7.3. Расчеты уровней напряжения на примере линии «Токтогульская ГЭС — п/с Фрунзенская»

. Эта линия выполнена в основном проводами 3хАС-300, на высокогорных участках применены 3хАС-400 и 3хАС-500, их протяженность небольшая. За активное сопротивление примем сопротивление поводов 3хАС-300, которое равно R0=0,033 Ом/км, индуктивное сопротивление х0 = 0,31 Ом/км.

Токтогулская ГЭС выдает свою мощность на напряжении 500 кВ двумя линиями на подстанции «Лочин» (Андижан) и «Фрунзенская (Чалдовар). Для компенсации зарядной мощности линий 500 кВ на ОРУ-500 кВ Токтогулской ГЭС и на конечных подстанциях установлены шунтирующие реакторы РОДЦ-60000.500-У1, мощность каждой группы 180 МВАр. Длина линии «Токтогулская ГЭС-Лочин» составляет 174 км, а «Токтогулская ГЭС-Фрунзенская»  — 211 км.

Для регулирования напряжения на конечных подстанциях и на ГЭС по мере необходимости включают и отключают шунтирующие реакторы. Реакторы нерегулируемые, поэтому отсутствует возможность плавного регулирования напряжения. Регулирование напряжения происходит дискретно. Например, при включении или отключении группы однофазных реакторов на подстанции «Фрунзенская» напряжение меняется на 8-12 кВ.

Колебание напряжения происходят  за счет изменения нагрузки в течение суток, в течение года. При изменении величины тока в линии меняется уровень напряжения  в конце линии.

На подстанции «Фрунзенская» не используются устройства регулирования напряжения на автотрансформаторах (РПН), чтобы не вывести их из строя.

.. Напряжение в начале линии поддерживается на уровне U=525 кВ.

Расчеты произведем для резко отличающихся режимов работы линии, во первых, когда линия сильно недогружена Р=0,25Рнат, во вторых, когда линия перегружена. Натуральная мощность  для данной линии составляет Рнат=900мВт. Активное сопротивление линии R=R0* l = 211*0,033=6,963 Ом, индуктивное сопротивление Х=Х0*l=211*0,31=64 Ом.

В случае сильного недогруза, напряжение на конце линии становится больше, чем в начале. Для того, чтобы уменьшить напряжение в конце линии можно снизить напряжение на выводах генератора на 5% (до15кВ). Напряжение на высокой стороне при этом составит 500 кВ.

Во втором случае при перегрузке линии напряжение на конце линии сильно уменьшается. Чтобы это уменьшение не было очень большим, напряжение на шинах станции можно поднять до U = 550кВ, соответственно на выводах генераторов до 16.5кВ (на 5%).

По предложенной нами методике расчета по балансу реактивных мощностей определены уровни напряжения на конце линии.

Режим малой нагрузки.

а) Напряжение на шинах станции постоянно.

U1=525кВ. (Uг=15,75кВ). Р=0,25Рнат=0,25*900=225 мВт.

На линии генерируется емкостная реактивная мощность.

QC1=U2*b=5252*7,68*10-4=211,7 мВАр.

Индуктируется индуктивная реактивная мощность.

QL1=3*I2*х=3*0,2862*64=15,76 мВАр.

где:

I1 = P / (√3 U cos φ1) = 225 / (√3 · 525 · 0,866) = 0,286 kA

Суммарная реактивная мощность

Q Σ = QC1-QL1 = 211,7- 15,7 = 196 МВАр

ΔUa = √3 I1 · R = √3 · 0,286 · 6,963 = 3,5 kB

При  cosφ1 = 0.866,   S =259.8 МВА, sinφ1 = 0,5;  U=454.6 кВ, Up1 =262.5 кВ,  Ua2 = 451.1 кВ, Q1 = 130.0 МВАр, Q2 = 326 МВАр, Up2 = Up1 √(Q2/Q1) =415.7 кВ. . Напряжение на конце линии будет равно U2 =613.4 кВ. Для снижения напряжения  включена одна группа шунтирующих реакторов в конце линии. В этом случае реактивная мощность на конце линии снизится до 146 МВАр, соответственно снизится реактивная составляющая напряжения до 278.2 кВ и напряжение на конце уменьшится до 530.0 кВ, что  выше допустимого напряжения. При включении второй группы реакторов напряжение снизится до 470.65 кВ. Это напряжение недопустимо мало.

Лучше регулировать напряжение конца путем изменения напряжения в начале линии. Регулируя ток возбуждения, например, уменьшив его на 5%, можно снизить напряжение до 500 кВ. При этом уменьшится емкостная реактивная мощность линии, увеличится индуктивная реактивная мощность, в целом уменьшается реактивная мощность в конце линии и соответственно напряжение увеличивается до 496.0 кВ,  что всего на 1% меньше требуемого. Управление уровнем напряжения компенсацией реактивной мощности в сочетании с регулированием напряжения на ГЭС даёт лучший эффект.

Режим перегруза.

а) Напряжение на шинах станции равно номинальному U1=525кВ, Р=1,5Рн =1350 МВт, I1=1,65 кА; QC = 211,7 МВАр, QL = 522.5 МВАр, QΣ = -310.5 МВАр, соsφ1=0.9,  sinφ1 =0.436,  ΔUa =20.0kB,  Ua2 = 452.5kB, Up2 =165.9kB, U2 =482.0kB

Напряжение в конце линии получается  ниже номинального примерно на 5% (номинальное напряжение в конце линии должно быть равным 500 кВ).

б) Напряжение на шинах станции увеличено на 5% до 550 кВ (UГ=16,5 кВ), тогда при той же нагрузке I1=1,42 кА, QC2=232,3 МВАр, QL2=385.6 МВАр, QΣ =281,7 МВАр.. QΣ = -153.3MBAp, Ua1 =495kB, Ua =17.2kB, Up1 =239.7kB, Up2 =209.7kB и ΔU2 =521.8kB. Расчеты показали, что напряжение в начале достаточно увеличить до 535кВ, при этом напряжение в конце составит 501.8кВ.

Раньше нами приведена наибольшая нагрузка на линию 500кВ с проводами 3АСх300 по условиям нагрева Рнб = 1560 МВт. При такой нагрузке увеличением напряжения в начале линии в допустимых пределах можно добиться удовлетворения уровня напряжения на конце линии.

Как видно из расчетов при малых нагрузках вопрос управления уровнем напряжения с помощью неуправляемых шунтирующих реакторов легче решать в сочетании с управлением напряжения с помощью ГЭС.

Управление уровнем напряжения с помощью ГЭС особенно ценно при работе перегруженной линии. Ввиду отсутствия компенсации индуктивной мощности (синхронных компенсаторов или батарей конденсаторов) управление уровнем напряжения в узле энергосистемы с помощью ГЭС, является лучшим  решением.

Эффект регулирования напряжения на конце линии, путем его изменения в начале, усиливается изменением на линии емкостного и индуктивного реактивных мощностей. При уменьшении напряжения снижается емкостная мощность, одновременно повышается потребление индуктивной мощности на линии за счет увеличения тока, в итоге уменьшается суммарная реактивная мощность. При малых нагрузках на линии за счет этого повышается эффект снижения напряжения на конце линии (при малых нагрузках необходимо снижать напряжение на конце линии). При больших нагрузках увеличение напряжения в начале линии увеличивает выработку емкостной мощности и снижает потребление индуктивной мощности в итоге увеличивается суммарная реактивная мощность и напряжение на конце линии повышается.

Как было рассмотрено выше (гл. 6) режим работы линии сильно зависит от ее нагрузки.  В зависимости от нее меняется баланс реактивных мощностей в сверхвысоковольтной линии. При малых нагрузках требуется компенсация емкостной мощности, что на практике делается с  помощью нерегулируемых шунтирующих реакторов  (ШР). При больших нагрузках требуется компенсация индуктивной мощности, чего до  настоящего времени на сверхвысоковольтных линиях не производится, хотя разработана соответствующая  техника  —  синхронные компенсаторы достаточно больших мощностей.

Содержание главы:

Содержание книги:

Статьи и книги по теме:

Посмотреть все записи с меткой: