Введение 3
1 Анализ существующих управляемых шунтирующих реакторов и процессов происходящих в их электрической части 9
2 Разработка имитационной модели управляемого шунтирующего реактора 18
3 Исследование влияния УШР на процессы, протекающие в цикле автоматического повторного включения линии 49
4 Разработка мероприятий по увеличению эффективности применения УШР 110 кВ в электрической сети 65
Заключение 85
Список использованных источников 87
С момента промышленного изготовления и внедрения первого управляемого подмагничиванием шунтирующего реактора (УШР) прошло уже более пятнадцати лет. На данный момент опыт поставок УШР насчитывает более 80 единиц на различные классы напряжения. В то же время обычные реакторы могут отрицательно влиять на работу системы из-за увеличения потерь активной мощности. Основным недостатком традиционных реакторов является проблема, связанная с низкой способностью переключения. Предотвращение перенапряжений делает необходимым включение реакторов независимо от передаваемой мощности, что приводит к снижению пропускной способности системы. Длительное расширение с улучшенными экономическими характеристиками и повышенной пропускной способностью. К настоящему времени в России разработан принципиально новый тип шунтирующих реакторов, контролируемых намагничиванием, мощностью до 180 МВА с напряжением до 500 кВ. Конструкция реакторной фазы представляет собой трансформатор с разнесенным стержнем. Из-за потери и потребления материалов реактор мало чем отличается от двухмоторного трансформатора сопоставимой мощности и напряжения. Основным технологическим принципом, связанным с разработкой управляемого реактора, является то, что этот реактор представляет собой трансформаторное устройство, которое дополнительно выполняет функции полупроводникового ключевого устройства из-за работы магнитных стержней реактора в области насыщения. Технико-экономические анализы показывают, что наиболее эффективным способом компенсации реактивной мощности, поддержания необходимого уровня напряжения на линиях сверхвысокого напряжения и снижения потерь является использование контролируемых шунтирующих реакторов (УШР), а также СШП в комбинации С конденсаторными батареями, которые позволяют создавать гибкие передачи переменного тока В силу значительной протяженности линий электропередач и специфики построения электрических сетей в России управляемые шунтирующие реакторы находят широкое применение на всей ее территории.
Большая протяженность электрических сетей России и СНГ и их графики изменения нагрузки вызывают значительное увеличение напряжения относительно номинального значения в режиме минимальной нагрузки из-за избыточной реактивной мощности, генерируемой линиями передачи. В связи с этим имеются значительные потери мощности, принудительное переключение оборудования и старение его изоляции. Неконтролируемые шунтирующие реакторы (ШР) являются одним из важнейших элементов протяженных линий электропередач.
Кроме того, следует отметить, что не только неправильная оценка соотношения параметров линии и параметров реактора, но и неправильная разработка алгоритмов управления УШР может привести к нежелательным последствиям, к которым можно отнести не только неуспешное автоматическое повторное включение линии с УШР, но и повреждение оборудования, входящее в состав реактора. Встроенный принцип позволил использовать оптимальный способ существования существующих как в области трансформаторной конструкции, Так что в области силовой электроники. Использование двунаправленных шунтирующих реакторов позволяет использовать систему передачи энергии с приемлемым пределом устойчивости как для однонаправленной, так и обратной передачи энергии. UBR можно рассматривать как одно из простейших и наиболее важных устройств технологии FACT . Взаимодействие в области поддержки и поддержки его пропускной способности (с соответствующим контролем напряжения). Реактивная мощность, потребляемая контролируемой энергией в любом режиме работы силовой линии, может быть согласована с потоком мощности по линии. В этом случае пропускная способность линии ограничивается только допустимым значением тока, протекающим через проводники Практика эксплуатации УШР на линии свидетельствует о том, что Применение универсальных алгоритмов управления, которые традиционно закладываются в автоматизацию реактора, может привести к неудачной трехфазной АПВ линии. Связано это с тем, что необходимый уровень предварительного подмагничивания для включения УШР в сеть достигается за гораздо большее время, нежели время бестоковой паузы. Увеличение времени АПВ линии может приводить к нарушению динамической устойчивости электрической системы. . В отличие от традиционного решения - трансформатор связи, а также противопараллельный тиристорный клапан на полную мощность - в УШР имеется только определенное трансформаторное устройство, в котором индуктивность обмоток играет роль реактора, поскольку, А также противопараллельный тиристорный клапан - насыщаемый стержень. В результате вместо трех силовых элементов происходит одно. УШР, в отличие от СТК, не требует установки мощных фильтров с высокой гармоникой для обеспечения качества напряжения. Надежность работы УШР выше, а затраты на обслуживание ниже, чем для СТК, то есть практически такие же, как при эксплуатации трансформаторного оборудования. В результате себестоимость УШР также значительно ниже, чем у СТК. Таким образом, магнитоуправляемые шунтирующие реакторы представляют собой высоковольтные (до нескольких сотен МВА) высоковольтные (до 500 кВ) трехфазные ферромагнитные катушки с переменным индуктивным сопротивлением. Изменение индуктивности УШР для достижения магнитной системы, контролируемой величиной магнитных потоков. Ограничить использование синхронных генераторов в качестве контролируемых источников реактивной мощности. В последние годы Россия освоила производство контролируемой намагниченности реакторов в диапазоне мощности от 190 кВА до 180 МВА для всех классов напряжений от 6 до 500 кВ. Шунтирующие реакторы, управляемые смещением, представляют собой мощный трехфазный магнитный усилитель, в котором ядерный магнитный сердечник широко распространен. В то же время конструктивно и технологически электромагнитная часть УШР представляет собой обычный трехфазный трансформатор, аналогичный по производству, монтажу и техническому обслуживанию в эксплуатации на маслонаполненном наружном оборудовании - трансформаторах или неконтролируемых реакторах класса напряжения и класс мощности. образом, разработка алгоритма управления УШР, позволяющего снизить время обеспечения готовности реактора к включению, либо разработка мероприятий, позволяющих отказаться от запрета завода изготовителя на включение реактора без его предварительного подмагничивания.
В результате плавное регулирование количества потребления энергии получается от номинальной стоимости, а также обратно во времени от 0,3 с или более в соответствии с режимами. Допускается допустимая избыточная мощность реактора до 120% и кратковременная перегрузка реактора до 200% от номинального значения. Основные функциональные возможности трехфазного управляемого смещения шунтирующих реакторов с максимальным насыщением магнитной цепи включают в себя следующее:
• Широкий диапазон плавного управления (от холостого до номинального или максимально допустимого) с неограниченным количеством переходов до требуемого значения потребления энергии.
• Возможность длительной перегрузки на 20% и кратковременная перегрузка на 100%.
• Степень нелинейного искажения в сетевом процессоре в зависимости от требований и уровня техники может быть уменьшена с 4% до 1% от номинального тока сетевой обмотки.
• Такой комплекс представляет собой полную замену синхронного компенсатора, что может привести к тому, что он будет заменен.
• При соответствующем увеличении мощности вторичной обмотки, подключенной к треугольнику, нагрузку собственных нужд или другую активную нагрузку подстанции можно подключить к ее клеммам (то есть, реактор объединяет функции трансформатора).
• При использовании реактора в качестве линейного на линии с ОАВ его выполнение заменяется на фазу с возможностью демпфирования дуги емкостного тока.
• Состав реакторного оборудования в зависимости от цели и требований к полной, включая дополнительное оборудование (фильтры, переключатели, конденсаторные установки, средства дугогашения и т. д.).
• Постоянная времени для регулирования мощности (скорость) по желанию заказчика или места подключения может варьироваться от 0,1 до 1 с. При необходимости набор мощности при включении или двойном нажатии выполняется без инерции (в течение одного периода промышленной частоты).
Для обеспечения возможности исследования обозначенных проблем должна быть создана математическая модель УШР, отражающая реальные процессы, протекающие в реакторе и энергосистеме. Таким образом, разработка имитационной модели УШР в среде Simulink, верифицированной по натурным испытаниям, является актуальной задачей.
Связано это с тем, что необходимый уровень предварительного подмагничивания для включения УШР в сеть достигается за гораздо большее время, нежели время бестоковой паузы. Увеличение времени АПВ линии может приводить к нарушению динамической устойчивости электрической системы. Таким образом, разработка алгоритма управления УШР, позволяющего снизить время обеспечения готовности реактора к включению, либо разработка мероприятий, позволяющих отказаться от запрета завода изготовителя на включение реактора без его предварительного подмагничивания. Для управления магнитным усилителем требуется мощность, на 2-3 порядка меньше первичной мощности, смещение представляет собой трехфазный трансформатор с тиристорной выпрямительной мощностью 1-2% от номинальной мощности УШР. Трансформатор с преобразователем, как и электромагнитная часть реактора, представляет собой заполненное маслом наружное оборудование, которое не требует особых условий или подготовки персонала при проектировании, монтаже и эксплуатации оборудования.
Система автоматического управления СШП посредством выполнения микропроцессора в стандартном шкафу внутренней системы, которая обеспечивает требуемые алгоритмы управления для обеспечения стабилизации напряжения в точке подключения реактора или его заданной мощности (или другого алгоритма управления, указанного мощностью система). В соответствии с функциональностью реактора (СТК), состоящего из тиристорно-реакторной группы, подключенной к высоковольтной сети через соединительный трансформатор.
Для обеспечения возможности исследования обозначенных проблем должна быть создана математическая модель УШР, отражающая реальные процессы, протекающие в реакторе и энергосистеме. Разработка имитационной модели УШР в среде Simulink, верифицированной по натурным испытаниям, является актуальной задачей.
Пятнадцатилетний опыт применения управляемых реакторов 110 кВ позволяет утверждать, что на начальных этапах применения УШР, они устанавливались исключительно с целью стабилизации напряжения в точке подключения.
Цель работы.
Целью работы является разработка способов и алгоритмов более эффективного использования в электрической сети на основе математического моделирования, управляемого шунтирующего реактора.
Задачи исследования:
1. Разработать имитационные модели УШР 110 кВ в программе Matlab.
2. Исследовать влияние УШР на электросистему. Разработать аналитические выражении, определяющих эффективность.
3. Исследовать процессы в реакторе и разработать на их основе действия, позволяющие обеспечить надежность оборудования реактора.
Анализ результатов показывает, что непропорциональное увеличение тока в обмотке приводит к переходу процессов, происходящих на участках обмотки сети, когда реактор рекрутируется мощностью.
На основании опытов, которые были получены в работе, увеличение скорости набора мощности УШР, позволяет увеличить прохождение активного тока в номинальном режиме сетевой обмотки, что позволяет уменьшать переходные токи в обмотках при значении сопротивлений 10 Ом.
Один из самых простых и эффективных способов решения проблемы возникновения восстанавливающегося напряжения, следуя из полученных выражений - это подключение ограничителей перенапряжения параллельно тиристорам. Это позволяет снизить искажения до уровня, регулируемого ГОСТом. Кроме того, это технически наилучший путь, так как ограничитель перенапряжений подключен со стороны низкого напряжения. Сравнивая различные варианты мероприятий воздействия на УШР в цикле АПВ, которые применяются для ограничения величины тока подпитки дуги КЗ, следует отметить, что возможные резонансные перенапряжения на отключенной фазе после гашения дуги возникают при разных длинах линий. Установка компенсационных реакторов в нейтралях ШР или УШР существенным образом влияет на появляющиеся на линии напряжения после погасания дуги. Кроме того, выбранный вариант, который эффективен с точки зрения снижения величины тока подпитки дуги для рассматриваемой длины линии, может быть недопустим с точки зрения существенного значения восстанавливающего напряжения и, как следствие, большой вероятности повторных пробоев дугового промежутка.
Так, например, при рассмотрении варианта, когда на линии длиной менее 300 км устанавливаются два компенсирующих устройства (ШР и УШР), отключение фазы УШР эффективно с точки зрения снижения величины тока дуги, однако, как показывают кривые кратностей восстанавливающего напряжения, при длинах линий 150-250 км (в зависимости от сопротивления компенсационного реактора) опасно с точки зрения возникновения резонансных перенапряжений.
Дополнительно стоит отметить, что в ряде рассматриваемых случаев диапазон возникновения резонансного повышения напряжения достаточно узок, поэтому при выборе того или иного мероприятий для обеспечения эффективного АПВ, учитывая возможные погрешности, связанные с принятыми допущениями, целесообразно провести расчеты для длин линий, близких к рассматриваемой.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
