Введение к работе
Актуальность темы. Перебои в системе энергоснабжения на сегодняшний день являются серьезной проблемой не только для России, Западной Европы, но и для Египта И проблема эта требует немедленного решения Эта проблема связана с компенсацией реактивной мощности линий электропередачи
Средства компенсации реактивной мощности - это устройства, устанавливаемые в сетях высокого напряжения и предназначенные для управления потоками электрической энергии в нормальных и аварийных режимах энергосистемы и соответственно повышения качества электроснабжения В последнее время в связи с появлением высокотехнологичных производств и непрерывных технологических процессов с высокими требованиями к качеству электроснабжения в мире наблюдается тенденция к ужесточению гребований к качеству потребляемой электроэнергии
На сегодняшний день во всем мире эксплуатируется целый ряд устройств, позволяющих в большей или меньшей мере компенсировать реактивную мощносіь (РМ) и имеющих специфические достоинства и недостатки
Возможна компенсация реактивной мощности, нормализация и регулирование напряжения с помощью синхронных генераторов (СГ) электростанций и синхронных компенсаторов (СК) Однако потребление реактивной мощности СГ и особенно СК связано со значительными дополнительными потерями Кроме тою, использование СГ в режиме погребления РМ (недовозбуждения) приводит к снижению усюйчивости их работы и ускоренному износу машины из-за перегрева крайних пакетов активной стали и конструктивных элементов генераторов, вызванного значительным возрастанием результирующих магнитных полей в зонах лобовых частей обмотки сіагора в режиме недовозбуждения
В сетях сверхвысокого напряжения компенсация реактивной мощности и нормализация напряжения обеспечивается с помощью неуправляемых шунтирующих реакторов (ШР) Шунтирующие и токоограничивающие реакторы широко распространены в электрических сетях во всем мире Шунтирующие реакторы (ШР) применяются в сетях высших классов напряжения для компенсации избыточной реактивной мощности линий электропередачи при малых нагрузках Токоограничивающие реакторы (ТР) применяются в сетях 6-10 кВ Характеристики обоих типов реакторов неизменны Это обстоятельство вызывает ряд трудностей в эксплуатации Постоянно включенные шунтирующие реакторы ограничивают пропускную способность линий Поэтому проектировщики стремятся ограничить степень компенсации зарядной мощности линий до 50-60% Это в свою очередь при малых нагрузках приводит к повышению напряжения в электрических сетях сверх наибольшего рабочего напряжения до 20% и больше При этом пропускная способность линий снижается, не достигая естественного предела пропускной способности линий
Постоянно включенные токоограничивающие реакторы с неизменной индуктивностью не позволяют обеспечить достаточно глубокого ограничения токов короткого замыкания в электрических сетях, поскольку увеличение индуктивности реактора приводит к снижению напряжения на фидере в нормальных условиях эксплуатации
Как известно, эксплуатация неуправляемых шунтирующих реакторов связана с рядом технических сложностей Основными из них являются
необходимость частой коммутации ШР при изменении режима передачи электрической энергии,
связанная с этим необходимость установки силовых выключателей для подключения ШР к линиям,
возникновение коммутационных перенапряжений при коммутации реакторов и, соответственно, преждевременный износ изоляции высоковольтного оборудования и, прежде всего самих ШР,
быстрое срабатывание ресурса выключателей
Поэтому в электрических сетях получила широкое распространение продольная емкостная компенсация индуктивьости линий Это мероприятие позволяет несколько повысить пропускную способность линий, которая тем не менее для длинных линий не достигает естественного предела пропускной способности, определяемой натуральной мощностью линий Кроме того, это мероприятие вызывает ряд других трудностей, снижающих надежность работы электропередач
Выходом из сложившейся ситуации является использование более эффективных управляемых статических компенсаторов реактивной мощности (СТК), управляемых подмагничиванием реакторов (УШРП), управляемых шунтирующих реакторов трансформаторного типа (УШРТ)
Статические тиристорные компенсаторы (СТК) получили достаточно широкое распросгранение за рубежом в конце 80-х годов В простейшем варианте СТК представляет собой параллельно включенные нерегулируемую конденсаторную батарею (НКБ) и тиристорно-реакторную группу (ТРГ) СТК обладают способностью быстрого и плавного перехода от режима потребления реактивной мощности к ее генерации и наоборот, что позволяет в значительной степени решать вопросы обеспечения устойчивости электроэнергетической системы (ЭЭС) и повышения технико-экономических показателей передачи электроэнергии
Вместе с тем, тиристорное управление индуктивными элементами является сложным и дорогостоящим техническим решением Кроме того, в энергосистемах с преимущественным избытком реактивной мощности установка НКБ в принципе не имеет смысла
УШРІ в оіличие от СТК имеет не только значительно меньшую стоимость изготовления, но и существенно меньшие затраты на монтаж и эксплуатацию, поскольку основное высоковольтное оборудование реактора не отличается по условиям монтажа и эксплуатации от аналогичных по напряжению и мощносіи ірансформаторов или неуправляемых реакторов, не требует закрытых помещений и высококвалифицированного специализированного персонала
Внедрение УШРТ позволит снизить потери электроэнергии, увеличить пропускную способность, повысить качества напряжения и надежность электроснабжения Кроме іою, применение управляемых реакторов во многих случаях позволит уменьшить число коммутаций выключателей, что также способствует повышению надежности, сокращению межремонтных периодов и увеличению сроков службы оборудования, и в целом скажется на снижении стоимости электропередачи Кроме того, управляемый реактор совместно с батареей статических конденсаторов по своему назначению и функциональным возможностям может выполнять функции аналогичною по мощности синхронного компенсатора, усіановленного на данной подстанции, либо СТК той же мощности
Цель и задачи работы. Рассмотрены проблемы применения УШРТ на электропередаче 500 кВ Египта и на дальней электропередаче между Конго и Египтом
(4500 км) Показано, чго основная проблема, обеспечения качесіво электроэнергии у потребителя, связана с компенсацией избыточной реактивной мощности линий При использовании для этих целей неуправляемых шунтирующих реакторов резко ограничивается пропускная способность линий, чго вызывает необходимое і ь применения продольной емкостной компенсации индуктивного сопротивления линий Применение быстродействующих управляемых шунтирующих реакторов трансформаторного типа обеспечивает электропередачу вплоть до натуральной мощности без ограничения длины при перепаде напряжения, определяемом падением напряжения на активном сопротивлении линий
Методы исследования. Расчетно-теоретические на основе математического моделирования (решение систем волновых уравнений линии с помощью компьютерных программ) Отыскание оптимального закона регулирования УШРТ при их применении в системе электропередачи 500 кВ Египта и по длинным линиям между Конго и Египтом
Научная новизна.
Показано, что неуправляемые шунтирующие реакторы, установленные в системе электропередачи 500 кВ Египта дополнительно нагружают энергосистему Египта индуктивном юком, который вызывает большие посадки напряжения в ней, значительно большие, чем активная нагрузка и большие потери мощности в линии из-за тока шунтирующих реакторов
Исследованы законы управления УШРГ для оптимального регулирования напряжения и уменьшения потерь мощносіи в системе электропередачи 500 кВ Египта Показана эффективность применения УШРТ в системе электропередачи для стабилизации напряжения, уменьшения потерь мощности на линии 500 кВ Египта
Выполнен анализ нормальных режимов работы дальней электропередачи Конго - Египет 4500 км при использовании управляемых шунтирующих реакторов трансформаторного типа Показана возможность осуществления электропередачи в трех различных вариантах Наиболее целесообразным является вариант передачи элекгроэнергии при равномерном распределении УШРТ вдоль линии
Практическая ценность. Результаты работы могут использоваться в проектных и научно-исследовательских организациях при решении задач развития электрических сетей, улучшения режимов ЭЭС, повышения пропускной способности, а также повышения надежности и устойчивости узлов нагрузки Использование разрабоїанньїх методов настройки системы управления УШРТ позволит минимизировать потери мощности в ЭЭС в процессе эксплуатации
Основные положения, выносимые на защиту.
1 Решение проблемы регулирования напряжения в электропередаче 500 кВ
Египта при замене усыновленных неуправляемых шунтирующих реакторов
на управляемые
2 Оценка эффективности и экономичности применения УШРТ для уменьшения
потерь мощности на линиях электропередачи 500 кВ Египта
Оптимизация конструктивных параметров линий Коні о - Египет
Обеспечение нормальных режимов работы линии Конго-Египет оптимальной
конструкции с помощью УШРТ и сравнительный анализ различных вариантов (количество и размещение) УШРТ вдоль линии электропередач Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ (из них три статьи в научно-технических журналах, включенных в перечень ВАК)
Структура и объем работы. Работа состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы Содержание работы изложено на 160 страницах, диссертация содержит 53 рисунка, 26 таблиц, список использованных источников, включающий 52 наименования
