Устройство продольной компенсации

Волновые процессы в воздушных и кабельных линиях Устройство продольной компенсации Устройства продольной компенсации Устройства продольной компенсации (УПК) устанавливаются для повышения пропускной способности ВЛ и обеспечения более эффективной работы существующих линий электропередач, в том числе для улучшения качества напряжения. Продольная компенсация является наиболее экономичным способом увеличения пропускной способности внутрисистемных и межсистемных связей. Преимущества использования УПК Увеличивается передаваемая мощность;  Снижаются потери активной мощности;  Улучшается качество напряжения в сетях;  Устраняет или сдерживает необходимость развития или сооружения генерирующих источников в отдельных дефицитных регионах;  Уменьшение падений напряжения, вызываемых перегрузками;  Сокращение необходимости в строительстве дополнительных ВЛ и развития дополнительных генерирующих мощностей в отдельных регионах  Исключает необходимость увеличения сечения ВЛ для передачи больших мощностей.  Преимущества использования УПК УПК являются одними из наиболее дешевых устройств и широко применяются для повышения пропускной способности линий электропередач. Стоимость устройства продольной компенсации (УПК) составляет примерно 10% от стоимости новой линии электропередачи, имеющей эквивалентную пропускную способность. Опыт использования УПК Применительно для России, установки продольной компенсации начали использовать в Советском Союзе, на первой линии электропередач 400 кВ КуйбышевМосква, которая была введена в 1956 году. В 1959 г. она была переведена на напряжение 500 кВ. Применение продольной компенсации на первой электропередаче 500 кВ Куйбышев-Москва протяженностью 850 км со степенью компенсации 25% повысило ее пропускную способность с 1350 до 1800 МВт. Так же устройства продольной компенсации установлены на электропередаче Братск – Иркутск (586км, степень компенсации 0,35), здесь УПК повысило пропускную способность с 1150 до 1600 МВт Опыт использования УПК № Страна Место установки Uном, кВ Решаемые задачи 1 США ПС Kayenta, Аризона 230 Повышение пропускной способности 2 США ПС C.J.Slatt, 500 Управление мощностью, передаваемой по линии 3 Швеция Stode 400 Гашение межсистемных колебаний 4 Бразилия ПС Imperatriz и Sarra de Mesa 500 Гашение межсистемных колебаний 5 Китай ПС Pinguo 500 Гашение низкочастотных колебаний и повышение устойчивости системы 6 Индия ПС Raipur 400 Гашение межсистемных колебаний, повышение пропускной способности Алгоритм выбора УПК 1. Определяются погонные параметры справочным данным или каталогам линии по 2. Рассчитывается волновое сопротивление передачи 3. Рассчитывается коэффициент фазы 4. Рассчитывается волновая длина передачи 5. Определяется сопротивление УПК, необходимое для обеспечения заданной степени продольной компенсации где XL - индуктивное сопротивление ДЛЭП. Алгоритм выбора УПК 6. Определяется передачи предел пропускной способности 7. Выбираются основные параметры УПК Максимальный ток передачи По найденному току осуществляется выбор марки батареи конденсаторов нужного типа. Сопротивление и номинальный ток одного конденсатора определяются следующим образом Алгоритм выбора УПК Число параллельно n и последовательно m включенных конденсаторов Полученная мощность УПК определяется по выражению Алгоритм выбора УПК 8. Определяется предел пропускной электропередачи после компенсации. способности Предельная мощность передачи после установки УПК Алгоритм выбора УПК 9. Производится сравнение с предельной мощностью передачи до компенсации 10. Определяются параметры режима после установки УПК в середине электропередачи Ток в конце передачи Ток и напряжение после УПК Ток и напряжение перед УПК Параметры режима в начале передачи Алгоритм выбора УПК 10. Так как в месте установки УПК величина и фаза напряжения, а так же поток реактивной мощности изменяются скачком, то для их нормализации устанавливаются ШР. 11. Определяются параметры установившегося режима после установки УПК с выбранными реакторам. Управляемые шунтирующие реакторы Управляемые шунтирующие реакторы Преимущества использования УШР  Трансформаторное исполнение для открытой установки на любой класс напряжения  Возможность плавного регулирования потребляемой реактивной мощности  Возможность установить УШР в любой части энергосистемы и обеспечить стабилизацию напряжения  Оптимизация перетоков реактивной мощности  Повышение пропускной способности электропередач  Снижение потерь мощности  Снижение числа коммутаций выключателей и действий РПН трансформаторов 14 Управляемые шунтирующие реакторы По принципу действия трехфазные плавнорегулируемые реакторы для компенсации реактивной мощности можно разделить на три вида  УШР трансформаторного типа.  УШР, управляемые подмагничиванием постоянным током с помощью специальной обмотки управления.  УШР, управляемые подмагничиванием постоянным током через расщепленную нейтраль сетевой обмотки. 15 УШР трансформаторного типа УШРТ представляет собой силовой трансформатор с напряжением короткого замыкания 100%, на вторичной обмотке которого установлены тиристорные ключи на полную мощность реактора. 16 17 Принцип действия УШР с подмагничиванием  В УШР с подмагничиванием для плавного регулирования потребляемой реактивной мощности, а значит и напряжения в точке подключения, используется насыщение стали магнитопровода постоянным потоком, создаваемым выпрямленным током в специальной обмотке управления (ОУ).  По мере насыщения стержней магнитопровода снижается индуктивность расположенной на них сетевой обмотки, и также пропорционально снижается ее индуктивное сопротивление.  По мере снижения или обратного повышения индуктивного сопротивления сетевой обмотки реактора пропорционально возрастает или уменьшается потребляемая мощность УШР в диапазоне от холостого хода (около 1%) до номинальной мощности или допустимой перегрузки (100-120%). 18 Принцип действия УШР с подмагничиванием На рисунке на расчетных осциллограммах для реактора 500 кВ мощностью 180 МВА показан ток сетевой обмотки в зависимости от тока обмотки управления при наборе мощности от минимальной (холостой ход) до номинальной, которой соответствуют значения токов 200 А в СО и 1,9 кА в ОУ. 19 Конструктивные особенности УШР 220-500 кВ Стержни всех фаз магнитопровода разделены на два полустержня, на каждом из которых размещаются секции компенсационной обмотки (КО), соединенной в треугольник. Сверху секций КО располагаются секции обмотки управления (ОУ). Выводы всех фаз ОУ соединяются параллельно и подключаются к выводам преобразователей ТМП. 20 Конструктивные особенности УШР 220-500 кВ Компенсационная обмотка напряжением 10 кВ выполняет две основные функции – исключения из потребляемого сетевого тока гармоник, кратных трем, и питания основного трансформатора с преобразователем, обеспечивающего требуемый уровень подмагничивания магнитопровода через ОУ. Установленная мощность ТМП составляет 1 МВА . 21 Конструктивные особенности УШР 220-500 кВ 22 Конструктивные особенности УШР 220-500 кВ Реакторы напряжением 500 кВ и выше отличаются количеством ТМП (добавлен форсировочный преобразователь динамических режимов) и возможностью однофазного исполнения электромагнитной части. В последнем случае уменьшаются транспортные габариты и имеется возможность заказа резервной фазы. Общая площадь, занимаемая на подстанции четырьмя фазами типа РОДУ-60000/500, как и их стоимость, существенно выше, чем для электромагнитной части реактора 500 кВ трехфазного исполнения типа РТДУ-180000/500. 23 1. РОДУ-600000/500 - электромагнитная часть РТУ-180000/500; 2. ТМД- трансформатор динамических режимов, 1000 кВА, 6(10)/1,1 кВ; 3. ТМО – основной трансформатор статических режимов 1000 кВА, 10/0,40 кВ; 4. ТМР – резервный трансформатор статических режимов 1000 кВА, 10/0,40 кВ; 5. ППО, ППС, ППД – полупроводниковые трехфазные управляемые преобразова-тели; 6. САУ – система автоматического управления; 7. ДПТ – датчик постоянного тока; 8. ДПН – датчик постоянного напряжения; 9. ОПН – защитное устройство. 24 Преимущества УШР перед другими альтернативными устройствами 1. Регулировочный диапазон составляет более 100% номинальной мощности УШР, при этом обеспечивается плавное регулирование; 2. Отсутствие устройств РПН и других движущихся механических частей; 3. Возможность нормированной по времени перегрузки УШР до 130% и кратковременной перегрузки до 200%; 4. Регулирование напряжения и реактивной мощности непосредственно в точке подключения реактора для любого класса напряжения сети; 25 Преимущества УШР перед другими альтернативными устройствами 5. Использование для регулирования маломощных вентильных устройств с меньшими потерями и отсутствием необходимости в водяном охлаждении; 6. Традиционные требования к квалификации обслуживающего персонала на подстанции; 7. Более низкий уровень потерь в эксплуатационных режимах; 8. Наружная установка основного силового оборудования для любой климатической зоны; 9. Существенно более низкая стоимость. 26 Опыт применения УШР 27 Опыт применения УШР Наибольшее применение управляемых реакторов имеет место в энергосистемах Сибири и Дальнего Востока. Первый УШР напряжением 220 кВ мощностью 100 Мвар был установлен в 2001 году на ПС 500 кВ Чита (Забайкальская ЭС). Ввод УШР позволил компенсировать реактивную мощность протяженной сети 220 кВ, повысить качество электроэнергии в Читинской и Бурятской ЭС – снизить колебания напряжения, исключить необходимость работы Читинской ТЭЦ-1 в режиме потребления реактивной мощности. 28 Спасибо за внимание