Компенсация параметров дальних электропередач

1. КОМПЕНСАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ

ДАЛЬНИХ
ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ

2.

Технически работоспособными являются относительно
короткие ЛЭП, пропускная способность которых
ограничена.
Обеспечить заданные уровни пропускной способности,
отличных от естественных, можно за счёт изменения
параметров ЛЭП с помощью средств компенсации.
Компенсированные линии – такие линии, у
которых
средствами
компенсации
добиваются
сокращения волновой длины или эквивалентной длины
(при наличии сосредоточенной емкости).
Разделяют продольную и поперечную компенсацию.
Под продольной компенсацией понимается изменение
индуктивности линии, под поперечной - изменение её
ёмкости.
Индуктивной компенсацией называют компенсацию с
помощью реакторов, ёмкостной - компенсацию с
помощью конденсаторных батарей.

3.

Рассмотрим продольную компенсацию, равномерно
распределенную вдоль линии.
Zc ,k
L0 L
( L0 L) L0
L L0
L
1
Zc 1
;
С0
L0 С0
L0
С0
L0
c ,k wl ( L0 L) C0 wl
( L0 L) C0 L0
L0
L
L
wl C0 L0 1
Л 1
;
L0
L0
2
U ном
Pc ,k
Z c ,k
2
U ном
L
Zc 1
L0
Pc
L
1
L0
.
L - удельная компенсационная
добавка
L 0 - индуктивная,
L 0 - ёмкостная.

4.

Рассмотрим поперечную компенсацию, равномерно
распределенную вдоль линии.
C 0 - ёмкостная компенсация;
C 0 - индуктивная.
Z c ,k
c ,k
L0
L0 C0
C C0
( C C0 ) C0
Zc
C
1
C0
;
( C C0 ) C0 L0
C
wl ( C C0 ) L0 wl
Л 1
;
C0
C0
2
2
U ном
U ном
C
C
Pc ,k
1
Pc 1
.
Z c ,k
Zc
C0
C0

5.

Относительные изменения волновых параметров линии
при использовании продольной и поперечной
компенсации.
Компенсация
Емкостная
с.к
Z c ,k
Zc
L
0
L
L
0
L
л
Рс.к
Рл
<1
<1
>1
>1
>1
<1
Емкостная
С
0
С
<1
>1
>1
Индуктивная
С
0
С
>1
<1
<1
Продольная
Индуктивная
Поперечная

6.

Основные схемы компенсации линий.
1. Продольная компенсация ёмкостью.
Х , Л , ZC .
2. Поперечная компенсация индуктивностью.
b0 , Л , ZC .
3. Смешанная компенсация.
Х , b0 , Л , ZC const.

7.

Основные схемы настройки линий.
Настроенные ЛЭП – такие линии, у которых с помощью
средств настройки достигается увеличение волновой длинны.
1. Настройка продольной индуктивностью.
Х , Л , ZC .
2. Настройка поперечной ёмкостью.
b0 , Л , ZC .
3. Смешанная настройка.
Х , b0 , Л , ZC const.

8.

Линии с устройствами продольной компенсации
(УПК).
Как показала эксплуатация, УПК являются надёжным и
эффективным
средством
увеличения
пропускной
способности ЛЭП.
Место, количество и мощность УПК должны
определяться с учётом следующих факторов:
устойчивость системы ;
• распределение
напряжения
возможность его регулирования;
вдоль
линии
наличие переключательных пунктов и подстанций;
условие селективной работы релейной защиты.
Хw
2
Хк
Хw
2
XK
KC
0,5
XW
и

9.

Варианты включения УПК на параллельных линиях.
1. В серединах участков линий.
При отключении одного
участка, ток в другом
удваивается т.е. необходим
запас мощности УПК.
2. На стыках участков линий.
При отключении одного из
участков, меняется степень
компенсации.
3. Комбинация.
Наиболее гибкий и удобный. Конденсаторы разбиты на 2
группы.

10.

Одновременно
с
увеличением
пропускной
способности при увеличении степени компенсации,
возрастает и ток КЗ. Чтобы это предотвратить, стараются
выполнить условие: ток короткого замыкания после УПК
должен иметь индуктивный характер. Поэтому при
установке УПК в середине ЛЭП принимают
KC 0,5.
Следует отметить, что эффект от УПК зависит и от
того, где установка расположена на линии. Расчёты
показывают, что учёт сопротивлений трансформаторов и
генераторов требует приближение УПК к началу линии.

11.

Факторы, ограничивающие компенсацию
включении УПК в середине линии.
• степень компенсации
устойчивости системы;
выбирается
из
при
условий
• при наличии УПК увеличиваются потери, т.е. кпд
линии падает;
• применение УПК на линии в ряде случаев может
привести к самовозбуждению и самораскачиванию
синхронных машин;
• степень компенсации может ограничиваться
условиями работы релейной защиты.

12.

Наибольший эффект от установки УПК получается в том
случае, когда напряжение до батареи равно напряжению после
неё. Это может быть достигнуто, когда реактивная мощность до
и после УПК будут иметь равные значения и противоположные
направления.
УПК должны быть расположены в точке потокораздела
реактивной мощности т.е. в серединах и на стыках участков
линий.
Векторная диаграмма линии +j
I2 Хw
2
с УПК середине линии, при
U1
степени компенсации Кс=0,25 и
U3
I2 Хк
активно-индуктивном характере
тока.
U1
1
Хw
2
Хк
U3
U4
3
4
Хw
2
U4
I2 Хw
2
U2
U2
2
I2
+1

13.

Определение параметров УПК.
Рассмотрим
расположение
УПК
на
одной
из
промежуточных подстанций.
УПК собирают из отдельных конденсаторов, параметры
которых известны.
Если принять, что номинальные ток и напряжение батареи
равны току и номинальному напряжению электропередачи, то
I
m номУПК
число
параллельно
соединённых
I номК
элементов;
U
n номУПК
- число последовательно соединённых
U номК
элементов.
Ёмкость и мощность батареи определяются соединением
конденсаторов:
Х n
Х К Х УПК С ;
где
Хс
и
Qc
–
ёмкостное
m
сопротивление и мощность одного
QномУПК 3 m n QС конденсатора.

14.

Выбор степени компенсации производится с учётом
факторов:
• минимум затрат;
• обеспечение требуемой пропускной способности.
Согласно ПУЭ, должно быть обеспечено 20% запаса
по устойчивости.
PЛЭП 1, 2 PЭЛ .СТ
Учитывая, что
PПР
U1 U 2
Z C sin Л
можно найти необходимое значение λЛ:
Pmax
PC
sin Л
PC
sin Л
PЛЭП
необх
PC
arcsin
PЛЭП

15. Разомкнутые линии

Разомкнутая линия – такая двухцепная линия, у которой
провода одноименных фаз расположены на одной опоре.
А
В
А
А’
Разомкнутые ЛЭП используют естественное ёмкостное
сопротивление для компенсации индуктивного сопротивления
линии. Первый провод присоединяется только к п/ст А, а второй
– только к В. При некоторой длине линии ёмкость проводов
полностью компенсирует индуктивное сопротивление линии.
Разомкнутые ЛЭП работают в условиях, близких резонансу
токов.
Для выравнивания плотности тока необходимо изменять
сечение, оно будет больше у головного участка и меньше к концу
линии.

16.

Достоинства разомкнутых линий:
• не требуется компенсирующих устройств;
• КПД такой линии достаточно велико, 90-92%.
Недостатки:
• высокая стоимость при небольшой передаваемой
мощности;
• более сложная конструкция за счет крепления на
одной опоре проводов разных фаз;
• неравномерность распределения тока вдоль линии;
• повышение напряжения на разомкнутом конце
линии, для ограничения которого следует
применять реакторы.