Мероприятия по повышению устойчивости и бесперебойности работы дальних линий электропередач

Устойчивость параллельной работы линии электропередачи играет наиболее важную роль при передаче электрической энергии на далекие расстояния. Пропускная способность линии по условиям устойчивости растет пропорционально квадрату напряжения, а потому повышение напряжения электропередачи является одним из наиболее эффективных способов увеличения нагрузки на одну цепь, а тем самым и сокращения числа параллельных цепей.

В тех случаях, когда речь идет о передаче весьма больших мощностей порядка 1 млн. кВт и более на большие расстояния технически и экономически является нецелесообразным, то необходимо весьма значительное повышение напряжения. При этом, однако, значительно возрастают размеры оборудования, его вес и стоимость, а также трудности его изготовления и освоения. В связи с этим за последние годы разработаны мероприятия повышения пропускной способности линий передачи , которые были бы недороги и в тоже время достаточно эффективны.

С точки зрения надежности передачи энергии имеет значение как статическая, так и динамическая устойчивость параллельной работы . Некоторые из рассматриваемых ниже мероприятий имеют значение для обоих видов устойчивости, другие же преимущественно для одного из них, что будет рассмотрено ниже.

Быстрота отключения повреждения

Общепринятым и наиболее дешевым средством увеличения передаваемой мощности является уменьшение времени отключения поврежденного элемента (линии, отдельного ее участка, трансформатора и т. п.), которое слагается из времени действия релейной защиты и времени действия самого выключателя. Это мероприятие широко применяется на существующих линиях электропередач. В отношении быстродействия за последние годы достигнуты весьма большие успехи как в области релейной защиты, так и выключателей.

Быстрота отключения имеет значение только для динамической устойчивости и главным образом для связанных электропередач при авариях на самой линии передачи. Для блочных же электропередач, где авария на линии приводит к отключению блока, динамическая устойчивость имеет значение при авариях в приемной (вторичной) сети, а потому необходимо заботиться о скорейшей ликвидации аварии именно в этой сети.

Применение быстродействующих регуляторов напряжения

При коротких замыканиях в сети, вследствие протекания больших токов, всегда имеет место то или иное понижение напряжения. Понижение напряжения может наступать и по другим причинам, например при быстром увеличении нагрузки или при отключении генераторной мощности, в результате чего происходит перераспределение мощности между отдельными станциями.

Понижение напряжения приводит к резкому ухудшению устойчивости параллельной работы . Для устранения этого необходимо быстрое повышение напряжения по концам электропередачи, что достигается применением быстродействующих регуляторов напряжения, воздействующих на возбуждение генераторов и повышающих их напряжение.

Это мероприятие принадлежит к наиболее дешевым и эффективным. Необходимо, однако, чтобы регуляторы напряжения обладали безинерционностью, а кроме того возбудительная система машины должна обеспечивать требуемую быстроту подъема напряжения и его величину (кратность) по отношению к нормальной, т. е. так называемый «потолок напряжения».

Улучшение параметров оборудования

Как указывалось выше, в общую величину сопротивления электропередачи входит сопротивление генераторов и трансформаторов. С точки зрения устойчивости параллельной работы имеет значение реактивное сопротивление (активное же сопротивление, как выше было указано, влияет на потери мощности и энергии).

Падение напряжения в реактивном сопротивлении генератора или трансформатора при его номинальном токе (токе, соответствующем номинальной мощности), отнесенное к нормальному напряжению и выраженное в процентах (или в долях единицы), является одной из важных характеристик генератора или трансформатора.

По техническим и экономическим соображениям генераторы и трансформаторы проектируются и изготовляются на определенные реактивные сопротивления, являющиеся оптимальными для данного типа машины. Реактивные сопротивления могут быть изменяемы в известных пределах, причем понижение реактивности, как правило, сопровождается увеличением размеров и весов, а следовательно, и стоимости. Однако удорожание генераторов и трансформаторов относительно невелико и экономически вполне оправдывается.

На некоторых существующих электропередачах применено оборудование с улучшенными параметрами. Следует также отметить, что на практике в некоторых случаях применяют оборудование со стандартными (типическими) реактивностями, но несколько большей мощности, рассчитанное, в частности, на коэффициент мощности 0,8, тогда как фактически, по режиму электропередачи, его следует ожидать равным 0,9 — 0,95.

В тех случаях, когда мощность передается от гидростанции и турбина может развивать мощность большую номинальной на 10%, а иногда и более, то при напорах, превышающих расчетный, возможно увеличение отдаваемой генератором активной мощности.

При аварии одной из двух параллельных линий, работающих по связанной схеме и без промежуточного отбора, она полностью выходит из строя, а потому сопротивление линии электропередачи увеличивается вдвое. Передача удвоенной мощности по оставшейся в работе линии бывает возможна, если она имеет относительно небольшую длину.

При линиях же значительной длины применяются специальные мероприятия для компенсации падения напряжения в линии и поддержания его постоянным на приемном конце электропередачи. Для этого на приемной подстанции устанавливаются мощные синхронные компенсаторы, посылающие в линию упреждающую реактивную мощность, которая частично компенсирует отстающую реактивную мощность, обусловленную реактивностью самой линии и трансформаторов.

Такие синхронные компенсаторы не могут, однако, обеспечить устойчивость работы длинной электропередачи. На длинных линиях, во избежание снижения передаваемой мощности при аварийном отключении одной цепи, могут быть применены переключательные посты, которые делят линию на несколько участков.

На переключательных постах устраиваются сборные шины, к которым с помощью выключателей присоединяются отдельные участки линий. При наличии постов при аварии отключается только поврежденный участок, а потому общее сопротивление линии увеличивается незначительно, например, при 2-х переключательных постах оно увеличивается лишь на 30%, а не вдвое, как было бы при отсутствии переключательных постов.

По отношении же к полному сопротивлению всей электропередачи (включая сопротивления генераторов и трансформаторов), увеличение сопротивления будет еще меньше.

Реактивное сопротивление провода зависит от отношения расстояния между проводами к радиусу провода. С увеличением напряжения, как правило, увеличивается расстояние между проводами и их сечение, а следовательно, и радиус. Поэтому реактивное сопротивление меняется в сравнительно узких пределах и при приближенных расчетах обычно принимается равным х = 0,4 ома/км.

При линиях напряжением 220 кВ и выше наблюдается явление так называемой «короны». Это явление связано с потерями энергии, особенно значительными в плохую погоду. Для устранения чрезмерных потерь на корону требуется определенный диаметр проводов. При напряжениях свыше 220 кВ сплошные провода получаются столь большого сечения, что экономически оно не может быть оправдано. По этим соображениям предлагались и нашли известное применение полые медные провода.

С точки зрения короны более эффективным является применение вместо полых — расщепленных проводов . Расщепленный провод состоит из 2 — 4 отдельных проводов, расположенных друг от друга на некотором расстоянии.

При расщеплении провода диаметр его как бы увеличивается и в результате:

а) существенно понижаются потери энергии вследствие короны,

б) уменьшается его реактивное и волновое сопротивление и соответственно увеличивается натуральная мощность линии электропередачи. Натуральная мощность линии ориентировочно возрастает при расщеплении на две нитки на 25 — 30 %, на три — до 40%, на четыре — до 50%.

При увеличении длины линии соответственно возрастает ее реактивное сопротивление и вследствие этого существенно ухудшается устойчивость параллельной работы. Уменьшение реактивного сопротивления длинной линии электропередачи повышает ее пропускную способность. Такое уменьшение наиболее эффективно может быть достигнуто путем последовательного (в разрез) включения в линию статических конденсаторов.

Такие конденсаторы по своему эффекту противоположны действию самоиндукции линии, и таким образом в той или иной мере ее компенсируют. Поэтому этот способ носит общее название продольной компенсации . В зависимости от числа и размеров статических конденсаторов может быть компенсировано индуктивное сопротивление на той или иной длине линии. Отношение длины компенсированной линии к общей ее длине, выраженное в долях единицы или в процентах, носит название степени компенсации.

Статические конденсаторы, включенные в разрез линии передачи, подвергаются воздействию ненормальных режимов, которые могут возникать при коротких замыканиях как на самой линий передачи, так и вне ее, например, в приемной сети. Наиболее тяжелыми являются короткие замыкания на самой линии.

При прохождении через конденсаторы больших аварийных токов напряжение на них значительно повышается, хотя и кратковременно, но может быть опасным для их изоляции. Во избежание этого параллельно конденсаторам включается воздушный искровой промежуток. Когда напряжение на конденсаторах превышает определенную, заранее выбранную величину, то промежуток пробивается и этим создается параллельный путь для прохождения аварийного тока. Весь процесс происходит весьма быстро, и после его завершения эффективность конденсаторов снова восстанавливается.

Когда степень компенсации не превышает 50%, то наиболее целесообразной является установка батареи статических конденсаторов в середине линии, при этом несколько уменьшается их мощность и облегчаются условия работы.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

ЧТО ТАКОЕ БЕСПЕРЕБОЙНОЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ

Основным критерием электроснабжения объектов и предприятий, является надежность. С учетом параметров потребителя вопросы надежности решаются на стадии проектирования объекта.

Даже внутри объекта могут быть потребители различных категорий, требующие разного подхода к системе энергообеспечения.

По виду надежности электроснабжения, оно может подразделяться на:

• гарантированное;
• бесперебойное.

Гарантированное электроснабжение по своей сути представляет комплекс мероприятий, позволяющих гарантированно получать электроэнергию необходимого качества.

Недостатком такого вида является то, что при прекращении подачи электроэнергии от основного источника, требуется время для переключения на резервную линию.

Бесперебойное электроснабжение позволяет осуществлять подачу электроэнергии потребителю постоянно. Это происходит в случае аварии на основном источнике, без перерывов при переходе в резервную систему электроснабжения.

СПОСОБЫ РЕАЛИЗАЦИИ БЕСПЕРЕБОЙНОГО СНАБЖЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЕЙ

Для обеспечения надежности на объектах требующих постоянного электропитания, как правило, применяют два независимых источника электроснабжения. При наличии особой группы потребителей, устанавливают ещё и резервный источник электроэнергии — электрогенератор.

В зависимости от периодов отключения электроэнергии, выстраивается и бесперебойная система электроснабжения.

Периоды отключения от электроснабжения условно делятся на:

• микро отключения – продолжительностью от нескольких секунд до 5 минут;
• краткосрочные – локальные аварии, на устранение которых уходит не более 12 часов;
• среднесрочные – аварии на высоковольтных ЛЭП, с продолжительностью устранения 10 — 24 часов;
• длительные – повреждения вследствие стихийных бедствий, на ликвидацию которых уходит от 2 до 4 недель.

Реализация системы бесперебойного электроснабжения состоит в установке устройств, которые будут обеспечивать незаметный (плавный) переход с основного на резервный источник и обратно. При этом качество подаваемой электроэнергии не должно изменяться.

Для этого в систему устанавливают источник бесперебойного питания или ИБП. Это приспособление позволит в период отключения электроэнергии выполнить качественный переход на линию резервного питания.

По принципу действия бесперебойники делятся на три основных типа:

• резервные (off-line) – применяются для защиты компьютеров или иного подобного оборудования, обеспечивают переход на резервную линию питания;
• линейно-интерактивные (line-interactive) – используется при защите более значительного оборудования (серверных центров начального уровня), выполняют стабилизацию напряжения на выходе в необходимых диапазонах, однако не подходят для защиты чувствительных элементов и приборов, которые используются в технологических процессах непрерывного цикла, медицинского оборудования;
• с двойным преобразованием (on-line) – самая совершенная бесперебойная система, где энергия преобразуется дважды. Сначала из переменного тока в постоянный ток, и потом обратно в переменный. Обеспечивает за счет этого высокое качество выходной электроэнергии. Период времени для перехода на питание от аккумуляторов в онлайн ИБП равен нулю.

Обычно мощность ИБП указывается в вольт-амперах (ВА) или ваттах (Вт). Как правило, полезная выходная мощность составляет 60 % от показателя в ВА, так при 1000 ВА мощность будет составлять 600 Вт.

КАТЕГОРИИ ОБЪЕКТОВ С БЕСПЕРЕБОЙНЫМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕМ

Все объекты разделены на три категории:

1-ая категория – очень важные.

Остановка этих потребителей приводит к жертвам среди населения, разрыву важных технологических цепочек и срыву процессов, нанесению значительного материального ущерба, безопасности государства. На объектах этой категории гарантировано обеспечение бесперебойного электроснабжения потребителям.

Подача электроэнергии осуществляется от двух независимых источников. Не допускается для потребителей разрыва в электроснабжении. Для переключения с основной линии на резервную линию используется устройство АВР (автоматическое включение резерва).

2-ая категория – важные потребители.

Прекращение поставок электроэнергии для этой категории приводит к общему недовыпуску товаров, неудовлетворительному качеству продукции, ненормированному простою рабочих, прерыванию технологических процессов предприятий.

Получает электроэнергию предприятие также от двух независимых источников. Включение резервного источника производится вручную.

3-я категория – остальные потребители, не входящие в 1-ую и 2-ую категории.

Снабжение этой категории происходит по одной линии. Отрезок времени в подаче электроэнергии не должен превышать 24 часов.

К потребителям, где обеспечивается бесперебойное электроснабжение объектов, относятся особо важные потребители. На объектах этой категории может находиться особая группа потребителей. Эта группа обеспечивается безостановочной поставкой электроэнергии в силу недопущения возникновения ситуаций опасных для жизнедеятельности.

К очень важным потребителям можно отнести:

• больницы;
• центральные ПС мощностью 10 МВт и выше;
• диспетчерские централизованной охраны;
• контрольные пункты ЖКХ обеспечивающие электроснабжение и освещение городов;
• музеи государственного значения;
• крупные гостиницы и государственные структуры;
• финансовые и банковские структуры;
• школы, ВУЗы, профтехучилища, техникумы;
• электрощитовые жилых комплексов с высотой более 16 этажей;
• крупные торговые центры, рестораны;
• ИВЦ и серверы, занятые обслуживанием токоприемников первой категории;
• городские насосные станции;
• подстанции горэлектротранспорта;
• ДК, спорткомплексы;
• котельные 2-ой категории.

АВАРИЙНО РЕЗЕРВНОЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ ЧАСТНОГО ДОМА

Реализация бесперебойного электрообеспечения частного дома происходит в том же порядке, что и на предприятиях.

В зависимости от решаемых задач, эта система может быть:

• инверторно-аккумуляторная;
• иверторно-аккумуляторная с резервным источником.

В качестве резервного источника может выступать бензиновый, дизельный или газовый генератор. Можно также использовать солнечные батареи или ветрогенератор.

Решение о построении той или иной системы зависит от частоты и продолжительности отключений.

Бесперебойное электроснабжение частного дома может выглядеть следующим образом: при отключении электроэнергии питание дома осуществляется через инвертор от аккумуляторов. В этот промежуток времени можно перевести электропитание дома на резервный источник – любой из генераторов.

Если весь процесс автоматический, то через устройство АВР запуск резервного питания происходит без участия человека.

Для реализации бесперебойного электроснабжения дома понадобится:

• аккумуляторные батареи – их мощность должна покрывать потребности потребителей, для которых отключение нежелательно;
• инвертор – преобразует постоянный ток батарей в переменный ток;
• генератор – топливный либо экологический (солнечные батареи, ветрогенератор);
• АВР – устройство автоматического включения резерва.

© 2012-2021 г. Все права защищены.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов

Источник