АННОТАЦИЯ 4
ВВЕДЕНИЕ 8
1 ГИБКИЕ УПРАВЛЯЕМЫЕ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ
ПЕРЕМЕННОГО ТОКА 10
1.1 Автономный инвертор напряжения 11
1.2 Трехфазный автономный инвертор напряжения 15
1.3 Преобразователь напряжения и его функции в энергосистеме 19
1.3.1 Преобразователь напряжения 19
1.3.2 Параллельный статический компенсатор реактивной
мощности - СТАТКОМ 25
1.3.3 Фазоповоротное устройство 28
1.3.4 Устройство продольной компенсации 32
1.4 Выводы 39
2 АНАЛИЗ ИССЛЕДУЕМОЙ СХЕМЫ 40
2.1 Баланс активных и реактивных мощностей 41
2.1.1 Баланс активных мощностей 41
2.1.2 Баланс активных мощностей 43
2.2 Схема района электрической сети 46
2.3 Схема замещения района электрической сети 48
2.4 Расчет режима наибольших нагрузок района электрической сети . 51
2.5 Расчет режима наименьших нагрузок района электрической сети . 55
2.6 Расчет наиболее тяжелого послеаварийного режима 58
2.7 Усиление линий электропередачи 65
2.8 Выводы 70
3 ПРИМЕНЕНИЕ МАЛОГАБАРИТНЫХ УСТРОЙСТВ ПРОДОЛЬНОЙ
КОМПЕНСАЦИИ НА БАЗЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ НАПРЯЖЕНИЯ 71
3.1 Нормализация наиболее тяжелого послеаварийного режима 71
3.2 Оптимизация в режиме наибольших нагрузок 79
3.3 Оптимизация в режиме наименьших нагрузок 84
3.4 Выводы 89
4 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЕ УСТРОЙСТВА ПРОДОЛЬНОЙ
КОМПЕНСАЦИИ С ТИРИСТОРНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ НА СТАТИЧЕСКУЮ И ДИНАМИЧЕСКУЮ УСТОЙЧИВОСТЬ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ 90
4.1 Исследование применения управляемого устройства продольной
компенсации на динамическую устойчивость. Анализ возможности применения УПК с целью повышения выдачи мощности СаяноШушенской ГЭС 90
4.2 Оценка эффективности применения МУПК ПН для уменьшения
последствий аварийных режимов. Оценка эффективности применения МУПК ПН для нормализации послеаварийных режимов 96
4.2.1 Нормализация наиболее тяжелого режима трехфазного
КЗ на Л11 99
4.2.2 Анализ проблем выбора параметров срабатывания
устройств защиты на примере ВЛ 220 кВ 105
4.3 Выводы 112
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 113
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 114
ПРИЛОЖЕНИЕ 117
Рост потребления электроэнергии, развитие электроэнергетических систем требуют совершенствования управления потоками электроэнергии, электрическими сетями, осуществляющими электроснабжение потребителей и связи между электрическими станциями и электроэнергетическими системами. Для осуществления этого управления, а так же для обеспечения надежного электроснабжения потребителей, разрабатываются и используются различные средства, в том числе устройства на базе элементов силовой электроники [14].
Таким образом, возрастает роль компенсирующих устройств, регулирующих перетоки реактивной мощности с целью минимизации потерь активной мощности, а так же выполняющих поддержание нормируемых значений напряжения в узлах потребителей в электроэнергетических сетях
Максимальная передаваемая по линии электропередачи мощность ограничена допустимой токовой нагрузкой, определяющей нагрев линии. В связи с существенным увеличением стоимости строительства новых высоковольтных линий электропередачи возрастает роль повышения пропускной способности существующих линий.
Становится экономически выгодным увеличивать передаваемую по линии мощность вплоть до ограничения по нагреву за счет применения различных устройств, в том числе элементов силовой электроники [12]. К таким можно отнести и устройства продольной компенсации на базе преобразователя напряжения (УПК ПН), которые позволяют перераспределять потоки мощности по параллельным сечениям электрической сети, в частности предотвращая загрузку одних из них током выше допустимого, загружая другие.
Современным и перспективным направлением технического оснащения современных энергосистем становится применение гибких управляемых систем электропередачи - FACTS (Flexible Alternative Current Transmission Systems) [3]. Термин «FACTS» используется специалистами с 1980-х гг. применительно к передающим системам переменного тока, включающим совре-
менную силовую электронику, позволяющую превратить их в активные элементы энергосистем.
Одной из последних разработок ОАО «ЭНИН» совместно с АО «НТЦ ФСК ЕЭС» является технология малогабаритных устройств продольной компенсации (МУПК) для воздушных линий электропередачи, которая в настоящее время получила активное развитие в США и России [12].
Так же стоит отметить, что по сравнению с традиционными устройствами продольной компенсации, МУПК обладают рядом преимуществ: простота монтажа и быстрота установки на ВЛ, мобильность.
В задании на ВКР предложено рассмотреть перспективы применения устройств продольной компенсации на базе преобразователя напряжения (УПК-ПН) на основе анализа режимов IEEE 18-узловая тестовой схемы 220110 кВ [15]. Для этого предварительно рассмотрим эти устройства и их функциональные возможности применительно к электрической сети. Произведем выбор наиболее эффективного средства с целью последующего внедрения в существующий район электрической сети и произведем анализ режимов существующего района электрической сети, определив необходимость их нормализации. Нормализацию режимов произведем как традиционными средствами, так и внедрением малогабаритных устройств продольной компенсации, сравним эффективность от их применения.
Оценка возможности, а также эффективности применения малогабаритных устройств продольной компенсации на базе преобразователя напряжения будет выполнена c использованием математической модели энергосистемы IEEE-18 220/110 кВ и МУПК ПН в программном комплексе RastrWin3. Математическая модель энергосистемы сформирована на основании IEEE 18- узловой тестовой схемы.
В качестве наиболее прогрессивного статического устройства позволяющего реализовать непрерывное изменение эквивалентного реактивного сопротивления линий электропередач выбрано малогабаритное устройство продольной компенсации реализованного на базе преобразователя напряжения в связи с его высоким быстродействием, сравнительно малыми габаритами, возможностью применения ШИМ в системе управления, что позволяет отказаться от дорогостоящих силовых фильтров.
Оценив результат проведения традиционных мероприятий с целью регулирования режимных параметров, мы можем заключить, что требуемый эффект не был достигнут.
Использование МУПК на ВЛ 220 кВ требует изменения параметров срабатывания устройств защиты, действие которых зависит от изменения сопротивления ВЛ, к ним относятся ступени дистанционных защит. Внедрение МУПК на ВЛ потребует использования адаптивных устройств защиты, параметры срабатывания которых автоматически изменяются в зависимости от режима работы модулей МУПК.
Выполненные исследования подтвердили, что применение малогабаритных устройств продольной компенсации на базе преобразователей напряжения позволяет, не прибегая к строительству новых линий электропередачи, уменьшить перегрузку ЛЭП в послеаварийных режимах, а также выполнить оптимизацию максимального и минимального режимов работы электрической сети, что ведёт к увеличению энергетической эффективности работы сети в целом. А так же успешно выполнена проверка возможности применения МУПК в авариных режимах с целью снижения токов КЗ за счет изменения эквивалентного индуктивного сопротивления в сетях 110кВ и 500кВ.
