автореферат диссертации по энергетике, 05.14.02, диссертация на тему:Высшие гармонии и их ограничение в ЭП 1150 кВ, оснащенной статическим тиристорным компенсатором

СИШРСКИЯ НЛУЧЮ-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЯ ИНЖГГУГ ЭНЕРГЗГ/ЕИ

На правах руноп'.сл

ИВАНОВ Анатолий Викторович

ЖШЕ ГАРМОШКИ и их ограничен:® в эп и50 нв, ОСНАЩЕНИЙ СТАТИЧЕСКИМ ТИШСТОИШ КСШЕЖЯОРШ

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

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата -технических наук

Нэ во сиби рек - 1993

Работа выполнена в.Сибирокои научно-исследовательском институте энергетики (г.Новосибирск).

Научный руководитель: доктор технических наук,

о т. и.о. Самородов Г .И.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Надонская К Л.

кандидат технических наук, ат.н.а. Гуоев ¿.П.

Ведущее предприятие:

Воеоошный научно-ис еле до-вате льсеий институт электроэнергетики ВНИИЭ

Защита состоятся " я <ре6'ро/]Я 199^г. в 10 часов 00 минут на заседании специализированного совета K-I44.04.0I по присуждении ученой степени кандидата технических наук в Сибирской научно-исследовательском институте энергетики по адресу: 650091, г.Новооибирск-91, ул.Фрунзе ,9.

С диссертацией иохно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан *25~* ЯнборЗ 199Зт.

Ученый секретарь спедиализи-рованного совета K-I44.04.0I

к.т.н., от.н.о. Ч]^ А .Т.Овсянников

ОБЩАЯ ХАРАЛЗЗРШТ'ЛА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Формирование Здиной электроэнергзтичас-кой системы страны на основа межсястемных электропередач (ЭП) в ус-лозяях возрастающих потоков и дальности тракгпорта электроэнергии повышает важность задачи регулирования напряжения и реактивной мощности.

К устройствам управления реактивной мощностью предъявляются зес-ткие требования обеспечения высокой пропускной способности ЭП а экономичного потокораспрздалания, что связано с необходимостью плавного изменения мощности компенсирующих устройств з широкой диапазоне. Большинство современных управляемых статических компенсаторов являются нелинейными элементами, генерирующими высшие гармоники (ВГ) тока и напрянения, вникающими качество электроэнергии.

В настоящее время в нашей стране и за рубеяом ведутся ясслздо-зания по уменьшению неблагоприятного воздействия на оборудование ВГ тока и напряжения, исключению возмокности возникновения резонансных явлений на повышенных частотах. Много исследований выполнено в сзязя с оснащением ЗП отатячесним тирао торным компенсатором (СПС), привлекательной стороной которого является многофункциональность, наден-ность, экономичность, удобство з эксплуатации.

В работе проведено исследование высших гармонических составляющих режимных параметров в ЭП 1150 кВ с СЛС с учетом угла управления тиристорным блоком (ТБ), развития резонансных явлений при включении в оостав номпенсатора конденсаторной батареи (КБ) и фильтра высшей гармонической. Рассмотрены особенности изменения амплитуд я фаз ВГ в протяженных воздушных линиях. Пониженный запао прочности изоляции Sfl сверхвысокого и ультра высок о го напряжения обуславливает актуальность более полной оценки уяе на стадии проектирования надежности работы изоляции в условиях генерации ТБ С DC гармонических тока и нз пряжен;«.

Требования снабжения потребителей электроэнергией нормируемого качества, повышения наденности электроснабжения делают актуальной проблему выбора защитных мероприятий по уменьшению состаза и уровней ВГ и снияония затрат от применения СТК.

Работа выполнялась в рамках отраслевой НТП Минэнерго СССР: "Осуществить дальнейшее развитие Единой электроэнергетической системы СССР с целью повышения ее эффективности, наденности работы а вникания потерь электроэнергия в электрических сетях".

Целью работы является разработка методики расчета нормальных ренинов работы ЭП с СЕС, учитывающей искажение синусоидальной формы ре-кимных параметров, исследование величины исканения, а такке методики выбора параметров фильтрующего оборудования.

Задачи диссертационной работы:

- разработать методику и программу расчета на ЭВМ уровней высших гармоник, вносимых СЕ в различных режимах работы ЭП;

- на примере ЭП 1150 кВ Сибирь-Урал выполнить анализ искажения формы токов и напряжений, расчет результирующих величин режимных параметров и показателей качества электроэнергии;

- оценить влияние высших гармонических на величину возникающих на изоляции воздушных линий перенапряжений и на показатели качества электроэнергии;

- разработать требования к параметрам фильтрующего оборудования, обеспечивающего снижение уровней высших гармоник в ЭП до допустимых величин.

Методы исследований. Поставленные в работе задачи решались с использованием теории электрических цепей и теории матриц, методов гармонического баланса, математического моделирования на ЭВУ, теории установившихся режимов в электрических системах.

Основные научные результаты и их новизна. На основе разработанных автором методик расчета установившихся рекиыоз работы в схемах с тириоторньш преобразователем и выбора защитных мероприятий, реализованных в виде программ для ЭВМ, произведено исследование комплекса вопросов по проблеме искакения синусоидальной формы ренимных параметров, качества электроэнергии, определения параметров фильтрующего оборудования в нормальных решшах работы ЭП 1150 кВ Сибирь-Урал, оснащенной С ВС.

Предложен метод гармонического баланса для расчета уровней гармоник в охемах с СК с учетом его режима работы, сложной структуры и частотных характеристик отдельных элементов электроэнергетических систем.

Определен характер заввзимости высших гармонических составляющих тока и напряжения от угла управления и частотной характеристики входного сопротивления внешней сети относительно тиристорниго блока, а в воздушных линиях ЭП - от входного сопротивления линий со стороны источника искажения и расотояния до источника.

Проведены исследования уоловий возникновения опасных для изоля-

4

ции оборудования ЗП 1150 кВ перзнапряяений и недопустимого искажения формы напряжения, обусловленных резонансными явлениями на частотах пятой и седьмой гармоник при включении в состав СИ батареи конденсаторов и особенностями изменения уровней выаших гармоник в цепях с распределенными параметрами.

Установлено, что показателями, определяющими необходимость ограничения уровней высших гармоник, являются величина коэффициента неои-нусоидальности напряжения в узлах ЭП и кратнооть перенапряжений, возникавших на изоляция линий в резонансных зонах.

Предложено осуществлять приведение к нормируемому искажение синусоидальной формы ренимных параметров, используя фильтр пятой гармонической, мощность которого выбирается исходя из моцноота фяльтроком-пенсируюцаго устройства и частотной характеристики сопротивления схемы.

Практическая ценность. Разработано программное обеспечение для расчета на ЭВМ рекимов работы СШ в ЭП, позволяющее определять уровни высших гармоник тока и напряяения, генерируемые тиристорным блокш, результирующие величины режимных параметров в ветвях и узлах охеиы, произвести оценку качества электроэнергия и проварить правильность выбора защитных мероприятий по уменьшению уровней высших гармоник до нормируемых, на стадии проектных разработок определить требования к параметрам оборудования С ВС для повышения его эффективности и онияе-ния затрат.

Разработаны рекомендации по выбору номинальной мощности фильтра пятой гармонической в составе фильтрокомпенсирующего устройства СТК для ЭП 1150 кВ, который обеспечивает снижение уровня напряжения фильтруемой частоты и возникающие на изоляции линий ЭП перенапряжения до допуотшой по нормам качества электроэнергии и нормального функционирования изоляции величины.

Программа расчета на ЭВЛ уровней высших гармоник в сложных схемах, содержащих источники насинусоидальн'оста, может быть попользована при решении ряда других задач. На ее основе.были проведаны исследования искажения синусоидальной формы напряжения в узлах системы электроснабжения Байкало-Амурской магистрали, разработаны рекомендации по снижению уровной выспих гарионик в системе электроснабжения Южно-Уральской железной-дороги.

Доотозарноать результатов работы основывается на использования достаточно строгих математических моделей для описания про—

5

цессов, протекающих при периодической коммутации тиристоров, подтверждается согласием результатов расчета на ЭВМ с аналитическим!, сопоставление которых производилось при разработке программы.

Внедрение результатов работы. Результаты работы оформлены в виде б отчетов по НИР, зарегистрированных ео ШЛИЦ, (mra.JP Б949723, 028I60I4923, 02830045614, 02830018892, 02860065095, 02850041354) и использованы:

- БГШ и НИИ "Энергосетьпроект" при разработке новых способов и средств повышения эффективности и надежности ЭП 1150 кВ и их подстанций;

- Сибирским отделением ВГШ и НИИ "Энергосетьпроект" при разработке комплекса мер для обеспечения надежности и устойчивости электроснабжения потребителей в зоне БАМ.

Апробамя работы. Материалы диссертационной работы докладывались:

- на Всесоюзной конференции молодых ученых и специалистов по вопросам повышения надежности работы энергосистем (Новосибирск»икжь 1992 г., май 1986 г.);

- на Всесоюзном научно-тематическом семинаре "Длительные повышения напряжения в электрических сетях и меры защиты от них" (Новосибирск, май-июнь 1988 г.).

По результатам выполненных исследований опубликовано пять печатных работ, выпущен информационный листок» Во ЕНТИЦ зарегистрировано 6 отчетов по научно-исследовательским работам.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех разделов и заключения, изложенных на 146 страницах, включающих 38 рисунков, 9' таблип и списка используемой литературы из III наименований.

■ СОДЕРЖАНИЕ РАЕОТН

Во введении на основании обзора литературы рассмотрено современное состояние проСлёШ, обоснована актуальность теш диссертации, сформулированы цели и задачи работы.

В первом разделе изложена методика расчета уровней гармоник , генерируемых СТК при периодической коммутации тиристоров, на основе которой разработана программа расчёта на ЭВМ искажения фор.ы токов i напряжений в сложной сети с учетом режима работы СТК и частотной характеристики сопротивления относительно узла его подключения. Анали:

ь

режимных параметров предлагается проводить о использование!! метода -гармонического баланса. Для схаиы замещения ТБСТК в вида источника гармрничеоких составляющих тока для любого момента времени t на ин-тарвала проводимости долкно соблюдаться равенство:

COS ÜCJsi -Ipi Sin Vb>st)Ip> * (Za-fSU ütóst * ^ ^

+Zp*cos-tcost)lai\—Esin (b)st * fe),

где У*-— yy - кратность частоты гармонических составляющих (fs= 50 Гц); Д,уи £pi - активная и раактивная составляющие эквивалентного сопротивления схемы относительно ТБ на частота Ttf¿ , определяемого в соответствии с методой эквивалентного генератора; £ и Ve - модуль и фаза эквивалентной э.д.с.; Jai и 1рт> - активная и раактивная составляющие неизвестных уровней гармонических тока источника.

На интервале, когда тиристоры закрыты

2r(lp*C0SÍüst +Ia*Sln$(Ost)*0. (1.2)

Разделив интервал периодичности тока через вентили на число неизвестных/* , для ряда равноотстоящих точек , где ¿= 1,2,3,..., л , составляется система из уравнений вида (I.I), если C0ft¿ попадаат на интервал проводимости, или (1.2), если сo¡t¿ находится .внутри интервала, соответствующего закрытому состоянии тиристоров.

Аналогичную систему уравнений мозно составить для схемы замещения ТБ в виде источника гармонических составляющих напрнкения. При каруиении соответствия кежду составом гармонических тока и напряка-нпя неизвестными в'исходных уравнениях являются уровни гармоник как тока, так и напряненяя.

В первом приблиноняи интервал проводимости принимается равным 2Ж-2Л, где вС - угол управления тиристорами, отсчитываемый от нуля фазы напряжения основной частоты на вентилях. После определения неизвестных производится синтез тона в тиристорах ¿r(t)'¡^.(Ia^Sin'iíOst* +Ipi>C0SÍ<jOst). В зависимости от характера изменения ¿T(i) на интервале проводимости осуществляется корректировка длительности интервала, изменение числа уравнений вида (1.1)-(1.2) и производится расчат. Критерием правильности решения является соответствиа длительности интервалов проводящего а закрытого состояния тиристоров, определяемых • по синтезированной зависимости тока ¿rM . заданным при формировании системы уравнений.

Использование метода гармонического баланса становится возможным, когда известна частотная характеристика входного сопротивления внешней сети относительно-ТБ и коэффициенты распределения, позволяющие определить уровни гармоник в схеме при известной их величине у источника. Частотная характеристика сопротивления электроэнергетической системы слоеной структуры представляет собой совокупность частотных характеристик отдельных элементов о учетом их соединения между собой. В работе рассматриваемый диапазон частот ограничивается I кГц, за пределами которого уровни гармонических составляющих считаются пренебренимо малы и не являются определяющими при оценке показателей качеотва и расчетах результирующих величин рентных параметров. Модели и схемы замещения элементов, принятые при выполнении исследований в соответствии с рекомендациями из литературы, отражают их свойства в указанном диапазоне частот.

Для раочета рекиыа работы ЭД с С1К была разработана программа гармонического анализа и оинтеза токов и напряжений ГАСТОН на алгоритмическом языке ФОРТРАН, где ТБ представлялся источником тока гармонических составляющих. На первом этапе определяются частотная характеристика входного сопротивления, эквивалентная э.д.с. и коэффициенты распределения уровней напряжения гармоник в схеме от источника с относительной величиной тока I* = I. Расчет основан на решении системы узловых уравнений методом факторизации с использованием свойств разреженности и структурной симметрии матрицы узловых проводимое тей. На втором этапе производится формирование системы уравнений в соответствии с методом гармонического баланса и использованием результатов расчета по первому этапу. Решение системы осуществляется методом, Гаусса по схеме главного элемента для устранения чрезмерной погрешности, связанной с методом решения. Блок-схема алгоритма расчета представлена на рис.1.

Результаты расчета генерируемых ТБ С Ж гармонических тока и напряжения, сравнение их с получанными для простых схем аналитически, а для' более сложных по мгновенным значениям функции на шаге интегрирования, показали достаточную точность определения уровней гармоник методом гармонического баланса.

Во втором разделе выполнен анализ условий увеличения ВТ, определены зоны резонансного повышения напрянения в воздушных линиях, исследуются величина коэффициента насинусоидальности в узлах ЭП с СТК, уровни па ре на пряв е ни й на изоляции воздушных линий. Исследования про-

8

£/7ое-схема программа расчета уровней гармоник, генгрируемьсх СТК (ГА СТО tí)

Рис.-/.

зддадиоь ва ЭВИ о помощью программы ГАС ТОН применительно к ЗП 115018 Сибирь-Урал о СВС, установленный в угле 2 (рис.2), мощность тирястор-но-реакторной группы которого, соединенной по схеме "треугольник", составляла 1100 МВАр при V = ПО кВ.

Для выделения объекта исследований по соотношении между током и напряжением в схеме замещения Единой электроэнергетической с истомы были получены эквивалентные сопротивления приникающих к ЭП систем.. Модули напряжения основной частота в узлах за исключением узла 3 задавались одинаковыми, а величина модулей принималась такой, чтобы уже на ооновной частоте внутри воздушных линий напряжение достигало 1200 нВ, но не превышало его. Данные расчета частотной характеристики входного сопротивления .относительно узла 8, приводенше к 17- ПО кВ, представлены в табл.1.

Таблица I

Частотная характеристика входного сопротивления схемы Единой электроэнергетической системы

* и>г ■I ; 5 7 П 13

2» , Ом ■ 0,05+^2,2 0,85+;8,3 0,79+^10,8 М8016,2 2,5+^20,9

Исходя из возможности поэтапного ввода оборудования СТК выполнение условий резонансного повышения уровней гармонических достигалась установкой КБ соответствующей мощности. Как показали исследования, генерация ТБ максимальных уровней ВТ тока и напряжения кратности ^ = « 5 происходит при углах управления тиристорами 107,5°-110° (псрв!Й

Ю

максимум) л 145° (второй максимум), а кратности У > 7 прэ«£ =102,5°--105° »«¿»СО0. Условной генерации ТБ максимального уровня ВТ тока в зависимости от входного сопротивления является равенство минимуму модуля внешнего по отнопешт к ТБ сопротивления на частоте рассматриваемой гармонической. На частотах 5-о£ и 7-ой гармоник величина тока при этом в 1,9 и 2,3 раза больиа их уровней в схема СШ баз КБ. В диапазоне изменения параметров сопротивления от минимума рээкткз-ной составляющей до минимума модуля величина ВГ напряжения s узле 8 макоимальна и составила для прзвалирузпдх гармонических в линейных действующих значениях ££ = 38 кЗ и = 36 кВ при модности KS соответственно 390 МВАр и 215 UM р. Отко-зкпэ уровней напряжения перзого и второго максимумов на частоте ВГ с номером У = 5 оказалось разным 1,6, а с номером У = 7 - 1,1. На частотах ВГ кратности У> II увалг-чвЕие уровней напрянения будет происходить при мощности КБ менее 150 !1ВАр, использование которой в составе СТК для позкаенля пропускной способности ЗП нецелесообразно. Звяду мглой величины этих состазляэ-щих в схеме компенсатора без батарзл (1,5 кЗ нз частота 550 Гц л 1,4 кВ на частота 650 Гц) расчеты при условии пх рэзонзконига увеличения но проводились.

В цепях с распределенными параметрами, таких как зоздупклз л:;:«:», происходит изменение уровней ВГ по длпнз цепи. Киорллнзгы точек сксг-ромумов тока и напряяонпя рассчитываются по йормулз:

где - расстояние, отсчитываемое от начала линял со стороны источника ВГ; V*arctf ; -W— откос зтз лъ-ная величина входного сопротивления; tw^Vx^i,' - волнивоз сопротивление цепи;-¿¡Er - входное сопротивление на частоте У -ей гармоники, определяемое со стороны источника; ße-f^V^tit - ксэ;4ацизпт зы; и VSa - удельные реактивные составлявшие продольного сопротивления и прозодзмости на земля ка $ -о." гармонической; L - лгссе целое число пока 0 6 4

Отношение модулей напрянения в точке экстремумов к пх зеличаае на входе определится из выражения:

£ ~ fUt 5 / ■» (KzaCOS -2 У

f" V «Ь

На рас.З представлено распродзлензз кратности нгпряЕзкзя превалирующих ВГ по относанпы к ах величина в узле с истичнахса для участков ЗП 2-1, 2-3 я 3-4. Эаатряхиванные на рисунке сб^гта соихзатстэу-

ют резонансным зонам, где уровни гармоник выше, чей в узле-о источником. Наибольший уровень гармонической с номером У= 5 возникает на участке 2-1 ЭП = 2,9;-Г/ = 350 км), а уровень гармоники Р = 7

краткостиUi/V/t = 5,7 прл.2? = 205 км на участка 2-3.

Обусловленные распределенноетыо параметров линий повышения амплитуд ЕГ, их увеличение при возникновении резонансных явлений могут вызвать превышение результирующего напрякеннл Ui"^/^ I/» над нормируемым да;-:о при допустимой величине коэффициента носинусоядаль-ности пчпряхешш в узлах ЭП. За нормируемую для воздушных линий ЭП 1150 кЗ сло.туат прпппть рассматриваемую как суперпозицию гармонических осксзпс.': и высших частот величину наибольшего рабочего напряке-кнл UHfi= 12СО кВ.

Анализ изкагмЕян синусоидальной $ор!*ц рояикнах параметров в ЭП 1150 кЗ проводился при установке одного CK (базовый вариант) и двух C'iK зпрввляояых синхронно, которые о одержат только тирзз торно-роак-TCpiiy.j группу, Мы^шать СТК в базовое варианте при V = 1200 кВ составляла 1050 ;.¡B.1p. Максимальная величина гармонической напряжения с номером V = 5 в воздушной линии 311 составила II кВ (базовый вариант) н 22 кВ, а величина розультзрупг.ого напряжения и коэффициент насину-соидаи.костя не проышала нормируемых. Уровень ВГ с номерами У> 5 даке гэ второе Езряаитв составил ионов т/> от Un?.

Лсс/одоьаняэ величины пораиапряцоник при вклвчоиаэ в состав С Tú i-'.U проводилось дли базового варианта. Результаты расчетов показали, 4íü наибольшей кратности парокапрн^ения, обусловленные уровнем гармонический с номером J? - 5, возникают при мощности КБ ßxs = 390 UBAp и составили в узле 8 1,17 И, а в воздушной линия участка 1-2 311 1,09*

Уровня напряжения становятся недопустимыми по условию нормального функционирования изоляции ЭП при использовании батареи мощностью от 290 до 550 ИВА р. В узле 8 кратность напрякения превышает Ve в

и(е)/иг

6\ V-5

Рис.з

12

диапазоне мощности КБ 320-440 МВД р. Качество электроэнергии не удовлетворяет нормируемому 2.%) при устзновке КБ мощностью от 275 до 520 ИВАр. В узле 8 коэффициент несинусоидальности напрянения изменялся в пределах от до 35£.

Исследование величины перекапряканий, обусловленных уровнем ВТ кратности }> = 7, проводилось в режимах работы СК с<^= 102,5°-105° и d = DO0. В узле 8 максимальная величина перэнапряаениЗ составила 1,18 и» приг<:= I02,5°-I05° aier 215 MBA р. Превышение краткости напряжения над £5 наступает в диапазона изменения подаст;! КБ ст 170 МВАр до 240 МВАр. Для ^ = DO0, когда уровень генерируемой ТБ гармонической составляющей то:;а с номером У = 5 близок к нулю, г.ара-напряжения ник е.

Для указанных углов управления фазы генерируемых ТВ гармонических с номером ^ = 7 сдвинуты на ISO0. Поэтому максимальной кратности перенэпрянения в ЭП возникают на различных участках и составили 1,03 Vh/> на участке 3-4 в первом я 1,04 UN/> на участка 2-3 во втором случае. Величина напряжения на изоляции зоздусных линий ЭП превышает когда мощность используемой в состэбо СН КБ составляет 150-240 !^ЗАр. Максимальное искажение синусоидально- формы напряжения возникает в узле 4 ЗП и превышает нормируемую вел;!чину при использовании КБ мощность® от 185 до 250 из&р. В диапазоне Qa- 250-385 JOAp величина больие 2%, но определяется уровнями БГ напряжения с номерами V = 5 а V = 7 («£ = 102,5°-105°). В узле подключения тиристорко-рзакторноЛ группы величина Икс для исследуемых режимов изменялась от 7,J до 35>

Проведанные исследования доказали, что включение в состав СIX КБ мощностью больше 550 МВАр, уменьшает асказение синусоидальной фермы напряжения в ЭП, т.е. КБ выполняет Функцию фильтрации ВГ с номерами )>> 5.

В третьем раздела рассматриваются основное метода и средства минимизации ВГ, разработаны требования к пзрамэтрзм фильтра г.ятоЛ гармонической, использование которого з состава CZК обеспечивает нормируемые качество электроэнергии и величину напряжения на азолздаа воздушных линий.

При симметричном управлении тиристорами в трэхфазио:: системе гармоники, кратные трем образуют систему вокторьз нулевой Последовательности, проникновение которых в схоиу исключается соединенном та-ристорно-реакторноЯ группы СИ треугольником. ¿'меныэть состав генерируемых преобразователей ВГ «окно увеличением числа ^зз rpooOpsaD-

13

вателя или использованием схви эквивалентного увеличения фазноати. . Ценза предпочтительны методы уменьшения уровней ВГ и результирующих величин с помощью ограничения диапазона возможных углов управления и скитания напрянения основной частоты. Мероприятием по уменьшению уровней ЗГ является снижение мощности управляемой единицы оборудования или ее деление на л управляемых. В некоторых случаях последовательно с источником ВГ устанавливаются заградительные фильтры или сглаживающие реакторы, роль которых в СШ выполняют управляемые ТБ реакторы.

Перспективным методе;.) уменьшения ВГ является использование частотных фильтров. В реальных условиях из-за несовершенства технологии изготовления составляющих фильтр элементов допускается относительное отклонение индуктивности реактора от номинальной по ГиСТ 1479-69= = OíO,I5 и относительное отклонение емкости батареи фильтра по ГйСТ 1282-68 ¿с = -0,05*+0,1.

Выбор фильтров ВГ производился исходя из возможности поэтапного ввода компенсирующего оборудования и обеспечения пропускной способности ЭП ИБО kB (0,95-I,0)y2tM,. где^а«,- натуральная мощность ЭП, что тробует ис польз ива ния оборудования, генерирующего реактивную мощность-величиной от 300 до 750'УВД р. В этом диапазона установленной мощности КБ возникает необходимость установки наряду с КБ фильтра пятой гармонической. Разработка требований к фильтру приводилась при условии равенства сопротивлений его ветвей по фазам и максимально возможного отклонения параметров составляющих элементов от номиналь- ' ных. Правильность выбора определялась допустимой кратностью перенапряжений на изоляции воздушных линий ЗБ 1150 kB V™^ и величит ной коэффициента вдсянусоидальноста напряжения на шинах подстанций ЭП Кие 2

На частотах выше частоты настройки использование фильтра приводит к увеличению мощности КБ, которая обуславливает резонансное повышение уровней нофальтруамых гармонических составляющих. Подключение фильтра но вызывает изменения предельных величин модуле* сопротивления относительно тиристорно-реакторной группы и ТБ в резонансной области на частотах ВГ кратности II. Ввиду малости генеряру- • емых ТБ гармонических этих частот ражими работы C'IK о фильтром, мощность которого огвочаот условию их резонансного увеличения, не приведут к недопустимой кратности перенапряжений на изоляции воздушных линий а величине ¿Сне на шинах подстанций ЭП 1150 кВ.

If

¿00

Допустимые области номинальной мощности фильтра в зависимости от новости фи ль тр он о М п 9 но и ру и щ э г о устройства представлена на рис.

В области, расположенной ниже зависимости I, иоотость фильтра на удовлетворяет допустимой по услозин искажения напряжения в узле I 2П

а***,ЛГАи 1150 КВ У***2*) = 107,5°

-110°, а в области ниже 2 кратность напряжения на изоляции воздушной линии ЭП превищает Граничила зависимости 3-6 получены исходя из условия ограничения перенапряжений в линиях ЭП до допустимой величины для углов управления тиристорами сС = 102,5°-110° и »¿= 130°. Результаты расчета допустимой номинальной мощности фильтра в составе филырокомпеЕсируюцего устройства а допустимого диапазона изменения Мощности фильтрокомпенгирувщего устройства при фиксированной мощности фильтра пятой гармонической приведены в табл.2.

Таблица 2

Номинальная мощность фильтра пятой гармонической в составе фалыроко-пенсирувщэго устройства

Ш 500 Рис. 4

600

Офку , МВАр 300 350 400 450 500 550

, МВАр 20 > 80 18-40 >110 25-65 >140 35-88 > 170 45-112 > 195 55-135 > 225 :

09г , ЧВАр 20 40 80 120 160 225

й«ХУ , УВАр 300-375 350-475 300 435-550 300-365 520-55С 3 00-430 300-550 ] ...... . 1

Мощность фильтра из оолаоти I соответствует осльее»1 мо^ногта КБ в составе фильтрокоипэнсиру-зщзго устройства, мзпимальная величина которой составляет 280 УЬАр, что оудет приводить I: уменьшении в схеме

15

уровней ВГ составляющих тока и напряжения частоты./у> 550 Гц. С ростом мощности фильтра , назначенной из области II при постоянства мощности фильтрокомпенсируищаго устройства, будет происходить уменьшение по сравнению с допустимыми превалирующих ВГ 5 а ^=7).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Разработаны методика, алгоритм и программа расчета нормальных рекимов работы ЭП о СТК, позволяющие получить амплитуды и фазы гармонических составляющих, осуществить синтез решения с учетом угла управления тиристорами, частотных характеристик сопротивлений элементов электроэнергетических систем и схемы их соединения, произвести оценку качества электроэнергии.

2. Установлены условия генерации тиристорныы блоком С1К максима льнах уровней высших гармонических составляющих тока и напряжения. Превалирующие пятая и седьмая гармоники имеют наибольшую величину при углах управления тиристорами, соответственно,«! = I07,5°-II0Q и <¿ =

= I02,5°-I05°. Условием генерация наибольшей амплитуды составляющих тока является равенство минимуму модуля внешнего по отношения к ти-ристорному блоку сопротивления на частоте рассматриваемой гармонической. Уровни напряжения максимальны в диапазоне изменения параметров сопротивления от минимума реактивной составляющей до минимума модуля.

3. Показано, что определение амплитуд и фаз высших гармонических токов и напряноний в воздушных линиях необходимо проводить с учетом распределенности их параметров. Полоаениа точек о максимальной величиной гармоник напряжения и кратность напрянения в них, ширина резонансной зоны, где кратность на няне, чом в узле с источник ом,определяются величиной входного оопротизления линии на частоте рассыш^ ризаемоЯ гармонической.

4. Дана количественная оценка влияния высших гармоник, проанализировано влияние мощности батараи статических конденсаторов в составе СТС на качество электроэнергии в узлах ЭП 1150 кВ, Уровень пе-ранапрнгвнай на изоляции оборудования. Обусловленные составляющими .

с номерами / = 5 и У= 7 опасные для изоляции перенапряжения или превышение нормируемой величины коэффициента несинусоидальности напряжения в узлах ЭП наступают в диапазона изменения иоцности батареи от 150 ЫВАр до 550 йЗАр. Батарея, мощность которой превышает 550 ИВАр, выполняет функцию фильтрации гармонических составляющих с номерами 5, уменьшая их уровни по сравнению с длпустимымн.

16

5. Показано, что эффективный средством улучшения качества электроэнергии в ЭП с СТК является использование фильтра, настроенного на частоту пятой гармонической, мощность которого долина Сыть не менее 225 МВАр в диапазоне установленной мощности фильтроконпенсируюцаго устройства G3K от 300 МВАр до 550 ¡¿ВАр. Выбор фильтра мощностью, наименьшей из допустимых областей, приводит к использованию батареи статических конденсаторов для фильтрации гармонических с номерами У> II.

6. Предложена методика выбора параметров фильтра пятой гармонической, основанная на критериях обеспечения нормируемого качества электроэнергии и кратности возникающих на изоляции воздупных линий ЬД 1150 кВ перенапряжений. Методика позволяет определить допустимые области номинальной мощности фильтра с учетом, отклонения параметров его элементов от номинальных и установленной мощности фильтрокомпенсиру-ющаго устройства.

?. С использованием составленной программы расчета уризней высших гармоник в слоеных схемах была выполнены исследования несинусоидальности напрякения в узлах системы электроснабжения Байкало-Аыурс-кой магистрали и Юхно-Уральской гялезнол дороги. Разработаны рекомендации по снижению уровней выспих гармоник в соответствии о требованиями норм по качеству электроэнергии.

По материалам диссертация опубликованы следующие работы:

1. Высшие гармоники в гоне статического тнристорного компенса-тора//Тез.докл. к Всесоюз.конф. молодых ученых а специалистов по вопросам повышения надежности работы энергосистем 8-10 июня 1962г. -iL, 1982. - с.56-57 (в соавторстве).

2. Особенности проявления высших гармоник в сетях с распределен-шни параиетраии/Деп. в Инфоризнерго 02.12.85, » 1832 ЭН-Д85. Реф. гаубл. в БУ (ВЙНИШ) "Депонированные научные работы", 1985, te 9,

(в соавторства).

3. Программа расчета уровней выспих гармоник тока в напряжения

! сложных электроэнергетических систзнах/йнформ. листок М 2?4-*85, Но-осиб.территориальный ЦНГЛ (в соавторстве).

4. Оценка уровней гармонии в электропередачах СЗН, оснащенных ' татическими тиристорными компеноаторзми//Тез.докл. к Всвовсз.кокф. олодых ученых и специалистов по вопрооаи повышения "надежности раоо-ы энергосистем 20-22 мая 1986г. - Ц., IS86. - с.53 (в соавторстве).

I?

5. Перенапряжения, обусловленные резонансными явлениями на частотах канонических гармоник в нормальных режимах работы ЭП с СТК // Проблемы оптимизации передачи электрической энергии переменным током: Тез. докл. к научн.семинару 31 ыая-2 июня 1988 г.- М., 1988, с.5-6 (в соавторстве).

6. Расчет уровней гармоник, генерируемых статическим тиристор-нкм компенсатором, методом гармонического баланса //Электротехника.-- 1592. -.V» 8-9. - с.36-40 (в соавторстве).