Åtgärder för att förbättra stabiliteten och kontinuerlig drift av kraftledningar över långa avstånd

Stabiliteten i kraftledningens parallella drift spelar den viktigaste rollen vid överföring av elektrisk energi över långa avstånd. Enligt stabilitetsförhållandena ökar ledningens överföringskapacitet i proportion till kvadraten på spänningen, och därför är ökning av överföringsspänningen ett av de mest effektiva sätten att öka belastningen på en krets och därmed minska antalet parallella kretsar .

I de fall det är tekniskt och ekonomiskt opraktiskt att överföra mycket stora effekter i storleksordningen 1 miljon kW eller mer över långa avstånd, då krävs en mycket betydande ökning av spänningen. Samtidigt ökar emellertid utrustningens storlek, dess vikt och kostnad samt svårigheterna med dess produktion och utveckling avsevärt. I detta avseende har åtgärder utvecklats under de senaste åren för att öka kapaciteten på transmissionsledningar, vilket skulle vara billigt och samtidigt ganska effektivt.

Ur tillförlitlighetssynpunkt spelar det roll hur statisk och dynamisk stabilitet vid parallelldrift... Vissa av aktiviteterna som diskuteras nedan är relevanta för båda typerna av stabilitet, medan andra i första hand är för en av dem, vilket kommer att diskuteras i -ner.

Hastighet av hastighet

Det allmänt accepterade och billigaste sättet att öka den överförda effekten är att minska tiden för att stänga av det skadade elementet (ledning, dess separata sektion, transformator, etc.), som består av åtgärdstiden reläskydd och drifttiden för själva strömbrytaren. Denna åtgärd tillämpas i stor utsträckning på befintliga kraftledningar. Hastighetsmässigt har många stora framsteg gjorts de senaste åren inom både reläskydd och effektbrytare.

Stopphastigheten är viktig endast för dynamisk stabilitet och främst för sammankopplade transmissionsledningar vid fel på själva transmissionsledningen. För blocköverföringar av energi, där ett fel på ledningen leder till avstängning av blocket, är dynamisk stabilitet viktig vid fel i det mottagande (sekundära) nätverket och därför är det nödvändigt att ta hand om det snabbaste avlägsnandet av felet i detta nätverk.

Tillämpning av höghastighetsspänningsregulatorer

Vid kortslutningar i nätverket, på grund av flödet av stora strömmar, sker alltid en eller annan spänningsminskning. Spänningsfall kan också uppstå av andra orsaker, till exempel när belastningen ökar snabbt eller när generatorns ström stängs av, vilket resulterar i att kraften omfördelas mellan enskilda stationer.

En spänningsminskning leder till en kraftig försämring av stabiliteten vid parallelldrift... För att eliminera detta krävs en snabb ökning av spänningen i ändarna av kraftöverföringen, vilket uppnås genom att använda höghastighetsspänningsregulatorer som påverkar exciteringen av generatorerna och öka deras spänning.

Denna aktivitet är en av de billigaste och mest effektiva. Det är dock nödvändigt att spänningsregulatorerna har tröghet, och dessutom måste maskinens excitationssystem ge den nödvändiga ökningshastigheten för spänningen och dess storlek (multiplikitet) jämfört med normalt, d.v.s. den så kallade tak".

Förbättring av hårdvaruparametrar

Som nämnts ovan, det totala värdet transmissionsmotstånd inkluderar resistansen hos generatorer och transformatorer. Med tanke på stabiliteten av parallell drift är det viktiga reaktansen (det aktiva motståndet, som nämnts ovan, påverkar effekt- och energiförlusten).

Spänningsfallet över en generators eller transformators reaktans vid dess märkström (ström som motsvarar märkeffekten), refererad till normalspänningen och uttryckt som en procentandel (eller delar av en enhet), är en av de viktiga egenskaperna hos en generator eller transformator.

Av tekniska och ekonomiska skäl är generatorer och transformatorer konstruerade och tillverkade för specifika svar som är optimala för en given typ av maskin. Reaktanser kan variera inom vissa gränser, och en minskning av reaktansen åtföljs som regel av en ökning i storlek och vikt, och därför i kostnad.Prishöjningen på generatorer och transformatorer är dock relativt liten och ekonomiskt fullt motiverad.

Vissa av de befintliga transmissionsledningarna använder utrustning med förbättrade parametrar. Det bör också noteras att i praktiken används i vissa fall utrustning med vanliga (typiska) reaktanter, men med en något högre effekt, särskilt beräknad för en effektfaktor på 0,8, medan det faktiskt är enligt kraftöverföringssättet , torde förväntas vara lika med 0, 9 — 0,95.

I de fall där kraften överförs från vattenkraftstationen och turbinen kan utveckla en effekt som är större än den nominella med 10%, och ibland till och med mer, då vid tryck som överstiger det beräknade, en ökning av den aktiva effekten som ges av generatorn är möjligt.

Byte av inlägg

I händelse av en olycka, en av de två parallella linjerna som fungerar i ett anslutet schema och utan mellanval, går den helt sönder och därför fördubblas kraftledningens motstånd. Överföring av dubbelt så mycket kraft på den återstående arbetsledningen är möjlig om den har en relativt kort längd.

För ledningar av avsevärd längd vidtas särskilda åtgärder för att kompensera för spänningsfallet i ledningen och för att hålla det konstant i den mottagande änden av kraftöverföringen. För det ändamålet kraftfull synkrona kompensatorersom skickar reaktiv effekt till ledningen som delvis kompenserar för den eftersläpande reaktiva effekten som orsakas av reaktansen hos själva ledningen och transformatorerna.

Sådana synkrona kompensatorer kan emellertid inte garantera driftstabiliteten för lång kraftöverföring.På långa linjer, för att undvika en minskning av den överförda effekten i händelse av en nödavstängning av en krets, kan kopplingspoler användas, som delar upp ledningen i flera sektioner.

Samlingsskenor är anordnade vid kopplingsposterna, till vilka separata sektioner av ledningarna är anslutna med hjälp av strömställare. I närvaro av poler, i händelse av en olycka, kopplas endast den skadade sektionen bort, och därför ökar linjens totala motstånd något, till exempel med 2 kopplingspoler ökar det bara med 30%, och inte två gånger, som det skulle vara med brist på byte av post.

När det gäller det totala motståndet för hela kraftöverföringen (inklusive resistansen hos generatorer och transformatorer), kommer ökningen av motståndet att bli ännu mindre.

Separering av ledningar

En ledares reaktans beror på förhållandet mellan avståndet mellan ledarna och ledarens radie. När spänningen ökar ökar i regel även avståndet mellan ledningarna och deras tvärsnitt, och därmed radien. Därför varierar reaktansen inom relativt snäva gränser, och i ungefärliga beräkningar tas den vanligtvis lika med x = 0,4 ohm / km.

När det gäller ledningar med en spänning på 220 kV och mer observeras det så kallade fenomenet. "Krona". Detta fenomen är förknippat med energiförluster, särskilt betydande vid dåligt väder.För att eliminera alltför stora koronaförluster krävs en viss diameter på ledaren. Vid spänningar över 220 kV erhålls täta ledare med så stort tvärsnitt att det inte kan motiveras ekonomiskt.Av dessa skäl har ihåliga koppartrådar föreslagits och har funnit en viss användning.

Ur koronans synvinkel är det mer effektivt att använda istället för ihåliga - delade trådar... En delad tråd består av 2 till 4 separata trådar placerade på ett visst avstånd från varandra.

När tråden delar sig ökar dess diameter och som ett resultat:

a) energiförluster på grund av korona minskar avsevärt,

b) dess reaktiva motstånd och vågmotstånd minskar och följaktligen ökar kraftledningens naturliga kraft. Linjens naturliga kraft ökar ungefär när två trådar delas med 25 — 30 %, med tre — upp till 40 %, med fyra — med 50 %.

Longitudinell kompensation

När längden på linjen ökar, ökar dess reaktans i enlighet med detta, och som ett resultat försämras stabiliteten för parallelldrift avsevärt. Att minska reaktansen hos en lång transmissionsledning ökar dess bärförmåga. En sådan minskning kan mest effektivt uppnås genom att sekventiellt inkludera statiska kondensatorer i ledningen.

Sådana kondensatorer i sin effekt är motsatta verkan av ledningens självinduktans, och sålunda kompenserar de i en eller annan grad för det. Därför har denna metod det allmänna namnet longitudinell kompensation... Beroende på antal och storlek på de statiska kondensatorerna kan det induktiva motståndet kompenseras för en eller annan linjelängd. Förhållandet mellan längden på den kompenserade linjen och dess totala längd, uttryckt i delar av en enhet eller i procent, kallas graden av kompensation.

Statiska kondensatorer som ingår i transmissionsledningssektionen utsätts för ovanliga förhållanden som kan uppstå vid en kortslutning både på själva transmissionsledningen och utanför den, till exempel i det mottagande nätet. De allvarligaste är kortslutningar på själva linjen.

När stora nödströmmar passerar genom kondensatorerna ökar spänningen i dem avsevärt, om än under en kort tid, men det kan vara farligt för deras isolering. För att undvika detta kopplas ett luftgap parallellt med kondensatorerna. När spänningen över kondensatorerna överstiger ett visst förvalt värde, skärs gapet och detta skapar en parallell väg för nödströmmen att flyta. Hela processen sker mycket snabbt och efter dess slutförande återställs effektiviteten hos kondensatorerna igen.

När ersättningsgraden inte överstiger 50 % är den lämpligaste installationen statiska kondensatorbanker mitt i linjen, samtidigt som deras effekt minskar något och arbetsförhållandena underlättas.