WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 |

Глава 6

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ

В ДАЛЬНИХ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧАХ

И ИХ ВЛИЯНИЕ НА ДЕЙСТВИЕ ЗАЩИТЫ

Нормальные и переходные режимы электропередач большой протяженности характеризуются особенностями, которые обуслов­лены волновым характером распределения электромагнитной энергии и соотношением удельных параметров линии. В составе токов и напряжений электромагнитного переходного процесса по­являются периодические свободные составляющие. Токи и напря­жения переходного режима можно представить в виде

(6.1)

fвынt( t) вынужденная составляющая;

апериодическая и периодическая свободные составляющие соот­ветственно.

Для обеспечения надежной работы сетей напряжения 500 кВ и выше необходимо, чтобы время действия пусковых органов основ­ной защиты линий не превышало 0.04 с. Время затухания электро­магнитных переходных процессов в линиях длиной 1000 км и выше составляет несколько десятых долей секунды, поэтому защи­там приходится работать в условиях переходного процесса.

Большинство современных защит реагируют на изменение па­раметров промышленной частоты. Для снижения влияния периоди­ческих свободных составляющих применяют специальные частот­ные фильтры. Но они не решают полностью проблемы отстройки, так как в составе токов и напряжений при КЗ в определенных местах длинной линии возникают периодические свободные составляющие с частотами, близкими к промышленной. Это заставляет сужать по­лосу пропускания фильтров, что в свою очередь увеличивает время действия пусковых органов. Поэтому возникает задача выявления возможности отказа от применения фильтров. Для ее решения необ­ходимо установить закономерность изменения параметров периоди­ческих свободных составляющих и разработать новые способы защиты, ее использующие. С этой целью расчет переходного про­цесса проводится волновым методом с учетом всех нелинейностей и последующим частотным разложением кривых мгновенных значе­ний токов и напряжений и приведением их к форме (6.1).

6.1. МЕТОД РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ ПЕРИОДИЧЕСКИХ СВОБОДНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ Электромагнитные процессы в линии с распределенными па­раметрами описываются системой дифференциальных уравнений в частных производных:

где r0,g0,L0,C0 удельные параметры линии.

Методы расчета электромагнитных переходных процессов можно разделить на две группы: частотные, в основе которых ле­жит решение системы (6.2) в форме Фурье, и волновые, в которых для решения этой системы используется форма Даламбера.

Алгоритмы и параметры расчетов переходных процессов вол­новым методом приведены в [26], частотным методом в [27]. Волновые методы, отличаясь простотой расчетных выражений и возможностью учета нелинейных характеристик элементов электрической системы, дают результат в виде мгновенных значений параметров переходного режима. Это делает невозможным их применение без дополнительных преобразований для оценки влия­ния переходного процесса на действие защиты. Частотные методы дают результат вычислений в виде суммы вынужденной и свобод­ных составляющих, что не позволяет производить расчет в нели­нейных схемах, так как эти методы базируются на принципе наложения. Особенности дальних электропередач (наличие раз­рядников, существенное влияние короны на параметры переходно­го процесса) исключают применение частотных методов изза нелинейного характера разрядников и короны.

Задача расчета параметров свободных составляющих решает­ся методом выделения скрытых периодичностей и формулируется следующим образом. На конечном интервале ( L, L) задана функ­ция X(t), которая может быть представлена непрерывной записью (графиком или таблично) в виде совокупности значений в дискрет­ные моменты времени.

Любой процесс, изображаемый функцией X(t) можно описать суммой двух составляющих:

где непериодический процесс (помеха); сумма периодических компонент, скрытых в процессе х(t), которая опре­деляется по формуле (Аi Фi независимые амплитуды, фазы iх гармоник, частоты соответственно).

В большинстве случаев принимается, что процесс X(t) поли­гармонический:

Задача расчета параметров скрытых периодичностей сводит­ся к определению параметров Аi Фi, и может ставиться как зада­ча нахождения таких преобразований, которым надо подвергнуть исходную функцию X(t) для вычисления параметров периодиче­ских компонент. Обзор методов выделения скрытых периодично­стей дан в работе [28], где все методы разделены на определяющие только частоты периодических компонент, их частоты и амплиту­ды и, наконец, частоты, амплитуды и фазы.

Задача исследования влияния электромагнитных переходных процессов на действие защиты требует определения всех пара­метров периодических компонент, поэтому для расчета свободных составляющих выбран метод, использующий свойства взаимной корреляции между исследуемой функцией X(t) и детерминирован­ной функцией где В постоянная величина; со переменная круговая частота, выбираемая из условий равенства частоте, которая находится в ре­зультате преобразования; фаза, независимая от Фi.

Выражение для взаимнокорреляционной функции между функциями X(t) и C(t) имеет вид где h (t) весовая функция, причем h(t) = 1/Т, если 0 < t > Т, и h(t) = 0, если t<0>Т.

Алгоритм, программа и результаты расчета свободных состав­ляющих приведены в [29].

6.2. СХЕМЫ ДАЛЬНИХ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ Возможны три варианта исполнения дальних электропередач: блочный, связанный и полублочный (рис. 6.1).

Наиболее простым и дешевым является блочный вариант. Од­нако его применение ограничено требованиями надежности пита­ния потребителей в приемной системе. Это ограничение особенно важно для дальних электропередач напряжения 1150 кВ, когда мощность одного блока составляет 56 млн кВт и выход его из работы не может не отразиться на режиме приемной системы даже при ее значительной мощности. Отключение блока электропереда­чи требует наличия в приемной системе достаточного резерва мощности; оно может привести к прекращению электроснабжения Рис. 6.1. Схемы исполнения дальних передач (ВЛ1150, / = 3000 км ): а блочный; б — связанный, в полублочный варианты значительной части потребителей. Это решение в любом случае является экономически неэффективным.

Область применения блочного варианта значительно расширя­ется, если предусмотреть в качестве рабочих несимметричные ре­жимы с отключением одной фазы. В работах, проведенных в Сибирском научноисследовательском институте энергетики (СибНИИЭ) в 6070е годы, доказана осуществимость таких ре­жимов для электропередач, выполняемых по специальным схемам с сохранением пропускной способности до 2/3 мощности нормаль­ного режима.

Связанный вариант дальней электропере­дачи предполагает секционирование линии пе­реключательными пунктами на ряд последова­тельных участков относительно небольшой длины. Исследования, проведенные в СибНИИЭ, показали, что связанная схема может эф­фективно работать Рис.6.2. Принципи­альная схема реак­тора при разделении линии на восемь участков (рис. 6.2). Это в послеаварийном режиме при отключении цепи одного из участков обеспечивает передачу мощности на 80 % от предельной рабочей мощности.

Использование связанного варианта линии наталкивается на трудности, обусловленные неблагоприятным режимом напряжения при отключении участков, возможностью самовозбуждения и сложно­стью динамического перехода.

В полублочном варианте исполнения дальней электропередачи генераторы передающей станции работают через двухцепную воз­душную линию. С точки зрения особенностей переходного процес­са этот вариант интересен короткими замыканиями вблизи прием­ной системы или передающей станции, когда длина одного плеча КЗ близка к волновой.

Характерной особенностью всех трех схем является наличие специальных разрядников, представляющих собой искровой про­межуток с последовательно включенным активным сопротивлени­ем (рис. 6.2). В момент, когда напряжение в точке подключения такого разрядника достигает критического, пробивается искровой промежуток и происходит разряд через активное сопротивление R. После срабатывания искрового промежутка включается выключа­тель В, нормальное положение которого отключенное. Критиче­ское напряжение принимается равным 1.8Uфакт. В связанной схеме разрядники включаются на каждом переключательном пункте, в блочной и полублочной в семи равноотстоящих друг от друга точках линии.

6.3. ПЕРИОДИЧЕСКИЕ СВОБОДНЫЕ СОСТАВЛЯЮЩИЕ ПРИ КЗ В ДАЛЬНЕЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧЕ Рассмотрим блочный вариант исполнения дальней электропе­редачи, который позволяет упростить расчет и анализ свободных составляющих. Для этого варианта проведена серия расчетов пере­ходных процессов.

При коротких замыканиях расчет токов и напряжений в начале и конце линии проводился в точках, показанных на рис. 6.1. Рассмотрены как симметричные, так и несимметричные однофазные КЗ. Расчетные условия коротких замыканий определены в [30]: угол включения КЗ для частот свободных составляющих выше промышленной равен я/2 и нулю для частот ниже промышленной и апериодической составляющих; предшествующий режим ре­жим натуральной мощности, особая фаза А. Изменение напряже­ния и тока в начале линии при трехфазном КЗ в точке 120 км показано на рис. 6.3. Кривые напряжений и токов свидетельствуют о наличии в их составе высших гармонических составляющих.

Puc. 6.3. Изменение напряжения (а) и тока (б) при трехфазном КЗ в точке, отстоящей от начала линии на 120 км Частотный анализ этих кривых по методу, описанному в разд. 6.1, позволил получить амплитудночастотные характеристики, опре­деляющие параметры свободных составляющих напряжения (рис. 6.4). Результаты расчета переходных процессов и их спектров в указанных на рис. 6.1 точках позволили построить зависимости частот свободных составляющих от расстояния до точки КЗ. Эти Рис. 6.4. Амплитудночастотные характеристики напряжения (а) и тока (б) зависимости для трехфазного КЗ приведены на рис. 6.5. Зависимо­сти fi = о(l) для однофазных и двухфазных КЗ имеют аналогичный характер. Общей особенностью этих зависимостей для всех видов КЗ является монотонное уменьшение частот при перемещении точки КЗ вглубь линии. Свободные составляющие напряжения и тока имеют частоты, близкие по величине, и одинаковый характер изменения [30]. Не менее важным параметром свободных состав­ляющих является их амплитуда, на которую существенное влияние оказывает фаза включения КЗ.

На рис. 6.6 приведены зависимости амплитуды первой состав­ляющей напряжения от расстояния до точки КЗ при двух углах включения. Существенное влияние на частоты и амплитуды сво­бодных составляющих оказывают такие характерные для линии Рис. 6.5. Зависимости частот свободных составляющих от расстояния до места КЗ Рис. 6.6. Зависимость амплитуды первой составляющей напряжения от расстоя ния до точки КЗ при угле включения б = р/2 (кривые 1,2) и б= 0 (кривые 3, 4) сверхвысокого напряжения явления, как поверхностный эффект, корона, а также работа разрядников. Изучение влияния этих фак­торов [30 32] показывает следующее:

коронный разряд, сопровождающий переходный процесс при КЗ на воздушных линиях, незначительно (35 %) изменяет часто­ ты свободных составляющих и уменьшает на 30 50 % их ампли­ туды;

работа разрядников не оказывает существенного влияния на частоты свободных составляющих, она значительно увеличивает затухание переходного процесса и уменьшает амплитуды свобод­ ных составляющих на 20 30 %;

влияние поверхностного эффекта на частоты свободных со­ставляющих несущественно. Амплитуды уменьшаются, причем чем выше частота, тем больше это уменьшение. Максимальное уменьшение составляет не более 30 %.

6.4. МЕТОД ЗАЩИТЫ ДАЛЬНИХ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ И ЕЕ ОТСТРОЙКА ОТ СВОБОДНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ Линия электропередачи сверхвысокого напряжения (500 1150 кВ) играет определяющую роль в формировании переходного процесса в электроэнергетической системе.

Современные электроэнергетические системы характеризуются сложной структурой. Рост генерирующих мощностей и протяжен­ности сети приводит к увеличению сложности и многомерности связей системы, поэтому необходимо совершенствование структу­ры ее управления. В настоящее время управление стационарными режимами, в рамках которых функционирует энергосистема, осу­ществляется диспетчером, а управление возмущенными и пере­ходными режимами автоматическими системами релейной защиты и автоматики, работающими независимо.

Pages:     || 2 |




© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.