Способ ограничения перенапряжений при трехфазном автоматическом повторном включении линий электропередачи с шунтирующими управляемыми реакторами

 

Союз Советских

Социалистических

Республик (1i) 616682 (61) Дополнительное к авт. свил-ву(22) Заявлено 29. 12.75 (21) 2308248/07

2 (51) М. Кл.

H 02 Н 9/04 с присоединением заявки № 2307533/07

2308247/07 (23) Приоритет

Гоаударстееиный комитет

6еаета Министров СССР ао делам изобретений и открытий (43} Опубликовано 25. 07.783юллетень № 27 (45) Дата опубликования описания 09.06 78 (53) УДК 621. . 3 16.925 (088.8) 1

lO. И. Лысков, В. Н. Соболев, и А. O. Виноградова (72) Авторы изобретения

Ордена Октябрьской Революции Всесоюзный государственный проектно-изыскатецьский и научноисспедоватепьский институт энергетических систем и электрических сетей Энергосетьпроект» (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОГРА НИЧЕНИЯ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ1

ПРИ ТРЕХФАЗНОМ АВТОМАТИЧЕСКОМ

ПОВТОРНОМ ВКЛЮЧЕНИИ ЛИНИЙ

ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ С ЩУНТИРУЮЩИМИ

УПРАВЛЯЕМЫМИ РЕАКТОРАМИ

Изобретение относится к области эпектротехники и может быть использовано для

ЛЭП высокого и сверхвысокого напряжения, имеющих управляемые шунтируюшие реакторы. 5

Дпя обеспечения высокой надежности

ЛЭП высших классов напряжений обору дуют устройствами быстродействующего (трехфазного) автоматического повторного вкпючения (БАПВ ипи ТАПВ). т0

Коммутация АПВ может приводить перенапряжениям больших величин и в значительной степени определять выбор системы защиты от внутренних перенапряжений (количество и технические данные разрядников и других средств защиты).

Вепичина перенапряжения при включении пинии в цикле ТАПВ в основном определяется значением напряжения на контактах выключателя в момент его вкпюче- 20 ния. Напряжение на контактах отключенного пинейного выкпючатепя во время паузы ТАПВ представляет собой разность напряжения частотой 50 Гц со стороны источника питания и напряжения частоты, 25 собственных колебаний со стороны линии и имеет вид биений. Повторное включение в максимум этих биений приводит к перенапряжениям, значительно превышающим допустимую кратность, что требует установки дополнительных, по отношению к ограничению перенапряжений при других коммутациях, средств защиты (11.

Повторное вкпючение в минимум биений напряжения на контактах выключателя значительно уменьшает коммутационные перенапряжения и позволяет снизить требования к системе зашиты от иих, что

I повышает экономичность и надежность работы электропередачи.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному явпяется способ ограничения перенапряжений при трехфазном автоматическом повторном включении ЛЭП с шунтируюшими управпяемыми реакторами путем повторного вкпючения

ЛЭП в минимум огибающей биения напряжений на контактах отключенного выключателя (2j.

616682

Недостатком этого способа явпяется неоправданная затяжка паузы ТАПИ из- за большого периода биений на контактах выкнючатепя, что небпагонриятно сказывается на сохранении устойчивости ЛЭП . после. цикла ТАПВ.

Белью изобретения является повышение надежности эпектропередачи путем уменьшении бестоковой паузы до повторного вкпючения пинии. l0

Это достигается тем, что по предпоженному способу до повторного вкпючения линии регулируют индуктивность управляемого реактора в зависимости от частоты собственных копебаний пинии.

Частоту собственных колебаний пинии можно определять путем измерения свободного тока реактора, при прохождении

его через максимум можно уменьшать индуктивность реактора, а при прохождении тока через нуль — увепичивать эту индуктивность. Частоту биений напряжения на контактах выкшочатепя сравнивают с заданной частотой биения и изменяют ее путем изменения подмагничи25 вания реактора. При откшочении пинии снимают подмагничивание с управляемых реакторов.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема ЛЭП с управпяемыми реакторами на фиг. 2 — схема замещения ЛЭП

Р в бестоковую паузу; на фиг. 3 — кривые изменения индуктивности и тока реактора в бестоковую паузу, где а - прямоугопьная модупяция индуктивности реактора; б - гармоническая модупяция индуктивности реактора (возрастание колебаний) в - гармоническая модуляция индуктивности (гашение копебаний); на фиг. 4— принципиапьная схема ЛЭП с корректирующими устройствами;на фиг, 5 - вольтамперные характеристики управпяемого реактора.

ЛЭП 1 присоединена через выключатели 2,3 к энергосистемам 4,5 В ка- 4 честве устройств поперечной компенсации на пинии использованы управляемые реакторы 6,7. В бестоковую паузу при ТАПВ отключенная от энергосистем 4 и 5 пиния 1 с управляемыми реакторами 6,7 представпяет собой высокодобротный копебатепьный контур (см. фиг. 2, где 1. индуктивность управпяемого реактора, С - конденсатор пинии, R - активный резистор цинии и реактора). В этом кон- 5 туре в течение нескольких секунд могут продолжаться медленно затухающие копебания частотой, бпизкой 50 Гц. Частота и период биения напряжения на контактах .откпюченных выключателей 2 и 3 и попожение минимума огибающей, определяют разностью частот М -(3

21Г б" (1) где Tg"- период биения напряжения на контактах выкпючателя, (в — промыш пенная частота энергосистем

P - собственная частота колебательного контура.

При отключении неповрежденной пинии собственные колебания имеют частоту

Р, прибпиженно равную: (2 ) Ъ =

Р где 4 p — индуктивность шунтирующих реакторов;

С вЂ” конденсатор линии.

При неизменной индуктивности реактора Р период биений может оказаться настопько большим, что это приведет к необходимости увеличения бестоковой паузы.

Принцип изменения (модупяции) индуктивности поясняется: фиг. 3, где

I ) ()-кривые изменения индуктивности реакторов, «().-кривые свободных токов реак« торов.

Пусть индуктивность L (4) реактора изменяется по следующему закону: в те моменты времени, когда копебпюшийся свободный ток достигает положительного ипи отрицательного максимума(=+Зщ)> индуктивность реактора увеличивается весьма быстро от значения 1< до значения Ь, а тогда, когда ток проходит через свое нулевое значение (1 = О), индуктивность возвращается также весьма быстро, к своему прежнему значению Ь„(фиг. 3а). B то время, как увеличение индуктивности на величину - l сопровождается увеличением запаса эпекч ромагнитной энергии контура на величину, равную +(b -t ) 3 „„, уменьшение а индуктивности не вызывает изменения запаса электромагнитной энергии контура, ибо это уменьшение происходит при (О.

За каждую поповину периода изменения тока, т, е. за период изменения индуктивности, в активном сопротивлении контура рассеивается энергия, приблизительно равная (если пренебречь затуха1 2 нием тока за указанное время) Я 3„„Т>, где Т вЂ” период изменения индукtl тивности, Следовательно, энергия контура не убывает, Т, е. рассматриваемое колебание не затухает, если

616682

60

С учетом инерционности реактора его индуктивность практически изменяется не скачками, а по следующему закону:

L(t)->. >(+тсуи(мi >.», h) (0} где Ь - среднее значение индуктйвности„.

««« - глубина модуляции индуктивности

9. - частота модуляции индуктивности;

- начальная фаза индуктивности.

Во время бестоковой паузы ТАПВ

s контуре возникает свободнаясоставляющая тока частотой (51= —, определяеЯ. мая уравнейием

a(4)-3 Е Cos()„4+««), (4) где )-дескремент затухания

Ч - начальная фаза тока.

Частота Р.« значительно меньше частоты P., определяемой уравнением (2), поэтому период биения и время бестоко вой паузы при изменении индуктивности .

t. реактора резко уменьшается, Более того, правильно подобранный закон изменения индуктивности позволяет быстро погасить все колебания на линии и тем самым эффективно уменьшить величину амплитуды перенапряжений при

ТАПВ (фиг. 3 б, в).

Кривая изменения индуктивности реактора в функции времени и кривая чзменения рассматриваемой составляющей сво бодного тока для случая 9 = 0 показана на фиг. 3 б (+ = +, сА-= ©)"

Как видно иэ равенств (3) и (4) и индуктивность реактора увеличивается с наибольшей скоростью, когда ток достигает положительного или отрицательного максимума (фиг. Зб). Соответственно, с наибольшей скоростью индуктивность уменьшается, когда ток проходит через свое нулевое значение.

Аналогично предыдущему случаю, когда индуктивность изменяется скачком только в моменты прохождения тока через

«максимум или через нуль, в рассматриваемом случае также может происходить накопление энергии в результате периодического изменения параметра. При этом амплитуда свободных колебаний может неограниченно возрастать, если энергия, вносимая в контур в результате изменения параметра, возрастает.

Однако при другом значении начальной фазы тока; изменение параметра может приводить не к уменьшению, а к увеличению затухания. Действительно, как видно из фиг. Зв при Ч>.=- - > д =- >>. х наибольшая скорость уменьшения параме ра совпадает с моментом прохождения тока через максимум, а наибольшая скоость увеличения параметра « с прохождеР нием тока через нуль.

Таким образом, гармоническая модуляция не только изменяет частоту собственных колебаний и приводит к уменьшению периода биения напряжения на контактах выключателя, но уменьшает амплитуду колебаний, что увеличивает эффект««вность

ТАПВ и обеспечивает повышение надеж«««ности электропередачи.

Уменьшение величины бестоковой паузы достигается измерением частоты биения напряжения на контактах выключателя, сравниванием с заданной частотой биений и изменением ее путем изменения частоты собственных колебаний. линии, например путем изменения подмагничивания управляемого реактора.

ЛЭП 1 подключена через выключатели

20 2 и 3 к энергосистемам 4 и 5 и имеет .шунтирующие управляемые реакторы 6,7 к каждому из которых подключены корректирующие устройства 8 и 9, В бе стоковую паузу при ТАПВ отключенная от, энерго25 систем 4 и 5 пиния 1 с управляемыми реакторами 6,7 представляет собой высокодобротный колебательный контур, в котором

: в течение нескольких секунд могут продоп- ь жаться медленно затухающие колебания

ЗО . частотой, близкой к 50 Гц., Частоту и период биения напряжения на контактах отключенных выключателей 2 и 3 и, следовательно, положение минимума огибающей определяют разностью частот (в-рсогласно формуле (1).

Таким образом, влияя на индуктивность управляемого реактора, можно изменять частоту собственных колебаний пинии и, соответственно, период биения напряжения

40 на контактах выключателя, от которого за- . висит величина бестоковой паузы при ТАПВ.

Индуктивность управляемых реакторов можно изменять различными способами.

Одним из способов является управление

1 величиной тока подмагничивания, осуществляемое с помощью корректирующих ус« ройств 8 и 9, на входы которых подаются одновременно две частоты - эталонная и реальная, измеряемая на контактах отключенного выключателя. Эталонная частота может быть заранее выбрана минимальной из соображений надежного сохранения устойчивости ЛЭП после ТАПВ.

При отключении реальной частоты биения от эталонной изменяется величина тока управления реактора и соответственно— индуктивность реактора.

Самым простым способом изменения индуктивности управляемых реакторов является способ, при котором снимают

616682 подмагничивание с управляемых реакто,ров, При этом рабочая точка на вольтамперной характеристике реактора (фиг,5) перескакивает с кривой 1на кривую jt..

Кривая1соответствует вольт-амперной характеристике реактора нри наличии подмагничивания, кривая ф-при снятом подмаг ничивании. Переход рабочей точки с кривой 7 на кривую% влечет за собой резкое изменение индуктивности реактора. При этом период биения напряжения на контахтах выключателя уменьшается, следовательно может быть уменьшена величина бестоковой паузы, устанавливаемая на реле времени устройства ТАПИ.

Форму ла изобретения

1. Способ ограничения перенапряжений при трехфазном автоматическом повтор.ном включении пиний электропередачи с шунтирующими управляемыми реакторами путем повторного включения линии электропередачи в минимум огибающей биения напряжений на контактах отключенного ,выкшочателя, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности электропередачи путем уменьшения бестоковой паузы до повторного включения линии, регулируют индуктивность управляемого реактора в зависимости от частоты собственных колебаний линии.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а кь ut и и с я,тем, что частоту собственных колебаний пинии определяют путем измерения свободного тока реактора и при ;.охождении его через максимум, уменьшают индуктивность реактора, а при прохождении тока через нуль — увеличивают эту индуктивность, 3. Способ по и. 1, о т л и ч а ю>0 шийся тем, что частоту биения на пряжения на контактах выключателя сравнивают с заданной частотой биения и изменяют ее путем изменения подмагничивания реактора.

1s 4.Способпоп. 3, отличаю.шийся тем, что при отключении mнии снимают подмагничивание с управляемых реакторов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе,"

Х. Иеr4ñé,ÿoñéütèÛ Ci, М4ап A,"ànÕÑöårrce of. skunt рe,actor on switcй1о т э р:Даа ХЕЕЕ,Tr ann,on Ро че)- Арр un S st

j970, р. 89, ь|- 8, р.р 472 T — (73 б.

2. Беляков Н. H., Рашкес В. С. Саособ ограничения перенапряжений при пов,торных включениях линий электропередач, «Электричество», № 2, 1975.

616682

Составитель Г. Иамская

Ред ктор E. Кравцова ТехРед И. Климко КоРРектоР-А. ГРиценко

Заказ 4087/50 Тираж 892 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4