Устройства воздействия на электромагнитные характеристики линии

Под воздействием на электромагнитные характеристики линии понимается изменение ее индуктивного сопротивления и емкостной проводимости в соответствии с требованиями режима электроэнергетической системы. Такое воздействие может быть осуществлено двумя путями. Первый из них заключается в том, что ее конструкция двухцепной линии изменяется таким образом, что ее индуктивное сопротивление и емкостная проводимость будут определяться фазой векторов напряжений по концам цепей этой линии. В этом случае осуществляется распределенная компенсация параметров линии. Такие линии получили название управляемых самокомпенсирующихся воздушных линий (УСВЛ). Другой путь предполагает применение управляемой продольной компенсации, аналогичной той, что была рассмотрена в гл. 8, но с управляемой конденсационной батареей и управляемыми шунтирующими реакторами. Здесь осуществляется сосредоточенная компенмация параметров линии.

Оставляя в стороне достаточно сложный математический аппарат, рассмотрим физическую сущность первого пути. Она состоит в том, что провода двух цепей линии располагаются на опорах и в пролетах таким образом, что расстояния между проводами одноименных фаз двух цепей значительно меньше междуфазных расстояний (d<D) (рис. 9.9, а). В этом случае взаимная индуктивность между цепями будет проявляться значительно сильнее, чем при традиционном расположении цепей на двухцепной опоре.

Эквивалентное индуктивное сопротивление уаждого провода на каждом участке линии будет определяться выражением

x_Э = x_i + x_M (β), (9.4)

где x_i – сопротивление каждого провода без учета взаимоиндуктивности;

x_M - сопротивление, определяемое взаимной индуктивностью двух цепей; β – угол между токами (магнитными потоками) каждой из цепей.

а)

б)

в)

Рис. 9.9. Управляемая самокомпенсирующаяся воздушная линия (а); возможные схемы и расположение проводов на опоре (б); векторная диаграмма напряжений линии (в)

Взаимное расположение векторов тока каждой цепи, в свою очередь, будет определяться взаимным расположением векторов напряжений в начале каждой цепи (рис. 9.9, б). Поэтому, если с помощью фазоповротных устройств изменять взаимное расположение этих векторов (угол β) в пределах от нуля до 180º и более, сопротивление x_M будет также изменяться по значению и знаку,соответственно будет изменяться и значение x_Э (рис. 9.10, а).

б)
а)

Рис. 9.10. Характеристики УСВЛ:

а – зависимости индуктивного сопротивления к емкостной проводимости от угла сдвига векторов напряжений; б – обмен мощностью между цепями линии

Минимальное значение x_Э будет при β = 180º, поскольку x_M при этом будет иметь максимальное отрицательное значение. Одновременно будет изменяться и эквивалентная емкостная проводимость b_Э каждого провода, увеличиваясь по мере увеличения угла β от нуля до 180º. Отсюда изменение значений волнового сопротивления и передаваемой мощности.

Изменяя с помощью ФПУ угол β, можно изменять передаваемую по этой линии активную мощность. При этом из-за близкого расположения проводов двух цепей при β>0 происходит взаимный обмен потоками мощности сежду ними (рис. 9.10, б).

Мощность каждой из цепей имеет три составляющие: для первой цепи она составит:

P₁ = P₁₁ – P₁₂ + P₂₁, (9.5)

где P₁₁ – собственная мощность первой цепи; P₁₂ – обменная мощность из первой цепи во вторую; P₂₁ - обменная мощность из второй цепи в первую.

Аналогичное уравнение может быть записано и для второй цепи.

Каждая из этих составляющих есть функция напряжений (комплекных значений) в начале и конце каждой из цепей, эквивалентных сопротивлений x₁, x₂ и их взаимной проводимости b₁₂, b₂₁:

P₁₁ = f(U_H1, U_K1, U_H2, x₁, <(U_H1, U_К1), <(U_H1, U_Н2));

P₁₂ = f(U_H1, U_K2, <(U_H!, U_K2), x₁, x₂, b₁₂); (9.6)

P₂₁ = f(U_Н2, U_К1, <(U_H2, U_K1), x₁, x₂, b₂₁).

При относительно малой длине линии значения b₁₂ и b₂₁ также малы, и поэтому составляющие P₁₂ и P₂₁ незначительны.

Для управления режимами таких линий необходимы фазоповоротные устройства, рассчитанные на мощность каждой из цепей. Однако желаемый эффект в неуправляемом режиме может быть получен, если два провода одной пары включить на напряжения разных фаз, сдвинутых одна по отношению к другой на 120º. Такой способ был исследован в нашей стране, и были сооружены опытные линии напряжением 10 кВ, работающие в неуправляемом режиме. На этих линиях были подтверждены результаты теоретических разработок и показано, что этот путь является одним из возможных путей создания управляемых (гибких) линий.

Другим путем изменения электромагнитных характреристик линии является применение управляемой продольной емкостной компенсации с управляемой конденсаторной батареей и управляемыми шунтирующими реакторами. Здесь также возможно несколько случаев.

В одном из них изменение сопротивления конденсаторной батареи может быть осуществлено разделением на КБ на несколько секций желательно различного сопротивления (x_K1, x_K2 и т.д.) в соотношении, например, 1:2:3:5 и включением каждой секйии или комбинации нескольких из них с помощью тиристорных ключей последовательно в линию (рис. 9.11, а).

б)

а)

Рис. 9.11. Возможные способы изменения соротивления конденсационной батареи УПК с помощью тиристоров:

а – включение отдельных секций КБ; б – шунтирование секций КБ

В другом случае изменение сопротивления КБ может быть осуществлено шунтированием части секций КБ с помощью тиристорных ключей (рис. 9.11, б). При этом часть конденсаторов выводится из работы или, напротив, включается в работу и тем самым изменяется общее сопротивление КБ.

Недостатком этих способов изменения сопротивления конденсаторной батареи является их дискретность, а также достаточно большие мощности тиристорных ключей.

Дискретность может быть исключена, если параллельно КБ включить управляемый тем или иным способом реактор. Схема такого устройства приведена на рис. 9.12, а. В этой схеме изменение сопротивления реактора от минимального возможного до максимально допустимого ведет к увеличению суммарного сопротивления установки продольной компенмации, которое во всем диапозоне регулирования должно оставаться емкостным. Переход в индуктивный режим возможен только через прохождение резонанса токов в контуре LC. При этом токи в ветвях контура будут резко возрастать и теоретически при нулевом активном сопротивлении контура будут стремиться к бесконечности, что недопустимо.

Задача заключается в том, чтобы найти необходимый диапозон изменения сопротивления реактора при заданном диапозоне изменения степени компенсации линии. В рассматриваемой схеме получить

а)

б)

в)

Рис. 9.12. Изменение сопротивления УПК с помощью параллельного управляемого реактора:

а – схема УПК; б – векторная диаграмма токов и напряжения УПК; в – схема УПК с реактором, управляемым тиристорными ключами

Дата добавления: 2015-07-26