автореферат диссертации по энергетике, 05.14.02, диссертация на тему:Эффективность применения управляемых шунтирующих реакторов в электросистеме Вьетнама

На правах рукописи

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ УПРАВЛЯЕМЫХ ШУНТИРУЮЩИХ РЕАКТОРОВ В ЭЛЕКТРОСИСТЕМЕ ВЬЕТНАМА-

Специальность 05 14 02 Электростанции и электроэнергетические системы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург-2007

003061354

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет»

Научный руководитель Член-корр РАН, доктор технических наук,

профессор Александров Георг ий Николаевич

Официальные оппоненты Доктор технических наук,

профессор Попов Виктор Васильевич

Кандидат технических наук,

доцент Ярмаркий Михаил Кириллович

Ведущая организация НОУ «Центр подготовки кадров энергетики »

(г Санкт-Петербург)

Защита состоится «_ »_2007 года в . часов на заседании диссертационного

совета Д 212 229 11 при ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет» по адресу: 195251, Санкт - Петербург, Политехническая ул , д 29, Главное здание, ауд 325

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет»

Автореферат разослан « » 2007 г

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212 229 11 Кандидат технических наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.

В 1994 году во Вьетнаме была построена система электропередачи 500 кВ с длиной линии 1488 км с севера на юг Линия электропередачи 500 кВ во Вьетнаме используется для передачи электроэнергии с севера на юг в дождливом сезоне и наоборот с юга на север в сухом сезоне Система электропередачи 500 кВ играет важную роль как "основа" экономики страны Для компенсации избыточной реактивной мощности линий использованы шунтирующие реакторы (ШР) Однако быстрое развитие электроэнергетики во Вьетнаме в течение нескольких последних лет (каждый год нагрузка увеличивается на 13 % - 16 %) и большая неравномерность графика нагрузки (когда максимальная нагрузка больше, чем минимальная в 2 - 2,5 раза) создали ряд эксплуатационных проблем Необходимо увеличить пропускную способность линии Также необходимо уменьшить потери мощности и стабилизировать напряжение на линии электропередачи 500 кВ, причем качество передаваемой энергии должно соответствовать установленным нормам

Управляемый шунтирующий реактор (УШР) является перспективным устройством для электропередачи переменного тока Благодаря его применению могут быть решены проблемы повышения пропускной способности и уменьшение потерь энергии в ЛЭП, стабилизации напряжения на линии и ограничения перенапряжений Поэтому применение управляемых шунтирующих реакторов на электропередаче 500 кВ Вьетнама является важной и актуальной задачей В данной работе обосновывается техническая целесообразность и экономическая эффективность применения УШР в энергосистеме Вьетнама

Цель работы.

1 Разработка методов расчета распределения напряжения вдоль длинных линий и потерь мощности на линиях электропередачи с различными средствами компенсации избыточной реактивной мощности линий

2 Оценка эффективности применения управляемых шунтирующих реакторов трансформаторого типа (УШРТ) для компенсации избыточной реактивной мощности и повышения пропускной способности линий электропередачи, а также для стабилизации напряжения и уменьшения потерь мощности на линии электропередачи 500 кВ Вьетнама

3 Определение оптимального закона регулирования УШРТ и оптимизация технико-экономических показателей возможных вариантов применения УШР в системе электропередачи Вьетнама

4 Разработка мероприятий по повышению эффективности электропередачи 500 кВ Вьетнама

Методы исследования.

Расчетно - теоретические - на основе математического моделирования (решение систем волновых уравнений линии с помощью компьютерных программ) Отыскание оптимального закона регулирования УШРТ при их применении в системе электропередачи 500 кВ Вьетнама

Научная новизна.

1 Показано, что шунтирующие реакторы обмоточного типа на линиях электропередачи являются источником существенных дополнительных потерь мощности в линии

2 Исследованы законы управления УШРТ для оптимального регулирования напряжения и уменьшения потерь мощности в системе электропередачи 500 кВ Вьетнама Показана эффективность применения УШРТ в системе электропередачи для стабилизации напряжения, уменьшения потерь мощности на линии 500 кВ Вьетнама

3 Теоретически обоснована целесообразность использования УШРТ в системе электропередачи Вьетнама как обеспечивающих наилучшие, по сравнению с другими вариантами технико - экономические характеристики электропередачи

Практическая ценность

Показана возможность стабилизации напряжения, существенного снижения потерь мощности и обеспечения устойчивости работы дальних электропередач при использовании УШРТ со 100 %-ой компенсации зарядной мощности линий На основе выполненного анализа условий работы электропередачи 500 кВ Вьетнама предложены новые законы регулирования УШРТ в линиях электропередачи различных классов напряжения Представлены результатов расчета напряжений и потерь мощности при применении УШРТ в системе 500 кВ во Вьетнаме Разработанные математические алгоритмы и программы могут быть использованы при анализе любых электропередач с УШРТ

Основные положения, выносимые на защиту.

1 Метод расчета и результаты исследований эффективности применения нового закона регулирования УШРТ для ограничения перепада напряжения вдоль линий электропередачи

2 Метод и результаты расчетов потерь мощности в системе электропередачи 500 кВ Вьетнама, а также способ уменьшения потерь мощности при использовании предложенного в диссертации закона регулирования УШРТ

3 Результаты оценки эффективности применения УШРТ в системе электропередачи 500 кВ Вьетнама

Публикации и апробация работы

Результаты работы были доложены на заседании кафедры «Электрические и электронные аппараты» Санкт-Петербургского государственного политехнического университета Имею 19 опубликованных работ, в том числе по теме диссертации 7, из них 12 статей в журналах «Электричество», «Научно - технические ведомости СПбГТУ» , «Electrical science and technology - во Вьетнаме» и «Science and technology - во Вьетнаме» (из них четыре статьи в научно-технических журналах, включенных в перечень ВАК-все в соавторстве, доля автора 60%)

Структура и объем работы Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, списка литературы из 77 наименований Содержание работы изложено на 147 страницах, иллюстрируется 43 рисунками и 44 таблицами

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обосновывается актуальность темы, научная и практическая ценность полученных результатов

В первой главе рассмотрена конфигурация электросистемы Вьетнама, условия эксплуатации линии электропередачи 500 кВ и роль ее в экономике Вьетнама

Система энергообеспечения Вьетнама (СЭВ) включает три зоны система электропередачи Севера (СЭС), Центра (СЭЦ) и Юга (СЭЮ) Эти системы, соединенные линией 500 кВ, образовали единую энергесистему, причем длина линии 500 кВ с севера на юг составляет 1488 км (волновая длина А.»1,56 рад)

МВт

9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0

Дата 28/06/2005 £= 165 069 ГВт ч

/ ч ч

- - -

МВт

9000 8000 7000 6000

Дата 14/11/2005 Рмакс = 9255

5000 4000

3000 2000 1000 Ч 0

N - """

N

1 2 4 6 8 ю 12 14 16 18 20 22 24

а) сэс -*- СЭЦ СЭЮ —___

6)

6 8 СЭС "

10 12 14 16 18 20 22 24 -СЭЦ-^СЭЮ — сэв

Рис 1 Суточный график нагрузки участков электроэнергетической системы Вьетнама , а) в летом, Ь) в зимой

Сельскохозяйственная нагрузка и бытовая нагрузка достигают 45 - 50 %, что приводит к большим перепадам нагрузки, когда максимальная ее величина больше, чем минимальная в 2 - 2,5 раза Подобные условия создают серьезные проблемы в эксплуатации системы

Линия электропередачи 500 кВ Вьетнама сооружена с расщепленными проводами 4хАС-330/43, и имеет активное сопротивление Ло=0,0277С2м/км, индуктивное сопротивление Л"о=0,2819 Пм/км, емкостную проводимость В0=3,891 10"6(1/Пмкм), волновое сопротивление ¿„=269 Ом Ее номинальная натуральная мощность Р„„ =930 МВт, номинальным натуральный ток /«=1073 А

Рис 2 Схема линии электропередачи 500 кВ Вьетнама и устройства компенсации реактивной мощности линии и параметры участков линий между обозначенными подстанциями

В табл 1 приведены параметры установленных на линии 500 кВ Вьетнама устройств компенсации реактивной мощности шунтирующих ректоров £батарей продольной емкостной компенсации Хс (постоянно подключены к линии)

Таблица 1

Степень компенсации реактивной мощности линии 500 кВ Вьетнама_

Номера участков (*> Участок линии х., Па Л и Р..х„ 'ин Хск (Пм) Номинальный ток УПК ^н упк> А

1 Хобинь-Хатинь 0,63 332 0,771 35,06 1000

2 Хатинь-Дананг 0,554 380 0,673 49,1 1000

3 Дананг-Плейку 0,59 252 0,722 30,1 1000

4 Плейку-Фулам 0,592 483 0,72 57,19 1000

Линии электропередачи 500 кВ во Вьетнаме имеют ряд недостатков большие перепады напряжения сверх допустимого диапазона на концах линии, ток на нескольких участках линии превышает расчетный (при передаче мощности близкой к 500 МВт), большие потери мощности (средние потери электроэнергии составляют 12,2 %), низкий коэффициент мощности нагрузки (совф = 0,95- 0,96),

Во второй главе проведен аналитический обзор применяемых в настоящее время электрических аппаратов для компенсации избыточной реактивной мощности ЛЭП СВН Наряду с ШР рассмотрены конструктивные схемы и принципы работы трех типов управляемых реакторов управляемый шунтирующий реактор с подмагничиванием магнитопровода постоянным током в составе статических тиристорных компенсаторов (СТК) и управляемый шунтирующий реактор трансформаторого типа (УШРТ) Отмечены положительные и отрицательные стороны, присущие УШР обоих типов В настоящее время УШРТ используют в системе электроэнергии Индии и Китая для компенсации избыточной реактивной мощности ЛЭП СВН Отличительными особенностями УШРТ являются высокое быстродействие, широкий диапазон регулирования потребляемой реактивной мощности, практическая синусоидальность тока сетевой обмотки, возможность прямого подключения к ЛЭП СВН

В третьей главе разработан метод расчета и дана оценка эффективности стабилизации напряжения для различных вариантов применения шунтирующих реакторов в системе электропередачи 500 кВ Вьетнама

С целью определения перепада напряжения вдоль линии электропередачи рассмотрим характеризующие процесс передачи электроэнергии волновые уравнения линии в комплексной форме

ии

У1Ф

и

2ф

хИХ

0)

где (/ и и2ф- комплексы фазных напряжений в начале и в конце линии, /, и /2- комплексы токов в начале и в конце линии, X = - комплекс волновой длины линии, 7В =4ИУ -комплекс вольного сопротивления линии

Полное сопротивление линии 2 = Д + уЛ", где к - активное сопротивление линии, х-индуктивное сопротивление линии Полная проводимость линии У = в + )В и }В, где в -активная проводимость, которой можно пренебречь из-за малости, В = ссС1- полная емкостная проводимость линии

Используя приведенные соотношения, получаем X = т + ул , — р — щ , (2)

где

+ X

т= = ^, П= £(вл + хв) = л£(, +1) ,

(3)

Гиперболические синус и косинус от комплексных величин вычисляем по формулам я/Л = $И(т)со&(п)+Jch(m)sm(n)я т соь(п)+ ]?,т(п)+ у^-зт(п),

сКХ = сЬ(т)со%(п)+Jsh(m)sю(n)zlcos(n)+-^-cos(n)+ ]т тп(п)

Число т согласно (3) для коротких линий мало вследствие малости волновой длины X, а для длинных линий сверхвысокого напряжения - вследствие малости отношения Я/Х Подставляя полученные выражения для комплексов X, г, и значение т, п, р, д в уравнения (1) - (3) и совмещая вектор напряжения в конце линии с вещественной осью, получаем в результате

Цц

со&(п)+ )т?,т(п)+

-Ф

тсоъ(п)+увт (п)+у-^-эт (п)

(4)

При передаче по линии мощности с соз<р< 1 необходимо учесть реактивную составляющую тока / , (5)

где Р„- натуральная мощность линии (Ри=Рии(ц/ц^у = ц\ /гв)> ^-передаваемая по линии мощность, ф- угол сдвига фаз напряжения и тока в линии, Р„ н=С/^ом I гш- номинальная натуральная мощность линии, £/„ом- номинальное напряжение линии

В общем виде можно найти перепад напряжения в предположении равномерного распределения поперечной компенсации зарядной мощности линии, используя волновые уравнения линии При наличии шунтирующих реакторов со степенью компенсации р = 2к//>нА., в уравнениях (1) - (5) необходимо физические параметры линий заменить эквивалентными

с, = с(1-р)

__,__ЗГ/2

= <ojLC(l-p)( = xJTp,P„,=—=

, X, = (OJLC,

■2

ф IIUU

(1-P)=PH(1-P)

где физическая длина линии, м- угловая частота напряжения сети, I и С- погонные индуктивность и емкость линии, £/ф„0м- номинальное фазовое напряжение линии При подстановке (6) в (3) и (4), получаем

т —

^(< + 0

Р =

Hl

cos(n) + ^-cos (") + ——(pmcos(n) + qstn(n) + psm(n)Jgip-qmcos(ii)tg<p + q—sm(n)/gtp+9-^-sin(«)

msm(n)--(pmtgq>+qsm(n)tgip-psm(n) + qmcos(n) + q—sm(n)-<?^|-4in(n)fgcp

Cz, 2 2

2U

(7)

где и, и (у2 - напряжения в начале и в конце линии

Важнейшими показателями электроснабжения потребителя являются его надежность и качество напряжения Они и определяют основные требования к линиям электропередачи

В настоящей работе исследования выполнены применительно к передаче мощности на расстояние 1488 км во Вьетнаме Результаты анализа, подтверждают, что невозможно поддерживать изменение напряжения по концам линии в диапазоне 0,95 < UaJ Ulip <1,15 при изменении нагрузки линии от нулевой до натуральной мощности, если ее коэффициент мощности меньше, чем 0,95 Поэтому в диссертации произведен анализ режима напряжения и потерь мощности линии 500 кВ Вьетнама при изменении коэффициента мощности нагрузки cos ф в диапазоне 0,95 -1

Хоабинь Хатинь Дананг Плейку ,

v<" иХ и< У^рМ

© I GD 0^. In 0.5^,^2 /23 0.5fC2,0,5-ye3 /34 0,5^,0,5^4 hs 0,5^4, /,„ А>т I I

j/p2

1 V/..

Hh-tHi-

HI—Hi

^Г^^^Г^ Ж'

Рис 3 Схема электропередачи 500 кВ Вьетнама и размещение устройств компенсации реактивной мощности

Для повышения пропускной способности линии 500 кВ Вьетнама использована продольная емкостная компенсация части индуктивного сопротивления линии (рис 3) согласно табл 1

Эквивалентные параметры линий с шунтирующими реакторами и распределенной продольной емкостной компенсацией определяются соотношениями

4чР

X3=\J( 1-Пс)(1-Р), Рэ

(8)

-Чс 9

где г\с=Х11Х1 - степень продольной емкостной компенсации индуктивного сопротивления линии Распределение напряжения вдоль линии электропередачи 500кВ Вьетнама при применении ШР с УПК (установленных в настоящее время), получено в результате решения уравнения (7) с учетом соотношений (8) (см рис 4)

Полученные результаты показывают, что в этом варианте при Р= 0 повышение перенапряжения в конце линии не превышает 5% £/„ом, но перепад напряжения увеличивается в режиме передачи по линии большой мощности, а также при уменьшении коэффициента мощности нагрузки (см рис 4) При этом изменить ситуацию существующими средствами компенсации невозможно, поскольку в реальных условиях эксплуатации линии передаваемая по ней мощность изменяется в широких пределах

Рис 4 Зависимости отношения Ц, /(/мг от отношения Р/Рн н для линии 500 кВ с волновой длиной 1,56 рад Вьетнама при COSCp > 0,95

- при применении ШР с УПК р = QK/(P„ X) и

цс = X^ / X ^ согласно табл I (штриховые линии)

при коэффициентах мощности нагрузки I - cos <р =1 (кривая 1), 2 - cos (р =0,99 (кривая 2), 3 -cos ф =0,98 (кривая 3), 4 - cos ф =0,97 (кривая 4), 5 -cos ф =0,96 (кривая 5), 6 - cos ф =0,95 (кривая 6)

- при применении УШРТ с законом регулирования (10) (пунктирные линии)

- при применении УШРТ с законом регулирования согласно табл 2 для 1 < U0JL/„„ £ 1,05 (сплошные линии)

1,5

1,4

1,3

1,2

1,1

1,0

0,9

тг0

■и,:

Л = 1 56

щш

с,6

£

t

p/pu

На рис 4 показано, что чем меньше коэффициент мощности нагрузки линии электропередачи 500 кВ Вьетнама, тем больше перепад напряжения по концам линии и больше потери мощности в линиях (применение ШР с УПК при Р-РИ „ и созф=1, ит/и„р=\,2 , а при со5ф=0,95, [/от/£/г,р=1,4) Результаты расчетов показывают, что допустимый 5 %-ый перепад напряжения по концам линии 500 кВ достигается при передаче мощности Р~0,41Р„„, когда сс«ф=1 и Р~0,22Р„Н, когда со5ф=0,95 Результат исследования соответствует опыту эксплуатации электросистемы 500 кВ Вьетнама

Изложенное выше позволяет сделать однозначный вывод о целесообразности применения реакторов с параметрами, которые автоматически изменяются при изменении передаваемой по линии мощности в соответствии с формулой (8)

и2 и3 и4 и,,р

Дананг ^ Плейку , Фулам

©+С2>

/,2

Хатинг

А1'Л-" л

ьЬ-аГ s^-if

t

Р.2 Р 2

Р23 Рз

Рз 4 Р44

In.

Рис 5 Схема электропередачи 500 кВ при замене шунтирующих реакторов управляемыми шунтирующими реакторами

Соответственно изменяется реактивная мощность участков линии, равная рц мости мощностей ее электрического и магнитного полей

Qa - Qot ~ Qm О™ - р,Лк ~

-

-вщ

(9)

где волновая длина к-го участка линии (к~ номер участка, отсчитываемый от приемного конца линии), 0Э,- мощность электрического поля к-го участка трехфазной линии, -мощность магнитного поля к-го участка линии, дпр-реактивная мощность нагрузки, Рик-

натуральная мощность к—го участка линии Для 100 % компенсации избыточной зарядной мощности УШРТ на линии нужно использовать закон регулирования (из формулы (9))

(10)

так как УШРТ должны компенсировать 100 % избыточной реактивной мощности линии ( /'„Х[ I - (/'//'„ )2 ]) и с учетом реактивной мощности нагрузки ( Р/^р -см рис 6а)

Л ¡1

Рис 6 Векторные диаграммы напряжении в конце и в начале линии н его составляющих при регулировании тока УШРТ ) для компенсации избыточной зарядной мощности линии а) при компенсации 100 % избыточной зарядной мощности линии (тогда /с „=/р<;ок +/зр), Ь) при компенсации избыточной зарядной мощности линии для обеспечения без перепада напряжения вдоль линии (тогда /сл= /с„ -/,,,„ -/2р), и,, Иг-напряжение в начале и в конце линии, /ся-емкостный ток линии, /рса11- индуктивный ток реактора, /.р- индуктивный ток нагрузки, 12а-активный ток нагрузки, Х„- индуктивное сопротивление линии, активное сопротивление линии

Результаты вычислений распределения напряжения вдоль линии электропередачи 500 кВ Вьетнама по формулам (7) при применении УШРТ с законом регулирования (10) приведены на рис 4 Данные рис 4 показывают, что в режиме холостого хода (Р=0) повышение напряжения отсутствует на линии В режиме передачи большой мощности или при уменьшении коэффициента мощности нагрузки перепад напряжения меньше, чем в вариантах применения ШР с УПК (например при Р=Р„Н и соэф = 1 ШР с УПК-[/от /с/

=1,18, а с УШРТ-£/от /[/^=1,15, но при со5<р=0,95 и ШР с УПК-{/от/г/ =1,42, с УШРТ-

11 от =1,38) Такой большой перепад напряжения даже при созф=1 на длинной линии

500 кВ определяется падением напряжения от протекающего по линии тока на ее активном сопротивлении (Лл=41,23 Ом), совпадающим по фазе с напряжением на линии Поэтому необходимо принять меры для компенсации падения напряжения от активного тока на активном сопротивлении линии

Оптимальный вариант электропередачи должен обеспечить перепад напряжения в пределах 5% при различных значениях передаваемой мощности исовф В режиме малых нагрузок (Р<Рпред) использован закон регулирования (10) При этом чем больше передаваемая мощность или меньше коэффициент мощности нагрузки, тем больше перепад напряжения по концам линии При перепаде напряжения 5 % система управления УШРТ обеспечивает переход к другому закону регулирования степени компенсации зарядной мощности линии р2 <р, при котором перепад напряжения не превышает 5 % при увеличенной передаваемой мощности вплоть до натуральной мощности Передаваемую по линии мощность Р, при которой достигается 5 %-ый перепад напряжения вдоль линии, можно назвать предельной мощностью (т к она является максимально допустимой при использовании общего закона регулирования р согласно соотношению (10)) Значения степени компенсации р2 ^Д^ЛЛ. обеспечивающей 5 %-ый перепад напряжения при Р>Р„ред, приведены в табл 2

Распределения напряжения вдоль линии электропередачи Вьетнама при применении УШРТ с ограничениями колебаний напряжения в пределах 1 < К= С/Стг/С/„р < 1,05, вычисленные по формулам (7), приведены на рис 4

Данные рис 4 показывают, что чем больше передаваемая мощность или меньше коэффициент мощности нагрузки, тем меньше необходимая степень компенсация УШРТ

Когда передаваемая мощность больше примерно 558 МВт, у УШРТ меняется знак реактивного тока для удержания перепада напряжения по концам линии в пределах 5 % В режиме передачи большой мощности (примерно 744 МВт) при УШРТ с одинаковой степенью компенсации напряжение в узле

Рис 7 Зависимости степени компенсации УШРТ р от отношения Р/Р„„ а)на первом участке линии (Хобин-Хатинь), Ь) на четвертом участке линии (Плейку-Фулам) 500 кВ Вьетнама для обеспечения 1<1/от/(/пр <1,05 при СОЯр = 1 (кривая 1), при СОЯр=0,99 (кривая 2), при СОЗр=0,98 (кривая 3), при СОЭф =0,97 (кривая 4), при СОЯР =0,96 (кривая 5), при сояр =0,96 (кривая 6) Также данные рис 4 показывают, что при изменении передаваемой мощности от Р= 0 до натуральной мощности, УШРТ может обеспечить перепад напряжения по концам линии в диапазоне 5 % при соэср >0,98 Но при передаваемой мощности вдоль линии больше, чем 0,8 РИ„ и совф<0,95 (см рис 7), обеспечить перепад напряжения в пределах 5 % невозможно Зависимости необходимой степени компенсации Рг^/5//*,,) Для обеспечения перепада напряжения в пределах 5 % приведены на рис 7

Рис 1а,Ь иллюстрируют необходимое изменение степени компенсации зарядной мощности каждого УШРТ при изменении передаваемой мощности по линии и коэффициента мощности нагрузки По результатам расчетов по формулам (7) подобраны зависимости р =/(Р/Р„), приведенные в табл 2 при Р>РЛрея При Р<РиреД необходимая степень компенсации определена по формуле (10) Законы регулирования Р2на рис 7, обеспечивающие 5 %-ый перепад напряжения при различных значениях соэф, приведены в табл 2

Таблица 2

Закон регулирования УШРТ для ограничения перепада напряжения по концам линии 500 кВ _Вьетнама 1 < Цт/ит <1,05_

Условия Коэффициент нагрузки в конце линии, COS ф Функция регулирования Р ОТ Р= 0 ДО Р=Рпред р прея Приближенные зависимости Р, =ЛР/Р») от Р=Р„„До Р^Р„ „ р =A+B(P/P„)+C(P/P„f

1<^1<1,05 UПР 1 Ы Р.1 0,33 1,154-0,479(Р/Р„)-1,001 (Р/Р„У

0,99 0,18 1,158-1,206(Р/Р„)-0,908(Р/Р,У

0,98 0,16 1,160-1,524(Р/Р„)-0,856(Р/Р„)-

0,97 0,14 1,160-1,761 (Р/Р„)-0,825(Р/Р,У

0,96 0,13 1,161-1,972(Р/Р„)-0,791 (Р/Р,У

0,95 0,12 1,161-2,166(Р/Р„)-0,755(Р/Р„)-

Результаты расчетов доказывают

- вариант электропередачи при допустимом 5 %-ый перепаде напряжения обеспечивает большую пропускную способность (0,$РИ „ при соэср=0,95 и Р„„ когда сояр=1) линии электропередачи 500 кВ, чем вариант применения УШРТ с законом регулирования (10) (Р~ 0,34Р„ „, когда сояр =1 при допустимом 5 %-ом перепаде напряжения по концам линии-см рис 4)

- наиболее целесообразным способом компенсации индуктивной составляющей нагрузки является установка нерегулируемых конденсаторных батарей в непосредственной близости у потребителей на стороне 20 кВ (рис 8) При этом линия разгружается от передачи индуктивной составляющей нагрузки (со8ф=1) и ее пропускная способность максимальная

(см рис 7) фулам Т2 Т3 7/„=?о кВ

гг-ппп..а гл=пп„п и* ¿икс

т, £Л=220кВ (/,=110 кВ Линия 500 кВ • 1 * ~

(/„„=500 кВ

КО I

Гс-

пр

Рис 8 Схема применения управляемого шунтирующего реактора в сочетании с конденсаторными батареями для компенсации индуктивной нагрузки линии 500 кВ Вьетнама

- необходимая суммарная мощность конденсаторных батарей у потребителей на стороне 20 кВ значительно меньше, чем при их подключении к компенсационной обмотке УШРТ

В четвертой главе разработан метод расчета потерь мощности в протяженной линии электропередачи и дана оценка эффективности применения управляемых шунтирующих реакторов для уменьшения потерь мощности в системе электропередачи 500 кВ Вьетнама

Применение шунтирующих реакторов на линиях, ограничивающих повышение напряжения в режиме малых нагрузок, приводит к значительному увеличению потерь мощности в проводах линий из-за протекания дополнительного индуктивного тока в проводах при максимальной нагрузке линий

В диссертации произведен анализ потерь мощности в проводах линий в различных режимах их работы и показано, что ШР являются одним из основных источников потерь мощности в проводах линий электропередачи При этом рассматривается передача мощности, изменяющейся в широких пределах от нуля до натуральной мощности по длинной линии, анализ режима напряжений которой выполнен ранее в главе 3

Передаваемый по линии ток /пр изменяется в широких пределах от нуля в режиме холостого хода линии (передаваемая мощность Р = 0) до максимального тока 1цр макс в режиме передачи максимальной активной мощности ШКс

/ =— ^ (1-Не®) = 1 +/ . / _ , , р.ф'от , (11)

где /лрл,/пр - активный и реактивный токи в конце линии, Япр,йпр- активная и реактивная

мощности в конце линии, 1/„р- напряжение на приемном конце линии

В режиме холостого хода линии ее емкостная реактивная мощность максимальна и равна Р„Х, поскольку магнитное поле, создаваемое активным током, отсутствует По мере увеличения активного тока нарастает и мощность магнитного поля линии, компенсирующего часть мощности электрического поля Соответственно мощность электромагнитного поля уменьшается вплоть до нуля при передаче натуральной мощности по линии Соответственно изменяется и емкостный ток линии на каждом из участков от максимального в режиме холостого хода линии до нуля при передаче натуральной мощности При 100 %-ой компенсации зарядной мощности линии по концам каждого из участков распределение реактивного тока вдоль к-го участка в режиме холостого хода линии соответствует рис 9

-лл* 2 " '

2 " 1

Рис 9 Распределение реактивного тока ¿-го участка линии в режиме ее холостого хода Потери мощности на к-м участие в режиме холостого хода линии определяются среднеквадратичным емкостным током, который в соответствии с рис 9 равен

Л^кв Т/Ж = ]—Т= ,1— Л5 — = ЛЛ Д (12>

рсркв ^ ^ с лг ^ \„,; х ^ „ 8 „

Соответственно потери мощности от протекающего по проводам участка линии емкостного тока в режиме холостого хода линии дрр4 =з/с2ср„/гЛ Д/2*.2«, (13)

При увеличении активного тока в линии (при увеличении передаваемой по линии мощности) магнитное поле, создаваемое активном током, частично компенсирует мощность электрического поля В результате среднеквадратичный емкостный ток на участках линии уменьшается в соответствии с соотношением

1-

■да

(14)

Соответственно полный среднеквадратичный ток на участке линии с учетом передаваемого

ТТГГ (15)

по линии тока и реактивного тока равен /ср „ 4 = +(/

Потери мощности на каждом из участков линии равны

Г / \2 2'

¿Л ш +/р»

(16)

где к- номер участка линии, активное сопротивление к-то участка линии, Л4 и /р* -активный и реактивный токи нагрузки ¿-го участка линии

При использовании неуправляемых шунтирующих реакторов, компенсирующих часть зарядной мощности участка линии 2к=р Р х , реактивная мощность участков линии равна

к Ра Рнк^-к - Рнк^-к

1-Р*

(17)

где (}як- реактивная мощность к-го участка линии, ()к— суммарная реактивная мощность реакторов к-го участка линии, р( =0Кк/РИХ1 -степень компенсации зарядной мощности А то участка линии

Соответственно изменяются реактивные токи в узлах линии ^пр(бл4-Р»-Р.Л-а,р5)./ _ иЛ<2»3 >Ч-6п„4) | ¿Мбл4 "Рб >-4 -6пр4)

2' Р4 2^3С/2ЮМ + 2^3

1 ^(блЭ-Рт^Лз-й4.4) ^(&4-Р^,„>-4-е,.р4) [ >-2~6пр3)

Р4 2^„м + 2Яи1и ' Р3 2^ом

+ 2^31/1» ' Р2 2^3Ун2ом 2^3 и2т„

'Р5 =

р1 27зу1„

(18)

где - напряжения в промежуточных пунктах линии, Qu¡í,— реактивная мощность нагрузки в (-м узле линии

Различаются и суммарные токи (передаваемого активного и реактивных токов) на всех участках линии наименьший ток протекает по участку линии у ее приемного конца, а

наибольший ток - по участку линии у ее отправного конца /45 + (',

V р5 ^р ср кв4 ' пр р

'прр) '/,. -

1(кР + зя4/4Ог i )

+ (IPS+IP4+IPCP„3-1„P,,)

■fiu.

■"('г:

^пр р) * ~

Ди2

(/Р5+/Р4+/Р1 + /Р2 + /РСР„1-ЛФ|,)

р„г +ЗЯ4/4"5 +3R,/J4 +3Ä,/,-, +3Ä,/f, л/31/„

(19)

Потери мощности в линии определяются суммой потерь мощности на каждом из участков линии АР = 3 /?, /,22 + ЗД2/225 + ЗЯ3/324 + 3«4/425 (20)

Расчеты потерь мощности по формуле (20) выполнены применительно к конфигурации системы электропередачи 500 кВ Вьетнама, приведенной на рис 3

Для уменьшения потерь мощности и перепада напряжений вдоль линии 500 кВ Вьетнама применена продольная емкостная компенсация (см табл 1 и рис 3), позволившая уменьшить мощность шунтирующих реакторов Результаты расчетов потерь мощности на линиях и токов по формулам (11)- (20) приведены на рис IО

L

5, 7, 9, законом

Рис 10 Зависимости отношения потерь мощности АР/Р на BJ1 500 кВ длиной 1488 км от отношения Р/Р„ „ со степенями компенсации линии при ШР с УПК (р = 0к/(Ян X) и = х IX

согласно табл 1) (кривые 1, 3 11), при УШРТ с регулирования согласно табл 2 при 1 < U„JU„p < 1,05 (кривые 2, 4, 6, 8, 12) и при различных коэффициентах мощности нагрузки соар=1 (кривые 1,2), сояр =0,99 (кривые 3,4), соягр -0,98 (кривые 5, 6), сояр=0,97 (кривые 7, 8), сояр =0,96 (кривые 9, 10), сояр =0,95 (кривые 11, 12)

34 32 30 98 26 24 22 20 18 16 14 12 10 8 6 d 2

р *— cos<p >0,95 / / /i . /

9 ч -v

У/

f * • >

f i

г/. ' / 3

\ // f t ✓

\ 'vv

> \ f/ ! / / /

р \ Li . / .

4 ¿к

ч 8 6 ^ 1

W III

p/1'

О 0 1 0,2 0,3 0 4 0 5 0 6 0 7 0,8 0 9 1 О

Полученные результаты показывают, что при применении ШР и УПК со средней степенью компенсации зарядной мощности линии 500 кВ Вьетнама рср »0,7 при малых нагрузках емкостный ток больше, чем индуктивный ток линии Поэтому уменьшение сожр нагрузки, как и повышение индуктивного тока на линии уменьшает реактивный ток вдоль линии (см рис 10), что приводит к уменьшению потерь мощности на линиях Но в режиме передачи большой мощности, емкостный ток в линии меньше, чем суммарным индуктивный ток, определяемый магнитным полем линии и индуктивной нагрузкой

Как видно, при малых нагрузках линии наибольшие потери мощности в линии соответствуют принятому во Вьетнаме варианту компенсации избыточной реактивной мощности линии с помощью ШР и УПК

Приведенные в диссертации результаты расчетов показывают, что при передаче активной мощности свыше 558 МВт (при созф=0,95), ток на нескольких участках линии может превышать расчетный (номинальный ток УПК в линии 500 кВ Вьетнама /„ упк =1000 А) Это соответствует опыту эксплуатации электросистемы 500 кВ Вьетнама

Рассмотрим режим работы линии 500 кВ при замене неуправляемых шунтирующих реакторов управляемыми реакторами (рис 5) с законом регулирования согласно табл 2 На рис 10 приведены результаты расчетов по формулам (11) - (20) суммарных потерь мощности при изменении нагрузки от нуля до натуральной мощности с законом регулирования УШРТ, приведенным в табл 2

Уменьшение реактивного тока в узлах линии до нуля путем регулирования УШРТ (см рис 10), приводит к уменьшению протекающего вдоль линии тока и поэтому к уменьшению потерь мощности на линиях Данные рис 10 показывают, что при применении УШРТ можно уменьшить потери мощности до минимального значения на линиях при изменении передаваемой мощности от нуля до натуральной мощности (при со5ф > 0,95) Рис 10 показывает, что чем меньше коэффициент мощности нагрузки линии электропередачи 500 кВ Вьетнама, тем больше потери мощности в линиях

Необходимо отметить, что наилучший вариант при использовании УШРТ в сочетании с конденсаторными батареями (КБ) в конце линии 500 кВ Вьетнама для ограничения коэффициента мощности нагрузки совф ~ 1 Тогда потери мощности на линиях будут минимальны во всех вариантах (см рис 10) Так как созф=1, не надо передавать реактивный ток, по линии передается только активный ток, и это приводит к значительному уменьшению значения тока на линии

В пятой главе дана оценка статической устойчивости при применении управляемых шунтирующих реакторов трансформаторного типа в линии электропередачи 500 кВ Вьетнама и экономичности их использования

Хоабинь Хатинь Дананг Плейку „ Фулам

Л}а=сою1

Рис 11 Однолинейная схема замещения линии электропередачи 500 кВ Вьетнама

Линия электропередачи 500 кВ во Вьетнаме используется для передачи электроэнергии с севера на юг в дождливом сезоне (как это показано на рис 11)

На рис 11 приведена схема замещения линии электропередачи 500 кВ Вьетнама, где 2л4 - комплексное сопротивление к-то участка линии, - полное комплексное

сопротивление к-го узла линии

2л1=д,4/X,, 2„г=К2+]Хъ ¿„з^з+уХз, 2л4 =«4+7X4, гл=(Яг+уХг) , (21) причем Хк=Хц<-Хск - сопротивление к-то участка линии, Хц- индуктивное сопротивление к-то участка линии, ХСк~ емкостное сопротивление УПК к-то участка линии, /?, и Хт -активное и индуктивное сопротивление трансформатора

Полное комплексное сопротивление в узлах линии (активным сопротивлением реактора можно пренебречь из-за малости)

И ~ X ~ 2 — х —

"5""70,5 (Ян5Л.4-Р45Рн5Л.4) ' р4""~/ И 0,5(Ри4Х4 + Я„4Х3 -р44Р„4Х4 -Р34/'1Л) '

2-Х - и'

£/2 I/2

= 0,5 (Р„2Х, + рн2х2 -р\ -р, 2/?,2х2) ' г'1=~уХ',=~-/о,5 (Р^х,-риР„М ' (22)

где 0,-, „к - мощность электрического поля трехфазного Л-го участка линии, Qr.k- мощность трехфазного реактора к-го участка линии, Ри1 = /^„((/,/1/1ЮМ)2- эквивалентная натуральная мощность в <-м узле линии, рь - степень компенсации зарядной мощности к-го участка и в /-ом узле линии, и, - линейное напряжение в / - м узле линии После последовательных преобразований схема линии электропередачи 500 кВ она приводится к эквивалентной схеме приведенной на рис 12

1/о=сот1 ^

Рис 12 Эквивалентная схема линии электропередачи 500 кВ Вьетнама

На рис 12 постулируем (_/оф = ^¿0", тогда (бс- угол между векторами

•N/3 ' л/3

и0 и и ) По схеме рис 12 мы можем вычислить мощности по формуле

Р = Кс5 = ^-со8Р0°-ап)-^со8^ +90°-а12) = ^51пап+^51п(8с-а12), (23)

2\\ 2\2 2\\ 2\2 7 7

где гп=г, +—= г,,/4рм и = а,, =90°-фм и

°12 =90° -ф,2

Максимальная мощность системы р^ =^51лам +ЧЛ. , (24)

2Н 212

где 81п(5с -а|2)= 1 или (5С -а|2)= 90°, тогда §с =8софа„ =90°-а|2 (5со|.ра„-ограниченный угол между векторами 0() и 0 )

Р -Р

Запас устойчивости по передаваемой мощности мт-— (25)

Рог

Для работы электросистемы 500 кВ Вьетнама в нормальном режиме требуется запас статической устойчивости кг > 20%

Основные исходные данные ГЭС на станции установлены два генератора типа СВФ-1690/175-64, соэф— 0,85, Хц% =158 %, номинальное напряжение 15,75 кВ, максимальная

мощность ТГС Р= 2 х 500 МВт и 2x6 силовых однофазных автотрансформаторов

500 /-Л

кВ типа АОДЦ ТН-200000/500/220, 5„о„1р=200 МВ А, К,- 525/15,75, ДРК,=325 кВт, (/кз= 11

%, Д,= °'325 5002 - 0,677 Ом, ХТ1= 45,83 Ом, Ст »0, ВТ = 0 Комплексное

3 200 2 100 3 200

сопротивление автотрансформатора АОДЦ 2Т = Я^Х, = 0,677 +у45,83 При эксплуатации

двух параллельных трансформаторов, их эквивалентное индуктивное сопротивление 7Т /2 = (П,+/Хг )/2= 0,3385 +/22,915

В решении предполагается наличие неизменного напряжения в начале линии С/0 =сот1 (на шине электростанции Хоабинь) обеспечиваемого с помощью тока возбуждения генераторов

В табл 3 приведены результаты расчетов запаса устойчивости системы по формулам (21) - (25) при применении УПК с ШР Данные табл 3 показывают, что чем меньше коэффициент мощности нагрузки или больше передаваемая мощность по линии, тем меньше запас устойчивости системы Запас устойчивости системы электропередачи 500 кВ Вьетнама уменьшается менее 20% при передаче натуральной мощности по линии

Таблица 3

Перепад напряжения по коткам линии и запас статической устойчивости системы электропередачи 500 кВ Вьетнама всех расчетных вариантов

Передаваемая по линии мощность соар Перепад напряжения по концам линии и запас устойчивости системы электропередачи 500 кВ Вьетнама

Применение ШР с УПК Применение УШРТ

Р„, МВт к,% и от/с/пр к,%

372 0,4 1 1,033 257,7 1,035 442,8

0,98 1,086 243,4 1,033 442,7

0,95 1,120 235,0 1,032 444,8

558 0,6 1 1,076 128,4 1,045 264,6

0,98 1,158 115,4 1,044 264,0

0,95 1,211 108 0 1,044 265,3

744 0,8 1 1,125 63 8 1 050 175,5

0 98 1 237 52 0 1 050 174,4

0,95 1,310 45 3 1 050 175,0

930 1 1 1 179 25 1 1 050 122 2

0,98 1,323 144 1 050 120,9

0,95 1,420 8,5 1 050 121,1

При применении управляемых компенсаторов реактивной мощности двухстороннего действия на линии, УШРТ является источником реактивной мощности Запас статической устойчивости системы электропередачи зависит от запаса статической устойчивости в

ц2 С/ и Р —Р каждом участке линии по формулам Рмтск = ——вта^ + '* к.А % = -— , (26)

2 „к 2„к

где ^макс пк — максимальная мощность трехфазного к -го участка линии, г„к - сопротивление к -го участка линии, С/| ь \Jik~ напряжения в начале и в конце к -го участка линии, Реактивная мощность в начале к -го участка линии

Запас статической устойчивости системы электропередачи 500 кВ Вьетнама равен запасу минимальной статической устойчивости какого-нибудь участка линии В табл 3 приведены результаты расчетов запаса устойчивости системы по формулам (21) - (26) при применении УШРТ с законом регулирования согласно табл 2

Данные в табл 3 показывают, что при применении УШРТ возможно стабилизировать напряжение и повысить запас статической устойчивости системы электропередачи 500 кВ Вьетнама

Оценим сравнительную экономичность двух вариантов при применении ШР с УПК и при применении УШРТ

Разница капитальных вложений в двух вариантах (см табл 4) Д Ц=Ц („г Ц,,, =29,00 1 06- (10,42+7,44+2,7) 106= 8,44 миллионов долларов США (27)

Таблица 4

Сравнение капитальных вложений в ШР с УПК и в УШРТ

Варианты Вид установка С/„о„, кВ /,„ А Суммарная мощность Мвар Цена USD/MB А Сумма вложении (Ц), миллион долларов США

I ШР 500 кВ 1042 10 000,0 10,42

УПК 1000 744 10 000,0 7,44

РПН 30 % цены трансформаторов 500 кВ- 2x450 МВ А 10 000,0 2,70

II УШРТ 500 кВ | | 1450 20 000,0 29,00

По данным рис 1 средняя мощность нагрузки системы 490,5 МВт В табл 5 приведены потери электроэнергии и стоимости потерь на линиях 500 кВ Вьетнама в год при применении ШР с УПК и при применении УШРТ при одной и той же мощности на приемом конце линии Р=490,5 МВт Из-за различия потерь мощности в линии в рассматриваемых вариантах мощности на отправном конце линии различны Если коэффициент мощности нагрузки со5ф=0,98, то мощность в начале линии 500 кВ при применении ШР с УПК Рт =0,6 Р„ „= 558 МВт, а при применении УШРТ (по данным рис 10) Р„,= 543 МВт

Таблица 5

Варианты Передаваемая по линии мощность, МВт Потери мощности АР% Передаваемая по линии электроэнергия В ГОД ((Рг„д), МВт ч Потери электроэнергии в год Д 'П. МВт ч Цена USDI кВт ч Стоимость потерь в год (ДП), миллион USD

Р.„ P« р

1-ШР и УПК 558 490,5 12,1 4888080 591457,68 0,05 29,57

11-УШРТ 543 490,5 9,6 4756680 456641,28 0,05 22,83

Изменение потерь электроэнергии в год 134816,40 0,05 6,74

Соответственно изменение стоимости потерь электроэнергии в год при применении УШРТ ДП=ДП1- ДПц = 29,57 106-22,83 106=6,74 миллионов долларов США (28)

Следовательно увеличение стоимости компенсирующего оборудования в варианте УШРТ может быть компенсировано уменьшением затрат на потери мощности в линии Продолжительность работы электропередачи Т для компенсации увеличения капитальных затрат в двух рассматриваемых вариантах ДЦ определяется отношением ДЦ к разности

стоимости потерь электроэнергии за год ДП Т= ^М=^1.=1>25 год (29)

ДП 6,74

Таким образом снижение потерь мощности в линии окупает увеличение стоимости компенсационного оборудования всего за 1,25 года

При применении ШР с УПК при коэффициенте мощности созф=1 и передаваемой мощности на отправном конце линии 500 кВ Рт=Р„ „=930 МВт максимальная мощность нагрузки в конце линии равна 763 МВт (см рис 10) При мощности нагрузки 763 МВт для варианта исполыовлшя УШРТ из-за уменьшения потерь мощности (ДР% =12,6) мощность в (мчало линин равна 874 МВт

Таблица 6

Вариашы I [предаваемая по линии мощность, МВт Потери мощности Д/»% Передаваемая по линии электроэнергия в год (И^,), МВт ч Потери электроэнергии в год ДIV), МВт ч Цена USD/ кВт ч Стоимость потери в год (ДП), миллион USD

Рт рпр

1-ШР и УПК 930 763,0 17,9 8146800 1458277,2 0,05 72,91

11-УШРТ 874 763,0 12,6 7656240 964686,2 0,05 48,23

Снижение потерь электроэнергии в год 493591,0 0,05 24,68

В табл 6 приведены потери электроэнергии и стоимость потерь на линиях 500 кВ Вьетнама в год при применении ШР с УПК и при применении УШРТ при одинаковой мощности на приемном конце линии (при одинаковом производственном эффекте)

Следовательно, при передаче увеличенной мощности по линии сравнению с

существующей ситуацией, продолжительность работы электропередачи для компенсации

капитальных вложений на установку УШР составит (см табл 6) Т=ДЦ= 8 44 =0.34гол (30)

ДП 24,68

Такой образом при применении УШРТ в сочетании с КБ в конце линии 500 кВ Вьетнама (для обеспечения совф »1) дополнительные капитальные вложения на установку УШРТ вместо ШР с УПК окупаются за 4 месяца за счет значительного уменьшения потерь мощности Следовательно, применение УШРТ позволяет получить значительный экономический эффект в электросистеме за счет снижения потерь мощности в линии 500кВ

Основные выводы и результаты.

В диссертационной работе решена научная проблема повышения пропускной способности электропередачи 500 кВ Вьетнама при использовании управляемых шунтирующих реакторов трансформаторного типа Решение этой проблемы имеет важное народно-хозяйственное значение для Вьетнама Основные результаты диссертации можно сформулировать следующим образом

1 Уменьшение перепада напряжения по концам линии 500 кВ Вьетнама

В диссертации решения проблем проведены анализ, получение результаты при применении различных вариантов компенсации избыточной реактивной мощности на линии электропередачи 500 кВ Вьетнама Применение ШР с УПК в системе электропередачи 500 кВ позволяет решить проблему ограничения увеличения напряжения на линии при малых нагрузках, но приводит к увеличениям перепада напряжения по концам линии при больших нагрузках Применение УШРТ в системе электропередачи 500 кВ Вьетнама может обеспечить ограничение перепада напряжения по концам линии 1 < (Уот/(УГ1р <1,05 (при совф > 0,95) во всех режимах работы линии без использования УПК УШРТ является эффективным средством стабилизации напряжения в системе электропередачи 500 кВ Вьетнама

2 Понижение потерь мощности на линиях 500 кВ Вьетнама

Применение ШР с УПК в системе электропередачи 500 кВ Вьетнама приводит к чрезвычайно большим потерям мощности Применение УШРТ позволяет значительно уменьшить потери мощности на линии по сравнению с вариантом ШР с УПК (в два раза при передаче натуральной мощность) Такое уменеьшение потерь мощности в линии обеспечивается вследствие устранения реактивного тока в линии, потребляемого ШР

Результаты расчетов показывают, что чем меньше коэффициент мощности нагрузки или чем больше передаваемая мощность по линии электропередачи 500 кВ Вьетнама, тем эффективнее применение УШРТ по сравнению с вариантом ШР с УПК Разработанный в диссертации специальный закон регулирования мощности УШРТ позволяет обеспечить минимальные потери мощности в линии

3 Повышение пропускной способности линии электропередачи 500 кВ Вьетнама

При применении ШР с УПК пропускная способность линии 500 кВ Вьетнама выше, чем при применении только ШР, но она достигает шестидесяти процентов естественного предела пропускной способности линии (при сояф<1) Результаты исследований соответствуют данным эксплуатации электросистемы 500 кВ Вьетнама Применение УШРТ позволяет повысить пропускную способность линии вплоть до ее натуральной мощности (Р„ „=930 МВт) Для передачи натуральной мощности по линии 500 кВ Вьетнама нужно воспользоваться емкостным диапазоном регулирования тока УШРТ

Наиболее целесообразным способом использование УШРТ в сочетании КБ компенсации индуктивной составляющей нагрузки (для обеспечения совф «1) Тогда УШРТ

может стабилизировать распределения напряжения вдоль линии в пределах изменения 5 %(/„„„, понижаются потери мощности на линиях (АР% =13,3 % при Р=Р„ н= 930 МВт) При этом повышается пропускная способность системы электропередачи 500 кВ Вьетнама вплоть до натуральной мощности 4 Технико-экономическое преимущество УШРТ

Значительное снижение потерь мощности в линии 500 кВ при применении УШРТ позволяет обеспечить быструю компенсацию затрат на переоборудование линии При передаче по линии мощности на современном уровне затраты на установку УШРТ вместо ШР с УПК окупаются за 1,3 года, а при увеличении передаваемой мощности до 763 МВт- за 4 месяца Поэтому в диссертации оценивается УШРТ как высоко-эффективное электроэнергетическое оборудование, позволяющие экономить большие средства за счет уменьшения потерь мощности в линии и уменьшения затрат на эксплуатацию электроэнергетического оборудования

Основные результаты диссертации публикации в следующих работах. В изданиях, рекомендованных Перечнем ВАК:

1 Ле Тхань Бак Система электропередачи 500 кВ Вьетнама- опыт эксплуатации и предлагаемое решение проблемы регулирования напряжения [Текст] / Г Н Александров, Jle Тхань Бак // Научно-технические ведомости СПбПТУ, 2006 - №2 С 63-72 -Автор 60%

2 Ле Тхань Бак Эффективность применения управляемых реакторов стабилизация напряжения дальних линий электропередачи [Текст] / Г Н Александров, Ле Тхань Бак // Журнал РАН Электричество, 2006 - №12- С 2-9 -Автор 60%

3 Ле Тхань Бак Эффективность применения управляемых реакторов для уменьшения потерь мощности в дальних линиях электропередачи [Текст] / Г Н Александров, Ле Тхань Бак//Журнал РАН Электричество, 2007-№3-С 8-15 -Автор 60%

4 Ле Тхань Бак Оценка эффективности стабилизации напряжения и уменьшения потерь мощности при применении УШРТ в системе электропередачи 500 кВ Вьетнама [Текст] / Г Н Александров, Ле Тхань Бак // Научно - технические ведомости СПбПТУ 2006, №6-том 1 С 45-54 -Автор 60%

В других изданиях:

5 Ле Тхань Бак Об эффективности применения УШРТ для уменьшения потери мощности на линиях электропередачи [Текст] / Ле Тхань Бак, Дуань Лиюн, Цзин Хайин, Лам Тхань Хоанг, Г Н Александров // XXXV Неделя науки СПбГПУ Материалы Всероссийской межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов 20-25 ноября 2006 г Ч Ii-СПб Изд-во Политехи ун-та -2007 С 38-39 -Автор 60%

6 Le Thanh Вас New method of reducing the loss tn the transformer and improving shunt controller reactor / Le Thanh Вас and George N Alexandrov // Science and technology, 2006 №15+16- pp 20-24 Danang, Vietnam -Автор 60%

7 Le Thanh Вас Application of controller reactor for improving Voltage stability of the 500 kV power transmission system / Le Thanh Вас // Electrical science and technology, 2006 №2 pp 55-62 Hanoi, Vietnam, journal ISSN 0686-3883 -Автор 100%

Лицензия ЛР №020593 от 07 08 97

Подписано в печать 26 06 2007 Формат 60x84/16 Печать цифровая Уел печ л 1,0 Тираж 100 Заказ 1741Ь

Отпечатано с готового оригинал-макета, предоставленного автором, в Цифровом типографском центре Издательства Политехнического университета 195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул , 29 Тел 550-40-14 Тел /факс 297-57-76

СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 СИСТЕМА ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ ВО ВЬЕТНАМЕ

1.1. Краткие сведения о системе электропередачи 500 кВ во Вьетнаме

1.2. Конфигурация системы 500 кВ и её роль в экономике Вьетнама

1.3. Условия эксплуатации системы электропередачи и линии кВ во Вьетнаме

1.4. Выводы

ГЛАВА 2 КОНСТРУКЦИИ ШУНТИРУЮЩИХ РЕАКТОРОВ И

ИХ ПРИМЕНЕНИЕ НА ЛИНИЯХ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ СВЕРХВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ

2.1. Шунтирующие реакторы с фиксированными параметрами (ШР)

2.2. Управляемые подмагничиванием шунтирующие реакторы

2.3. Управляемые тиристорами шунтирующие реакторы

2.4. Управляемые шунтирующие реакторы трансформаторного типа

2.4.1. Структура управляемого шунтирующего реактора трансформаторного типа

2.4.2. Применение управляемых шунтирующих реакторов в электропередачах сверхвысокого напряжения

2.5. Выводы

ГЛАВА 3 МЕТОДИКА РАСЧЕТА ПЕРЕПАДА НАПРЯЖЕНИЯ ВДОЛЬ ЛИНИИ И ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ СТАБИЛИЗАЦИИ НАПРЯЖЕНИЯ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ВАРИАНТОВ ПРИМЕНЕНИЯ ШУНТИРУЮЩИХ РЕАКТОРОВ В СИСТЕМЕ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ 500 KB ВЬЕТНАМА

3.1. Методика расчета перепада напряжения вдоль линии электропередачи

3.2. Линия электропередачи без шунтирующих реакторов

3.3. Линия электропередачи с шунтирующими реакторами (ШР)

3.4. Линия электропередачи с шунтирующими реакторами в сочетании с продольной емкостной компенсацией индуктивного сопротивления линии (УПК)

3.5. Линия электропередачи с управляемыми шунтирующими реакторами трансформаторного типа (УШРТ)

3.5.1. Вариант 100 %^ой компенсации избыточной зарядной мощности на линии электропередачи

3.5.2. Вариант переменной степени компенсации без перепада напряжения по концам линии

3.5.3. Вариант переменной степени компенсации для обеспечения перепада напряжения по концам линии в пределах 5 %

3.6. Выводы

ГЛАВА 4 ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ

УПРАВЛЯЕМЫХ ШУНТИРУЮЩИХ РЕАКТОРОВ ДЛЯ УМЕНЬШЕНИЯ ПОТЕРЬ МОЩНОСТИ В СИСТЕМЕ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ 500 KB ВЬЕТНАМА

4.1. Линия электропередачи с шунтирующими реакторами (ШР)

4.2. Линия электропередачи с шунтирующими реакторами в сочетании с продольной емкостной компенсацией индуктивного сопротивления линии (УПК)

4.3. Линия электропередачи с управляемыми шунтирующими 103 реакторами трансформаторного типа (УШРТ)

4.3.1. Вариант переменной 100 %-ой компенсации избыточной зарядной мощности на линии электропередачи

4.3.2. Вариант переменной степени компенсации для обеспечения перепада напряжения по концам линии в пределах 5 %

4.4. Выводы

ГЛАВА 5 ОЦЕНКА СТАТИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ

СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ 500КВ ВЬЕТНАМА И ЭКОНОМИЧНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ УПРАВЛЯЕМЫХ ШУНТИРУЮЩИХ РЕАКТОРОВ

ТРАНСФОРМАТОРНОГО ТИПА

5.1. Статическая устойчивость системы электропередачи 500 кВ Вьетнама

5.2. Оценка статической устойчивости при применении шунти-рющих реакторов в линии электропередачи 500 кВ Вьетнама

5.2.1. Линия электропередачи с шунтирующими реакторами (ШР)

5.2.2. Линия электропередачи с шунтирующими реакторами (ШР) в сочетании с продольной емкостной компенсацией индуктивного сопротивления линии (УПК)

5.2.3. Линия электропередачи с управляемыми шунтирующими реакторами трансформаторного типа (УШРТ)

5.3. Оценка технико-экономической эффективности УШРТ в системе электропередачи 500 кВ Вьетнама

5.4. Выводы 135 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 137 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ

АПВ автомобическое повторное включение

ГЭС ги дроэл ектростан ция

ИРМ источники реактивной мощности к.з короткое замыкание

КО компенсационная обмотка

ЛЭП линия электропередачи

МС магнитная система

ОАПВ однофазное АПВ

ОУ обмотка управления

РПН регулятор напряжения под нагрузкой

СВН сверхвысокое напряжение

СО сетевая обмотка

СТК статические тиристорные компенсаторы

ТЭС тепловая электростанция

УПК продольная емкостная компенсация индуктивного сопротивления линии

УШР управляемый шунтирующий реактор

УШРП управляемый подмагничиванием шунтирующий реактор

УШРТ управляемый шунтирующий реактор трансформаторного типа х.х холостой ход

ШР шунтирующий реактор э.д.с электродвижущая сила

ЭА электрические аппараты

КБ конденсаторная батарея

Актуальность работы

В 1994 году во Вьетнаме была построена система электропередачи 500 кВ с длиной линии 1488 км с севера на юг. Система электропередачи 500 кВ играет важную роль как "основа" экономики страны. В проекте для компенсации избыточной реактивной мощности линий использована установка шунтирующих реакторов (ШР). Однако быстрое развитие электроэнергетической системы во Вьетнаме в течение нескольких последних лет (каждый год нагрузка увеличивается на 13 % - 16 %) и большая неравномерность графика нагрузки (когда максимальная нагрузка больше, чем минимальная в 2 - 2,5 раза) создали ряд проблем её эксплуатации [65, 68]. Экономически эти проблемы обусловлены тем, что постоянно возрастает количество транспортируемой по линиям электроэнергии, усиливаются требования к её качеству, т.е. возникает необходимость увеличения эффективности ЛЭП и повышения её пропускной способности. Также необходимо уменьшить потери мощности и стабилизировать напряжение на линии электропередачи 500 кВ, причем качество передаваемой энергии должно соответствовать установленным нормам [42, 70].

Ранее повышение эффективности ЛЭП связывалось с освоением сверхвысокого напряжения. При этом использовались следующие способы решения указанной проблемы:

- использование генераторов электростанций в режиме потребления реактивной мощности;

- установка синхронных компенсаторов и шунтирующих реакторов с фиксированными параметрами (ШР);

- использование трансформаторов с РПН и коммутацией ШР и конденсаторов, отключением малонагруженных ЛЭП.

Все эти способы оказывались малоэффективными или неприемлемыми. В последнее время в мировой энергетике становится актуальной проблема расширения производства электрической энергии в местах с большой концентрацией гидро-, тепло- и нетрадиционных энергоресурсов, которые, как правило, удалены от потребителя на значительные расстояния, до нескольких тысяч километров. Все эти проекты требуют совершенной, экономически обоснованной и экологически безопасной технологии передачи электрической энергии на сверхдальние расстояния. Повысить предел передаваемой мощности дальних электропередач переменного тока достаточно сложно, что требует весьма дорогостоящих и технически сложных мероприятий [1].

Управляемые реакторы представляют собой новый вид электрических аппаратов. Они предназначены для регулирования потоков реактивной мощности и напряжения в дальних линиях электропередачи. В настоящее время предложено несколько разновидностей управляемых реакторов, отличающихся быстродействием, эффективностью ограничения перенапряжений и гашения дуги к.з в паузе ОАПВ [60].

Известно, что для линий переменного тока наилучшим режимом электропередачи является натуральный режим работы (т.е. режим при котором кратность тока линии k=-j-,me /н- натуральный ток линии, равна единице), т.к в н этом режиме мощности электрического и магнитного полей одинаковы. В этом случае нет отраженных волн и реактивная мощность линии равна нулю. Если к > 1 линия не может передавать электроэнергию без дополнительных источников реактивной мощности (синхронных компенсаторов, батарей конденсаторов), а если А: <1- без потребителей избыточной реактивной мощности [26]. Во время ночных и сезонных провалов нагрузки нарушается баланс энергии электромагнитного поля ЛЭП и возникают потоки реактивной мощности, вызывающие значительные дополнительные потери. При большой длине линии (свыше 1000 км) и при значительном отклонении режима её работы от натурального мощность небаланса электромагнитного поля ЛЭП оказывается сравнимой с её натуральной мощностью. Натуральная мощность Рн = л/3• t/H0M ■ /н = t/H20M/zB, мощность небаланса: Q = PH(l-k2)-l, где UWMноминальное напряжение линии; zB- волновое сопротивление линии, а X-волновая длина линии [21,3].

Компенсация реактивной мощности ЛЭП СВН заключается в том, чтобы при изменяющейся нагрузке в каждой точке сети обеспечить баланс реактивной мощности, при котором сохраняются напряжения в узлах на уровне номинального напряжения и имеют место наименьшие потери в сети [28].

Электрическими аппаратами (ЭА), предназначенными для этой цели (при к < 1), являются шунтирующие реакторы - статические электромагнитные устройства, работа которых основывается на явлении электромагнитной индукции. Шунтирующие реакторы (ШР) включаются между фазами ЛЭП и землей.

По способу регулирования реактивной мощности, потребляемой реактором, различают:

1. Шунтирующие реакторы с фиксированными параметрами (нерегулируемые) - при номинальной нагрузке линии они отключаются, а при уменьшении нагрузки подключаются с помощью высоковольтных выключателей.

2. Управляемые (регулируемые) шунтирующие реакторы (УШР), которые должны обеспечивать возможность быстрого и плавного изменения потребляемой ими мощности без отключения от линии.

Поскольку передаваемая по линии мощность может изменяться в широких пределах в соответствии с графиком нагрузки, следует обеспечивать регулирование мощности ШР, т.е. их ежедневную коммутацию, что вызывает сложности в эксплуатации (ограниченный ресурс выключателей, перенапряжения при коммутации реакторов).

Применение на ЛЭП УШР позволит:

1. Отказаться от применения на длинных линиях ШР с фиксированными параметрами, необходимость ежедневной коммутации которых приводит к возникновению перенапряжений и ускоренной выработке коммутационного ресурса применяемых для этой цели выключателей.

2. УШР могут обеспечить устойчивую и экономичную работу как линий традиционного исполнения, так и разрабатываемых в настоящее время ЛЭП повышенной натуральной мощности. Кроме того, УШР позволяют значительно увеличить дальность передачи электроэнергии по сравнению с линиями традиционного конструктивного исполнения без применения дополнительных источников реактивной мощности (ИРМ, см. [9,21]).

УШР должны удовлетворять следующим основным требованиям

1. Обеспечивать [8,60]:

- плавное регулирование реактивной мощности в нормальных режимах работы линий;

- быстрое увеличение реактивной мощности вплоть до номинальной в процессе коммутации линии;

- быстрое уменьшение реактивной мощности при внезапных скачкообразных повышениях нагрузки линии;

- практическую синусоидальность рабочего тока во всем диапазоне регулирования;

- ограничение перенапряжений, временных и коммутационных;

- повышение пропускной способности линии электропередачи по условию статической и динамической устойчивости;

- снижение потерь мощности и энергии в сети; ^

- обеспечение гашения дуги короткого замыкания в паузу ОАПВ.

2. Быть надежными и экономичными.

Известные в настоящее время варианты конструктивного исполнения УШР для компенсации реактивной мощности ЛЭП СВН можно разделить на три основных типа: во-первых, УШР, управляемые посредством подмагничивания магнитопровода постоянным током [51, 52], во-вторых, тиристорно-управляемые УШР в составе статических тиристорных компенсаторов (СТК) [46, 49] и, в-третьих, управляемый шунтирующий реактор трансформаторного типа УШРТ. Хотя аппараты первых двух типов допускают автоматическое регулирование потребляемой ими реактивной мощности в широких пределах, каждому из них свойственны недостатки [39].

Так основными недостатками УШР первого типа являются значительная материалоемкость конструкции магнитной системы (МС) и выявившееся в процессе эксплуатации их опытных образцов недостаточное быстродействие. Поэтому для компенсации избыточной реактивной мощности ЛЭП СВН они не нашли применения.

УШР второго типа обладают хорошим быстродействием, но для их подключения к линии необходимо использовать понижающий трансформатор, а для обеспечения синусоидальности искажаемой тиристорами кривой рабочего тока требуются фильтры, в качестве которых используются цепи батарей конденсаторов и специальных фильтровых реакторов. Фильтры подключаются на стороне высокого напряжения. Следует отметить, что использование в СТК конденсаторных батарей, выполняющих функцию ИРМ, предполагает работу ЛЭП в режиме, когда передаваемая по ней мощность превышает натуральную (Рн). Такой режим работы ЛЭП, как показано в [6, 7], является не экономичным (искусственным), во-первых, из-за значительной стоимости ИРМ, во-вторых, из-за протекания по линии значительных реактивных токов, вызывающих добавочные потери мощности. С целью устранения указанных недостатков существующих конструкций ЭА для потребления избыточной реактивной мощности ЛЭП СВН в настоящее время ведется работа по созданию новой конструкции аппаратов этого вида - управляемых шунтирующих реакторов трансформаторного типа (УШРТ) [6 - 11 и 31 - 35]. Их конструкции разные.

В настоящее время электроэнергетическая сеть Вьетнама имеет ряд недостатков: нестабильное напряжение, тяжёлые аварии на линиях и на станциях, часто возникают перегрузки и перенапряжения, а частота отклоняется от нормы [65]. В системе электропередачи 500 кВ, установка ШР и УПК не позволила полностью решить проблему ограничения перепада напряжения вдоль линии и уменьшения потерь мощности в линии (при низкой и большой нагрузке). Анализ опыта эксплуатации позволяет сделать вывод о необходимости её усовершенствования.

Управляемый шунтирующий реактор (УШР) является перспективным устройством, позволяющим управлять передачей переменного тока. Благодаря его применению могут быть решены актуальные для современных электропередач проблемы: повышение пропускной способности и уменьшение потерь в ЛЭП, ограничение перенапряжений, сокращение длительности паузы ОАПВ.

Поэтому разработка и освоение в промышленном производстве управляемых шунтирующих реакторов' на электропередаче 500 кВ Вьетнама является важной и актуальной задачей. В данной работе предполагается обосновать техническую целесообразность и экономическую эффективность применения УШР в энергосистеме Вьетнама.

Цель работы

1. Разработка метода расчета распределения напряжения вдоль длинных линий электропередачи с различными средствами компенсации избыточной реактивной мощности линий.

2. Разработка метода для расчета потерь мощности на линиях электропередачи с различными средствами компенсации избыточной реактивной мощности линий.

3. Оценка эффективности применения УШР для компенсации избыточной реактивной мощности и повышения пропускной способности линий электропередачи, а также для стабилизации напряжения и уменьшения потерь мощности на линии электропередачи 500 кВ Вьетнама.

4. Определение оптимального закона регулирования УШРТ и оптимизация технико-экономических показателей возможных вариантов применения УШР в системе электропередачи Вьетнама.

5. Разработка мероприятий по повышению эффективности электропередачи 500 кВ Вьетнама.

Методы исследования

Расчётно - теоретические' - на основе математического моделирования (решение систем волновых уравнений линии с помощью компьютерных программ). Отыскание оптимального закона регулирования УШРТ при применении в системе электропередачи 500 кВ Вьетнама.

Научная новизна

1. Показано, что шунтирующие реакторы обмоточного типа на линиях электропередачи является источником существенных дополнительных потерь мощности в линии.

2. Исследованы законы управления УШРТ для оптимального регулирования напряжения и уменьшения потерь мощности в системе электропередачи 500 кВ. Показана эффективность применения УШРТ в системе электропередачи Вьетнама для стабилизации напряжения, уменьшения потерь мощности на линии 500 кВ Вьетнама.

3. Теоретически обоснована целесообразность использования УШРТ в системе электропередачи Вьетнама как обеспечивающих наилучшие, по сравнению с другими вариантами технико - экономические характеристики электропередачи.

Практическая ценность

Показана возможность стабилизации напряжения, существенного снижения потерь мощности и обеспечения устойчивости работы дальних электропередач при использовании УШРТ со 100 %-ой компенсации зарядной мощности линий.

На основе выполненного анализа условий работы предложены новые законы регулирования УШРТ в линиях электропередачи различных классов напряжения. Представлены результаты расчётов напряжений и потерь мощности при применении УШРТ в системе 500 кВ во Вьетнаме. Разработанные математические алгоритмы и программы могут быть использованы при анализе любых электропередач с УШРТ.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Метод расчёта и результаты исследований эффективности применения нового закона регулирования УШРТ для ограничения перепада напряжения вдоль линий электропередачи 500 кВ Вьетнама.

2. Метод и результаты расчётов потерь мощности в системе электропередачи 500 кВ Вьетнама, а также способ уменьшения потерь мощности при использовании предложенного в диссертации закона регулирования УШРТ.

3. Результаты расчёта запаса статические устойчивости системы электропередачи 500 кВ Вьетнама и эффективность применения УШРТ.

Публикации и апробация работы

Основные практические и научные результаты диссертационной работы обсуждались на конференции «XXXV Неделя науки СПбГПУ» (СПб, 17 ноября* 3 декабря 2006 г.). Результаты работы были доложены на заседании кафедры «Электрические и электронные аппараты» Санкт-Петербургского государственного политехнического университета.

Имею 19 опубликованных работ, в том числе по теме диссертации 7, из них 12 статей в журналах «Электричество», «Научно - технические ведомости СПбГТУ», «Electrical science and technology - во Вьетнаме» и «Science and technology - во Вьетнаме» (из них четыре статьи в научно-технических журналах, включенных в перечень ВАК- все в соавторстве, доля автора 60 %).

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, списка литературы из 77 наименований. Содержание работы изложено на 147 страницах, иллюстрируется 43 рисунками и 43 таблицами.

5.5. Выводы

Результаты расчетов показывают, что:

- применение ШР в системе электропередачи 500 кВ Вьетнама значительно уменьшает естественную пропускную способность линии (см. табл.5.6);

- при применении ШР с УПК в системе электропередачи 500 кВ Вьетнама пропускная способность линии больше, чем при применении только ШР, однако при этом невозможно передать мощность вплоть до натуральной мощности (при coscp >0,95-см. табл.5.2);

-уменьшение коэффициента мощности нагрузки приводит к значительному уменьшенно пропускной способности линии 500 кВ;

- при применении УШРТ с законом регулирования согласно табл.3.10 в системе электропередачи 500 кВ Вьетнама обеспечивается пропускная способность линии вплоть до ее натуральной мощности;

- при применении УШРТ в системе электропередачи 500 кВ Вьетнама повышается её технико-экономическая эффективность. Применение УШРТ позволяет уменьшить потери электроэнергии и соответственно уменьшить стоимость передаваемой энергии. Наилучший вариант электропередачи - при обеспечении коэффициента мощности нагрузки coscp^l за счет установки конденсаторных батарей у потребителей электроэнергии.

137

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе решена научная проблема повышения пропускной способности электропередачи 500 кВ Вьетнама при использовании управляемых шунтирующих реакторов трансформаторного типа. Решение этой проблемы имеет важное народно-хозяйственное значение для Вьетнама. Основные результаты диссертации можно сформулировать следующим образом:

Уменьшение перепада напряжения по концам линии 500 кВ Вьетнама

В диссертации рассматривается применения различных вариантов компенсации избыточной реактивной мощности на линии электропередачи 500 кВ Вьетнама. Применение ШР и применение ШР с УПК в системе электропередачи 500 кВ Вьетнама позволяет решить проблему ограничения увеличения напряжения на линии при малых нагрузках, но приводит к увеличениям перепада напряжения по концам линии при больших нагрузках. Применение УШРТ в системе электропередачи 500 кВ Вьетнама может обеспечить ограничение перепада напряжения по концам линии 1 < £/01ЛУПр < 1,05 (при соБф > 0,95) во всех режимах работы линии без использования УПК. УШРТ является эффективным средством стабилизации напряжения в системе электропередачи 500 кВ Вьетнама/

Особенностью линии 500 кВ Вьетнама является ее чрезвычайно большая длина - около 1500 км. При такой длине велико падение напряжения в линии от передаваемого активного тока. Поэтому для ограничения перепада напряжения необходимо обеспечить компенсацию этого падения напряжения, полную или частичную в зависимости от режима работы линии. В диссертации разработан такой способ компенсации за счет применения специального закона регулирования УШРТ, при котором постоянно обеспечивается избыточный емкостный ток в линии, падение напряжения от которого на индуктивном сопротивлении линии компенсирует падение напряжения от активного тока на активном сопротивлении линии. В результате может быть обеспечена передача электроэнергии по рассматриваемой длинный линии как совсем без перепада напряжения, так и при допустимом 5 %-ом перепаде напряжения.

Понижение потерь мощности на линиях 500 кВ Вьетнама

Применение ШР как и применение ШР с УПК в системе электропередачи 500 кВ Вьетнама приводит к чрезвычайно большим потерям мощности. Применение УШРТ позволяет значительно уменьшить потери мощности на линии по сравнению с вариантами ШР и ШР с УПК ( в два раза при передаче натуральной мощности). Такое уменьшение потерь мощности в линии обеспечивается вследствие устранения реактивного тока в линии, потребляемого ШР.

Результаты расчетов показывают, что чем меньше коэффициент мощности нагрузки или чем больше передаваемая мощность по линии электропередачи 500 кВ Вьетнама, тем эффективнее применение УШРТ по сравнению с вариантами ШР и ШР с УПК.' Разработанный в диссертации специальный закон регулирования мощности УШРТ позволяет обеспечить минимальные потери мощности в линии.

Повышение пропускной способности линии электропередачи 500 кВ Вьетнама

При применении ШР пропускная способность линии 500 кВ Вьетнама ограничивается, не достигая половины естественного предела пропускной способности линии. При применении ШР с УПК пропускная способность линии 500 кВ Вьетнама выше, чем при применении только ШР, но она достигает шестидесяти процентов естественного предела пропускной способности линии (при costpcl). Результаты исследований соответствуют данным эксплуатации энергосистемы 500 кВ Вьетнама. Применение УШРТ позволяет повысить пропускную способность линии вплоть до ее натуральной мощности (/>„„=930 МВт). Для передачи натуральной мощности по линии 500 кВ Вьетнама нужно воспользоваться ёмкостным диапазоном регулирования тока УШРТ.

Наиболее целесообразно использование УШРТ в сочетании КБ для компенсации индуктивной составляющей нагрузки (для обеспечения costpcl). Тогда УШРТ может стабилизировать напряжение вдоль линии в пределах

5%.UH0U, понижаются потери мощности на линиях (АР % =13,3 % при Р=РН н= 930 МВт). При этом повышается пропускная способность системы электропередачи 500 кВ Вьетнама вплоть до натуральной мощности. Технико-экономическое преимущество УШРТ

Значительное снижение потерь мощности в линии 500 кВ при применении УШРТ позволяет обеспечить быструю компенсацию затрат на переоборудование линии. При передаче по линии мощности на современном уровне затраты на установку УШРТ вместо ШР с УПК окупаются за 1,25 года, а при увеличении передаваемой мощности до 763 МВт- за 4 месяца. Поэтому в диссертации оценивается УШРТ как высоко-эффективное электроэнергетическое оборудование, позволяющие экономить большие средства за счет уменьшения потерь мощности в линии и уменьшения затрат на эксплуатацию электроэнергетического оборудования. Перспектива дальнейших исследований и разработок

1. Исследование эффективное использования УШРТ для обеспечения гашения дуги короткого замыкания в системе 500 кВ Вьетнама и оценка динамической устойчивости системы.

2. Исследование применение УШРТ во всех системах электроэнергетической сети во Вьетнаме.

В настоящее время УШРТ используют в электроэнергетических системах Индии и Китая Для компенсации избыточной реактивной мощности ЛЭП СВН. Отличительными особенностями УШРТ являются: высокое быстродействие, широкий диапазон регулирования потребляемой реактивной мощности, практическая синусоидальность тока сетевой обмотки, возможность прямого подключения к ЛЭП СВН.

Применение УШРТ в системе электропередачи Вьетнама может повысить их технико-экономическую эффективность и позволит быстро компенсировать капитальные вложения. Надежность работы электроэнергетической системы с УШРТ значительно возрастет из-за обеспечения оптимальных условий эксплуатации электроэнергетического оборудования.

Выполненные исследования позволяют рекомендовать использование УШРТ в электроэнергетической сети Вьетнама.

1. Александров, Г.Н. Воздушные линии электропередачи повышенной пропускной способности // Журнал АН СССР. Электричество, 1981. № 7,- С. 1- 6.

2. Александров, Г.Н. К расчету токов короткого замыкания в электрических сетях // Журнал РАН. Электричество, 2004 № 7.- С. 17-22.

3. Александров, Г.Н. Новые технологии передачи электрической энергии-Энергетика России проблемы и перспективы // Труды научной сессии Российской академии наука. Москва, 2006,-С. 171-180.

4. Александров, Г.Н. Оптимальное проектирование электрических сетей. Электро-Инфо, 2005- № 7.

5. Александров, Г.Н. Оптимизация конструкция воздукшиных линий электропередачи повышенной натуральной мощности // Журнал РАН. Электричество, 1993. -№ 1.-С. 1-9.

6. Александров, Г.Н. Воздушные линии электропередачи без источников реактивной мощности // Изв РАН. Энергетика, 2006 № 5.- С.35-46.

7. Александров, Г.Н. Технология гибких линий электропередачи и электропередач, настроенных на передаваемую мощность // Журнал РАН. Электричество, 2006. № 6.- С. 2-6.

8. Александров, Г.Н. Управляемые реакторы / Г.Н. Александров, В.П. Лунин РАО "ЕЭС" России. Санкт- Петербург, 2005. - 214 с.

9. Александров, Г.Н. Электропередачи переменного тока на основе компактных линий повышенной пропускной способности и управляемых шунтирющих реактров // Журнал РАН. Электричество, 1994.- № 6.-С. 11-15.

10. Александров, Г.Н. Адаптированные системы регулирования реактивной мощности в электрических сетях // Изв РАН. Энергетика, 1998 № 5.-С. 17-23.

11. Александров, Г.Н. Быстродействующий управляемый реактор трансформаторного типа 420 кВ, 50 Мвар пущен в эксплуатацию // Журнал РАН. Электричество, 2002,- № 3.- С. 64 -67.

12. Александров, Г.Н. Изоляция электрических аппаратов / Г.Н. Александров-J1.: Энергоатомиздат, 1984-207 с.

13. Александров, Г.Н. К методике расчета управляемых шунтирующих реакторов трансформаторного типа // Журнал РАН. Электричество, 1998-№4,-С. 15-20.

14. Александров, Г.Н. Новые средства передачи электроэнергии в энергосистемах / Под ред. Г.Н. Александров. JL: Изд-во ЛГУ, 1987. 231 с.

15. Александров, Г.Н. Об эффективности применения компенсирующих устройств на линиях электропередачи // Журнал РАН. Электричество, 2005-№4.-С. 62-67.

16. Александров, Г.Н. Обеспечение передачи электрической энергии по длинным линиям с управляемыми шунтирующими реакторами // Журнал РАН. Электричество, 2001- № 5 С. 2 - 7.

17. Александров, Г.Н. Обеспечение передачи электрической энергии по дпи-ным линиями с управляемыми шунтирующими реакторами // Журнал РАН. Электричество, 2005,-№4-С. 2-6.

18. Александров, Г.Н. Ограничение перенапряжений в электрических сетях / Г.Н. Александров РАО "ЕЭС" России. Санкт- Петербург, 2003. - 189 с.

19. Александров, Г.Н. Передача электрической энергии на дальние расстояния // Журнал РАН. Электричество, 2000 № 7 - С. 8-15.

20. Александров, Г.Н. Передача электрической энергии переменным током / Г.Н. Александров. Л.: Энергоатомиздат, 1990. - 176 с.

21. Александров, Г.Н. Передача электрической энергии переменным током / Г.Н. Александров. Знак, 1998. - 271 с.

22. Александров, Г.Н. Перспективные технологии передачи электрической энергии // Научно технические ведомости СПБГТУ, 2006 - № 2.- С. 17— 25.

23. Александров, Г.Н. Подавление высших гармонических в управляемыхшунтирующих реакторах трансформаторного типа // Изв. РАН. Энергетика, 1999.-№ 3-С.50-57.

24. Александров, Г.Н. Проблемы передачи энергии на дальние расстояния по электропередачам переменного тока ультравысокого напряжения // Сборник трудов 1-й межвузовской республиканской конференции, Ленинград, 1977,-С. 146-147.

25. Александров, Г.Н. Проектирование электрических аппаратов / Под ред. Александров Г.Н-Л.: Энергоатомиздат, 1985.-448 с.

26. Александров, Г.Н. Режимы работы воздушных линий электропередачи / Г.Н. Александров-РАО "ЕЭС" России, Санкт-Петербург, 2002- 138 с.

27. Александров, Г.Н. Стабилизация напряжения в электрических сетях // Изв РАН. Энергетика, 2004- № 5.- С. 89-97.

28. Александров, Г.Н. Статический тиристорный компенсатор на основе управляемого шунтирующего реактора трансформаторного типа // Журнал РАН. Электричество, 2003 № 2 - С. 38 -46.

29. Александров, Г.Н. Теория электрических аппаратов / Под ред. Г.Н. Александров Санкт-Петербург, 2000. -539 с.

30. Александров, Г.Н. Эксплуатация электрических аппаратов / Под. ред. Г.Н. Александров Санкт-Петербург, 2000 - 306 с.

31. Александров, Г.Н. Эффективность применения управляемых компенсаторов реактивной мощности на линиях электропередачи // Изв РАН. Энергетика, 2003,- № 2,- С. 103-110.

32. Александров, Г.Н., Кашина, В. А. Сравнение технико-экономических показателей неуправляемых и управляемых шунтирующих реакторов // Электротехника, 1997.-№ 1.-С.47-53.

33. Александров, Г.Н., Кашина, В.А. Сравнение технико-экономических показателей неуправляемых и управляемых шунтирующих реакторов // Электротехника, 1997 № 1.- С. 47-53.

34. Александров, Г.Н., Шакиров, М.А. Анализ установившихся и переходных процессов в управляемых шунтирующих реакторах трансформаторного типа на основе магнитоэлектрических схем замещения // Изв РАН. Энергетика,2005.-№5-С. 70-90.

35. Александров, Г.Н., Шакиров, М.А. Исследование переходных процессов режимов работы управляемого шунтирующего компенсатора трансформаторного с помощью магнитоэлектрических схем замещения // Журнал РАН. Электричество, 2005. № 6. - С. 20-32.

36. Баламетов, А.Б. О повышении эффективности расчета установивших режимов электрических сетей с линиями электропередачи сверхвысокого напряжения // Журнал РАН. Электричество, 2004.- № 1.- С. 13-26.

37. Брянцев, A.M. Управляемые подмагничиванием электрические реакторы как элемент электроэнергетической системы // Электротехника, 2003. -№ 1.-С. 2-4.

38. Брянцев, A.M., Долгополов, А.Г., Евдокунин, Г.А,.Впервые в сети 500 кВ введен в эксплуатацию новый управляемый подмагничиванием шунтирующий реактор мощностью 180 MB А // Журнал РАН. Электричество, 2006.-№8,-С. 65-68.

39. Брянцев, A.M., Долгополов, А.Г., Евдокунин, Г.А,.Управляемые подмагничиванием шунтирующие реакторы для сети 35-500 кВ // Электротехника, 2003.- № 1.- С. 5-13.

40. Веников, В.А. Статические источники реактивной мощности в электрических сетях / В.А. Веников, J1.A. Жуков, И.И. Карташев, Ю.П. Рыжов. -М.: Энегия, 1975.-135 с.

41. Веников, В.А. Электромеханические переходные процессы в электрических системах / В.А. Веников. М.: Госэнергоиздат, 1958.-488 с.

42. ГОСТ 13109 87 Электрическая энергия. Требования к качеству электрической энергии в электрических сетях общего назначения.

43. Жданов, П.С. Устойчивость электрических систем / П.С. Жданов П.С -Л.: Госэнергоиздат, 1948. 399 с.

44. Жермон, А., Саженков, А.В., Строев В.А. Анализ установившихся режимов и пропускной способности электропередачи с управляемой поперечной компенсацией // Журнал РАН. Электричество, 2006.- № 2 С. 2- 6.

45. Калантаров, П.Л. Расчет индуктивностей / П.Л. Калантаров, Л.А. Цейтлин-Л.: Энергоатомиздат, 1986-487с.

46. Карташев, И.И. Статические компенсаторы реактивной мощности в электрических системах / И.И. Карташев М.: Энегоатомиздат, 1990. -176 с.

47. Левиштейн, М.Л. Статическая устойчивость электрических систем / М.Л Левиштейн, О.В. Щербачев Санкт-Петербург, 1994. - 264 с.

48. Мастрюков, Л.А. Новый высокоэкономичный шунтирующий реактор ромбс-110000 /750/110 для ЛЭП 750 кВ с компенсированной нейтралью // Электротехника, 2005. № 6. - С. 20-27.

49. Матур, P.M. Статические компенсаторы для регулирования реактивной мощности / Под. ред. P.M. Матура. Пер. с. англ. Энергоатомиздат, 1987.-155 с.

50. Нагорний, B.C. Начальная напряженность электрического поля коронного разряда при малых межэлектродных промежутках // Журнал РАН. Электричество, 2004. № 12. - С. 8-11.

51. Пекелис, В.Г., Чашкина, С.Ю. К вопросу об эффективности применения управляемых шунтирующих реакторов большой мощности // Электротехника, 2003.-№ 1.-С. 13-18.

52. Пекелис, В.Г., Чашкина, С.Ю., К вопросу об эффективности применения управляемых шунтирующих реакторов большой мощности // Электротехника, 2003.-№ 1,- С. 13-18.

53. Пентегов, И.В., Рымар, С.В. Оптимизация математических моделей трансформаторов и реакторов // Журнал РАН. Электричество, 2006. -№3,-С. 35-47.

54. Рагозин, А.А. Условия статической устойчивости дальних линий электропередачи с управляемыми шунтирующими реакторами // Журнал РАН. Электричество, 1997. № 5. - С. 11-14.

55. Рокотян, С.С. Справочник по проектированию электроэнергетическихсистем / Под. ред. С.С. Рокотяна и И.М. Шапира Л.: Энергоатомиздат, 1985,- 348 с.

56. Саженков, А.В. Статические характеристики электропередачи с управляемыми шунтирующими реакторами // Журнал РАН. Электричество, 2006.-№3,-С. 17-21.

57. Смирнов, К.А. О статической устойчивости энергосистем содержащих нагрузочные узлы // Журнал АН СССР. Электричество, 1983.- № 9-С.5-9.

58. Смирновов, К.А. О статической устойчивости энергосистем, содержан-щих нагрузочные узлы // Журнал АН СССР. Электричество, 1983. -№ 3,- С. 5 9.

59. Соколов, Н.И., Соколова Р.Н. Обеспечение пропиской способности и устойчивости линий электропередачи 1500-3000 км при управлении её параметрами // Журнал РАН. Электричество, 2004. № 6. - С. 2-7.

60. Сорокин, В.М., Дорожко, Л.И. Управляемая компенсация дальних линий электропередачи // Изв РАН. Энергетика, 2005. -№ 3. С. 75-84.

61. Alexandrov, G.N. Utilization of power electronic for the improvement of electrical power quality. C1GR, 2004. Rep. C. 294-301.

62. Alexandrov, G.N., Krylov, S.V., Timashova, L.V. et al. Overhead line design in view of environmental constraints. Compact overhead lines. Техника. CI-GRE, 1999. Rep. 22/33/36-05.

63. Srinivasan, K., Desrochers, G.E., Desrosiers, C. Static compensator loss estimation from digital measurements of voltages and current // IEEE Trans. On PAS-102, 1983, N3.

64. Reichert, K., Kauferle, Y., Glavitsch, C. Controllabel reactor compensator for more extensive utilization of high voltage transmission system // CIGRE, 1974. Rep. 31-04.

65. Bao cao hoi nghi tong ket cong tac quan ly ky thuat luai dien 2003-2005. " //1. VungTau, 03-2005.-29 с.

66. La Van Ut. Phan tich va dieu khien 6n dinh he thong dien / La Van Ut. Ha Noi: Nha xuk ban Khoa Hoc va Ky Thuat, 2001. - 210 c.

67. Le Thanh Bk. Giao trinh thidt bi dien / Le Thanh BSc. Ha Noi: Nha xu3t ban Khoa Hoc va Ky Thuat, 2001.-210 c.

68. Tai lieu boi huan Dieu do vien lirdi dien phan ph6i// Trung tarn dieu do dien mien Trung, 2004. 34 c. •

69. Tran Bach. On dinh сйа he thong dien / Tran Bach. Ha Noi: Nha xuSt ban Khoa Hoc va Ky Thuat, 2001. 234 c.

70. Tran Bach. Lirdi dien va he th6ng dien / Tran Bach -Tap 3 . Ha Noi: Nha xuat ban Khoa Hoc va Ky Thuat, 2004. 330 c.

71. Tran Dinh Long. Bao ve he th6ng dien / Tran Dinh Long Ha Noi: Nha xuat ban Khoa Hoc va Ky Thuat, 2005. - 423 c.

72. Александров, Г.Н., Jle Тхань Бак. Система электропередачи 500 кВ Вьетнама- Опыт эксплуатации и предлагаемое решение проблемы регулирования напряжения // Научно технические ведомости СПбПТУ. 2006, №2. С.63-72.

73. Александров, Г.Н., Jle Тхань Бак. Эффективность применения управляемых реакторов: стабилизация напряжения дальних линий электропередачи // Журнал РАН. Электричество. 2006, №12. С. 2-9.

74. Александров, Г.Н., Jle Тхань Бак. Эффективность применения управляемых реакторов для уменьшения потерь мощности в дальних линиях электропередачи // Журнал РАН. Электричество. 2007, №3; С. 8-15.

75. Александров, Т.Н., Jle Тхань Бак. Оценка эффективности стабилизации напряжения и уменьшения потерь мощности при применении УШРТ в системе электропередачи 500 кВ Вьетнама // Научно технические ведомости СПбПТУ. 2006, №6-том 1. С 45-54.