых величин во всем диапазоне изменения угла d при неизменных эквивалентных проьодимостях СТК Ь gs и Ь pq. В то же время для каждого зйачения угла д мо- 20 гут быть установлены величины Ьд«, Ь„, отвечающие нулевому току подпитки дуги при к.з. в начале фазы А линии (I д.= О). При равенстве между собой напряжений на шинах подстанций

ВЛ (U3 = Пд) зависимости эквивалентных проводимостей СТК от угла, соответствующие снижению до нуля тока подпитки, примут вид

Ь д 8- -сд (Ф- (со 8 4 + — 8; и д )(б)с д 8

2Й .. «

Ьффр ) + 3 82п 1 (4)с дс Ьфф„)

= -c 1- (cos d — — sin.g)М»дс 3

2 3

3 (2), 4О

Отсюда следует, что для каждой линии передачи могут быть заранее рассчитаны по соотношениям (2) зависимости эквивалентных проводимостей СТК

Ь„н Ьд от угла ср, задача сводится 45 дs к управлению фазными проводимостями

СТ К, обеспечивающему э ти значения эквивалентных проводимостей.

Такой способ подавления тока подпитки дуги и восстанавливающегося на- 5О пряжения требует непрерывного управления СТК в зависимости от изменяющегося в паузе ОАПВ значения угла и технически затруднен вследствие необходимости передачи по телеканалу фазы напряжения, Более простой способ заключается в управлении проводимостями СТК в зависимости от направления передачи ак89 6 тивной мощности. Такой принцип управления не требует телепередачи информации.

Пусть активная мощность передается от шин 3 линии 1 к шинам 4. Угол сдвига фаз между напряжениями прямой последовательности на шинах 3 и 4 обозначим ф„„, причем /„„ = У . При указанном направлении активной мощности угол J находитСя в диапазоне

Q < g«g g «", Угол Ь " может быть определен расчетным путем.

Эквивалентные проводимости СТК, отвечающие нулевому значению тока подпитки при предельных значениях угла d „» определяются по соотношени" ям (5). При д „„ = О ммм н

Ьдв (сдв "1+ сдвv Ьффр)1 мин

= - (. лс 1 с дс 4 - Ь.,р ) . ма«с макс

Ьдс = -сдсм - (сов д н„+

3 н«)(д84 ФФР) 81п „„(c„ - Ьффр); (4)

Н ма«с

= -с ы- (cos д дс нк

2 ГЗ . макс к

sin „„(c дц 44.) Ьффр ) ф

Токи подпитки дуги и восстанавливающиеся напряжения могут быть снижены до допустимых значений при указанном направлении передачи мощности, если эквивалентные проводимости СТК примут усредненные значения мнн макс

Ь

bAs + Ь н

AS +

АВ 2 AlL

1 макс v3

+ — 2 (+ соз 1 н«3 81п4 „„)(Ь

3 р дс ) н« мн« мк«с

Ь вЂ” д

Ь с + Ь н

= -с < +

Ас 2 дс

1545289

Ь, = b„,„, (8) (Ь и«+ Ьном )biz

bHo Ь fj - bf2

Ь2 где b

Ь

Ь ном (6) Ьнк

b, b, 35 и где с

50 с и

12 (Ьмк + Ьном )bhe

Ь„,„- Ь„, - Ь„, (7) (bing + Ьном )

Ьном b ÀB ЬЙс с., с, fj 12

ы — угловая

+ — (! - соз д """ — — siп " " ) х

2 и" 3 к 43 (Ьффо с >) + — (Ьффо ) 8>n а н« м

Пусть активная мощность передается, в обратном направлении от шин 4 к ши-;10 нам 3 (фиг. I). Угол сдвига фаэ между напряжениями прямой последовательности на шинах 4 и шинах 3 обозначим ф ) причем J кн "- -А

Определим эквивалентные проводимо-,15 сти СТК, при которых токи подпитки дуги и восстанавливающиеся напряжения снижаются до допустимых величин при указанном направлении передачи активной мощности. Выражения этих прово- 20 . димостей запишутся следующим образом:

1 апа «с

Ьд -сдн co+ 2 (1 + cos 4 „„

3 к«ффр дс н

1 макс

= -c ж+ — (! лс 2 кн

+ — sin4 )(Ь - с «О

3 ° макс

3 н ГЗ . макс к

- э1nd н (Ьфф сд ы)»

Зная эквивалентные проводимости

СТК, можно определить значения фаз; ных проводимостей СТК. Согласно расчетам целесообразно перевести фазу

СТК, подключенную к аварийной фазе

ВЛ, в режим потребления номинальной

Реактивной мощности Ь д Ь ном Тогда 45 при заданной реактивности нулевого реактора в нейтрали трансформатора

СТК Ь„„ его фаэные проводимости запишутся в виде

Решая совместно (6 ) и (7), нетрудно определить величины проводимостей

l реакторно-тиристорных групп при определенном направлении активной мощности, обеспечивающие минимальный уровень токов подпитки дуги на отключенной фазе, которые в общем виде можно записать как (b к + b ном)Ь, Ь! bM - Ь» - Ь, проводимость фазы РТГ, подключенной к поврежденной фазе линии; проводимость фазы РТГ, подключенной к отстающей от поврежденной фазе ВЛ; проводимость фазы РТГ, подключенной к опережающей поврежденную фазе линии; проводимость фазы РТГ при полностью открытых тиристорах; проводимость нулевого реактора в нейтрали трансформатора СТК; эквивалентные междуфазные проводимости" СТК;

Ь ° -с„ю + — (g+p)(b и

1! fj 2 . РФФ

Р (рфф — + 1 >) !

Н 4 !.

bl сиM+ 2 (И Р )(Ь рфф к — с,, ) + p(b„— с, емкость между отключенной и отстающей от нее фазами ВЛ на конце линии, где установлен СТК; емкость между отключенной и опережающей ее фазами

ВЛ на конце линии, где установлен СТК; аналогичные междуфазные емкости на конце линии, где установлен HIP; частота

9 1545

Ьффр Х /$ p (Xp + 3 Х p) эк вивалентная междуфаэная проводимость ШР;

Х вЂ” реактивное сопротивление нулевого реактора в нейтрали ШР;

Х вЂ” реактивное сопротивление

Р фазы IIIP

g, р — параметры, зависящие от 10 направления передачи активной мощности.

Для прямой передачи мощности

289

l + cos Р„"„"" ; — в1а

Г

3 нк

+ ccoos san ма< с к

Переход от проводимостей к углам управления фаз PTI осуществляется по известным зависимостям.

Способ подавления тока подпитки ду.ги и восстанавливаюшегося напряжения 30 на отключенной фазе ВЛ осуществляется следующим образом.

При возникновении однофазного к.з. например, на фазе А линии ее отключают с обеих сторон выключателями 2. После З5 отключения однофазного замыкания в цикле ОАПВ на поврежденной фазе развивается вторичная дуга 18, подлитываемая через треугольник обмоток трансформатора СТК, а также через ем- 40 костные и индуктивные связи отключенной фазы с остающимися в работе. Для гашения вторичной дуги осуществляются следующие операции. Отключается выключатель 9, размыкая обмотку 7 45 трансформатора СТК, соединенную треугольником. Отключают выключатели 11 и 14 в нейтралях трансформатора СТК и ШР. При этом нулевой реактор 10 оказывается подключенным в нейтраль я0 трансформатора СТК, а нулевой реактор 14 — в нейтраль ШР. Блок 15 определяет направление активной мощности в режиме паузы ОАПВ, блок 16 определяет отключенную фазу линии. Информация о направлении активной мощности и отключенной фазе линии поступает с выходов блоков 15 и 16 на вход блока 17. В зависимости от направления

Способ подавления тока подпитки дуги и восстанавливаюшегося напряжения на отключенной .фазе линии электC ропередачи .(ВЛ), оборудованной устройством однофазного автоматического повторного включения (ОАПВ), к одному концу которой подключен шунтирующий реактор (ШР), а к другому концу

ВЛ вЂ” статический тиристорный компенсатор (СТК), включающий в себя трансформаторную группу со схемой соединения обмоток звезда с заземленной нейтралью — треугольник и реакторно-тиристорные группы (РТГ), подключенные к обмоткам низкого напряжения трансформатора, заключающийся в том, что

Для обратной передачи мощности активной мощности и от отключенной фазы линии блок 17 устанавливает пофазно различные неизменные в режиме бестоковой паузы ОАПВ такие значения углов управления фаэ РТГ, чтобы проводимость фаз РТГ изменялись по соотношениям (8). Прн этом обеспечивается минимальный .уровень токов подпитки дуги на данной отключенной фазе ВЛ при определенном направлении активной мощности, Согласно расчетам режимных параметров при осуществлении ОАПВ на всех фазах ВЛ наибольшие токи дуги и восстанавливающиеся напряжения имеют место по концам фазы А линии, которая является геометрически средней фазой на среднем шаге транспозиции (фиг. 1).

Зависимости токов подпитки дуги по концам фазы А линии от угла " изображены на фиг. 2. Аналогичные. зависимости восстанавливаюшихся напряжений приведены на фиг. 3. Сплошными линиями показаны зависимости токов и напряжений на том конце линии, где установлен СТК, а пунктиром - зависимости токов и напряжений Hà противоположном конце линии. При определенных по соотношению (8) проводимостях CTK дуга надежно гаснет за время бестоковой паузы ОАПВ. Напряжения на нейтрали трансформатора СТК не превышает

90 кВ, что допустимо в течение бестоковой паузы ОАПВ.

Использование предлагаемого способа обеспечивает гашение вторичной ду-. ги на электропередаче с СТК и ШР в режиме паузы OAIII3 повышая тем самым надежность осуществления ОАПВ. формула изобретения

l 545289 после отключения поврежденной .фазы размыкают обмотку трансформатора СТК, соединенную треугольником и в нейтрали трансформатора СТК и ШР включают нулевые реакторьг, о т л и ч а ю5 щ и й. с я тем, что, с целью повышения надежности осуществления ОАПВ, определяют направление активной мощности, передаваемой по ВЛ в режиме паузы ОАПВ и изменяют проводимости фаэ РТГ в зависимости от направления передаваемой активной мощности, от отключаемой фазы линии и параметров нулевых реакторов llo соотношениям (Ь |цк + Ь м ) Ъ1

Ь„,м- Ь,;- Ьz где Ь., Ь2

Ь нем, Ь;

13 1

Ь 1, (Ь гак + Ь 1oм)Ь

11ом нем fj Iz

- проводимость фазы РТГ, подключенной к поврежденной фазе линии; — проводимость фазы РТГ, подключенной к отстающей от поврежденной фазе ВЛ;

- проводимость фазы РТГ, подключенной к опережающей поврежденную фазе линии;

- проводимость фазы РТГ при полностью открытых тиристорах;

- проводимость нулевого реактора в нейтрали трансформатора СТК;

- эквивалентные междуфаэные проводимости СТК, определяемые по соотношению * -с ° г1 + — (Ы + р ) (Ь

11

2 Р Ф

- с ы)- р(Ь р ф — c" ".ы); с 1+ — (+P )(Ьр++

2 — сг" г.1) +p(Ь рффи - с";у3, - емкость между отключенной и отстающей от нее фазами

ВЛ на конце линии, г де установлен СТК; с — емкость между отключенной

fz и опережающей ее фазами ВЛ на конце линии, где установлен СТК;

c ""..,,c" - аналогичные междуфаэные

fz емкости на конце линии, где установлен ШР; — угловая частота;

Ь р ф Хор/Хр(Х р + 3 Х 11 ) эквивалентная междуфаэная проводимость ШР;

Х вЂ” реактивное сопротивление рг р нулевого реактора в нейтрали Шръ

Х вЂ” реактивное сопротивление р фазы IIIP (ив — параметры„зависящие от направления передачи активной мощности, причем значения d u p „„ при передаче мощности от конца ВЛ, где установлен СТК к концу ВЛ, где установлен

ШР, определяют по соотношению

Мм С б ° „макс

"Я1 + СОВ ни / ЯК

ЗО где 1м " — предельный угол сдвига

Н1 фаз между векторами напряжений прямой последо1 вательности на шинах отправной и приемной подстанций ВЛ при передаче

35 мощности в заданном направлении, значения 1,„ и р при передаче мощности от конца ВЛ, где установлен ШР, к концу ВЛ, где установлен СТК, определяют по соотношениям

d„„= l + соз д "„"", p — — з1пор" г 3 где 1„„- предельный угол сдвига макс

45 фаз между векторами напряжений прямой последовательности на шинах подстанций ВЛ в режиме паузы

ОАПВ при указанном направлении передачи мощности.! 5 S2S9

-60 -Ж -20 0 2Ю 40 О б,град

Фиг.2! 545289 вакс

20 М 60 $,град

Составитель Г. Дамская

Редактор Л. Гратилло Техред Л. Сердюкова Корректор M. Максимишинец

Заказ 495 Тираж 421 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьггиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, R-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул. Гагарина, 101