Способ однофазного автоматического повторного включения воздушной линии электропередачи

 

Изобретение относится к способам повышения эффективности автоматического повторного включения (ОАПВ) линий электропередачи сверхвысокого напряжения переменного тока большой протяженности, содержащих управляемые шунтирующие реакторы, в нейтралях которых установлены компенсационные реакторы. При однофазном ОАПВ линии электропередачи, содержащей четырехлучевые реакторы, при возникновении однофазного короткого замыкания поврежденную фазу отключают с двух сторон линии, а затем поврежденную фазу включают с двух сторон после паузы ОАПВ, определяют величину коэффициента компенсации междуфазной емкости и регулируют мощность подключенных к линии шунтирующих реакторов в паузе ОАПВ, увеличивая мощность, если коэффициент компенсации междуфазной емкости меньше единицы и, уменьшая ее, если коэффициент междуфазной емкости больше единицы, до тех пор, пока коэффициент междуфазной емкости не станет равным единице, регулируют мощность управляемых реакторов в паузе ОАПВ таким образом, чтобы вне зависимости от потребляемой мощности шунтирующих реакторов в исходном режиме обеспечить полную компенсацию междуфазной емкости и минимальный уровень токов подпитки. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для повышения эффективности однофазного автоматического повторного включения (ОАПВ) электропередач сверхвысокого напряжения (СВН) большой протяженности, содержащей управляемые реакторы.

Известен способ ОАПВ линии электропередачи, оснащенной четырехлучевыми реакторами описанный в Материалах СИГРЭ N 310, 1962, при котором в случае однофазного короткого замыкания (к.з.) на линии отключают поврежденную фазу с обоих концов линии, подавляют ток подпитки и спустя заданное время повторно включают отключенную фазу с обоих концов линии [1]. Недостатком этого способа является невозможность изменения оптимального выбранного индуктивного сопротивления компенсационного реактора, вследствие изменения степени компенсации рабочей емкости линии шунтирующими реакторами при отключении части из них по режимным условиям. Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ принудительного гашения тока подпитки дуги при ОАПВ линии электропередачи, описанный в изобретении по авт.св. N 851592 (2), при котором при возникновении однофазного короткого замыкания поврежденную фазу отключают с двух сторон, включают четырехлучевые реакторы в паузе ОАПВ на всех трех фазах через время равное разности между паузой однофазного автоматического повторного включения и временем восстановления диэлектрической прочности последугового канала подпитки, существовавшего до включения шунтирующих реакторов, а затем поврежденную фазу включают с двух сторон линии после паузы ОАПВ (2).

Недостатком этого способа является включение большой нерегулируемой мощности шунтирующих реакторов на время цикла ОАПВ, что неблагоприятно сказывается на условиях обеспечения динамической устойчивости электропередачи, а также приводит к дополнительному расходу ресурса выключателей шунтирующих реакторов и к снижению их надежности.

Целью предлагаемого изобретения является снижение величины токов подпитки дуги при ОАПВ и повышение динамической устойчивости электропередачи.

Указанная цель достигается тем, что при способе однофазного автоматического повторного включения линии электропередачи, содержащей четырехлучевые реакторы, при возникновении однофазного короткого замыкания поврежденную фазу отключают с двух сторон линии, а затем поврежденную фазу включают с двух сторон после паузы однофазного автоматического повторного включения, определяют величину коэффициента компенсации междуфазной емкости и регулируют мощность подключенных к линии шунтирующих реакторов в паузе ОАПВ, увеличивая мощность, если коэффициент компенcации междуфазной емкости меньше единицы, и, уменьшая ее, если коэффициент компенсации междуфазной емкости больше единицы, до тех пор, пока коэффициент компенсации междуфазной емкости не станет равным единице.

Среди выявленных аналогов такое техническое решение задачи является новым. В то же время предложенные приемы и выражение, используемое для регулирования мощности управляемых реакторов с целью полной компенсации междуфазной емкости явным образом не вытекает, не следует из уровня техники, применяемой в настоящее время в электроэнергетике. Предложенное техническое решение устраняет недостатки и технические противоречия аналогичных способов ОАПВ, использование которых для линии электропередачи переменного тока, оснащенной четырехлучевыми реакторами, непригодно из-за снижения ее надежности при частых коммутациях нерегулируемых шунтирующих реакторов в паузе ОАПВ, подключение которых неблагоприятно сказывается на условиях обеспечения динамической устойчивости электропередачи.

На чертеже приведена одна из возможных структурных схем существующих линий электропередачи, реализующая предлагаемый способ.

Электропередача содержит отправную систему 1 и приемную систему 2, линейные выключатели 3,4,5 фаз А, В и С отправной системы, линейные выключатели 6,7,8 фаз С, А, В приемной системы, шунтирующие реакторы 9, 10, 11 и 12, 13, 14 отправной и приемной систем, соответственно, выключатели 16,18, шунтирующие компенсационные реакторы 15, 17 соответственно.

Работоспособность (возможность осуществления) предлагаемого способа можно пояснить следующим образом. Шунтирующие реакторы изменяют свою мощность в пределах от номинальной емкости Q_р = 180 МВА до 18 МВА. В исходном режиме работы электропередачи группа реакторов отправной системы 9, 10, 11 загружена до номинальной мощности Q_p1 = 180 МВА, а группа шунтирующих реакторов приемной системы 12,13, 14 - минимальной мощностью Q_p2 = 18 МВА.

Коэффициент компенсации междуфазной емкости К_фф, определяющий электростатическую составляющую тока дуги подпитки в паузе ОАПВ, находим по выражению K_фф= (1) Х_сфф - реактивное сопротивление суммарной междуфазной емкости линии; Y_i - проводимость i-го шунтирующего реактора, подключенного к линии; Х_N - реактивное сопротивление компенсационных реакторов, соединенных в параллель; n - количество подключенных к линии шунтирующих реакторов.

В случае подключения двух реакторов к линии с мощностями Q_p1 = 180 и Q_p2 = 18 МВА, сопротивлением нейтрали X_N = 180 Ом и реактивным сопротивлением суммарной междуфазной емкости линии имеем (X_сфф = 7669,6 Ом): K _фф = 0,51 Q_р1 = 180 МВА Q_p2 = 18 МВА Для увеличения коэффициента компенсации до единицы необходимо увеличить мощность шунтирующих реакторов следующим образом. Выражение (1) приравниваем 1,0 и решаем полученное уравнение относительно эквивалентного сопротивления реакторов Х_рэ, подключенных к линии в параллель:
X_pэ² + 3Х_N ˙Х_рэ - Х_N ˙Х_сфф = 0
Отсюда
X_рэ= - ± (2) и Х_рэ = 935,6 Ом. Если Х_р1 = Х_р2, то имеем Q_p1 = Q_p2 = 147 МВАр при К_фф = 1. Если Q_p1 = =180 МВАр, то мощность Q_p2 = 114,6 МВАр при К_фф = 1.

Таким образом, для снижения тока подпитки в паузе ОАПВ требуется увеличить мощность шунтирующего реактора с Q_p2 = =18 МВА (исходный режим) до Q_p2 = 114,6 МВАр.

Рассмотрим другой исходный режим. По режимным условиям группы реакторов отправной системы 9, 10, 11 и 12, 13, 14 приемной системы загружены до номинальной мощности Q_p1 = Q_p2 = 180 МВАр. Тогда коэффициент компенсации междуфазной емкости, определенный по выражению (1), имеет величину
К_фф/Q_p1 = Q_p2 = 180 МВАр = 1,38.

Как уже было определено выше, при К_фф= 1 и фиксированной мощности группы реакторов отправкой системы: мощность Q_p1 = 180 МВАр, мощность Q_p2 = 114,6 МВАр. В данном исходном режиме для увеличения динамической устойчивости электропередачи требуется разгрузка шунтирующего реактора с величины Q_p2 = 180 МВАр (исходный режим) до Q_p2= 114,6 МВАр.

Использование предлагаемого способа в проекте схемы выдачи мощности Богучанской ГЭС позволяет примерно в два раза снизить максимальные уровни токов подпитки за счет регулирования мощности шунтирующего реактора приемной системы, т.е. существенно повысить предел динамической устойчивости электропередачи, надежность гашения дуги подпитки, и, следовательно, увеличить вероятность успешного ОАПВ и снизить народнохозяйственный ущерб от недоотпуска электроэнергии потребителю.

Предложенный способ ОАПВ может быть успешно реализован на вновь строящихся и существующих линиях электропередач сверхвысокого напряжения, содержащих четырехлучевые управляемые реакторы, мощность которых в течении суток регулируется в пределах от (0,1-1,0)Q_р, когда короткие замыкания могут происходить при любом значении из данного диапазона мощностей шунтирующих реакторов.

Формула изобретения

СПОСОБ ОДНОФАЗНОГО АВТОМАТИЧЕСКОГО ПОВТОРНОГО ВКЛЮЧЕНИЯ ВОЗДУШНОЙ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ, содержащий четырехлучевые реакторы, при котором при возникновении однофазного короткого замыкания поврежденную фазу отключают с двух сторон, а затем поврежденную фазу включают с двух сторон линии после паузы однофазного автоматического повторного включения, отличающийся тем, что определяют коэффициент компенсации междуфазной емкости по выражению
K_фф= ,
где x_сфф - реактивное сопротивление суммарной междуфазной емкости линии;
y_i - проводимость i-го шунтирующего реактора, подключенного к линии;
x_n - реактивное сопротивление компенсационных реакторов, соединенных в параллель;
n - количество подключенных к линии шунтирующих реакторов,
и регулируют мощность подключенных к линии шунтирующих реакторов в паузе ОАПВ, увеличивая ее, если коэффициент компенсации междуфазной емкости меньше единицы, и уменьшая ее, если коэффициент компенсации междуфазной емкости больше единицы, до тех пор, пока коэффициент междуфазной емкости не станет равным единице.

РИСУНКИ

Рисунок 1