Введение к работе
Актуальность проблемы. Формирование Единой электроэнергетической системы страны на основе цей: во темных электропередач (ЭП) в условиях возрастающих потоков и дальности транспорта электроэнергии повышает вагность задачи регулирования напряжения и реактивной мощности.
К устройствам управления реактивной мощность» предъявляются аес-ткие требования обеспечения высокой пропускной способности ЭП и экономичного потокораспределения, что связано с необходимостью плазного изменения пошлости компенсирующих устройств в широком диапазоне. Большинство современных управляемых статических компенсаторов являются нелинейными элементами, генерирующими высшие гармоники (ВГ) тока и напряяения, снижающими качество электроэнергии.
В настоящее время в нашей стране и за рубежом ведутся исследования по уменьшению неблагоприятного воздействия на оборудование ВГ тока и напряяения, исключении возможности возникновения резонансних явлений на повышенных частотах. Много не следований выполнено в связи с оснащением ЭП статическим тиристорним компенсатором (СИ), привлекательной стороной которого является многофункциональность, надойность, экономичность, удобство в эксплуатации.
В работе проведено исследование высших гармонических составляющих реаимных параметров в ЭП 1150 кВ с СИ с учетом угла управления тиристорним блоком (ТБ), развития резонансных явлений при включении в состав компенсатора нонденсаторной батареи (КБ) и фильтра зысшой гармонической. Рассмотрены особенности изменения амплитуд и фаз ВГ в протяяенных воздушных линиях. Пониженный запас прочнооти изоляции ЗП сверхвысокого и ультравысокого напряжения обуславливает актуальность более полной оценки yse на стадии проектирования надежности работы изоляции в условиях генерации ТБ СИ гармонических тока и напряжения.
Требования снабжения потребителей электроэнергией нормируемого качества, повпшения надеяности электроснабжения делают актуальной проблему выбора защитных мероприятий по уменьшению состаза и уровней ВГ и онияония затрат от применения СИ.
Работа выполнялась в рамках отраслевой НТП Минэнерго СССР: "Осуществить дальнейшее развитие йдлной электроэнергетической системы СССР с цолью повышения ее эффективности, наденноотя работы и онияония потерь электроэнергии в электрических сетях".
Целью работы является разработка методики расчета нормальных режимов работы ЭП о СИ, учитывающей искажение синусоидальной формы ре-кимных параметров, исследование величины изканения, а также методики выбора параметров фильтрующего оборудования.
Задачи диссертационной работ:
разработать методику и программу расчета на ЭВМ уровней высших гармоник, вносимых СІК в различных рекимах работы ЭП;
на примере ЭП 1150 кВ Сибирь-Урал выполнить анализ иокакеюш формы токоз и напряжений, расчет результирующих величин режимных параметров и показателей качества электроэнергии;
оценить влияние высших гармонических на величину возникающих на изоляции воздувных линий перенапряжений и на показатели качества электроэнергии;
разработать требования к параметрам фильтрующего оборудования, обеспечивающего сникение уровней высших гармоник в ЭП до допустимых величин.
Методы исследований. Поставленные в работе задачи решались с использованием теории электрических цепей и теории матриц, методов гармонического баланса, математического моделирования на 3B1S, теории установившихся режимов в электрических систомах.
Основные научные результаты и их новизна. На основа разработанных автором методик расчета установившихся рокинов работы в схемах с тириоторным преобразователем и выбора защитных мероприятий, реализованных в виде программ для ЭВМ, произведено исследование комплекса вопросов по проблеме искаяения синусоидальной формы рекимшх параметров, качества электроэнергии,' определения параметров фильтрующего оборудования в нормальных режимах работы 5П 1150 кВ Сибирь-Урал, оснащенной С К.
ПредлоЕен метод гармонического баланса для расчета уровней гармоник в схемах о СТК с учетом аго режима работы, сложной структуры и частотных характеристик отдельных элементов электроэнергетических систем.
Определен характер зависимости высших гармонических составляющих тока в напряЕвния 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-
ции оборудования ЗП 1150 кВ парзнапрянаний ;і недопустимого показаная формы напряжения, обусловленных резонансными явлениями на частотах пятой ч седьмой гармоник при включений в состаз СИ батарзи конденсаторов и особенностями изменения уровней выаших гармоник в цепях с распределенными параметрами.
Установлено, что показателями, определяющими необходимость ограничения уровней высших гармоник, являются величина коэффициента нзси-нусоидальнее ти напряжения в узлах ЭП и кратность перенапряжений, возникающих на изоляции линий в резонансных зонах.
Предложено осуществлять приведение к нормируемому искажение синусоидальной формы рекиыных параматров, используя филыр пятой гармонической, мощность которого выбирается исходя из мощности фильтрокоы-пенсирукщего устройства а частотной характеристика сопротивлания схемы.
Практическая ценность. Разработано програнмноз обеспэчение для расчета на ЭВМ ренинов работы CIS в ЭП, позволяющее определять уровни высших гармоник тока и напряяеняя, ганзрируамые тиристорньш блоксы, результирующие величины реяимных параметров в ветвях и узлах схемы, произвести оценку качества элэктроэнаргия и проварить правильность выбора защитных мероприятий по уменьшению уровней высших гармоник до нормируемых, на стадия проектных разработок определить требования к параметрам оборудования СИ для повьгаеняя его эффективности и сниаа-ния затрат.
Разработаны рекомендации по выбору номинальной мощности фильтра пятой гармонической в составе фильтрокомпенсирувщзго устройзтва СТК для ЭП 1150 кВ, который обеспечивает снимание уровня нзпряненая фильтруемой частоты и возникающие на изоляции линий 2П перенапряхания до допустимой по нормам качества электроэнергии и нормального функционирования изоляции величины.
Программа расчета на ЭШ уровней высших гармоник в сложных схемах, содержащих источники нес анус оядальн ости, мозїзт быть использована при решении ряда других задач. На ее основа.были проведены исследования исканония сануооидальной формы напряненая в узлах система электроснабжения Байкало-Амурской магистрали, разработаны рекомендации по снижению уровной высших гармоник з система электроснабжения Южно-Уральской железной-дороги.
Достоверность результатов работы оснозывается на использовании достаточно строгих математических моделей для описания про-
цессов, протекающих при периодической коммутации тиристоров, подтверждается согласием результатов расчета на ЭВМ с аналитическими, сопоставление которых производилось при разработке программы.
Внедрение результатов работы. Результаты работы оформлены в виде б отчетов по НИР, зарегистрированных во ВНТЙЦ, (инв.№ Б949723, 028I60I4923, 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 под- станций;
- Сибирским отделением ВГШ и НИИ "Энергосетьпроект" при разра
ботке комплекса мер для обеспечения надежности и устойчивости элект
роснабжения потребителей в зоне БАМ.
Апробация работа. Материалы диссертационной работы докладывались:
на Всесоюзной конференции молодых ученых и специалистов по вопросам повышения надежности работы энергосистем (Новосибирск,июнь 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.).
lb результатам выполненных исследований опубликовано пять печатных работ, выпущен информационный листок4 Во ЕНТЙЦ 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 таблии и списка используемой литературы из III наименований.
Похожие диссертации на Высшие гармоники и их ограничение в ЭП 1150 кВ, оснащенной статическим тиристорным компенсатором
