Введение к работе
Актуальность проблемы. Формирование Здиной злектроэнергзтичас-кой системы страны на основа мажсястамных электропередач (ЭП) в ус-лозяях возрастающих потоков и дальности транспорта электроэнергии повышает вааность задачи регулирования напряжения и реактивной мощности.
К устройствам управления реактивной мощностью предъявляются зес-ткие требования обеспечения высокой пропускной способности ЭП а экономичного потокораспределания, что связано с необходимостью плавного изменения мощности компенсирующих устройств з широкой диапазона. Большинство современных управляемых статических компенсаторов являются нелинейными элементами, генерирующими высшие гармоники (ВГ) тока и напрянения, вникающими качество электроэнергии.
В настоящее время в нашей страна и за рубеяом ведутся исследования по уменьшению неблагоприятного воздействия на оборудование ВГ тока и напряжения, исключению возмокности возникновения резонансных явлений на повышенных частотах. Много ж следований выполнено в сзязя с оснащением ЗП отатическим тиристорним компенсатором (СИ), привлекательной стороной которого является многофункциональность, наден-ность, экономичность, удобство з эксплуатации.
В работе проведено исследование высших гармонических составляющих режимных параметров в ЭП 1150 кВ с СТК с учетом угла управления тиристорним блоком (ТБ), развития резонансных явлений при включении в оостав номпансатора конденсаторной батареи (КБ) и фильтра высшей гармонической. Рассмотрены особенности изменения амплитуд я фаз ВГ в протяженных воздушных линиях. Пониженный запао прочности изоляции Ш сверхвысокого и ультра вые око го напряжения обуславливает актуальность более полной оценки уяе на стадии проектирования надежности работы изоляции в условиях генерации ТБ СІЙ гармонических тока я нзпрянэнля.
Требования снабжения потребителей электроэнергией нормируемого качества, повышения надонности электроснабжения делают актуальной проблему выбора защитных мероприятий по уменьшению состаза и уровней ВГ и снияония затрат от применения СТК.
Работа выполнялась в рамках отраслевой НТП Минэнерго СССР: "Осуществить дальнейшее раззитие Единой электроэнергетической системы СССР с целью повышения ее эффективности, наденности работы а сни-кения потарь электроэнергии в электрических сетях".
Целью работы является разработка методики расчета нормальных режимов работы ЭП с СІК, учитывающей искажение синусоидальной формы ре-кимных параметров, исследование величины исканения, а такка методики выбора параметров фильтрующего оборудования.
Задачи диосвртационной работы:
разработать методику и программу расчета на ЭВМ уровней высших гармоник, вносимых СЕ в различных режимах работы ЭП;
на примере ЭП 1150 кВ Сибирь-Урал выполнить анализ искажения формы токов и напряжений, расчет результирующих величин реяимвых параметров и показателей качества электроэнергии;
оценить влияние высших гармонических на величину возникающих на изоляции воздушных линий паренапряканий и на показатели качества электроэнергии;
разработать требования к параметрам фильтрующего оборудования, обеспечивающего снияение уровней высших гармоник в ЭП до допустимых величин.
Методы исследований. Поставленные в работе задачи решались с использованием теории элактрических цепей и теории патриц, методов гармонического баланса, математического моделирования на ЗВУ, теории установившихся режимов в электрических системах.
Основные научные результаты и их новизна. На основе разработанных автором методик расчета установившихся рекиыоз работы в схемах с тириоторным преобразователем и выбора защитных мероприятий, реализованных в виде программ для ЭВМ, произведено исследование комплекса вопросов по проблеме искаканил синусоидальной формы рекимных параметров, качества электроэнергии, определения параметров фильтрующего оборудования в нормальных решшах работы ЭП 1150 кВ Сибирь-Урал, оснащенной СІК.
Предложен метод гармонического баланса для расчета уровней гармоник в охемах с СІК с учетом его режима работы, сложной структуры и частотных характеристик отдельных элементов электроэнергетических систем.
Определен характер завизимости высших гармонических составляющих тока и напряаения от угла управления и частотной характеристики входного сопротивления внешней сети относительно тиристорного блока, а в воздушных линиях ЭП - от входного сопротивления линий со стороны источника искажения и расстояния до источника.
Проведены исследования уоловий возникновения опасных для изоля-
цим оборудования ЭП 1150 кВ перзнапряяений и недопустимого искажения формы напряжения, обусловленных резонансными явлениями на частотах пятой и седьмой гармоник при включении в состав СИ батареи конденсаторов и особенностями изменения уровней высших гармоник в цепях с распределенными параметрами.
Установлено, что показателями, определяющими необходимость ограничения уровней высших гармоник, являются величина коэффициента неои-нусоидальности напряжения в узлах ЭП и кратнооть перенапряжений, возникающих на изоляция линий в резонансных зонах.
Предложено осуществлять приведение к нормируемому иокажение синусоидальной формы ренимных параметров, иопользуя фильтр пятой гармонической, моцность которого выбирается исходя из моцнооти фильтроком-пенсируюцаго устройства и частотной характеристики сопротивления схемы.
Практическая ценность. Разработано программное обеспечение для расчета на ЭВМ рекимов работы СТК в ЭП, позволяющее определять уровни высших гарлоник тока и напряяения, генерируемые тиристорним блокш, результирующие величины режимных параметров в ветвях и узлах охеиы, произвести оценку качества электроэнергия и проварить правильность выбора защитных мероприятий по уменьшению уровней высших гармоник до нормируемых, на стадии проектных разработок определить требования к параметрам оборудования СПС для повышения его эффективности и аниже-ния затрат.
Разработаны рекомендации по выбору номинальной мощности фильтра пятой гармонической в составе фильтрокоипенсирующего устройства GTK для ЭП 1150 кВ, который обеспечивает снижение уровня нзпряЕвния фильтруемой частоты и возникающие на изоляции линий ЭП перенапряжения до допустимой по нормам качества электроэнергии и нормального функционирования изоляции величины.
Программа расчета на ЗВЇ1 уровней высших гармоник в сложных схемах, содержащих источники наоинусоидальности, моеєт быть использована при решении ряда других задач. На ее основе.были проведаны исследования искажения синусоидальной формы напряжения в узлах системы электроснабания Байкало-Амурской магистрали, разработаны рекомендации по снижению уровней выспих гармоник в системе электроснабжения Южно-Уральской железной-дороги.
Достоверноеть результатов работы основывается на использования достаточно строгих математических моделей для описания про—
цессов, протекающих при периодической коммутации тиристоров, подтверждается согласием результатов расчета на ЭВМ с аналитическим!, сопоставление которых производилось при разработке программы.
Внедрение результатов работы. Результаты работы оформлены в виде б отчетов по НИР, зарегистрированных ео ВНТИЦ, (инв.ІР Б949723, 028І60І4923, 02830045614, 02830018892, 02860065095, 02850041354) и использованы:
ВГПИ и НИИ "Энергосетьпроект" при разработке новых способов и средств повышения эффективности и надежности ЭП 1150 кВ и их подстанций;
Сибирский отделением ВГШ и НИИ "Энергосетьпроект" при разработке комплекса мер для обеспечения надежности и устойчивости электроснабжения потребителей в зоне БАМ.
Апробапия работы. Материалы диссертационной работы докладывались:
на Всесоюзной конференции молодых ученых и специалистов по вопросам повышения надежности работы энергосистем (Новосибирск»ишь 1982 г., май 1986 г.);
на Всесоюзном научно-тематическом семинаре "Длительные повышения напряжения в электрических сетях и меры защиты от них" (Новосибирск, май-июнь 1988 г.).
По результатам выполненных исследований опубликовано пять печатных работ, выпущен информационный листок* Во ЕНЇИЦ зарегистрировано 6 отчетов по научно-исследовательским работам.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех разделов и заключения, изложенных на 146 страницах, включающих 38 рисунков, 9' таблип и списка используемой литературы из III наименований.
