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

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано на высоковольтных линиях электропередач (ВЛ), оборудованных устройствами однофазного автоматического повторного включения (ОАПВ). Целью изобретения является повышение надежности осуществления ОАПВ путем подавления тока подпитки дуги и восстанавливающегося напряжения на отключенной фазе линии. После отключения однофазного замыкания в цикле ОАПВ на поврежденной фазе развивается вторичная дуга. Для ее гашения компенсируют емкости между отключенной и неотключенными фазами, емкости между отключенной фазой и землей, а также ослабление связи через треугольник обмоток трансформатора. Для сохранения устойчивой работы ВЛ во время паузы ОАПВ необходимо увеличить транспорт энергии по двум подключенным фазам. Это осуществляют, снижая до нуля величину реактивной мощности, потребляемой реакторно-тиристорной группой (РТГ) из подключенных фаз. Для гашения вторичной дуги в режиме паузы ОАПВ отключают выключатель, запирают тиристоры фаз РТГ, подключенные к здоровым фазам. Углы зажигания тиристоров РТГ, подключенные к фазе А, выбирают из условия компенсации емкости между фазой А ВЛ и землей. Значения углов зажигания определяют по формулам заранее для каждой конкретной ВЛ. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з Н 02 J 3/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4477872/07 (22) 15.08.88 (46) 07,07.91, Бюл. М 25 (71) Сибирский научно — исследовательский институт энергетики, Отделение дальних передач Всесоюзного государствен ного проект, — изыскательского института энергетичес,: их систем и электрических сетей

"Энергосетьпроект" и Всесоюзный научноисследовательский институт электроэнергеТИКИ (72) А,А. Калюжный, M.À. Левинштейн, А.А. Челазнов, В.И. Кочкин и Г,К. Вйшняков (53) 621,316,925 (088,8) (56) Nloodford D.À. The application of controlled

reactive compensation for Single Pole

Switching on Iong EHV IIne sections.—

Internatlonal Slmpostum on controlled reactive

compensation, IREQ, Varennes, Quebec, september, 1979.

Авторское свидетельство СССР

hb 845219, кл. Н 02 Н 9/02, Н 02 Н 3/06, 1981. (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 электропередач (ВЛ), оборудованных устройствами однофазного

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано на высоковольтных линиях электропередачи (ВЛ), оборудованных устройствами однофазного автоматического повторного включения (ОАПВ). На этих линиях установлены статические тиристорные компенсаторы (СТК), включающие в себя трансформаторную

„, Я „„1661911 А1 автоматического повторного включения (ОАПВ), Целью изобретения является повышение надежности осуществления ОАПВ путем подавления тока подпитки дуги и восстанавливающегося напряжения на отключенной фазе линии, После отключения однофазного замыкания в цикле ОАПВ на поврежденной фазе развивается вторичная дуга, Для ее гашения компенсируют емкости между отключенной и неотключенной фазами, емкости между отключенной фазой и землей. а также ослабление связи через треугольник обмоток трансформатора. Для сохранения устойчивой работы ВЛ во время паузы ОАПВ необходимо увеличить транспорт энергии по двум подключенным фазам, Это осуществляют, снижая до нуля величину реактивной мощности, потребляемой реакторно — тиристорной группой (РТГ) из подключенных фаз. Для гашения вторичной дуги в режиме паузы ОАПВ отключают выключатель, запирают тиристоры фаз РТГ, подключенные к здоровым фазам. Углы зажигания тиристоров РТГ, подключенные к фазе А; выбирают из условия компенсации емкости между фазой А ВЛ и землей.

Значения углов зажигания определяют по формулам заранее для каждой конкретной

ВЛ, 3 з. и, ф — лы, 4 ил. группу по схемой соединения обмоток звезда с заземленной нейтралью/треугольник и реакторно — тиристорные группы (РТГ), подключенные к обмоткам низкого напряжения трансформаторной группы.

Подключение к линии трансформатора, обмотки низкого напряжения которого соединены треугольником, эквивалентно зна1661911 читальному увеличению междуфазных емкостей ВЛ. Это приводит к увеличению тока подпитки дуги и восстанавливающегося напряжения на отключенной фазе ВЛ в режиме паузы ОАПВ, что затрудняет гашение вторичной дуги.

Цель изобретения — повышение надежности осуществления ОАПВ путем подавления тока подпитки дуги и восстанавливающегося напряжения на отключенной фазе линии.

На фиг. 1 представлена схема устройства, содержащего ВЛ и СТК; на фиг,2 — схема замещения электропередачи со статическим тиристорным компенсатором в режиме бестоковой паузы ОАПВ; на фиг, 3— схема устройства, содержащего ВЛ и СТК, который дополнительно содержит резистор и конденсаторные батареи; на фиг. 4 — зависимость тока подпитки дуги от времени при включении активно — емкостного сопротивления в рассечку обмоток низкого напряжения, соединенных треугольником, Схема участка электропередачи (фиг. 1) содержит трехфазную линию 1, подключенную к шинам через линейные выключатели

2, В конце ВЛ установлен СТК, содержащий трансформаторную группу 3, обмотки 4 высокого напряжения которой соединены в звезду с заземленной нейтралью, э обмотки 5 низкого напряжения соединены треугольником. К выводам обмоток 5 низкого напряжения подключены фазы реакторно — тиристорной группы 6, включающие в себя последовательно соединенные реактор и встречно — параллельные тиристоры, Соединенные параллельно выключатель 7 и конденсаторная батарея 8 включены в рассечку обмоток 5 низкого напряжения, Выключатель 7 включен в нормальном режиме.

При возникновении однофазного к.з„ например, на фазе А отключаются линейные выключатели 2 фазы А, После отключения однофазного замыкания в цикле ОАПВ нэ поврежденной фазе развивается вторичная дуга 9, подпитываемая через треугольник обмоток трансформатора СТК, а также через емкостные и индуктивные связи с двумя неповрежденными фазами. Гашение дуги подпитки может быть достигнуто компенсацией емкостей между отключенной и неотключенными фазами, емкости между отключенной фазой и землей, а также ослаблением,Связи через треугольник обмоток трансформатора.

Отключение поврежденной фазы линии приводит к уменьшению передаваемой по

ВЛ мощности и может послужить причиной нарушения устойчивой работы электропередачи. Для предотвращения этого необходимо во время паузы ОАПВ увеличить . транспорт энергии по двум оставшимся в работе фазам ВЛ. Это можно осуществить, 5 снижая до нуля величину реактивной мощности, потребляемой РТГ из неповрежденных фаз линии, и обеспечивая генерацию в них реактивной мощности, Для гашения вторичной дуги и повыше10 ния динамической устойчивости в режиме паузы ОАПВ осуществляются следующие операции, Отключается выключатель 7, расшунтирующий конденсаторную батарею 8.

Запираются тиристоры фаз РТГ, подклю15 ченные k фазам В и С. Углы зажигания тиристоров 6 фазы РТГ, подключенной к фазе А, выбираются из условия компенсации емкости между фазой А ВЛ и землей. Значения углов зажигания должны быть определены

20 заранее для каждой конкретной электропередачи, Схема замещения ВЛ с подключенными к ней СТК в режиме паузы ОАПВ показана на фиг. 2, где приняты следующие обозначе25 ния: Сфф — емкость между фазами ВЛ; С,— емкость между фазой ВЛ и землей; Ем—

ЭДС взаимоиндукции на фазе А. наведенная токами! в и ic в неповрежденных фазах

ВЛ; Ьмдв, Ьмдс — эквивалентные проводи30 мости СТК, включаемые между фазами ВЛ А и В, А и С соответственно; Ьмвс — эквивалентная проводимость СТК, включаемая между фазами B и С; Ьд, Ьц, Ьс — эквивалентные реактивные проводимости СТК, вклю35 чаемые соответственно между фазами А, -В, С линии и землей.

Эквивалентные реактивные проводимости СТК могут быть записаны в виде

Ь =Ь

ЗХт+Х А — ХтЬ (2Хт+Х

Ь (2Хт+Хф- З

45 ЬА

3xt + х g — хть,(яхт + х g (1

3 — 2хтЬ

ЗХт+ХА-.XTb„(Хт+Х }

1 — ХТЬ „

ЗХт + х д- хтЬ (т + х g

Ток подпитки может быть снижен до нуля при полной компенсации емкостей линии между отключенной и неотключенными фазами и емкости между отключенной фазой ВЛ и землей соответствующими эквивалентными проводимостями СТК, Условия

1661911

10

1-ХТй) С х д;--г -фф

20

40

55 полной компенсации системы частичных емкостей фазы А имеют вид

bMAEI = ЬМдС = — в Сфф, bA = — NCo (2) Значения емкостного сопротивления

X Д и индуктивной проводимости bL фазы

РТГ, подключенной к поврежденной фазе

ВЛ, отвечающие условиям (2), определятся из выражения (1) и запишутся следующим образом:

Ь вЂ”

M(C + 3Сфф

1 — ХТ й) (Со + 2Сфф)

Знак "-" указывает, что X g имеет емкостный характер, а Ь вЂ” индуктивный.

Из соотношений следует, что величина емкостного сопротивления X g,înðåäåëÿåòся ком: енсацией междуфазной емкости линии. При этом значение проводимости Ь, соответствующее условию (2) компенсации емкости на землю отключенной фазь линии, должно быть таким, чтобы скомпенсировать емкость линии для прямой последовательности.

При полной компенсации системы частичных емкостей отключенной фазы ВЛ восстанавливающееся напряжение после погасания дуги подпитки равно ЭДС взаимоиндукции Ем и не превышает 20 — 40 7, фазного напряжения ВЛ. Подавление тока подпитки дуги и восстанавливающегося напряжения позволяет повысить надежность осуществления ОАПВ, При выполнении соотношений (3) эквивалентные проводимости СТК Ьв и Ьс, подключенные к неповрежденным фазам ВЛ, имеют емкостный характер, а проводимость

Ьмвс — индуктивный (фиг. 2). В режиме паузы ОАПВ СТК генерирует в неповрежденные фазы ВЛ реактивную мощность Q:

1 + т г Сфф а=и мсфф „„, (4) Генерация реактивной мощности в неповрежденне фазы линии обеспечивается переводом в режим холостого хода подключенных к ним фаз РТГ и включением в рассечку обмоток трансформатора СТК конденсаторной батареи. Это позволяет увеличить транспорт энергии по двум оставшимся в работе фазам в режиме паузы

ОАПВ, что повышает устойчивость работы электропередачи.

Мощность фазы РТГ, проводимость которой выбирается по соотношению (4), составляет 90 — 100 $ мощности фазы РТГ, требуемой по условиям нормального режима. Конденсаторная батарея 8 в цепи обмотки низкого напряжения 20 кВ должна иметь емкостное сопротивление порядка 8 — 20 Ом в зависимости от длины БЛ. Мощность конденсаторной батареи не превь:шает 2 — 3 от номинальной мощности СТК, Напряжение на конденсаторной батарее в режиме паузы ОАПВ составляет не более 21 кВ.

Выключатель 7 должен быть рассчитан на номинальное напряжение 20 кВ и на номинальный ток отключения 70 кА.

Надежность осуществления ОАПВ определяется также временем затухания апериодической составляющей тока подпитк

При большом времени затухания апериодической составляющей дуга не погаснет в бестоковую паузу ОАПВ даже при малых значениях периодической составляющей тока подпитки дуги и восстанавливающегося напряжения.

Для уменьшения времени затухания апериодической составляющей в схему СТК дополнительно вводят резистор О, включенный последовательно с конденсаторной батареей 8, причем резистор 10 и конденсаторная батарея 8 включены параллельно выключателю 7 (фиг. 3).

При отключении выключателя 7 в паузе

ОАПВ резистор 10 оказывается включенным в цепь протекания тока вторичной дуги

9. Величина активного сопротивления R выбирается из условия уменьшения времени затухания аперисдической составляющей до допустимого значения (0,2 — 0,3 с). В то же время включение R последовательно с конденсаторной батареей приводит к увеличе нию периодической составляющей тока подпитки. Согласно расчетам снижение времени затухания апериодичзской составляющей до 0,2 с при незначительном увеличении периодической составляющей тока подпитки дуги имеет место. когда величина активного сопротивления резистора выбирается равной емкостному сопротивлению конденсаторной батареи.

Зависимость тока подпитки дуги от времени t при включении последовательно с емкостью активного сопротивления (R-I X gl изображена на фиг. 4. Видно, что включение активного сопротивления позволяет уменьшить время затухания апериодической составляющей тока подпитки до 0,2 с. При этом периодическая составля1661911

ХД(5) ющая тока подпитки не превышает 30 А (действующее значение). Указанные значения времени затухания и тока подпитки удовлетворяют условиям надежного гашения вторичной дуги за время бестоковой паузы ОАПВ, равное 1 с, Активное сопротивление R находится в диапазоне 8 — 20 Ом в зависимости от длины

ВЛ, напряжение на последовательно соединенных резисторе и конденсаторной батарее в режиме паузы ОАПВ не превышает

20 кВ.

Для повышения пропускной способности электропередачи в нормальных режимах в состав СТК могут быть введены конденсаторные батареи, показанные пунктиром на фиг. 3. Фазы конденсаторной батареи 12 с выключателями 11 подключены к обмоткам 5 низкого напряжения трансформатора СТК параллельно фазам тиристоров

6 РТГ.

Эквивалентная проводимость фаз РТГ и конденсаторной батареи 12 может быть недостаточной для компенсации емкости отключенной фазы ВЛ на землю. Поэтому в режиме паузы ОАПВ при отключении фазы

А линии отключают выключатель 11 фазы конденсаторной батареи 12, подключенной к фазе А ВЛ, При этом фазы конденсаторной батереи 12, подключенные к фазам

В и С линии, генерируют реактивную мощность, повышая пропускную способность электропередачи в режиме бестоковой паузы ОАПВ.

При наличии в составе СТК конденсаторных батарей значения емкостного сопротивления Х Д и проводимости Ь фазы

РТГ, отвечающие условиям (3) компенсации частичных емкостей отключенной фазы, определятся по соотношениям где Ьэ — проводимость фаз конденсаторной батареи, подключенных к неповрежденным фазам ВЛ.

В реально — транспонированной линии междуфазные емкости не равны между собой. Если по обоим концам ВЛ установлены

СТК, то их емкостные сопротивления ХД следует выбрать иэ условия компенсации средних значений междуфазных емкостей.

При этом ток подпитки дуги, обусловленный емкостными связями, будет иметь малую величину. Выбор проводимостей Ь из условия полной компенсации емкости отключенной фазы линии на землю приводит к реальнотранспонированной линии, по концам которой установлены СТК, к резонансному

5 повышению восстанавливающегося напряжения. Для подавления восстанавливающегося напряжения и тока подпитки дуги на отключенной фазе ВЛ необходимо осуществить неполную (70 — 95 %) компенсацию ем10 кости атой фазы ВЛ на землю, Компенсация средних значений междуфазных емкостей и неполная компенсация емкости фаз на землю обеспечивается при выборе величин X Ди bt по соотношениям (5) ® 1- Х ® К,"®в С. хд

N ф

20 н(К)

bp кн(ос. -»ис - ra c xf bg

1 — Х1() м (Кс ()Co + 2Сфф) Формула изобретения

1. Способ подавления тока подпитки дуги и восстанавливающегocR напряжения на отключенной фазе линии электропередачи, оборудованной устройством однофаэного автоматического повторного включения (ОАПВ) и содержащей статический тиристорный компенсатор (СТК), включающий в себя трансформаторную группу со схемой соединения обмоток звезда с заземленной нейтралью/греугольник и реакторно — ти40 ристорные группы (РТГ), подключенные к обмоткам низкого напряжения трансформа. тора, заключающийся в том, что отключают линейные выключатели поврежденной фазы, запирают тиристоры фаз РТГ, соответст45 вующих неотключенным фазам линии и изменяют проводимость фазы РТГ, отвечающей отключенной фазе линии, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения надежности осуществления ОАПВ путем подавления тока подпитки дуги и восстанавливающегося напряжения, на отключенной фазе линии, в рассечку обмоток низкого напряжения трансформатора СТК включают емкостное сопротивление.

2, Способ по и. 1, о т л и ч а ю щ.и и с я тем, что при установке СТК по обоим концам линии величины емкостных сопротивлений, включаемых в рассечку обмоток трансформатора СТК, и реактивностей фаз

1661911

РТГ, отвечающих отключенной фазе линии определяют по соотношениям н(К) ь, н где Х д — емкостное сопротивление, включаемое в рассечку обмоток низкого напряжения трансформатора СТК;

Ь1. - проводимость фазы РТГ, соответствующей отключенной фазе ВЛ;

Н(К) — индексы, обозначающие что параметр относится к СТК, установленному на отправном (приемном) конце линии;

Хт — реактивное сопротивление трансформатора СТК;

bs — проводимость фаз конденсаторной батареи, подключенных к неповрежденным фазам ВЛ (bs = 0 при отсутствии конденсаторной батареи в составе CTK); в — угловая частота;

Со — половина емкости линии по нулевой последовательности;

Сфф — средняя междуфазная емкость линии

5 1

Сфф = — (C — С );

С вЂ” половина емкости линии по прямой последовательности:

К = 07,7 - 1,1 — степень компенсации

10 емкости отключенной фазы ВЛ на землю, которая определяется из условия подавления восстанавливающегося напряжения на отключенной фазе линии, причем

15 (Кс + Кс )/2 = 0,7 — 0,95, 3. Способ по и. 1, отличающийся тем, что последовательно с емкостным сопротивленим включают активное сопротив20 ление, величину которого выбирают из условия уменьшения времени затухания апериадической составляющей тока подпитки дуги до допустимого значения, 4. Способ по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ и й25 с я тем, что при наличии в составе СТК конденсаторных батарей, подключенных к обмоткам низкого напряжения трансформатора параллельно фазам РТГ, отключают фазу конденсаторной. батереи, соответствую30 щую отключенной фазе линии.

1661911

1661911

-ЙЮ

Составитель Г. Дамская

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Т Палий

Редактор Е, Папп

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

Заказ 2132 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5