Расчет режимов работы дальних электропередач СВН

Алгоритмы расчета режимов ДЭП СВН рассмотрим на примере электропередачи, схема которой представлена на рис. 7. Воздушная линия электропередачи связывает удалённую ГЭС с приёмной системой. В пусковом периоде электропередачи на ГЭС работают 4 гидрогенератора в блоках с двумя трансформаторами. Электропередача имеет промежуточную подстанцию, расположенную в середине линии.

Рис. 7. Схема электропередачи

Выбор мощности компенсирующих устройств. Для выравнивания напряжения в режиме холостого хода на промежуточной подстанции устанавливают шунтирующие реакторы, проводимость которых принимается равной суммарной проводимости П-образных схем замещения участков линии в точке их соединения, т.е. в средней точке линии (рис. 8): b_р = 2·(b_л/2) = b_л .

Рис. 8. Схема замещения линии электропередачи при представлении её участков П-образной схемой замещения.

Мощность шунтирующих реакторов при этом .По вычисленной мощности реакторов выбирают ближайшие по мощности стандартные реакторы.

На электропередачах с напряжением 500 кВ применяются однофазные реакторы с номинальной мощностью 60 Мвар. При этом номинальная мощность трёхфазной группы однофазных реакторов Q_{p ном} = 180 Мвар и номинальное напряжение U_{р ном} = 525 кВ.

При номинальном напряжении электропередачи 750 кВ номинальная мощность однофазного реактора 110 Мвар, трёхфазной группы – 330 Мвар, а U_{р ном} = 787 кВ.

Для напряжения 330 кВ шунтирующие реакторы не выпускаются, поэтому на линиях этого напряжения могут включаться реакторы 500 кВ. При этом мощность ШР должна быть пересчитана на напряжение 330кВ

Q_р330=Q_{р ном} (330/525)².

Расчет нормального режима электропередачи. Очень часто задачу расчёта режимов решают при заданной активной мощности в начале или конце электропередачи и фиксированных модулях напряжения в начале и конце электропередачи, значения которых определяются режимами связываемых энергосистем или станции и энергосистемы.

При расчёте режима для указанных условий удобно воспользоваться представлением всех звеньев электропередачи четырёхполюсниками (рис. 9).

Рис. 9. Схема замещения электропередачи четырехполюсниками.

Параметры отдельных четырёхполюсников можно представить в виде матрицы

Обобщённые постоянные четырёхполюсников, отвечающих участкам линии (М₁ и М₂), определяются по формула, приведенным в задаче 5. Обобщённые постоянные четырёхполюсника для реакторов в середине линии (М₂) определяются по выражениям: A _p = D _p = 1; B _p = 0; .

Расчёт напряжения в точке включения промежуточной подстанции выполняется итерационным способом.

На первой итерации принимают, что напряжение в точке отбора мощности равно U_ном. При этом обобщённые постоянные четырёхполюсника, отвечающего отбору мощности, будут равны: A _отб = D _отб = 1; B _отб = 0; .

После чего можно вычислить обобщённые постоянные эквивалентного четырёхполюсника, замещающего всю электропередачу в целом, как произведение матриц отдельных элементов М = М₁×М₂×М₃×М₄.

Вычисление произведения производится путём последовательного умножения двух матриц:

М_1Э = М₁×М₂, М_2Э = М_1Э×М₃, М = М_2Э×М₄.

Используя параметры эквивалентного четырёхполюсника находят реактивную мощность в начале линии

и напряжение в точке отбора мощности

где - сопряжённое значение мощности в начале линии.

Расчёт напряжения в середине линии повторяют до тех пор, пока модули этого напряжения на двух соседних итерациях будут отличаться друг от друга не более чем на наперед заданную величину. При повторе расчёта производится определение нового значения .

По окончании итерационного процесса, используя обощённые постоянные эквивалентного четырёхполюсника, определяют параметры режима в конце электропередачи

и потери активной мощности

.

Расчёт режима минимальной нагрузки (Р_отб = 0, Q_отб = 0 и Р₂ = 0) выполняется аналогично, но в схеме замещения будет отсутствовать четырёхполюсник, отвечающий отбору мощности, поэтому расчёт выполняется без итераций.

Обобщённые постоянные эквивалентного четырёхполюсника находят по выражению М = М₁×М₂×М₄.

Для эквивалентного четырёхполюсника находят

,

а затем

При этом необходимо иметь в виду, что P₂=0.

Потери активной мощности , т.к. Р_отб = 0 и Р₂ = 0.

В этом режиме необходим контроль напряжения, поэтому необходимо построить графики распределения напряжения вдоль линии.

Для первого участка напряжение в любой точке линии можно определить по известным параметрам в начале электропередачи:

,

где l ₁– расстояние от начала электропередачи до точки l.

Для второго участка напряжение в любой точке линии можно определить по известным параметрам в конце электропередачи:

,

где l₂ – расстояние от конца электропередачи до точки l.

Расчет режима одностороннего включения. Режим одностороннего включения линии связан с наличием большой зарядной мощности линии Q_зар. При этом напряжение в конце линии может значительно превосходить напряжение в начале линии. Чтобы напряжение в конце линии не превышало кратковременно допустимое для изоляции электрических аппаратов U_{кр. д.} = 1,1 U_ном, следует снижать напряжение на шинах генераторов ГЭС U_Г. При этом необходимо учитывать, что по условиям работы собственных нужд электростанции допускается снижение этого напряжения до величины не ниже (0,9 ¸ 0,8) U_{Г ном}.

По указанным причинам полагают, что напряжение на разомкнутом конце электропередачи U₂ = U_{кр. д.}. Параметры режима в начале линии можно определить, используя обобщенные постоянные эквивалентного четырёхполюсника режима минимальной нагрузки:

Пренебрегая активной мощностью Р ₁, определяют реактивную мощность Q_Г и напряжение на шинах генераторов, приведенное к высшему напряжению

При этом полагают, что на ГЭС включён только один укрупнённый блок, т.к. включение в работу на холостом ходу более двух генераторов может оказаться нецелесообразным или невозможным в пусковой период работы электропередачи.

Действительное напряжение на шинах генератора

Ток статора генератора .

Номинальный ток статора генератора

Минимальное число включённых генераторов

Если n > 2, то для исключения перегрузки генераторов необходимо подключение шунтирующих реакторов на шинах высшего напряжения ГЭС.

Реактивная мощность, потребляемая реакторами при этом равна

Реактивная мощность на стороне высшего напряжения трансформатора при установке реакторе на шинах ГЭС будет равна

Используя новое значение реактивной мощности на стороне высшего напряжения трансформатора, вновь определяют реактивную мощность и напряжение на шинах генератора и минимальное число включённых генераторов.

Повторные расчёты проводятся при подключении одной или нескольких трёхфазных групп однофазных шунтирующих реакторов. Следует иметь ввиду, что при большом количестве реакторов значение может стать отрицательным, т.е. мощность будет вытекать из генератора. В этом случае и .

Помимо этого необходим также контроль напряжения в промежуточных точках линии (см. выше). Если напряжение в промежуточных точках линии превышают кратковременно допустимое, то шунтирующие реакторы необходимо устанавливать не только на шинах электростанции, но и в других точках (промежуточная подстанция, конец линии).

Задача 10. Дляэлектропередачи, схема которой представлена на рис.7, выбрать по условию выравнивания напряжения в режиме холостого хода шунтирующие реакторы, устанавливаемые на промежуточной подстанции и определить параметры следующих режимов:

1. активная мощность в начале линии P ₁ = P_нат при равных напряжениях по концам линии U₁ = U₂ = 1,05U_ном;

2. активная мощность в начале линии P ₁ =1,3 P_нат, напряжение в начале линии превышает напряжение в конце в 1,05 раза: U ₁ = 1,05U_ном; U ₂ = U_ном.

3. активная мощность в конце линии P ₂ = 0, отбор мощности на промежуточной подстанции отсутствует P_отб = 0, Q_отб =0 при равных напряжениях по концам линии U₁ = U₂ = U_ном.;

4.построить графики изменения модуля напряжения вдоль линии для п.3, сделать вывод о допустимости этого режима.

Линия электропередачи состоит из двух участков одинаковой длины, параметры схемы замещения каждого участка линии определены в задаче 5 по формуле (3.4). В пусковом периоде электропередачи на ГЭС работают 4 гидрогенератора в блоках с двумя трансформаторами. Активная нагрузка промежуточной подстанции составляет (20 + AB/10)% мощности отправного конца Р₁, коэффициент мощности cosj_отб = 0,85. (A и B – предпоследняя и последняя цифры номера зачетной книжки студента).

Паспортные данные гидрогенератора СВ1500/175 – 84

Номинальная полная мощность S_{г ном} = 190 МВА.

Номинальный коэффициент мощности cosj_{г ном} = 0.9

Номинальное напряжение U_{г ном} = 15.75 кВ.

 

Паспортные данные трансформатора

Номинальный коэффициент трансформации:

К_{т ном} = 15.75/347 при U_ном = 330 кВ;

К_{т ном} = 15.75/525 при U_ном = 500 кВ;

К_{т ном} = 15.75/787 при U_ном = 750 кВ.

Индуктивное сопротивление, приведенное к высшему напряжению:

x_т = 33.0 Ом при U_ном = 330 кВ;

x_т = 89.5 Ом при U_ном = 500 кВ;

x_т = 69.3 Ом при U_ном = 750 кВ.

Итерационный процесс расчета напряжений прекращается, если модули напряжения на шинах промежуточной подстанции на соседних итерациях отличаются не более чем на 5 % U_ном.

Задача 11. Для условий задачи 10 определить мощность и места установки шунтирующих реакторов в режиме одностороннего включения линии под напряжение при подготовке к проведению синхронизации ГЭС с приёмной системой через линию.

Задача 12. С помощью программы RASTR выполнить расчет режима п.1 задачи 10. Сравнить результаты ручного расчета и программы RASTR.

Задача 13. Для условий задачи 10 с учетом результатов задачи 11 с помощью программы RASTR определить параметры режима выдачи полной мощности ГЭС в приемную энергосистему при минимальных потерях активной мощности в электропередаче.