автореферат диссертации по энергетике, 05.14.02, диссертация на тему:Оптимизация параметров и режимов управляемых электропередач с повышенной естественной и искусственной пропускной способностью на основе фазового управления

РГ6 ОД

- , л О

1 и ет-'^

АКАДЕМИЯ НАУК УКРАИНЫ Институт электродинамики

На правах рукописи

Солдатов Валерий Александрович

ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ И РЕЖИМОВ УПРАВЛЯЕМЫХ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ С ПОВЫШЕННОЙ ЕСТЕСТВЕННОЙ И ИСКУССТВЕННОЙ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТЬ» НА ОСНОВЕ ФАЗОВОГО УПРАВЛЕНИЯ

Специальность: 05.14.02 - Электрические станции (электрическая часть), сети, электроэнергетические системы и управление ими

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Киев - 1995

Работа выполнена в Институте энергетики Академии наук Молдовы.

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук, профессор, член-корреспондент Российской Академии

наук Александров Г.Н.

Доктор технических наук, профессор Астахов Ю.Н.

Доктор технических наук, профессор Зорин В.В.

Ведущее предприятие:

Проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт "Энергосетьпроект" (г. Москва)

Защита состоится " 8 " ¿ЛО^^ 1993 г. в -/У°цас. мин. на заседании специализированного совета Д 016.30.04 при Институте электродинамики Академии наук Украины (252680, Киев - 57, проспект Победы, 56; тел. 446-91-15).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института электродинамики АН Украины.

Автореферат разослан "

Ученый секретарь специализированного совета

д.т.н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Для оптимального развития электрических сетей наряду с повышением пропускной способности (п.с.1) и уменьшением экологического влияния (э.в.) увеличивается требование и к способности управлении потоками мощности по элекгропер?дпчам. До последнего времени основным направлением увеличения л.с. ЛЭП было освоение новых классов СВН и УВН. Этот путь связан с известными техническими, экономическими и экологическими трудностями.

Повышение п.с. и управляемости, а также снихенче э.в» ЛЭП ужфсвсенных классов напряжения при снижении капитальных затрат, издержек от потерь энергии и приведенных затрат по электропередаче является актуальной задачей.

Работы в данном направлении ведутся как в СНГ, так и са рубежом. В определенной мере решить поставленные задачи позволяют рассматриваемые в работо управляемые линии электропередачи с повышенной пропускной способностью на основе фазового управления,а именно: управляемые самокомпенсирующиеся высоковольтные линии (УСВЛ) и ЛЭП с упразляе:;ой продольной компенсацией на основе конденсаторной батареи и фазорегулируюш.его трансформатора (УПК ФРГ). Эти дза вида ЛЭП объединяет, то, что управление параметрами и ре-жичами в них осуществляется на основе фазового управления.В случае. УСВЛ можно говорить об "естественной" увеличенной пропускной способности, которая достигается улучшенным использованием про -водникового материала. 3 случае ЛЭП с УПК ФРГ моуно говорить об "искусственной" увеличенной пропускной способнссти, которая достигается компенсированием сосредоточенных параметров ЛЭП с возможностью генерирования необходимой реактивной мощности конденсаторной батареей.

Диссертационная работа выполнена в ссотвэтствии с планом научных исследований, проводимых лабораторией управляемых электро -передач Отдела энергетической кибернетики АН МССР (нынэ Институт энергетики АН РМ) начиная с 1976 года.

Основой данных исследований являются: постановления Государственного комитета СССР по науке и технике, принятые по вопросам исследований и разработок управляемых линий электропередачи повышенной пропускной способности: № 72 от 17.03.1976, № 232 от 5.06. 1978, № 24 от 12.09,1978, № 248 от 17.06.1980; целевая комплексная программа ОЦ 003 (подпрограмма 0.01.12.Ц. раздел 01.02), принятая на 1981-1985 гг. ГК НГ СССР и Госпланом СССР (постановление № 515/271 от 29.12.1981); план научных исследований АН СССР по

естественным и общественным наукам на 1981-1985 гг. (физико-технические и математические науки, 1.9 физико-технические :роблемы энергетики, раздел 1.9.2.2); координационный план секции-физико-технических л математических наук АН СССР в области научно-исследовательских работ по комплексной проблеме "Электрофизика и электроэнергетика" (шифр 1.9.2, тема 1.9.2.2, задание 1.9.2.2,2,тема 1.9.3.6, задание 1.9.3.6.1.3.1.2) на I986-IS90 гг. (постановление )Ь II000-494-I2I6 от 5.12.1985); проблемно-тематический план многостороннего научного сотрудничества академий наук социалистических стран на I983-I9C5 гг. и на 1985-1990 гг. в области физико-технических проблем энергетики (тема Ш, задание Ш-1.4); общесоюзная научно-техническая программа 01, Энергетика на 19861990 гг.. 0.01.06, задание 05 (постановление I'K НТ СССР № 555 от ЗЛО. 1985 г.); постановления Президиума АН РМ по планам научно-исследовательских работ на 1976-1992 гг.

Объектом исследований являются управляемые линии электро -передачи повышенной пропускной способности и их эффективность.

Цель'о раооты являются:

- углубление и обобщение теории управляемых линий электропередачи с повышенной естественной и искусственной пропускной способностью на основе фазового управления;

- получение точных и упрощенных аналитических выражений, описывающих связь мегкду натуральной мощностью, алектрическими полями и конструкцией линий повышенной пропускной способности, .а также позволяющих рассчитывать параметры схем замещения л нор -малыше режимы таких линий пшизвольноп конструкции;

- разработка критериев и методики оптимизации взаимного расположения проводников линий электропередачи повыпюнной про -пускной способности и произвольной конструкции;

- получение и исследование параметров оптимальных конструкций СВЛ-Ю, 35, ЦО кВ и УСВЛ-220 , 330 , 500 , 750, 1150 kB;

- оптимизация нормального режима и исследование особых режимов УСВЛ при модульном и фазовом управлении;

- определение областей использования УСВЛ различного класса напряжения;

- разработка и исследования на основе фазового управления нового способа управляемой продольной компенсации (УПК ФРТ) для повышения пропускной способности и управляемости ЛЭГ1, а также оптимизация режима таких линий и выявление областей их применения.

- о -

- разработка методик синтеза схем и расчета параметров схем замещения, а такие симметричных и несимметричных режимов работы фазорегулирующих трансформаторов;

- разработка методики оценки эффективности управляемых ветвей на основе оптимизации режима электрических сетей,содержащих такие ветви.

Методы ис следо вания. применяемые в работе, основаны на теории электрического поля и электрических цепей, теории нелинейного математического программирования, использовании матричной алгебры и теории эквивглентирования. В работе применялась современная вычислительная техника.

Научная новизна и положения выносимые на защиту.

1. Осуществлено решение научной проблемы, имеющей важное народнохозяйственное значение,и заключающейся в разработке и углублении теории, методик расчета и исследования свойств и эффективности управляемых линий электропередачи с повышенной"естествен -ной" V. "искусстгэнной" пропускной способностью на основе фазового управления.

2. Разработка критериев и методики оптимизации взаимного расположения проводников линий электропередачи повышенной пропускной способности и произвольной конструкции на основе полученных в работе соотношений между натуральной мощностью, электрическими полями и конструкцией ли ¡ии, а также аналитических выражений для градиентов натуральных мощностей проводников.

3. Обобщение методики расчета погонных, волновых и обобщен -ньгх параметров, а также параметров схем замещения линий произвольной конструкции с эквивалентированием уравнений по числу: проводников, фаз, цепей, одного эквивалентного провода с иллюстрацией выкладок и расчетов на примере УСВЛ.

■I. Получение и исследование параметров оптимальных конструкций УСВЛ класса 10, 35, НО, 220 , 330 , 500 , 750, 1150 кВ на основе предложенных критериев и методик.

5. Оптимизация нормального режима и исследование особых режимов УСВЛ при модульном и фазовом управлении на основе получен -ных аналитически выражений.

о. Определение областей использования УСВЛ различного класса напряжения в сравнении с несколькими традиционными цепями ЛЭП того же класса напряжения и одноцепными ЛЭП более высокого класса напряжения, позволивших предложить альтернативный вариант развития электрических сетей ЕЭС на далекую перспективу (двухсотуюловая схема).

- б -

7. Разработка и исследование нового способа управляемой про -дольной компенсации на основе конденсаторной батареи и фаэорегули-рущего трансАорматора, включенных параллельно, и исследование свойств, параметров и режимов ЛЭП с таким устройством, а также получение областей применения таких ЛЭП.

6. Разработка методик синтеза схем и расчета параметров схем замещения, а также симметричных и несимметричных режимов работы фаэорегулирующих трансформаторов произвольной конструкции с несколькими входами и выходами на основе примеров расчета трех предложенных е работе схем и наиболее перспективных схем фазорегуля -торов с предложением использовать фазорегуляторы в режиме поперечного реактора для расширения области их применения.

9. Разработка методики оценки эффективности управляемых ветвей в электрических сетях, позволяющей определять места включения и оптимальные параметры на основе полученных выражений для производных от потерь активной мощности по величиье фазового сдвига и величине продольного сопротивления ветви, проиллюстрированной на примере оптимизации режима электрической сети Южной части ЕЭС.

Практическая ценность. Разработанные критерии и методики расчета и оптимизации параметров и режимов управляемых ЛЭП повышен -ной пропускной способности реализованы в программах для ЭВМ, позволяющих выявить экономически выгодные конструкции ЛЭП и способы управления их режимами, которые могут использоваться при исследовании, проектировании и создании таких ЛЭП.

С использованием рекомендаций и разработок, приведенных в диссертации, спроектированы и созданы на практике СВЛ-10, 35, ПО кЕ. выполнен рабочий проект СВЛ-220 кВ, сделаны проектные прора -ботки вариантоэ УСВЛ-330, 500, 750, 1150 кВ. На базе УСВЛ-330,500, 750, 1150 кВ разработан альтернативный вариант электрических се -тей ЕЭС (двухсотузловая схема) на далекую перспективу. Показано, что варианты сети с УСВД обеспечивают значительное улучшение технико-экономических показателей и достижение существенного народнохозяйственного эффекта.

Рекомендации и разработки, приведенные в диссертации, использовались также при создании опытно-промышленных образцов ФРГ-35 и ПО кВ.

Выполненные разработки позволяют расширить область примене -ния электропередач переменного тока путем снижения кагштальнвх затрат, издоржек от потерь энергии и суммарных приведенных затрат по электропередаче и в ряде случаев отказаться от перехода на более высокую ступень напряжения.

Достоверность разработанных методик и программ подтверждается данными натурных экспериментов на опытно-промышленных CBJI-IO, 35, ПО кВ, опытно-промышленного образца ФРТ-ПО кВ,а также строгими преобразованиями на основе теорий, описанных в методах исследования.

Реализация работы. Основные положения диссертационной работы в зиде методик, программ, рекомендаций и результатов расчетов переданы для внедрения: в ВГ11И и НИИ "Энергосетьпроект", Запорожский институт трансфсрматоростроения (Г.ИТ), Центральное диспет черское управление (ЦЦУ СССР),. Молдэнерго, Ленинградское отделение ВГПИ и НИИ "Гидропроект", ПЭО "Дальние электропередачи". Материалы в виде основных теоретических разработок и методик расчета нашли применение о учебном процессе Кишиневского политехнического института и Московского энергетического института. Некоторые научные материалы переданы в соответствии с планами многостороннего сотрудничества академий наук социалистических стран.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на: совместном заседании Всесоюзного научно-технического семинара "Проблемы оптимизации передачи энергии переменным токе?!1' и Республиканского семинара "Передовой опыт в энергосистемах и возможности его использования в Молдавии" -Кишинев, 1984, 1987 гг.; конференции молодых ученых АН МССР -

1984, 190o, 1903 гг.; гаседении кефедр электрических систем и электрических аппяратов Ленинградского политехнического института -

1985, 1907 гг.; заседании кафедры электрических систем Московского энергетического института - 1985, 1992 гг., заседании кафедры Кишннезского политехнического института - 1987, 1992 гг.; Всесоюзное совещании ОЭС и ЕЭС СССР - 1989 г.; в г. Вроцлаве (Польша) -1988 г.; Международной конференции по электрическим сетям (гУмы-ния) - 1992 г.

Üiííüssiüííl« Основное содержание диссертационной работы изложено ь 45 публикациях и 15 отчетах о НИР Отдела энергетической кибернетики АН МССР и Института энергетики АН РМ.

Объём и структура работы. Диссертация состоит из введения, восьми глав, выводов по каждой главе, заключения, списка литературы 165 наименований, 9-ти приложений и акт. о внедрении, таблиц, 185 рисунков. Основной машинописный текст, не включая приложений и рисунков составляет 300 страниц. Общий объём работы с приложе -ниями 690 страниц.

Основное содержание диссертации:

Введение. Проводится анализ работ по исследованию управляемых линий электропередачи повышенной пропускной способности. Формулируются пели и задачи диссертационной работы, изложена её структура и краткая информация по главам, формулируются основные положения, выносимые на защиту. Показывается, что несмотря на выполненные ранее исследования в МЭИ, ЛЛИ, ОЭК АК ¡¿ССР, актуальной зада -чей является создание и обобщение методик, а также оптимизация параметров и режимов управляемых электропередач повышенной пропускной способности. Предлагаемые в диссертации методлкк расчета и оптимизации относятся к управляемым линиям электропередачи повы -шенной пропускной способности на основе фазового управления.Ввиду этого исследуются и оптимизируются как элементы конструкции самих линий и их режимы, так и фазорегулирующие трансформаторы, а также режимы электрических сетей, содержащих управляемые ветви.

Первая глава. На основе преобразования матричных телеграфных уравнений многопроводной линии получены различные соотношения между натуральной мощностью Рн , погонными потерями "в режиме нату -ральной мощности йР» и параметрами проводников. Так, ;гя линии с л одинаковыми проводниками при заданном модуле напряжения ¡/получено:

= - а) [АЯ-:^А'АУ <¡1

ВШ-(З) 'обозначено: - скорость света; Р, ^, Д/ - актив -нов сопротивление, потенциальные коэффициенты и коэффициенты электростатической индукции проводников; и, # - модуль и фаза напряжения ¿--го проводника; о/1) ^ - модуль и фаза заряда /-го проводника. Полученные выражения (1)-(3) хорошо обобщают различные возможные способы увеличения Р„ . При заданном модуле У, увеличить Рн можно изменением как конструктивных параметров, так и режимных параметров линии:

1. Изменить геометрию взаимного расположения проводников,т.е. их координаты х,, у, Ду, = Из (3) видно, что Р„ увеличивается при увеличении . Этот способ наиел отражение в работах ЛПИ им. М.И.Калинина при создании одноцепных компактных ли -ний повышенной Рн .

2. Изменить фазы напряжения проводников % . Из (I) видно,что Рн изменяется при изменении ргзности (У- -У-). Причем Рн максималь-

но, когда )=180°, т.к. ßu > 0, a ßij <■ 0. Однако обеспечить

сдвиг фаз 180° ме;.:ду всеми проводниками невозможно. Возможно обеспечить 180° сдвиг лишь между двумя проводниками или двумя группами проводников. Этот способ нашел отражение в работах по созданию двухнепннх УСВЛ, где вводится регулируемый фазовый сдвиг в между системам:: напряжений двух цепей.

3. Синтезировать первый и второй способы. Из- (1)-(3) видно, что в, , йРц , нелинейным образом зависят от координат проводников xiiUi и существует бесчисленное множество сочетаний oc¿ , y¿ , У- , обеспечивающих одинаковую ^ . Из этого множества надо выбрать наиболее целесообразные.

3 работе найдены соотношения между параметрами РИМ линии для трех частных случаев: I) - потери оптимальны {£¡.PH-~-min)\ 2) равны модули зарядов проводников 3) - равны натуральные мощности проводников {PH¿ ~ Phj ).

Показано, что при л^бом расположении проводников в линии, происходит перераспределение мощностей, протекающих по ним, что ведет к увеличению эквивалентного активного сопротивления = К[(21 \/ .

/п > т-е- • Получены уравнения, свя-

зывающие геометрпо расположения проводников с необходимой Рн как в обще?/, так и в трех частных случаях. Из этих уравнений (количество уравнений меньше 2п) показано, что существует множество расположений проводникоз, удовлетворяющих получению заданной одина -ковой Рн . Эти уравнения могут быть решены итерационными методами относительно координат проводников ( X"¿, y¿,¿=/r/7 ), однако они не учитывают ограничений на взаимное расположение проводников,накладываемые условиями электрической прочности, механики и допустимыми электрическими полями по короне и экологии. В связи с этим в работе представлен материал по расчету электрического поля как в точках гфостранстпа, окружающего проводники, так и на их поверх -ности с учетом несинфазнссти напряжений на них. Как показано ранее п других работах, в любой точке "М" плоскости поперечного сечения линии результирующий вектор напряженности электрического поля^ , равный сумме горизонтальной ёш-Ех ■ s¿n(ajt + ¥x) и, вертикальной eUy = EySin(cot+yy) составляющих, вращается и описывает своим концом эллипс во времени, рис. I. Для экстремальных e^maxfi^mirt и действующего 6м, f значений напряженности в работе получены выраже -

яия: i---—

е„,так,min = VE*Sin'(üjtmari „in Sirt1 (üjtme,, min + % ) ;

e,^ - üjtmaXt min = arct$((A t ¿м7в*)/в);

А = cosE*cosPyy ; В = sin 2% + E^sin2Щ.

На поверхности круглого проводника результирующий вектор напряженности ё) , является суперпозицией трех полей: поля от собственного заряда ec¿ и удвоенных горизонтальной &xi и вертикальной Gy¿ составляющих вращающегося внешнего поля ieu¿ - <?/¿ + e¡/¿ , создаваемого всеми другими проводниками в точке расположения ¿-го проводника: _

ei->ei(Z,t)-(ee¿+2eJlicos$+2e,i ■ sin%)-%0 (4)

Условиями корены ограничивается мгновенное максимальное значение напряженности на поверхности проводника, поэтому решив систему уравнений i^f =0; —=0 в рабоче получено уравнение четвертой степени, позволяющее определить времена k)t, и точки поверхности S,£3t проводника, в которых e¿ экстремально:

(t) (-

a¡ -*£лецСМ(Уа-Уу£); C¿ ~2£g¿Ey¿COS ~/¿)¡

di =2EC¿EX¿ cosfai -H¿)-, üjt^s.i = f(Ec¿, ¡f¿, En, yx¿, £y-, После подстановки и cot^z¡t в (4) определяются значения

которые выбирается максимальное ^¿^ег', Ojít^irr .Картина искажения распределение e¿ по поверхности ¿-го проводника при Mima/ показана на рис. 2. С учетом этого искажения коэффициент использования поверхности проводов линии tCuc может быть вычислен как: р , .

Кие = Тс - ( !п ЕЗоп ) ^ (Eímai.-2eeui) COSÍ* ~/¿)-

Вторая глава. В работе представлены различные конструкции линий, подтверждающие существование множества возможных расположений, обеспечивающих одинаковую Рн , т.е. одинаковый Кис. Однако они различаются по площади занимаемого пространства, уровням электрического поля под линией, полосой отчуждаемях земель и пр. .

Таким образом, Кцс не характеризует качество полученной конструкции линии полностью, а отражает лишь значение её .Поэтому в работе предложены два дополнительных критерия сравнения

конструкций линий. Предложено сравнивать любую конструкцию линии с теоретически возможной линией с тем же числом проводников, у которой о = о "К*,о = '> К3 0">00'/.-,

1. Рн равна теоретически возможному максимальному значению при: (e¿ = Е3дп): Р0 = té l/0 7Г5Р r0 UE^ ■ п

2. Площадь портальной опоры S0 = L0 Ha минимально возможная, в окне которое обеспечивается плотность передачи мощности в воздухе

PP<j - 12,22 МВт/м^, обусловленная электрической прочностью воздуха при ЕШ= 0,673 кБ/см: РРв =( £g„9 /ZSn3 ) = ^ = 12,22.

3. Потери мощности минимальные при передаче Рн ■■ л Р = (Рн/>jf. Таким образом, если какая-либо конструкция линии обладает параметрами: Р„,йРн, S ( S =■/•//- площадь опоры), то об эффективности её конструкции можно судить по трём коэффициентам: Кцс ~ - коэффициент, использования поверхности проводов,ха-

рактеризующий степень неравномерности электрического поля на по -

верхности проводников (введен в работах ЛПИ);

Pjf/$

коэффициент использования пространства,характеризующий срепень неравномерности электрического поля в пространстве,окружающее проводники;

-х?1 * ■ — - коэффициент использования сечения

проводников, характеризующий степень неравномерности распределения модулей токов по проводникам. Произведение этих коэффициентов в npoi/ентах названо коэффициентом эффективности конструкции линии: К3 ~(£ис, кр, )• Ю0 В работе найдено аналитическое выражение для качественного анализа затрат на передачу I МВт мощности по ли-шя\3/р = f(Kac, и показано, что наибольшую чувствитель -

ность (при реальных значениях <ас, fy,*?* ) затраты имеют к коэффициенту <Р . Для разработки методики и программы оптимизации вза -имиого расположения проводников многопроводноЯ линии в работе использован градиентный метод на основе полученных аналитических выражений для частных производных и градиентов по координатам от натуральной мощности и потерь проводников:

) = 1Го 9, ¿т (ap"i} A' El"J •

Здесь ES)/i t £ti, - напряженность внешнего поля и его горизон -

тальная и вертикальная составляющие в точке расположения ¿-го проводника (при cot,vex). Таким образом, проводники перемещаются в на -правлении внешнего поля.

В работе показано, что при движении проводников по их градиентам от натуральных мощностей увеличиваются не только PHi , но и КПД проводников, Следовательно, перемещение прозодников вдоль своих grad f у ( ) является удобным итерационным способом для увеличения кив и <е линии. Существование множества вариантов расположения дает возможность использования исходного расположения проводчиков с минимально возможными расстояниями между ними,чтэ обес-

печивает получение решения ближайшего к исходному. Это обусловливает получение наибольшего Кр линии, а так-же получение решения с желаемым приблизительным расположением фаз, которое может днкто -ваться: видом опоры, удобством эксплуатации и пр. Разработанные методика и программа расчета учитывают следующие пять ограничений: £1.так ЁЗоп ~ п0 короне на поверхности проводников; Пц* == -- по максимально допустимому экологическому значению напряженности электрического поля под линией; я в - по расстоянию между

проводниками одной фазы; ¿¡у - по расстоянию между проводни-

ками разных фаз: Ус Иг ~ по габариту в центре пролёта линии. Данные ограничения учрены в виде квадратичных штрафных функций -р - 1+5. Составная целевая функция имеет вид:

Ъ = (-§- - рч)^ 21 Р ■ р где Р0 - необходимая или максимально возможная натуральная мощность линии. При выполнении ограничений на каждом шаге итерации проводники движутся вдоль своих ргас//гу (Ри¿) с шагом, задаваемым в исходных данных и регулируемым в процессе итераций ( п - номер ите -рации):

Р - Р" /=" п п"

уП, ^ . „/V/ „а. /->„1

1 1 и о". БП . -в" ' ' * V п" Рп с"

° П ¡и и - £ о и £

Перемещение всех проводников линии в работе названо полной оптимизацией. Однако при этом получаемые конструкции фаз могут оказаться не традиционными с разными расстояниями между проводниками. Поэтому в работе разработана и реализована в программе методика осуществления частичных видов оптимизаций.: - оптимизация взаимного расположения фаз заданной конструкции-(круглых, плоских и т.д.); -оптимизация радиусов расщепления каждой круглой фазы линии (поло -жение центров фаз не изменяется); - совместная оптимизация радиу -сов расщепления и центров фаз (фазы подобны исходным, положение фаз изменяется). По указанной методике и программе, в качестве примера, проведена полная и три частичные оптимизации расположения проводников АС-300/39 в УСВЛ-500/500 кВ при в=180° для различного числа проводников в фазе /^=3,4,5,6, рис. 3-6: УСВЛ-1 - перемещение круглых фаз, рис. 3; УСВЛ-2 - перемещение плоских фаз, рис. 4; УСВЛ-3 - поиск радиусов расщепления, рис. 5; УСВЛ-4 - полная оптимизация, рис. 6. Для полученных конструкций УСВЛ-4 на рис. 7 представлены зависимости изменений кис> ^к, <э от общего числа про -водников в линии (п =6* Пр ), там же,пунктирными линиями,представ -лены аналогичные показатели для традиционных лТ-цепей ЛЭП-500 кВ

(.Тр. ЛЭП)(/7= 9-НС) и для шест;!фязних"линий Бертольда" (ЛБ) класса 500 кВ с расположением круглых фаз по кругу, между которым:; обеспечивается равный фиксированный сдвиг 60° ("-б пг)% а точками показаны показатели для одноцопнкх компактных линий с эллиптическими фазами (э.ф.)(по данным ЛПИ). Иг этих рисунков видно, что для УСЗЛ-4 при увеличении п : * имеет минимум пои п --'¿4; /Г*^-возрастает; Кр.1, - резко возрастает и достигает при/'=36 значения: 1<Р,1/~0,4, т.е. плотность передали мощности в УСВЛ при полной оптимизации ( /7=36) u четыре раза выше, чем в традиционных цепях; возрастает с 6 % до 36 %. Тр.ЛЭП имеет показатели: а',.г . тР =0,808;

-0,988; Кр.тр г,0,099; /0.^7,9 %. Inn ЛБ: низок, »

**,f.s,KF,*s - довольно высоки. Исследование аналогичных зависимостей для УСЗЛ-I, УСВЛ-2, УСВЛ-3 показало, что .возрастает с 4,4 процента до 17,3 %; возрастает с 7,5 % до 13,7 возрас-

тает с 7 % до 17 Й. На рис. 8 представлены зависимости изменения

для полученных УСВЛ (для /7(0=6, рис. 3-6) при регулировании угла В вниз от 180° до 0°. Видно, что все рассмотренные четыре вида оптимизации УСВЛ увеличивают диапазон изменения Рн - Hf ) по сравнению с ранее рассматриваемыми УСВЛ (штриховая линия)-, что увеличивает эффект управления режимом УСВЛ. Исследована экономя -ческая эффективность полученных конструкций УСВЛ-500 кВ в части затрат на опоры и отчуждаемую землю. Показано, что применение отдельно стоящих традиционных параллельных цепей для увеличения Рн приводит к увеличению указанных затрат на передачу I МВт мощности по сравнении с теоретической линией, тогда как размещение такого же числа проводников на одной опоре в УСВЛ приводит к снижению этого показателя, рис. 9. Относительное уменьшение затрат на опоры и отчуждаемую землю (не передачу I ..1Вт мощности) g УСВЛ по сравнению с соответствующими затратами ь 2-х, 3-х и 4-х традиционных цепях составляет: 9 %, 37 % и 66 % для УСВЛ-1; 16 %, 40 'L для • УСВЛ-2; 23 Я, 43 % и 65 £ для УСВЛ-3; 15 %, 43 % и 78 % для УСВЛ-4.

Таким образом, увеличение единичной мощности линий приводит к снижению удельных затрат аналогично тому, как это происходит в ап-паратостроении (трансформаторы, генераторы и при.). Исследованы параметры электрического поля в окружающем пространстве для полу -ченных УСВЛ, тр.ЛЭП и ЛБ. Построены зоны экологического влияния линий, представляющие собой области, охваченные линиями равной напряженности электрического поля кВ/м и £¡,=10 кВ/м в поперечном сечении линии Snc ив сечении вдоль пролета ча уровне 2-х мр~ тров от земли. s„fiai, . Эти зоны, в качестве примера, представлены

только при Е/, =10 кВ/см: для УСВЛ-4 при^=б - на рис. 10; для ЛБ при пр =6 - на рис. II; для тр.ЛЭП - на рис. 12. Отношение площадей и впрол.для тр.ЛЭП и УСЗЛ представлено на рис.13. Видно что плогади и впрвл. Для УСВЛ меньше, чем для тр.ЛЭП соответственно в (1,2-4,8) раза и в (50-19) раз. Изменение напряженности электрического поля под линиями показано на рис. 14. Видно, что максимальная напряженность электрического поля под УСВЛ-4 при пр-Ь на уровне 1,8 м от земчи меньше, чем под тр.ЛЭП на 40 %.На рис. 15 представлены графики изменения эллипсности поля (отношение втах/втш рис. I) под УСВЛ и под тр.ЛЭП на уровне 1,8 м от земли (Л=1,8). Видно, что этот показатель сильно зависит от расположения фаз и координаты расчетной точки "М" у .

Третья глава. Посвящена преобразованиям уравнений, описыва -ющих параметры и режимы многоцепных линий электропередачи. Использованы матричные телеграфные уравнения и их решение по числу к , рассматриваемых проводников (все проводники, гее эквивалентные фазы, все эквивалентные цепи, один эквивалентный провод):

где [уг], [1г] - столбцовые матрицы напряжений и токов проводников в точке я линий; [¿у], ] - квадратные матрицы погонных продольных сопротивлений и поперечных проводимостей линии. Решение этих уравнений имеет вид уравнений 4 к - полюсника:

/ЫПИ Ш\/[1Гк)\_([екге] Ш)М\Пик}\ (б) \и,1/ Ы ^АЫГЫ-Ч^] ){[1к])

где [1^,] Д/н], [Мг]Д/*] - столбцовые матрицы напряжений и токов в начале и конце линии; 1л]Дб]Дб],[£)] - квадратные матрицы об -общзнных параметров линии; - квадратные матрицы коэффици-

ентов распространения волн напряжений и токов; [кО - квадратная матрица волновых сопротивлений. Причем:

Чтобы найти матрицы

1М. 1в], 1с],Р>5

надо решить уравнения (7), это можно сделать как прямыми методами (например, с использованием модальных координат), так и итерационными методами. В качестве примера в работе приводится вывод матриц [А],[в], [С],[Д] для двух эквивалентных цепей УСВЛ с использованием модальных координат,диаго-налиэирующих матрицы [г] и [IV] .

Путем понижения размерности уравнений (5), записанных для п проводников линии, расположенных произвольно, к размерности по чис-

лу эквивалентных фаз линии НР получены эквивалентные погонные параметры фаз произвольной конструкции:

1г } = 1-ТП, = Г-МР

Также получены эквивалентные погонные параметры фаз с учётом произвольного числа Д/Ти вида транспозиции:

] = ГГ[П)[?:.. 7>}[П1]-, [Уп[ ] = ± [П ] [у:.. У] [ ] (9) Правила заполнения матрицы И, л^, п, п^ даны в работе; г' и У' -матрицы на первом участке транспозиции.

;!а основе параметров (8) иш (9) построены уравнения (5) и (б) и преобразованы в./ форму, после чего найдены параметры по -фазной'схемы замещения в виде полного многоугольника для многофазной линии длиной I :

(Ю)

Далее проверены преобразования параметров и уравнений в фазных координатах для многофазных ^ногопепных лин.:й типа УСВЛ со сдвигом напряжений.между цепями в координаты трех симметричных составляющих. Описаны условия, при которых это преобразование диаго-нализирует матрицы параметров УСВЛ в трех симметричных составля -ющих. После выделения первой последовательности из этих преобразований получены уравнения эквивалентного ❖•Л'^-полясника типа (б) для НС-цепной линии. При работе всех N0-цепей параллельно на общие шины через преобразователи по концам, путем эквивалентирования, получены уравнения эквивалентного четырехполюсника одной эквива -лентной цепи электропередачи. Далее проведены преобразования уравнений для двухцепных УСВЛ. Исследовано различие погонных парамет -ров цепей УСВЛ при трех и шести циклах транспозиции (ЦТ). Наибольшее отличие эквивалентных параметров цепей УСВЛ наблюдается при горизонтальном расположении фаз и заключается в том, что при грех ЦТ появляются реактивные составляющие взаимных индуктивностей и ёмкостей С^ цепей УСВЛ. Это обусловливает появление дополни -тельного к углу сдвига токов целей (/}) естественного угла сдвига фаз между токами цепей УСВЛ - Ы. = агсЦ (¡-¿^/¿¡а) (II).

При этом графики натуральных мощностей Р^ и Р"' в зависимости от угла в сдвигаются на угол Ы. , а диапазон изменения Р» ' больше, чем , рис. 16. Проведено исследование отличия параметров режима УСВЛ при 3-х и 6-ти ЦТ. Построены векторные диаграммы напряже -ний, токов и мощностей цепей при различных углах У'к нагрузки 5Г п конце УСВЛ и углах 9 • Причем условие р = в выполняется для 3-х пик-

.лоЕ при 0180°-<*, а для 6-ти цчклоо при $ -С0, 180°.Расчеты .режимов при 3-х и 5-ти 1Ц1 подтьерздают, что диапазон изменения .реактивной мощности 3-х циклах 0<3) больше, чем при 6-ти а'с> . При этом потери активной мощности ( Д Р(л' - & Р(е' ) практически одинаковы, рис. 17. Далее из (6) получоьгы уравнения "А" и "'У"" в форме 8-ми полюсника УСВЛ (двух эквивалентных цепей первой последовательности) . На оснозе юс преобразования выделены поправочные коэффициенты л>, кХс, х>/ для определения сосредоточенных

параметров В-ми полюсной схемы заменен; 1я участка УСВЛ длиной ¿ , беь гиперболических функций, рис. 18. Оценена погрешность при расчёте в сравнении с точными формулами, содержащими гиперболические функции. Эта погрешность составляет (1-5) % при ¿ -(300-700) км. Дзлзе получены уравнения эквивалентного 4-х полюсника УСВЛ (одна эквивалентная цепь), путем эквивалекгирования 8-ми полюсника для общего случая при неравенстве комплексных коэффициентов трансформации траксформатороэ-фазорегулятсров по концам цепей ( к, -Кг=/?ге1вг , к3 < ^ - вь), рис. 19 а,б. Эквивалентные

обобщенные постоянные этого 4-х полюсника имеет вид:

* (4*(Ь%УФЛ)\

в3 -к,% 0С. к, ~ [ ъе (л; л*)* % (к. V лг, Ц [вс к, кк - вй, к3 к„ ]. Зызедены условия обратимости к симметричности этого 4-х полюсника:

к<"1<ГКг' ; 6>,--01-61 (13)

Уравнения (12) позволяют исследовать реяимы УСВЛ как при согласованном фазовом управлении (С®') (д,-*0г+е}->-е,~О), так и яри рассогласованном фазовом управлении ( + в3+д«/0). Долее полу -чеки уравнения эквивалентного четырехполюсника УСВЛ при СФУ на основе эквивалентных погонных параметров (??,У3) УСВЛ, зависящих от угла 9 , аналогичные обычной линии:

Проведаны »с исследования и упрощения, для анализа при изменении угла 9 . На основе расчета потерь не корону в УСВЛ как суммы потерь по каждой фазе при различных углах в, показано, что^э имеет мини-: иум в районе угла в =60°,рис.20. Это объясняется более равномерным распределением зарядов и напряменнсстей электрического поля по фазам УСВЛ при 0=60° и нелинейной зависимостью потерь на керочу от напряженности на поверхности проездов.

Четвертая глава. Для сьтаечг.я потерь мсшности и энергии з электропередачах с переменным графиком нагрузки необходимо илетъ средства управления режимом, делг.таке электропередачи (ЭП)управляемой. Эти средства могут быть различны: статические ко;ятенсп-рутадее/усгройства, синхронные компенсаторы, трансформаторы и т.д. В УСБЛ добавляется возможность управлять режимом еще и фазорегуляторами. Для сравнения фазового управления (5У) в УСВЛ с другими средствам/, управления важно ус.теносять критерии сравнения.Как показано в работе, такими критериями могут быть: равенство эквивалентных погонных параметров линий или равенство обобщенных параметров эквивалентных четырехползечикоз ЭП. Тогда пропускные способности и потери сравниваемых. ЭП будут равны и воздействие их на режим энергосистемы будет одинаково, т.е. не надо учитыплтъ системный эффект. Кроме того, уравнения эквивалентных 4-х полосните в (с учётом средств управления) удобны для проведения аналитической и численной оптимизации режимов ЭП с учётом ограничений на параметры режима. В работе рассмотрена возможность применения трёх режимов ЭП: режима мккимальььге потерь (ГШ); режима согласованной нагрузки ( РСН.1 ;' режима при постоянстве модулей напряжения по концам ЭП (РПН>. С учетом ограничений на параметры оеъима линии выявлена целесообразность применения того или иного режима на разных областях передаваемых мощностей £ . С учетом Ограничений на модуль напряжений вдоль ЭП, РМЛ можно осуществить только в ограниченном диапазоне Рк , для которого получено:

Р - (°-35■ > П < (Ш-Uhck,)1 а

ion, mir,- Кц - V fe КцКм ~ °йп>тпХ (15)

В {\Ъ)ки,к0, <Cp=-f(A3,B„C?lD})vi связывают 'ui:pслг = ■ Рх> -■ а;, Qft0nr=Zs-PK. Причем КПД ЭП г FMa ^^ максимален если выполняется условие : Re (А3 D3 + в3 сэ ) min ( 16)

Втятие производных от (16) по , Свг-fft) с учетом (12) и (13)

при л", лj - с^ Кч~е~->р, дало два реальных рехеник для спви-

га фаз между напряжениями цепей УСЗЛ: в =С° и í?=l6i?,r причем tmat ' исследования составляющих общих потери ( àP ) ; потерь на корону в дэ — ('¿1/° ) и потерь на нагрузку в е ря-

5оте получены выражения для К„, ка< а также для среднеквадратичных тока Içp и напряжения ü'/p в зависимости от параметров УСВЛ ' 3 птом случае потери равны: -Uïp-L . Показано, что отношение ЫРд/лР*) в зависимости от/.

Рк меняется в широких диапазонах: для КШ (0,9*0,3; ; для РПН '1,5+0,01). Для исследования эффективности ФУ в сравнении с упрзг>--(ением при по"ощ;; управляемых компенсирующих устройств (У;С/) рас-

смотрены линии с равной натуральной мощностью Рн =3,6 ГВт. пред -ставленные на рис. 21 а,5,в; а) двухцелная УСВЛ (6х6хЛС-30С); б) одноиепкая Л'Ш с сллиптическиш Лазами C3xJ.2xAC-300); в) четыре тр.ЛЗП (4хЗхЗхАС-300). Эквивалентные погонные параметры указан -них ЛЭП полностью совпадают с YCBJi при 0=130°, Следовательно,все параметры режима для УСВЛ при 9 =130°, рис. 21,а будут совпадать с параметрам»! для ЛЗП, рис. 21,б,в. Параметры РМЛ для длин линии ■L-(2G0*I000) км представлен!i на рис. 22 а,б,в. Видно, что Ки к увеличивается, а 1юак уменьшается при изменении 0 от 0е до 180°. Зто объясняется увеличением стока реактивной мощности Qx и увеличением я УСВЛ'при переходе от0 =0° до в =180°. На рис, 23 приведены допустимые диапазоны £ с учетом (15), на которых можно осуществить РМЛ при различных углах в и длинах линииL. При изменении 9 от 0° до 180° допустимый диапазон увеличивается и перемещается в область больших значений Рк . Таким образом, регулирование угла О позволяет расширить суммарный-допустимый диапазон с 0,2-Р» при д ---180°-= canst дс О,Аф1ри0=Оо+1еОо=лзг. Разина Д'/ - Ц^х'^и тем больше, чем длиннее линия и меньшеРк .Таким образом, при Рк>Рдвптвх необходимо вести другой режим, отличный от РМЛ. На рис. 24, в качестве примера, приведен вэд графиков изменения '¿и для РПН при различных». (В работе исследованы аналогичные графики для ¿=200 +1000 км). Зидно, что графики Цц при Q^vur пересекаются в одной точке, соответствующей Рк"в> для-которой найдено аналитическое выражение: Р0 ^ /(Рц, L ). Таким образом, для увеличения УСВЛ при Рк 4 Р0 выгодно перейти срагу от в-160° к д -0°,если нет никаких сг&-ашгчений. Однако с учетом ограничения на напряжение в середине линии - соответствующего мощности Р,г и ограничения по запасу статистической устойчивости - соответствующего мощности Рпвр , передаваемая мощность Рк , где осуществляется РПН при e^-var должна быть pJiPKC P„p . Таким образом, осуществить переход от 0=180° сразу к 0=0° при РК=Р0 с учетом ограничений не всегда ьезможно. В работе показано, что между значениями Pnpt Р0 и натуральными мощностями УСВЛ^прп 0*var могут существовать различные соотношения (больше, меньше";. Рассмотрение всех возможных сочетаний привело к выводу, что РСН ( вс* Р/) удовлетворяет всем ограничениям и может быть рекомендован как способ плавного перехода от в =180° к<?=0° в диапазоне РЦ ЬРК £ Р?\ для увеличения »v УСВЛ. КОД УСВЛ в РСН и в РЖ Imgf представлены на рис. 24 пункт ирными л книгой в своих допустимых диапазонах. Результирующий НЦЦ УСВЛ при применении РМП, РСН и ?ПН показан ка рис. 25,а, гдп при: PK>P'HJ - peatirv РПН при б = 160°».const ; Р° с Р< Р"я - режим РСН при в *vtrr\ Р^Л4,РГ 4 Р* -

РШ при 6=0°-= const ; Pkl Рдол - РЖ при 6=var, . Для сравне-

ния с рис. 25,6 представлен результирующий КПД для ЛЗП (рис.21,б, в) с УКУ. Причем УКУ вводились прл Рк <=. . Для полного сорпаде-н11л и e~vxir необходимо уравнять эквивалентные погонные

параметры ЛЗП прч помочи распределенных УКУ. Так, при переходе при РкйР"" в УСВЛ от в =160° к в =0° для ■ совпадения параметров и КГЩ 1л»п и при В =0° надо ввеети е ЛЗП распределенные продольные// и поперечные Sp реакторы и источники активной мощности ,р"с. 25,a: Xp~2XSf 6p™-£$f, где /¿, О/, - взаимные погонные

параметры цепей УСВЛ. Однако практически распределить УКУ вдоль линии не представляется возможным. Практически возможен случай, когда УКУ сосредоточены по концам линии Zf) У, , рис, 25,6, или в центре линии Z2j Уг , рис. 25,в. Приравнивая УСВЛ при

й к ( А,В,С,.0) ЛЭП п УКУ найдены необходимые параметры сосредоточенных УКУ: =R, i-jX,, +jS., Z, = +jXz, Расчеты Zf) YuУг для рассматриваемых линий (рис. 21) показывают, что при переходе в УСЗД от 0=180° к 0=0°, для соблюдения эквивалентности •режима в ЛЭП с УКУ: - получаются отрицательными^ х, , 4, ~ реакторы. Если же источники активной мощности не включать ( , то возможно добиться лишь частотного равенства: Re (А;,) = Re (А)• Ps(D3)=Re(n), 1т(вэ)=1т(В), 1тССэУ- Im(c) (17) На рис. 25,6 показаны графики изменения результирующего КПД ЛЭП с УКУ, когде обеспечиваются три режима при: Рк > Рн 's0 - режим РПН, ЧлЭГ! совпадает с >7УС1/Г при £=180 *>=const\ Р^ 4= - режим при соблюдении разенств (17); Рк -^san.mirx - ре::;лм РМП, Разница между 1#сбл и Ум Достигает (1-5) % при длкнг-x линии L -200+1000 км. Причиной этому является разное распределение токов /, и напряжений 1Гг вдоль УСВЛ и ЛЭП с УКУ при выполнении (17), показанное на рис. 27. Видно, что в местах установки происходит бросок а з местах установки бросок lz. Экономическая эффективность СФУ показана на рис, 28, где представлен годовой экономический эффгкт от снижения потерь энергии в рассматриваемых линиях: I) - з УСВЛ при d-v-яг по сравнению с УСВЛ при ¡?=180°^ const ; 2) - в ЛЭГ» с УКУ по сравнению с ЛЭП без УКУ; 3) - в УСВЛ- приЭ^иагт сравнению с ЛЭП с УКУ. Видно, что СФУ тем эффективнее, чем длиннее линия.Далекие следован а возможность применения РФУ в особых режимах УСВЛ: режим холостого хода (РХХ); режим согласованной нагрузки (РСН), режим плавки гололёда (РПГ). Из четырех уравнений (12) следует, что при заданных желаемых k3, BJf С,, D, можно найти неизвестные к,, Kit К3, что обеспечивает большую свободу для синтеза желаемых свойств 4-х полюсника УСВЛ при РФУ. Ввйду нелинейности (12) примем для

однозначности, что фазорегуляторы установлены только во второй цени У СМ: а-, =---/, = е !3', ки = С18) На рис. 29 показано изменение реактивней мощности С^-и потерь Л Р УСВЛ при РФУ, где обозначено рзссогласопание углов через О,/'^=0/30; С/60; 0/75, Видно, что с точки зрения потерь РФУ нецелесообразен. Однако при РФУ УСВЛ может не только генорировать (0Г > 0), но и по-треблят!. (^-¿О) реактивную мощность при нагрузках О б Рк ^ т.е. епяоть до холостого хода. Точки пересечения С1*-1СРК) с осью/£ дают рейпм РСН. Таким образом, если при СФУ режим РСН можно добиться только на диапазоне Р„ Рк Р^'3" , то при РФУ диапазон расширяется в область малых нагоузок О . Суммарный диапазон РСН при СФУ и РФУ составляет: О й Рк £ Следовательно, РФУ может быть примерно как способ компенсации реактивной мощности а узлах энергосистемы, примыкающих к УСВЛ, если эго необходимо сточки зрения системчого эффекта, а не потерь в УСВЛ. Возможность РФУ в РХХ УСОЛ заключается в том, что на х.х. напряжения по концам УСВЛ связаны лишь Аз :

й„ *]!/„[• ик *=\1ГК\-, ин^Аэ-ик. (19)

С учетом (18), (12) и (19^ предложен способ включения на приёмную систему (ий~\1Гс\-е')*с) дзух цепей УСВЛ одновременно без применен.;! реакторов и без протекания переходного процесса,рис.30.. Проводим измерение !Ь'ц 1, УИ,\ис\, Ус и изменяем О, и в^по формулам:

? = Iп?-(в+сха-с)/&е'г, с = & смя«ч/а; • о„ф. ; в - (г'а + г'«). с/С^-гГ)

"с

или добиваемся показаний вольтметров У, - Уг> поме чего производим включение УСВЛ выключателем В без переходного процесса, т.к. напряжения, приёмной системы и конца УСВЛ совпадают <Ук-йс. Однако обойтись совсем без реакторов х.х. невозможно,, т.к. на х.х. может оказаться только одна цепь УСВЛ. При применении РФУ и выборе реакторов х.х. ро РХХ одной цепи - их мощность (0/1/) снимается на 60 % по сравнению с полной мощностью реакторов в РХХ двух цепей УСВЛ при в=100° ( О™). При применении только СФУ и выборе реакторов х.х. по РХХ двух цепей УСВЛ при0=0° их мощность снижается на 40 % по ср.-.внению с ( О''"). Далее показана возможность применения РФУ для плавки гололёда на проводах УСВЛ. Сущность заключается в том, чтобы при достаточной нагрузке Рк ,-у перераспределить токи по цепям УСЬЛдостигнув плавки [пл сначала з одной цепл, с затем в другой цепи УСЕЛ.Перераспределение I. и 1, при РПГ показано на рис. 31.

P'.'c. t. npjis d movKe „//' np-fe

maxi

Pifr.2. flSPf HC rwffepxHt&m/

y 20

f r 1J W \U?

"Ji-Vj

-¿o -lo o u Pitc. tf. ycßfi-2 . ftcpSMUUieMU/f njWCtUK <pi3 3,4,S,S)

¿0

*3

- X

l

.V

e

-¡o —t—

10 «i"

n 10 i--1—

* V S • £ £ •

i»

2f, X

KpyZJTUX <pi73

Je fy f s

p f'fl

ij *3

J V fi i s I ,v°r »T

-¿ff -/tf .0 W 2C 'X

Pac.S !/tSJ?'3. flaue* pcdc-i/cdS par.hfen/isxux (n*, oj^^.g)_

>5 3 <

t?

<> !/ ,S6

J

■20

J

< i

1$

GS , ¿6 L

jLäu 0,1

-«?0 -10 0 № : so Pete. 6. t/COJ!-'/. flojwaa onmuMU-3aif ua (ip = 3, */, st e)

3/r-

Pn(rgr)

o so Pun.8.p„^ff6)

527.-

0 ■50

OoÜ"

-so

¡10

n.c.

lOtS/u

PueJSSfaarpJM

1.0

-'73 "¿V so Ji> "t& 13 J'i Puc. 7. Kuc, Xp, f* -/fr)

m

--SEl/r

/3 e* -3o 3$

Pua.9. 3'fM

SO

$Tp/SyeaJ

18 30 36

Puc 13 Sn/SfCiJ!* __'K")

nfetem

-¿o

zo

so 0

-SO 30

nptJtem

I" 1 M

njrtep. ceveuue - wSM 20

>C it K)

ro

Puc. tt> S/CO/}- * Puc. ff Sdßg .1. X.

------ ti 9 -JM^

3

0 10 £0 30 Puc.1M E-f(x)

&r<ax/faiii

££>oL

№

"vcto-M

10 20 90

Pue. t5

в

o /jo ase Рис. te. PH 'f(6)

my

o _sj__m

в

PuC.rXfsSyfrJ,'

Ох.ЛР

) С ЭС э с

(e/.s*AC-30û)

Э ° С .

й) Э.<Р. ($*!L */С-ЗХ

. • • •

В) vemnoe Tfi jíjn

(4ЯЭ*3*4С-300) PuC.Zi ЛЗП.р^З.бГЙг

Seat"

ъ

'TlCt Се у -

К*

S)

Л, Из

с, Sy

Рис.19. 6-kiU и V-X пслюсники i/СЗЛ

KUW~*(CM) KQ(AC)

•■CNN

ко

0,3

a

toco

60S гоо

ff'

ICO Pirax

ss

iJo^

su

о so ¡го ■ » so m о îc teo Рис. ¿z. *a,*e, i?таг « SCO)

KS Ргог, m г)

1,0

М- L

, Qvciß

о goo то Рис.гз Pgon-fa)

Po Pu M Pue.Si ç*f(Pr)

¡Où 90

P- P P 'сгсг'но mu

tûûû

гоо ч, Ш

Pion Ц/т

1c

■ Рис. es tpasüßoc упраЗле.чие и УХУ

^ tj&qxr, 7

, fiOc )

5)

о)

s¡

z*

Pue.¿s яэпс W

t?i (m

___Шю m

''.о гоо ш о гоо ш

Рае S) Распределен!/« /,, 1/г

Ц*м)

йЗ(шн.рЩгзд)

23й МО тоо

Pue.¿Q Снимание Звтра.ъ саз)

2лг, ¿P рфу

¡s г

*ч Л

Д/УУ Oeçy

Puc.es Q*,üP*f(Pi)

Pue JO dnoeoâ чения ¡feas

TM)

г ч б

Рис. ЗГ Рсхгии плд£ки гололеаа

-

Ai* 'I

-1 О 1

Рив.зг. свл-Ю/гв при Пф=3

Щ

lililí

У э"с

С'

______.х

-%S О ' 1,5 Рис S3. Ш-З.Ш при t/p-3

! î il

Та а' а s е е

_X

■¿J О £7 Р>/е.з« ciß-i:cirü про

.)( ) ( )(

, л

'■ 'if Г/ О < 4 s Рис. is. сил -¿ги хд

. При Лф-1 _

)()()(

-10 -5 о s JO

Pue. se y:en-330ri при Лр-1/

-V hCCíPlJt/KO

^^Mcrrso Nv.«-Ж

yCM-fûfiSr—

-rrtïts™

Pus-40. 3y3 =f(p)

S'

X )C X

хэс эс

и

ЭСЭСЗ

-10 -s 0 5 10

Рас. 37. i'C3J>-SMra r/pu

SS 15 5 О с IS 25 Рис. 33. yt:eJ!-7SCrS ■IpU /7р<*7

-so-¿s-s о s га зо

PUS. 35. ¿>C9/7-t/S0xe пои /7fj-fS__,

: (km¡

w споре

¿o?—

¿ ¿PS Pu с.'tt. Области

a a с Рис. 4г. Тех//, psu/e-ние по yfaiuvtuutc Pu ЛЭР- т, з^гщги

О 0,8 r,SífiXj

Pucmix^ÙÙ, jS)

Рпр, Pg (ГBr)

Rcaitt<¡. ww

/но зш PuCAS Pnp,Pa=f(ü

o to ce'so' o to го jo о то гз за o to ¿(ño Pu с. ¡/б. параметра '/-x-wn. л*л с у/.чуаг

iL (rsr)

Vet, (kS)

0-*

o's'iifis'sm PucM Qx*f{0*)

stçistp ef a 0,«~0,В 1Л /.s Pi'см trerfÇPK)

Г-—:-m .ST. . , IPr л Л* :-

0,</ 0,8 !,г гос oj %в /,г ùUr(*e) Г-7Г

зг

Ze

. гг

0,8 r,2 " n<r № t,2 Рас. чз. Параметры/хяныа <° *.'(fíip¿0

Р^с.5'о ¿V=./,'/>,.; чла ^ = уд г

о,г о,б ко ' о.г о,с 1,0 " ~~о о,г о,в ко (Г8т)

Риса Параметры, Р^ПЬ'хспт „ ¡¿¿рыт, О^олт: с у/ух- ррг при ?а. ¿л

Уколг Щ)

1Ш\ «Щ? еоо

;са

Ч00\

го?

■, 14011

СсрстМ]

. веалг{Я/!р)

11,3002

ООе1с,срсп

Ш* 2 е

| о.соооу

в~ с,г о,з " 0,1 яг о,з Рис.$г. Ларлм.тсырмг; икопи Ошят, Окапт »/(Я,) 3/* .13П с ПК и реа/сп/драму при у„ » 0,00003+0,0002

о,юс< - . | фооо?

О 0,1 0,2 ¿¡3

«г

о, с оо а

г. вапт

о.г 0,0 1,0 Рис. 53. Закон $3„т~* *КРг)5ляРШ

, Скалг(МЗАр>

■ЪптЪ',)

Рис. С';. Параметры Рмп яри регулароНании вопг по рас 53

0,4 0,9

. Ши)

о,; о,го.зо,*о/ Рис 55 оШгггч' применения

1С0г

«4

но

гам)

в

гя--71

60 ы

30

с зз ео о ' Pue.se Параметры схемы ¡смешения Фл

Оси//

30 м

Pjc.it Схема за-меыемия ФРГ

Рис. 53. Схема Ф.ог-реактора

М 1^'а) *в) г' И

Ж, А "

—V Д;

¿в?

п **

Рис. 57 Схемы фрт

%<ррг- мастере

О 30 М 90-40

Рис. 30.

Рис. 61: Упрайля-емая ¿е/г/£б.

Глава пятая. Посвящена получению и исследованию эффс'ктивнос-' ти оптимальных конструкций CBJI-I0, 35, НО кВ л УСВЛ-220, 330,500, 7fG к'II50 кВ. Оптимальные конструкции УСВЛ были полутени ча основе методики, описанной в главах I и 2, а паг>»меттл! этих лин:.й рассчитаны по методике, описанной в главе 3.

Рассмотрены конструкции СВЛ-10, 35, НО кВ с.расцепл<шгакл 'на число, проводников пр) фазам:: npi естественном угле сд:(Игч<?>-» 120°. Вед этчх конструкций показан 'на рис. 32,' 33, 34 соответственно. Применённая методика оптимизации позволила более равномерно загрузить проеслники CSJI-70, 35, НО кВ со сближенными фазами • и получить конструкции с повышенными показателям/ чо , Кр и пко-' ■ логии по сравнению с сравниваемыми одкоцепными линиям»: со стан -дарткыми расстояниями между фазами при том же общем числе пповод-ников (я)(/7-3-Лр- для сдноцспнск ЛЭП 1лп~б-Пф- для двухцопных СЕЛ). При этом достигнуто увеличение Рн па (50-150) %; по плотности передачи мощности на (80-200)Я; по снижению напряженности под линией на (30-50) %. Кроме конструктивных параметров. оценена режимная эффективность лплученных конструкций СВЛ-Ю, 35, ПО к», заключающаяся в расчете потерь напряжения и мощности (4PÍA

при различных передаваемых мощностях и длин линий и сравнении этих показателей с аналог ичнымн для одноцепяах ЛЭП со стандартными расстояниями между фазами. Показано, что по i/% и йР% достигается следующий выигрыш (I-I4)í¿ и (I~2i)%.

Таким образом, для линий класса 10, 25, 110 \'3 при числе проводников (л;>6), позволяющем соорудить двухцепное СЕД, достигаются более лучшие показателе, чем дл.г; традиционных сдкоцепкых ЛЭП с тем же числом проводников. Дале« получены и исследованы параметры оптимальных конструкций УСБЛ-220, 330, 500, 750"и П50 кВ при различ -ном иисле проводников в фазе {Пр), которые обладают высокими зн& -чениями Кис: . Примеры зтю: ?:онструкций представлены на рис,

35, 36, 37, 38, "3S, соотзетственно, при числе проводников /7^=4,5, 7,10. Для УСВЛ-220 кВ рассмотрено 9 вариантов с круглыми и плоскими фазами, расположенными по горизонтали, вертикали-и треугольнику дач fy=2,3,4. .Для УСВЛ-500 кВ рассмотрено 4 варианта с круглыми и плоскими фазами при различных видах оптимизации (им.рис.3, 4,5,6) для /7^=3,4,5,6. Таким образом, УСВЛ-500 кВ можно рассмат -ривать как альтернативный вариант ЛЭП-750 кВ и ЛЗП-П50 кБ. Для • УСВЛ 750 кВ рассмотрено 4 варианта с круглыми и оптимальным!! фа -зами, расположенными горизонтально для /7^-6,7,8. Таким образом, УСВЛ-750 кВ можно рассматривать как альтернативу к ЛЗП-1150 ;:В :: передач гостпянного тока - 750 кВ.

Для УСВЛ-П50 кВ рассмотрено 4 варианта с. круглыми и оптимальными фазами, расположенными горизонтально для л^ =9,10,II. Далее на основе расчета приведенных затрат (Зх) по электропередаче, учитывающих: стоимость линии Квл ; стоимость трансформаторов Ктр ; реакторов Креак. и ячеек <в/:у , стоимость постоянной части подстанций К пост ; стоимость подстанций Кп/ст ; суммарные капитальные влсже -ния ; издержки от потерь на нагрузку ; издержки от потерь на корону Ик; были определены области применения УСВЛ различного, класса напряжения вместо нескольких традиционных цепей ЛЭП того же класса напряжения и вместо отноцепных ЛЭП более высокого клас- • са напряжения. В качестве примера на рис. 40 представлены зависимости удельных приведенных затрат (.?/<?) от передаваемой мощности Рк для УСЬЛ-500 кВ и нескольких традиционных цепей ЛЭП-500 кВтой же натуральной мощности. Такие зависимости получены для УСЕЛ всех классов напряжения 110-1150 кВ. Анализ таких зависимостей пока -зывает, что для УСВЛ меньше на (5*15) %, чем для нескольких, цепей традиционных ЛЭП того же класса напряжения и натуральной мощности. При сравнении по приведенным затратам: УСВЛ-220 и 330 кВ с ЛЭП-500 кВ; УСВЛ-330 и 500 кЗ с ЛЭП-750 кЗ; УСВЛ-500 и 750 кВ с ЛЭП-П50 кВ-были построены области применения в координатах длин и передаваемых мощностей. В качестве примера такие области приведены на рис. 41 для УСВЛ-500 кВ и ЛЭП-П50 кВ. Полученные области применения УСВЛ-220, 330, 500, 750, 1150 кВ позволили предложить их использование при формировании альтернативного вари -анта развития ЕЭС на дальнейшую перспо.^тиву (2010-2020 гг.).Базовая двухсотузловая схема на основе традиционных ЛЭП-500,750,1150 кВ' была представлена совместно Энергосетьпроект, СЭИ СО АН СССР и НИИПТ. Альтернативный вариант схемы для двух уровней потребления (а - 2700 и б - 3800 млрд.кВт.час) с применением УСВЛ был разра -ботан с участием а(втора. При сравнении предложенного альтернативного варианта с УСВЛ с базовым вариантом с традиционными ЛЭП по заменяемой части было получено снижение: ^вл на 20 л"тр на 25 %, Креак на 35 %, Кявст на 20 %; Кору на 25 %, на 25 %, И* на 30 %, 31 на 20 %. Далее предлагается техническое решение по увеличению натуральной Мощности одноцепных ЛЭП-10, 35, НО, 220 кВ с расщепленными фазами на /7^=2,3 проводника с горизонтальным и треугольным расположением фаз. Суть заключается в том, что в пролете металлические гшутрифазнне распорки снимаются и проводники разных фаз стягиваются изолированными стяжками. Пример такого решения при /7^=2 показан на рис. 42. Предлагаемое решение позволяет увеличить Рн по

сравнению с традиционным вариантом для ЛЭП-220 кВ на: 36,4 $при пр=2 и горизонтальном расположении фаз; 47,6 % при ^=2 и тре -угольном расположении фаз; 64,6 % при /7^=3 и треугольном распо- , ложении фаз.

Шестая глпва посвящена исследованию свойств, параметров и режимов ЛЭП с новым устройством и способом управляемой продольной компенсации на основе конденсаторной батареи и фазорегулирующего трансформатора (УПК ФРГ), включенных параллельно между собой и установленных в середине ЛЭП, рис. 43. Для УПК ФРГ получены об -общенные параметры четырехполюсника: / f ? ,

AP = (ZpKp+-¿-ZK)/ü\ Bf = fe • zp • кр)/л; CF = \KV-1+

D^CZp+zJ-Kp/ñ; ü^Zp-Kp+z,:, (20)

где 2K - сопротивление конденсатора \ZftKp- сопротивление и коэффициент трансформации фазорегулятора. Также получены эквивалентные обобщенные параметры ЛЭП с УПК ФРГ: A3F¡ C3F, DSF ~ -S(Af,Bf,Cf,Dp, Алt вл. ¿V, Ол) . Для линии без потерь приг«.= -jXK, Zp кр = е'в получены ASF, e,F< C3F, D3r в видч:

= =)A0(F"+jF'), S^Stfc'-jF"), C3F^C0(r-'-jF") (21) где F'=.(x<ps¿n2e-XKsin в)/Т, F" = (xp-XK eos в)/Т r = X¿<-x¿-2XpXeMse; A0, e0, G0 =f(Zs, d0, t-, 6, Xp, XK) (22) Из (21, 22) видно, что реальная часть Pe(B,F) K#e(úSF) становятся равными нулю при f'= 0, т.о. когда выполняется условие 9-arccos(-(¿jp. Из (21 и 22) видно, что мнимая часть ln (8sr) и Im(ClF) становятся равными нулю при^^О, т.е. когда выполняется условие -ff/vcasf-j^-^j. Сопротивление ЛЭП с УПК ФРТ начинает компенсироваться не при 0=0°, а при в pareces (у^), при этом Хк должно быть больше^. Это происходит из-за влияния индуктивного сопротивления фазорегулятора Хр, Для эквивалентного четырехполюсника ЛЭП с УПК ФРТ получено характеристическое сопротивление Zc и коэффициент передачи по напряжению (¡ju) и по току (¡f¿). Ввиду того, что ЛЭП в основном работает при напряжениях по концам, близким U номинальное, рессмотрен режим ЛЭП с УПК ФРТ при заданных напряжениях-в начале U/, и конце ¿/¡г. Как известно, для поддержания UM и Лк при Передаваемой активной мощности Рк необходима реактивная мощность в конце' QK, равная: /-

«з,

Из (23) видно, что при изменении в широком диапазоне AJF, ,CÍFi D}/r при регулировании угла в можно получить разные Qx при заданных U„ , lfK , Рк . Если задается условием, что Рк ■ ¿д (24)

т.е. зле«тролз'^эдача будет работать с заданным углом нагрузки У, то .13 (23) и (24) получим уравнение для Рк :

г » ¿*е (в„ азг) - 219 V- 1т а,,) ;

ИЗ (23) -• (25), видно, что для ЛЭП с УПК ФРГ можно обеспечить режим с заданными 1гн,11к.аГ, т.е. электропередача будет потрзблять ( 0) или ьыдазать (<?<-> 0), или работать в режиме согласованной нп -грузки (0^0) при данной мощности Рк . № (23) можно найти предельно) мощность. Рпр, которую можно передать при заданных ин и 1ГК :

Видно, что Рпр меньше, чем значение Р0-. которому в ряде публикаций присваивалось значение предельной мощности. Из (25) и (2о)когда Р^о получена условие: или при к»=И(20) •'

Таким образом, если установить угол 6 УПК 2РТ, сбеспечива -ющий условие равенстве единице модуля обобщенного параметра , то можно обеспечить режим с Рк -0 при Я*-'О, 8,"С 0, При Рк-О

и линия как бы запирается, т.е- обеспечивается режим эквивалентного холостого хода при этом Ь'Й и 1/к будут заданными. Далее показано, что коэффициент компенсации для ЛЭП без регулирующих Ш - постоянная величина, а для ЛЭП с УПК ФРГ - переменная, зависящая от угла В. Зависимость от и угла В представлена на рис. 44. Для ЛЭП с УЯК ФРГ при отрицательных значениях <с- эквивалентное сопротивление ЛЭП увеличено, а при положительных значениях хг. - оно уменьшено по сравнению д обычней ЛЭП. Таким образом, при Хк > ^ возможно добиться ёмкостной компенсации, & при (отключении части батареи) Хк ¡С ¿¡р возможно добиться индуктивной компенсации параметров ЛЭП регулируя угол Э , Далее построены и иссле --довакы эаьисимости А,В,С,Д и параметров режимов для ЛЭП с УШ{ ФРГ. На рис. 45 представлены графику изменения рлр к Р9 для ЛЭП с УПК ФРГ, при 6=0°,20й,40° и для обычной ЛЭП .(штриховые линии) класса 500 кВ. Видно, что Рпр увеличивается с ростом угле, в и смещается ь сторону «екьших длин. Это говорит об уменьшении волновой длины ЛЭП. Изменение реальных и мнимых частей А,В,С,Д, а также да-нынарис. 46,а,б,в,г,д,с,ж,з для ¿«400 км, ^=50 0и,-^£=0,6. Из рис. 46,з видно, что изменение угла В от 0° до 35° соответствует изменению электрической длины линии от 630 до 50 км (при естест -венкой длине =»400 км). На рис. 47 представлены графики измене -

ния (круговые диаграммы) <3К = /(РК) при /Г*-=0,65=0°,5°,10°, 15? 20°, 25°. Видно, что можно обеспечить передачу £ при л'обом угле нагрузки ¥(Ок=Рк-¿¡¡УХ Штриховыми линиями нанесены результирующие диаграммы 0Г = {0\. 0,3; 0,6)• Рк , представляющие собой пряже линии. Кроме того, можно увеличить пропускную способность Рс при 0К>0 до 1400 МВт, 'т.е. до 1,4■ Рн . На рис. 48 представлено изменение максимального модуля напряжения Щр вдоль ЛЭП в зависимости от °к при различных углах в . Видно, что При каждом Рг можно подобрать , обеспечивающее равенство Щр = 11ном. На рис. 49,а представлен необходимый закон изменения угла в в зависимости от Рх при обеспе -чении режима согласованной нагрузки (Д^О). При этом угол сР от Рк уменьшается и становится существенно меньше, чем для обычной ЛЭП, рис. 49,6. КПД также выше, чем для об.ЛЭП, рис. 49,п.На рис.49,г показано изменение падения напряжения на обкладках конденсатора для ЛЭП с УПК ФРТ и ЛЭП с ПК. Зидно, что ЛЭП о УПК <КТ генерирование реактивной мощности конденсатором происходит по другому закону. Далее исследована. параметры и режим "запирания'' ЛЭП: при /л=0,2-/д= - 22,4 (Он), /^=50 (0м). т.е. КкСХр. Построены зависимости А,В,С,Д от угла в . Показано, что модуль|А| становится рав -ним I при0-12,2°, что соответствует условию (28). При этом можно обеспечить режим эквивалентного холостого хода Рг-0,^=0. Далее исследован режим минимальных потерь ЛЭП с УПК ФРГ, аналогично как это было сделано для УСВЛ в главе 4 при изменении 11к опт и опт по известным законам. Для сравнения был исследован таете режим минимальных потерь для ЛЭП с ПК и управляемыми реакторами с проводимостью Ур по концам ПК. Исследованы изменения обобщенных парамет -ров А,В,С,Д, а также ^ и / от величины Ур. На рис. 50 ввдно, что 0К для ЛЭП с ПК и реакторами уменьшается с ростом Ур . Причем естественная пропуская способность ЛЭП с ПК и реакторами (при0^0)составляет диапазон ^=(0+0,6)/5/ , а для ЛЭП с УПК ФРТ - диапазон Рк = =(0,1*1,4), что больше в 2,5 раза. На рис. 51 и 52 представлены параметры режима минимума потерь для ЛЭП с УПК ФРТ и ЛЭП с ПК и ре-, акторами, соответственно. Сравнивая эти режимы видно,что "с учетом ограничений по 1ГСр в ЛЭП с ПК и реакторами можно обеспечить РМПв диапазоне /£ =(О*0,13)"/3/, а для ЛЭП с УПК ФРГ на всём диапазоне -(0,1*1,4) , что больше в 10 раз. На рис. 53 представлен закон изменения вапг= {(Р?) , а на рис. 54 представлены графики измене -ния ик,олгг 0*,опт, ¿'опт и Уолт Для при изменении в0лг по закону рис. 53. Таким образом, проведенные исследования сеойств парамет -ров и режимов ЛЭП с УПК ФРТ показывают несомненное преимущество такого способа компенсации. Далее были определены области примзие-

ния ЛЭЛ с УПК ФРГ в сравнении с комЬактнымк линиями (КЛ) с управляемыми реакторами. Принято, что пропускная способность повышается на 40 % и в тем и в другом случае. Дри этом з расчете приведенных затрат для ЛЭП с УПК ФРТ добавляется стоимость ФРТ (К<ррг) и стоимость батареи конденсаторов (лгпринятых втрое дороже трансформаторов,а стоимость реакторов равна нулю,(т.к. реакторы заменяет сопротивление фазорегуляторов при Хк <с Для компакт -ных линий учтено удорожание втрое стоимости управляемых реакторов по сравнению с неуправляемыми реакторами, выбранных на всю зарядную мощность линии и учтено удорожание линии за счет добавления проводников для увеличения натуральной мощности на 40 %, Вид об -ластей применения сравниваемых ЛЭП приведен на рис. 55 для класса напряжения 330 кВ. Анализ таких зависимостей для 220,330,500,750 кВ показал, что чем выше класс напряжения, тем области применения ЛЭП с УПК ФРТ увеличиваются.

Сельмаг глава. Ввиду того, что рассмотренные виды управляемых электропередач УСВЛ и ЛЭП с УПК ФРТ основаны на фазовом управлении, в этой главе представлена обобщенная методика расчета, синтеза параметров конструкции, схем замещения и режимов ФРГ. Рассмотрены и эквивалентирова^ы -ус >вые уравнения для схем ФРГ в фзлшх и трех симметричных коорди. ах. Причем в фазных координатах матриц,! параметров, связызающ 'Оки и напряжения узлов и ветвей ФИ' состоят

из блоков Пп , а в трех симметричных координатах - из блоков П.

вида:

V

/7,

п,

Пг

Пг П3 П, "г П3 П,

Л

(3)

ч

(29)

При этом матрицы параметров 1-й,2-й,0-й последовательности будут

иметь вид

п(,'г-0) -

Причем в (30) Я,'," и ^ , т.е. нельзя построить схему замещения ФРТ 1-й, 2-й последовательности, состоящих только их про -водимостей. Можно построить схему замещения с проводимостями и идеальными трансформаторами с комплексным коэффициентом трансфор -мации К = Такая схема для ФРТ с одним входом и двумя выходами, представлена на рис. 56. Для таких схем замещения найдены расчетные выражения для их параметров при двух случаях Увх • Полученные выражения имеют вид: • у0,£0,2,0)^ уО,о)

/7 О, ¡.0)

п\

А, г, о)

Пгг''°

(30)

где - У/'*'°н К1'1'0- матрицы искомых лроводимостей и коэффициентов

трансформации; у/'1- матрица известных проводимостей 1,2,0-й последовательности. Из этих выражений при к)-=1+}0 и найдено условие существования схемы замещения:

J'^■г■S, Р",*,»' (31)

V -ъ -V ■к]

Из (31) относительно неизвестных в* получено:

где -Чр и У, - аргументы комплексных проводимоотей выходов отно -сительно входа Уу, и У$! -. Относительно неизвестных У}1- получено:

^•^-К^.У^-К^ при

Для сопротивлений - // Уэц . По представленной методике

рассчитаны параметры схем замещения 6-ти схем ОРТ,представленных на рис. 57. Вид изменения параметров-для схемы рис. 57,а показан на рис. 59, из которого ьлдно, что нельзя вводить з схему замещения сопротивления 2 ^ и угол Необходимо вводить найденные ¿ем-^ехгЛсхо и Ут'ол Причем разница между ьимфущест-венная при больших углах в . Далее на основе преобразований узловых уравнений предложена методика синтеза (изобретения) схем ФРТ и получено уравнение ФРТ вида; (I - вход, - выходы):

Для ФРТ с одним входом и выходом уравнений (32) имеет вид: Показано, что искомая'матрица инциденции М изобретаемого ФРТмояет состоять из 27 блоков вида (29), где /7^=0; I; -I, а/7лу пред -ставляют собой комбинации на 1,а, Методика синтеза заключается в следующем: I) определяются размеры предполагаемой М (число узлов Ыу и число ветвейл^й); 2) определяется число необходимых блоков Пц : 3) из 27 блоков выбираются произвольно

число блоков Пц , которыми заполняется первый ряд М, дачее заполняются второй и последующие ряды. Последний ряд заполняется из условия, чтобы сумма элементов каждого столбца М равнялась нулю; 4) по полученной М строится схема ФРТ;5) полученная схема проверяется по уравнению (32). Если оно выполняется, то схема устройства является схемой ФРТ. По предложенной методике получены схемы рис. 57,в,г. Далее показано, что условие существования схемы замещения ФРТ (31) связано с законом управления обмотками ФРТ для кругового вращения фазы и продемонстрировано на примере получение такого закона. Далее предложены и исследованы параметры двух новых авто -

трансформаторннх схем ФРГ (рис. 57,в,г) с соединением обмоток в звезду к треугольник. Найдены параметры, токи и напряжения узлов и ветвей этих схем, а также расчетные мощности. Показано, что эти схемы имз;ст хорошие энергетические показатели. Далее предлагается использовэть ФРТ а режиме поперечного реактора,когда вход и выход замыкаются мекду собой.На примере схемы рис.57,а исследованы параметры и режимы ФРГ-реактора, схема которого представлена на рис. 59. Показано, что сопротивление ФРТ-реактора изменяется в 9 раз при изменении 0=0°тбО°, откуда следует, что применение ФРТ в режиме поперечного реактора может '■тать эффективным средством, которое расширяет область применения ФРТ. Далее предложена методика расчета несимметричных режимов ФРТ в фазных координатах на основе узловых уравнений с учетом источника питания и нагрузки.Представленная методика проиллюстрирована на примере расчета схемы ФРТ. Построены векторные диаграммы токов и напряжений при различных видах повреждений.

Восьмая глава. Евиду того, что рассмотренные управляемые ли -нии УСВЛ и ЛЭП с УПК ФРТ, а также сами ФРГ,представляют собой уп -равляемые ветви электрической сети, в дачной главе предлагается методика и исследуется эффективность регулирования угла или про -дольного сопротивления ветвей K¿j с точки зрения минимума потерь во всей электрической сети. Схема' управляемой ветви представлена на рис.61. Получены узловые уравнения электрической сети при разбиении матрицы инциденции М на матрицу начала М к матрицу конца М_ к с учетом матриц комплексных коэффициентов трансформации к? ФРГ: У, = К9-М-) Уе (СрМ/'М! )

Разделяя проводимости Уэ на ^действительнуюдэ . и мнимую 6} чпсти с учетом =ч?-/ 1У, ^/"/уУу'4'• получено, что при этом по-

лучено выражение для потерь активной мощности электрической сети, содержащей управляемые ветви;

где - Ц, - модули и фазы напряжений узлов сети. Для построения эффективного итерационного метода поиска минимумам/5 получены производные от йР по углам и продольным сопротивлениям Хц управляемых ветвей: ¡¡¿р

(33)

. (34)

Задача поставлена следующим образом: наити минимум &Р при ограничениях на модули напряжения^ узлов и токиветвей. Алгоритм поиска мест установки и параметров регулируемых средств построен

следующим образом: I) вычисляются производные (33, 34) от лР по

и Ц всех ветвей сети при данном режиме; 2) вычисленные про -изводные ранжируются по убыванию своих значений; 3) выбирается ветвь с максимальной производной и в неё вставляется регулируем-мое средств (ФРГ, УСВЛ, ЛЭП с УПК ФРТ, продольный реактор); 4) на основе итерационного градиентного метода определяется значение 0(у или Ху для получения минимума АР .Если в процессе итераций вступают в с!>лу ограничения, то параметр вц или х^ фиксируется; 5) проверяется рентабельность включения управляемого средства по условию АР'-АР"^ йРрент, - (35),

где - АР° и ДРк- исходные потери и потери на конечной итерации; й Ррент - рентабельная величина снижения потерь управляемым сродством достаточная для его окупаемости. Если условие (35) выполняется, то управляемое средство остаётся в найденной зотви схемы, если нет, то средство исключается; б) повторяются пункты 1*5 для следующих • по порядку ветвей с наибольшими производными. Повторение происходит до тем пор, пока не достигается снижение АР более, чем на 10 %, или не исчерпан весь список ветвей; 7) в результате работы алгоритма определяются места установки и параметр!,; управляемых средств, а также достигнутое снижение потерь &Р0„Т. На основе представленного алгоритма создана программа для ЗБ:.!,по которой были рассчитаны оптимальные режимы для Южной части ЕЭС. 3 результате выбрано четыре ветви, где применение регулируемого угла вц или сопротивления Хц позволило снизить потери соответственно на 39,3 или 40,7 МВт, что дало экономический эффект более Эх миллионов рублей в год.

В приложениях приведен вывод формул для расчета электрических полей ЛЭП;основные соотношения параметров оптимизации двухпроводной линии;. параметры и стоимостные показатели УСВЛ; расчет пара -метров УСВЛ; вывод обобщенных параметров 4-х полюсника УСВЛ{материалы по опытно-промышленным СВЛ-10,35,110 кЗ; материалы по опытно-промышленному образцу ФРТ-НО кВ; приложены акты внедрения и. использования результатов диссертации.

Заключение. В диссертационной работе получили развитие теория, разработка методик расчета и исследование параметров и режимов управляемых линий электропередачи с повышенной естественной и искусственной пропускной способностью на основе фазового управления. •

Основные выводы, полученные на основе этих разработок, »южно сформулировать следующим образом.

I. Разработаны критерии и методика оптимизации взаимного расположения проводников ЛЭП повышенной пропускной способности :: про-

изаольной конструкции на основе полученных в работе соотношений между натуральной мощностью, координатами проводников, электрическими полями, а также аналитический, выражений для'градиентов натуральных мощностей проводников.

2. Обобщена методика расчета погонных, волновых и обобщенных параметров, а также параметров схем замещения линий произ -вольной конструкции, п0 которой расчитаны УСВЛ .10^1150 кв.

3. Получены оптимальные конструкции УСЗЛ-всех классов напряжения при различном числе проводников и исследованы их параметры на основе предложенных критериев и методик. Показано, что эти конструкции позволяют повысить плотность передачи мощности в (1,5-4) раза при снижении приведенных затрат на (5-15) % и снижении зон экологического влияния в (4-50) раз.

4. Лроиэведена оптимизация нормального режима УСВЛ при мо -дульном и фазовом управлении и проведено сравнение фазового управления с управлением при помощи конмепсирующих устройств. Показа-^ но, что фазовое управление тем эффективнее, чем длиннее линия и позволяет повысить КПД на (1-5)%.

5. Определены области использования УСВЛ различного класса напряжения в сравнении с несколькими традиционными цепями ЛЭП того же класса напряжения и одноцепными ЛЭП оолео высокого класса напряжения, позволившие предложить альтернативный вариант развития электрических сетей ЕЭС на далекую перспективу (дэухоотузло-в&я схема), при снижении приведенных затрат на 20 %.

6. Предложен и исследован новый способ управляемой иродоль -ной компенсации УПК ФРТ. Показано, что возможно добиться как ем -костной, так и индуктивной компенсации, что позволяе.т осуществить режимы минимума потерь и согласованной нагрузки на всем диапазоне мощностей (0,1-1,4) Рн с учетом ограничений и регулировать пропускную способность и волновую длину ЛЭП. Определены области применения ЛЭП с УПК ФРТ.

7. Разработаны и обобщены методики: расчета параметров схем замещения, синтеза схем, расчета несимметричных режимов работы фазорегулирующих трансформаторов произвольной конструкции с нес -колькими входами и выходами с иллюстрацией на примере расчета 3-х предложенных в работе схем и наиболее перспективных схем ФРТ. Предложено использование ФРГ в режиме поперечного реактора.

8. Разработана методика оценки эффективности управляемых ветвей в электрических сетях, позволяющая определить места включения, и параметры оптимального режима на основе полученных выражений для производных от потерь активной мощности по величине фаяового сдви-

га и величине продольного сопротивления ветви, проиллюстрированная на примере оптимизации режима электрической сети Южной части ЕЭС, что дало экономический эффект более 2 млн.рубв ценах 1090 г. Основное содержание диссертации отражено в следующих публикациях.

1. Постолатий В.М..Новгорйдцев В.М..Солдатов В.А. .Комендант И.Т. Параметры и характеристики УСВЛ-220*П50 кЗ. - В кн.: Управляемые ЛЭП. - Кишинев: Штиинца, 1903, с.3-20.

2. Постолатий В.М,.Комендант И.Т..Солдатов Б,А. Поправочные коэффициенты для определения параметров схем замещения участка УСВЛ. - Известия АН МССР. - Кишинев: Штиинца, 1903, I, 0.71-73.

3. Постолатий В.М..Солдатов В.А. Расчет напряженности электрического поля в пространстве, окружающем ЛЭП. - Там же, 1984. » 2, с.73-76.

4. Солдатов В.А.,Ряца B.C. Расчет напряженности зле.чтричёс -кого поля под ЛЭП и на поверхности составляющих фаз. - В кн.: Алгоритмы и программы (Ийф.бюл.Гос.ФАП СССР) I* I (58), I9B4, с.109.

5. Солдатов В.А.,Раца B.C. Выбор расположения фаз и состав -ляющих в фазах ЛЭП. - Тьм же 3, 1984, с. 69.

6. Солдатов В.А.,Раца B.C. Расчет погонных- параметров и па -раметров схем замещения многофазных ЛЭП. - Там же, с. 70.

7. Солдатов В.А. Выбор'взаимного расположения проводниковЛЗП.

- Тез.докл.на конф.молодых ученых АН МССР.-Кишинев: Штиинца,.1984.

- с. 251.

6. Солдатов В.А..Комендант К.Т..Постолатий В.М. Параметры УСВЛ при неполной транспозиции фаз. - В кн.: Электропередачи с регулируемыми параметрами. - Кишинев: Штиинца, 1984, с.3-12.

9. Солдатов В.А..Комендант И.Т..Постолатий В.М. Режимы УСВЛ при неполной транспозиции фаз, - Там же, с. 12-16.

10. Калинин Л.П..Бошняга В.А..Солдатов В.А. Способ включения двухцепной ЛЭП. - А.с. СССР, № 1089307. 1984.

11. Постолатий В.М.,Фейгчс Ш.Л..Солдатов В.А. и др. Рез/льтаты опытно-промышленных испытаний СВЛ-НО кВ. - В кн.: Двухцепные электропередачи повышенной пропускной способности. - Кишинев': Штиинца, 1985, с. 3-14.

12. Постолатий В.М..Солдатов В.А.,Царик И.А. Исследование потерь мощности в УСВЛ. - Там же, с.37-50.

13. Постолатий В.М.,Солдатов В.А..Царик И.А. Эквивалентные параметры УСВЛ и исследование КПД УСВЛ-500/500 кВ и ВЛ-500 кЗ равной пропускной способности. - В кн.: Управляемые электропередачи. -Кишинев: Штиинца, 1986, с. 3-20.

-3614. Солдатов З.А. Уравнения эквивалентного четырехполюсника УСВЛ и оптимизация на их основе КПД электропередачи с учетом о»-раниче!!ии по напряженно. - Там же, е.. 20-42.

15. Постолатий В.М..Солдатов В.А.,Курносов А.И. Опора линии электропередачи. - A.c. СССР № 1283338, 1986.

IS. Солдатов В.А. Основные соотношения между параметрами режима натуральной мощности и геометрией расположения проводников многопроводных.линий электропередачи. - В кн.: Оптимизация конструкций, регулирование режимов. - Кишинев: Штиинца, 1987, с.24-50.

17. Постолатий B.i.l. ,Сол.ратрв В.А. Оптимизация взаимного расположения проводников УСВЛ. - Там же, с.3-23.

18. Солдатов В.А.,Царик И.А. Оптимизация ззаииного располо -жения фаз УСВЛ-330 кВ. -В сб.¡Управление режимами электропередач.

- Кишинев: Штиинца, I9Ö8, с.3-15.

19. Солдатов В.А. Применение различных режимов для уменьше -ния потерь мощности и -энергии в УСВЛ в условиях технических ограничений. - В сб. Управляемые электропередачи, вып.1.- Кишинев: -Штиинца, 1989, с. 3-20.

20. Солдатов В.А.,Калинин Л.II..Зайцев Д.А. Методика постро -екин схем замещения и закон управления трансформаторным фаэорегу-лирующим устройством кругового вращения фазы. - Там же, с.42-61.

21. Солдатов В.А..Дубков A.A. Применение фазового управления для снижении потерь мощности в энергосистемах. - Известия АН МССР № 2. - Кишинев: Штиинца, 1989, с.48-51.

22. Солднтов В.А. Расчет напряженности электрического поля на поверхности проводников линии электропередачи. Изв.АН :,!ССР №1.

- Кишинев: Штиинца, 2990, с.38-42.

23. Солдатов В.А.,Дубков A.A. Использование принципов фа.чо -вого управления при разработке вариантов развития электрических сетей. - В сб.: Тезисы докладов П Международного симпозиума в г. Вроцлаве (Польша), 1988, с.66-67.

24. Солдатов В.А.,Дубков A.A. Оптимизация потерь мощности- в электрических сетях с использованием фазорегуляторов. - В сб.: Тезисы докладов Всесоюзного совещания 0ЭС и ЕЭС СССР. - Кишинев: Штиинца, 1989, с. 14-15.

25. Солдатов В.А.,Зайцев Д.А. Моделирование, расчет и синтез параметров и режимов фазорегуляторов. - Там же, с.15-16.

26. Ханаев В.А.,Лачков Г.Г. и др.,Солдатов В.А. Системная эффективность электропередач повышенной натуральной мощности в ЕЭЭС в отдаленной перспективе. - В сб.Управляемые электропередачи, вып. 2. - Кишинев - Штиинца, 1989. с.3-13.

-3727. Постолатий В.М.,Солдатов В.А.,Царшг H.A. Расчет зон экологического влияния УСВЛ. - Там же, с. 58-64.

28. Постолатий Б.М..Солдатов В.А.,Царик И.А.,Мелешно М.И. Технико-экономические показатели УСВЛ класса IlOtllöO kB. - В сб.: Управляемые электропередачи, в^п. 3. - Кишинег: Штиинца, 1990,

с.3-15. -

29. Солдатов В.А.,Мелешко М.И. Параметры и режимы УСВЛ с поперечной компенсацией". - Там же, с.35-41.

30. Солдатов В.А..Зайцев Д.А. Уравнение фазорегулирующего трансформатора и синтез его схемы. - Изв. АН СССР, Энергетика и транспорт, том. 36, - Москва, 1990, с.46-50.

31. Солдатов В.А.,Постолатий В.М. Расчет и оптимизация параметров и режимов управляемых многопроводных линий. - Моногра - . фия. - Кишинев: Ктиинца, 1990, 239 с.

32. Солдатов В.А.,Зайцев Д.А. Фазорегулирукщий трансформатор с соединением обмоток в треугольник. - Изв.АН МССР I. - Кишинев: Штиинца, 1991, с. 54-60.

33.Солдатов В.А.,Киреева Л.А. Исследование эффективности применения двухцепных. ЛЗП—10,35,110 кВ с растопленными фазами. -В сб.: Управляемые электропередачи, вып. 5. - Кишинев: Штиинца, 1991, с.3-9,

34. Солдатов В.А.,Калинин Л.П.,Дубков А.А.,Зайцев Д.А. Фазо-рег-улирующий автотрансформатор с соединением обмоток в звезду. -Там же, с.30-38,

35. Солдатов В.А.,Дубков A.A. Применение продольных реакторов пл!! снижения потерь мощности в электрических сетях. - Изв. АН РМ

3. - Кии из ¡ев: Штиинца, 1991, с.33-37.

.35,. Солдатов З.А.,Киреева Л.В. Параметры ЛЭП-35 кВ с расщепленным/; фазам/.. - В сб.: Управляемые электропередачи, вып. 4. -Кишинев: Штиинца, 1991, с. 17-28.

37. Солдатов В.А.,Киреева Л.В. Параметры ЛЭП-ПО кВ с расщепленными фазами. - Там же, с.3-16.

38. Солдатов В.А.,Киреева Л.В. Расчет параметров многопроводных линий произвольной конструкции на примере УСВЛ. - Изв. АН РМ

5. - Киаинев: Штиинца, 1992, с.

39. Солдатов В.А.,Киреева Л.В. Оптимизация конструкции фаз УСВЛ-330 кВ. - В сб.: Управляемые электропередачи, вып. 7. - Кишинев: Штиинца, 199 , с.14.

40. Постолатий В.М..Солдатов В.А.,Киреевэ Л.В. Области применения УСВЛ вместо одноцепньгх ЛЭП более высокого класса напряжения.

41. Солдатов В.А.,Зайцев Д.А. Расчет несимметричных режимов фазорегулирующих трансформаторов. ~ Известия АН MCCP 3. - Кишинев: Штиинца, 1988, с.37-43.

42. Солдатов В.А. Особенности расчета параметров схем замещения фазорегулирующих трансформаторов. В сб.: Управляемые электропередачи, вып. 7, - Кишинев: Ытиинца, 1992, с.

43. Сслдатсв В.А.,Калинин Л.П. .Пестуилю A.B. Параметры фазо-регулирующего трансформатора в режиме реактора. - Там же, с.

44. Калинин Л.П..Солдатов'В.А. Фазорегулирутщий трансформатор в соединении с конденсаторной батареей. - В кн.: Национальная энергетическая конференция. - Констанца (Румыния), 1992, с.45.

45. Чеботарь Ф.И.,Солдатов Б.А. Путл повышения пропускной способности линий электропередач с расщепленными фазами. - Энергетическое строительство. - Москва, 1991, f? II, с.33-36.

Личный вклад автора. В работах, опубликованных в соавторстае, автору принадлежит: расчет и анализ параметров .УСВЛ [l,2], разработка методик и алгоритмов расчета электрических полей и параметров УСВЛ [з,4,5,6,38], исследование свойств и параметров УСВЛ[8,5], исследование способа включения УСВЛ [ю], участие в испытаниях и исследовании их результатов [il], разработка критериев и исследование параметров и режимов УСВЛ [13], разработка методики и исследование новых конструкций УСВЛ [l7,3l], разработка критериев и методик оптимизации параметров и режимов [si], получение и исследо -вэние эффективности новых конструкций УСВЛ [18,31,33,36,37,39].разработка методик расчета и синтеза, а 'также исследование параметров и режимов ФРГ [20,25,30,32,34,41,43], исследование свойств нового способа управляемой продольной компенсации [44], разработка мето -дики оценки эффективности управляемых ветвей в электрических сетях [21,23,24,35].

Соискатель

Подписано к печати Формат 60x84/16

Бумага офсетная Ус л. -печ. л к с.т, 2, и Уч. -и зд. ли ст ¿>,0. Тирах НО, Заказ 375, Бесплатно

Полиграф, уч-к Института электродинамики АН Украины, 252057, Киэв-57, проспект Победи, 56.



lia основе результатов .дайной работы C3ü Б1Ш и ШЙ "Зперго сотьароект" выишщешд яроектш© проработки и раесчигана у цель пая стоимость строительства УСВЛ™1150/1150 кВ вибрашшх канет рутщЗф Это позволило выявить экономическую эффективность УСШ-1150/1130 кВ Хуруханская ГХ»цектр в сравнении с рар;мшта-m нескольких: обычных М-П50 кВ той se суммарной пропускной способности. Рйзудьтаад использованы- при составлений TUÜ.

Обе сторош считают, что выполненная работа представляв г собой один из этапов разработки и технико-экономического обоснования внедрения управляемых са&окошеисирущихея лини» электрошрода ^ класса 1X50 кВ.

От«иду чк, сотрришс (ХЖ Iffl ÜCOP

- 70 Í -

r*0' -Л А ' i'C

) i/U

f