Компенсации параметров ЛЭП в электрических сетях энергосистемы

Развитие электрических сетей осуществляется не только за счет повышения их номинального напряжения, но также благодаря применению различных средств компенсации параметров линий электропередачи и средств управления ими.

В данной статье ставится цель дать оценку этим средствам и систематизировать различные принципы и способы повышения пропускной способности и управляемости линий электропередачи в электрических сетях энергосистем.

В значительной мере положения теории компенсации параметров линии передачи электрической энергии разработаны А. А. Вульфом.В качестве основных способов компенсации он указал два – компенсацию к натуральному режиму и компенсацию волновой длины линии. При заданном напряжении натуральная мощность определяется волновым сопротивлением.

Падение напряжения в натуральном режиме от емкости тока нагрузки в индуктивном сопротивлении линии компенсирует падение напряжения в активном сопротивлении. Это определяет неизменность модуля напряжения вдоль линии, а волновое сопротивление линии – натуральную мощность. Поэтому А. А. Вульф компенсацию к натуральному режиму называет компенсацией волнового сопротивления. Компенсацию к натуральному режиму в свое время рекомендовал профессор Р. Рюденберг.

Однако для реальной системы передачи, несущей переменную нагрузку, для работы в натуральном режиме потребовались бы регулируемые компенсирующие устройства. Наряду с этим А. А. Вульф указал ряд недостатков настройки к натуральному режиму и рекомендовал второй способ компенсации – компенсацию волновой длины линии. Однако линия электропередачи при этом рассматривается изолированно от генераторов. Если же рассматривать ее совместно с генератором, то получатся несколько иные результаты.

При уменьшении волновой длины линии параллельно с уменьшением второго слагаемого будет увеличиваться первое слагаемое. Так, согласно зависимости передаваемой мощности от дальности в интервале от 1500 до 750 км эквивалентное сопротивление системы передачи увеличивается и только с 750 км начинает уменьшаться. Более эффективной оказывается компенсация волнового сопротивления, которая приводит к более быстрому уменьшению, эквивалентному системе передачи. Поэтому следует указать три основных принципа или способа компенсации параметров линии передачи:

  • компенсация к натуральному режиму;
  • компенсация волновой длины ЛЭП;
  • компенсация волнового сопротивления ЛЭП.

С данной А. А. Вульфом оценкой компенсации к натуральному режиму следует согласиться. Компенсация волновой длины, как показывают изложенные выше рассуждения, оказывается менее эффективным принципом уменьшения индуктивного сопротивления, чем дает результат изолированного сопротивления линии электропередачи.

Наиболее эффективным принципом компенсации, повышающим пропускную способность системы передачи, является компенсация волнового сопротивления линии. Поэтому сравнительно простое мероприятие – расщепление фаз, которое уменьшает волновое сопротивление линии, можно считать весьма целесообразным средством повышения пропускной способности систем электропередачи. По существу здесь используется собственная естественная емкость линии как равномерно распределенное компенсирующее устройство.

Двум возможным направлениям (видам компенсации индуктивного сопротивления линии) посредством сосредоточенных устройств и равномерно распределенной емкостной проводимости будут соответствовать свои технико-экономические показатели. Важно каждому выбранному варианту дать экономическую оценку. Система передачи с установкой продольной компенсации (УПК) традиционного типа по капитальным затратам будет уступать воздушной линии повышенной натуральной мощности (ПНМ) с увеличенным числом проводов в фазе.

Самым экономичным из рассматриваемых мероприятий оказалась продольная конденсаторная компенсация. Сравнительно с уменьшением сопротивления генераторов экономически оправданным оказалось уменьшение сопротивления трансформаторов до 11 %. Расщепление проводов обходится дороже, чем продольная компенсация и уменьшение сопротивления трансформаторов, но оно необходимо как мероприятие против коронирования проводов. При этом, в мировой практике в течение 100 лет используются только линии с минимальным числом проводов в фазе по условиям короны и только в прошлом веке появились линии ПНМ с увеличенным числом проводов в фазе. В соответствии с этим (наряду с технологией гибких электропередач FACTS) технология настройки электропередач на передаваемую мощность заслуживает внимания. Проведенная журналом «Электричество» по этим технологиям дискуссия позволила лучше выявить особенности данных технологий. Они не должны противопоставляться. Настройка электропередачи на передаваемую мощность с помощью УШРТ заслуживает внимания и применения в определенных условиях. Технология гибких электропередач развивается, требует внимания и нуждается в дальнейших исследованиях с учетом ранее проведенных разработок в области систем электропередачи и опыта развития и эксплуатации электроэнергетических систем.

Пример сопоставления системы ПНМ с настройкой на передаваемую мощность посредством УШРТ в составе компактной линии, в которой благодаря дополнительному расщеплению фаз повышаются натуральная мощность и пропускная способность с системами передачи, снабженными статическими компенсирующими устройствами FACTS, показал следующее. Наилучшие технико-экономические показатели получились у варианта с УПК, затем – у варианта ПНМ с настройкой на передаваемую мощность. Поэтому рекомендуется при реконструкции обычных ЛЭП для повышения их пропускной способности применять УПК, а при проектировании новых – проводить технико-экономическое сравнение компактной ВЛ с УШР и обычной – с УПК. Этот результат хорошо согласуется с результатом оценки мероприятий повышения пропускной способности электропередачи Куйбышев – Москва.

Категории статей

  • Рубрик нет

Аналитика и решения

Задать вопрос

* - поля обязательные для заполнения