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

СИШРСКИЙ ПОТНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ

На правах рукописи

ИВАНОВ Анатолий Викторович

ВЫС01ИЕ ГАРМОШКИ И ИХ ОГРАНИЧЕНИЕ В ЭП 1150 КВ, ОСНАЩЕНИЙ СТАТИЧЕСКИМ ТИРЛСТОИКМ КОМПЕПСАТОРСЧ

Спеш1алыгость 05.14.02 - Электрические станции (электрическая часть), сети, электроэнергетические система и управление ими

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата -технических наук

Новосибирск - 1993

Работа выполнена в.Сибирокои научно-иссладиватальсксы инсгиту та энзргатикв (г.Новосибирси).

Научный руководя гель: доктор технических наук, - 01.В.0. Санородов ГЛ.

Официальные оппоненты:

Ведущее предприятие:

доктор технических наук, профессор Кадоиовая К Л.

вандидат техввчесвих наук, от.к.0. Гзсвв А.П.

Воеооюзный ваучно-иосладо-вата льоввй иштвтуг елакт-роэнвргатинн ВШИЭ

Защита оостоитоя п26* сре&ра^Л 1993[г. в 40 часов У'З минут ва заоадзнии специализированного совета K-I44.04.0I по присуждению учевой степени кандидата технических наук в Сибирской научно-исследовательской институте энергетики по адросу: 650091, г.Новосибирск-91, ул.Фрунзе ,9.

С диссертацией можно ознакшитвоя в библиотеке института.

Автореферат разослан " л-х&срл юэ^г.

Ученый секретарь специализированного совета К-144.04.01

К.Т.Е., от.н.о. А.Т.Овсянников

ОБЩАЯ ХШКТЗРИЗТША РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Формирование Единой электроэнергетической системы страны на основа менсистемных электропередач (ЭП) в условиях возрастающих потоков я дальности транспорта электроэнергии повышает вагность задачи регулирования напряжения и реактивной мощности.

К устройствам управления реактивной мощность и предъявляются зес-ткие требования обеспечения высокой пропускной способности ЭП и экономичного потокораспределения, что связано о необходимостью плазного изменения пошлости компенсирующих устройств в широкой диапазоне. Большинство современных управляемых статических компенсаторов являются нелинейными элементами, генерирующими высшие гармоники (ВГ) тока и напряяения, снижающими качество электроэнергии.

В настоящее время в нашей стране и за рубежом ведутся исследования по уменьшению неблагоприятного воздействия на оборудование ВГ тока и напряяения, исключении возможности возникновения резонансных явлений на повышенных частотах. Много исследований выполнено в с знай а оснащением ЭП статическим тириоторным компенсатором (СИ), привлекательной стороной которого является многофункциональность, надойность, экономичность, удобство в эксплуатации.

В работе проведено исследование высших гармонических составляющих реашных параметров в ЭП 1150 кВ с СИ с учетом угла управления тиристорным блоком (ТБ), развития резонансных явлений при включении в состав компенсатора конденсаторной батареи (КБ) и фильтра зысшой гармонической. Рассмотрены особенности изменения амплитуд и фаз ВГ в протяженных воздушных линиях. Пониженный запас пр'очнооти изоляции ЗП сверхвысокого и ультравысокого напряжения обуславливает актуальность более полной оценки уае на стадии проектирования надежности работы изоляции в условиях генерация ТБ СИ гармонических тока и из прятания.

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

Работа выполнялась в рамках отраслевой НТП Минэнерго СССР: "Осуществить дальнейшее развитие Здиной электроэнергетической системы СССР с цолью повышения ее эффективности, надежности работы и снинония потерь электроэнергии в электрических сетях".

3

Целью работы является разработка методики расчета нормальных режимов работы ЭП о СИ, учитывающей искажение синусоидальной формы ре-кимню: параметров, исследование величины изканения, а также методики выбора параметров фильтрующего оборудования.

Задачи диссертационной работ;

- разработать методику и программу расчета на ЭВЫ уровней высших гармоник, вносимых СТК в различных ракимах работы ЭП;

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

- оценить влияние высших гармонических на величину возникающих на изоляции воздувных 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 патриц, методов гар-моническогй баланса, математического моделирования на ЗВЦ, теории установившихся режимов в электрических системах.

Основные научные результаты и их новизна. На основа разработанных автором методик расчета установившихся ренинов работы в схемах с тиршторным преобразователем и выбора защитных мероприятий, реализованных в виде программ для ЭВМ, произведено исследование комплекса вопросов по проблеме исканения синусоидальной формы режимных параматров, качества электроэнергии, определения параметров фильтрующего оборудования в нормальных режимах работы 5П 1150 кВ Сибирь-Урал, оснащенной С ВС.

ПредлоЕен метод гармонического баланса для расчета уровней гармоник в схемах о СТК с учетом его режима работы, сложной структуры и частотных характеристик отдельных элементов электроэнергетических систем.

Определен характер зависимости высших гармонических составляющих тока в напрякения 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 расстояния до источника.

Проведены исследования уоловий возникновения опасных для изоля-

4

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

Установлено, что показателями, определяющими необходимость ограничения уровней высших гармоник, являатся величина коэффициента несинусоидальности напряжения в узлах ЭП и кратность перенапряжений, возникающих на изоляции линий в резонансных зонах.

Предложено осуществлять приведение к нормируемому искажение синусоидальной формы рекиыных параметров, используя фильтр пятой гармонической, мощность которого выбирается исходя из мощности фильтрокоы-пенсирукщего устройства а частотной характеристика сопротивления «xeij и.

Практическая ценность. Разработано программноз обеспечение для расчета на ЭВМ режимов работы СВС а ЭП, позволяющее определять уровни высших гармоник тока и напрягения, генерируемые тиристорным блоксы, результирующие величины реяимных параметров в ветвях и узлах схемы, произвести оценку качества электроэнергия и проварить правильность выбора защитных мероприятий по уменьшению уровней высших гармоник до нормируемых, на стадия проектных разработок определить требования к параметрам оборудования СИ для повьгаеняя его эффективности и сниаа-ния затрат.

Разработаны рекомендации по выбору номинальной мощности фильтра пятой гармонической в составе фильтрокоипенсирующэго устройзтва СТК для ЭП 1150 кВ, который обеспечивает оникение уровня напряненая фильтруемой частоты и возникающие на изоляции линий 2П перенапряжения до допустимой по нормам качества электроэнергии и нормального функционирования изоляции величины.

Программа расчета ка ЗШ уровней высших гармоник в сложных схемах, содержащих источники несинуоопдальности, мозгет быть использована при решении ряда других задач. На ее основа.были проведены исследования исканония сануооидальной формы напряненая в узлах система электроснабжения Байкало-Амурской магистрали, разработаны рекомендации по с никению уровной высших гармоник з система электроснабжения Югно-Уральской железной-дороги.

Достоверность результатов работы оснозывается на использовании достаточно строгих математических моделей для описания про-

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

Внедрение результатов работы. Результаты работы оформлены в виде б отчетов по НИР, зарегистрированных во ВНТИЦ, (инв.№ Б949723, 028I60I4923, 02830045614, 02830018892, 02860055095, 02850041354) и использованы:

- БГШ и НИИ "Энергосетьпроект" при разработке новых способов

и средств повышения эффективности и надежности ЭП 1150 кВ и их под- • станций;

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

Апробация работа. Материалы диссертационной работы докладывались:

- на Всесоюзной конференции молодых ученых и специалистов по вопросам повышения надежности работы энергосистем (Новосибирск,июнь 1982 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 работа;.;.

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

■ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТУ

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

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

режимных параметров предлагается проводить о использованием метода ■ гармонического баланса. Для схемы замещения ТБ СТК в в идо источника гармрнических составляющих тока для любого момента времени Ь на интервале проводимости долнно соблюдаться равенотво:

^.[(ZaV COS-iUsi-lрч Sin Vb)st)Ipi * СZa-iSi/l 1)lOf t + ^

+Z>» C0Si)cost)Iav] - - Esln (u>st * Ve),

где f¡¡jj-= -jj- - кратность частоты гармонических составляющих (fs = 50 Гц); Д,уи - активная и реактивная составляющие эквивалентного сопротивления схемы относительно ТБ на частото , определяемого в соответствии с методом эквивалентного генератора; £ и fe - модуль и фаза эквивалентной э.д.с.; leib Ipj» - активная и реактивная составляющие неизвестных уровней гармонических тока источника.

На интервале, когда тиристоры закрыты

7¡.(lp)>cos$u)st * la* Sin ■)u}st)"P. С1-2)

Разделив интервал периодичности тока через вентили на число неизвестных Л , для ряда равноотстоящих точек , где ¿= 1,2,3,..., л , составляется система из уравнений вида (I.I), если cOsti попадает на интервал проводимости, или (1.2), если cosií¿ находится .внутри интервала, соответствующего закрытому состоянию тиристоров.

Аналогичную систему уравнений мояно составить для схемы замещения ТБ в виде источника гармонических составляющих напрняения. При нарушении соответствия между составом гармонических тока и напряке-нпя не и зз ос тними в исходных уравнениях являются уровни гармоник кап тока, так и напряжения.

В первом приближении интервал проводимости принимается равным ¿Ж-2Л, где сС - угол управления тиристорами, отсчитываемый от нуля фазы напряжения основной частоты на вентилях. После определения неизвестных производится синтез тока в тиристорах ¿r(¿h^(Ja¡>$¿nVoigt+ *IpíCoS$(jOst). В зависимости от характера изменения ir(i) на интервале проводимости осуцзствляется корректировка длительности интервала, изменение числа уравнений вида (1.1)-(1.2) и производится расчет. Критерием правильности решения является соответствие длительности интервалов проводящего и закрытого состояния тиристоров, определяемых по синтезированной зависимости тока ¿rCi) , заданным при формировании системы уравнений.

Использование пагоде гармонического баланса становится возможный, 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 систеиы сложной структуры представляет собой совокупность частотных характеристик отдельных элементов о у четой их соединения между собой. В работе рассматриваемый диапазон частот ограничивается I кГц, за пределами которого уровни гармонических с оставляющих считаются пренебрежимо малы и не являются определяющими при оценке показателей качеотва и расчетах результирующих величин режимных параметров. Подели и схемы замещения элементов, принятые при выполнении исследований в соответствии с рекомендациями из литературы, отражав! их свойства в указанном диапазоне частот.

Для расчета режима работы ЭП с С Ж была разработана программа гармонического анализа и оинтеза токов и напряжений ГАС ТОН на алгоритмическом языке ФОРТРАН, где ТБ представлялся источником тока гармонических ооотавляющих. На первом этапе определяются частотная характеристика входного сопротивления, эквивалентная э.д.с. и коэффициенты распределения уровней напряжения гармоник в схеме от источника о относительной величиной тока I* - I. Расчет основан на решении систеиы узловых уравнений методом факторизации с использованием свойств разрешенноети и структурной симметрии матрицы узловых проводимое тей. На второй 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 предотавлена на рис.1.

Результаты расчета генерируемых ТБСШ гарыднических тока и напряжения, сравнение их с полученными 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 тазделе выполнен анализ условий увеличения ВТ, определены зоны резонансного повышения напряжения в воздушных линиях, исследуются величина коэффициента несинусоидальности в узлах ЭП с С1К, уровни перенапряжений на изоляции воздушных линий. Исследования про-

8

Блок-схема программе расчета ьро&еи гармони*:, генерируемых СТК (ГА СТО И)

Рис.*

годились на ЭВИ о помощью программы ГАСТОН применительно к ЭП II50iB Сибирь-Урал о СЖ, установленным в узле 2 (рис.2), мощность тиристор-но-реакторной группы которого, соединенной по схеме "треугольник", о оставляла IIOO 1Шр при V - НО кВ.

Для выделения объекта исследований по соотношении ыекду током и напряжением в охеые замещения Единой элоктроэнорготичаской системы были получены эквивалентные сопротивления приникающих к ЭП систем.. Модули напряжения основной частот в узлах за исключением узла 3 задавались одинаковыми, а величина модулой принималась такой, чтобы уяв на основной частоте внутри воздушных линий напряжение достигало 1200 кВ, но не превышало его. Данные расчета частотной характеристики входного сопротивления .относительно узла 8, приведенные к V = НО кВ, представлены в табл.1.

Таблица I

Частотная характеристика входного сопротивления схемы Единой электроэнергетической системы

' u>s I ' 5 7 II 13

zv , Ом ■ 0,05+j2,2 0,85+/8,3 0,79+jIO,8 M8tjl6,2 2,5+j20,9

Исходя из возможности поэтапного ввода оборудования С Ж выполнение условий резонансного повышения уровней гарлонических достигалась установкой КБ соответствующей мощности. Как показали исследования, генерация ТБ максимальных уровней ВГ тока и напряжения кратности $ = = 5 происходит при углах управления тиристорами Ю7,5°-1100 (первый

Ю

максимум) и 145° (второй максимум), а кратности 9 = 7 при«£ =102,5°--105° и «¿=130°. Условном генерации ТБ максимального урозня ВГ тока в зависимости от входного сопротивления является равенстзо минимуму модуля внешнего по отношению к ТБ сопротивления на частоте рассматриваемой гармонической. На частотах 5-о;; и 7-ой гармоник величина тока при этом в 1,9 а 2,3 раза больше их уровней в схеме СТК Саз КБ. В диапазоне изменения параметров сопротивления от'минимума реактивной составляющей до минимума .модуля величина ЗГ напряжения в узла 8 максимальна и составила для превалирующих гармонических з ли не;: ну х действующих значениях Vg = 38 кЗ и = 36 кВ при мощности КБ ctc,r-ветственно 390 ИВАр и 215 !Шр. Отношение уровней напряжения парзого и второго максимумов на частоте ВГ с номером У = 5 оказались разним 1,6, а с номером У = 7 - 1,1. На частотах ВГ кратности II увеличение уровней напряжения будат происходить при мощности КБ менее 150 UBAp, использование которой в составе СТК для повышения пропускной способности ЗП нецелесообразно. Ввиду налой величины этих составляющих в схеме компенсатора боз батарея (1,5 кВ ка частоте 550 Гц я 1,4 кВ на частоте 650 Гц) расчеты при условии пх резонансНи?о увеличения но проводились.

В цепях с распределенными параметрами, таких как ::оз,-у;:н:10 происходит изменение у ровной ВГ по длине цепи. Хиорглпт:; точек гке;-ромумов тока я нзпрпаои.чя рассчитывается по Сормула:

Ut гл**

где - расстояние, отсчитываемое о? начала линии со сторон:; источника ВГ; Varctg -A^l^t ■ -/^/-'W^-игнссн^ль-

* п ia л Х/> т ' .—-J-,

ная величина входного сопротивления; =vx^4, - волновое сопротивление цепи; Zfx - входное сопротивление на частоте 9 -ой гармоники, определяемое со стороны источника; ~ коэффициент ia-зы; и V/o - удельные реактивнее составлявшие продольного сопротивления и прозодзмости на земля кз -ой гармонической; L - .vc.ee целое число пока 0 * xi £ ¿¿л ■

Отношение модулей напряжения в точке экстремумов к их величине на входе оппеделятся из выражения:

К (<„cos -

На рис.3 представлено распределение кратности напряжения превалирующих ВГ по отношении к их величина в узле с источником для участков ЭП 2-1, 2-3 и 3-4. Заштрихованные ка рисунка области соотзетотэу-

ют резонансным зонам, где уровни гармоник вышэ, чем в узла о источником. Наибольший уровень гармоничоской с номером У = 5 возникает на участке 2-1 ЭП = '¿,Э\Х{-~ 350 км), а уровень гармоники 9 = 7

кратности - 5,7 пр:|ДУ= 205 км на участке 2-3.

Обусловленные распределенностью параметров линий повышения амплитуд ВГ, их уволичоние при возникновении резонансных явлений могут визвать провисшие результирующего напряиения &<>*"(над

нормируемым да;>:е при допустимой величина коэффициента носинусоидаль-ности напряжении в узлах ЭП. За нормируемую для воздушных линий ЭП 1150 кВ следует принять рассматриваемую как суперпозицию гармонических основнс;: и высших частот во л:: чину наибольшего рабочего напряжении Ои»= 12СО кВ.

Анализ нскакенин синусоидальной формп ро;;имных параметров в ЭП 1150 кВ проводился при установке одного ОГК (базовый вариант) и двух С Га управляем:-« синхронно, которые содержат только тиристорно-роак-гсрпу;з группу. Мощность СТК в базовом варианте при V = 1200 кВ составляла 1050 ;.;ВДр. Максимальная величина гармонической напряжения с номером У = 5 в воздупной линии ЗП составила II кВ (базовый вариант) и 22 кВ, а величина результирующего напряжения и коэффициент ¡исину-соидэльности на проьиззли нормируемых. Уровень ВГ с номерами У > 5 дп:-:о второе варианте составил менее Т/а от 1Л//>.

Лсс/одс^ание величины пераиэпря;.:анпк при включении в состав СТК КИ провод:!лееь для базового варианта. Результаты расчетов показали, что на ибо лы:еЛ кратности перенапрягают, обусловленные уровнем гармонически;! с номером У = 5, возникают при мощности КБ Оке = 390 МВАр и составили в узле 8 1,17 К, а в воздушной линии участка 1-2 ЭП 1,09*

Уровни напряжения становятся недопустимыми по условии нормального функционирования изоляции ЭП при использовании батареи мощностью от 290 до 550 УВАр. В узле 8 кратность напряжения превышает V» в

12

диапазоне мощности КБ 320-440 ЛВАр. Качастзо электроэнергии не удовлетворяет нормируемому пра установке КБ мощностью от 275 до 520 läBAp. В узла 8 коэффициент несинусоидальности напрякания изменялся в пределах от IOfi до 35%.

Исследование величины паренапрязаний, обусловленных уровнем ВТ кратности V = 7, проводилось в режимах работы СИ с<^= 102,5°-105° и ti = DO0. В узле 8 максимальная величина перанапрякений составила 1,18 Vi при«С = I02,5°-I05° a Ä*= 215 LiBAp. Превыиение кратности напряжения над Di наступает в диапазоне изменения мощности КБ от 170 ЫВАр до 240 UBAp. Для *£ = 130°, когда уровень генерируемой ТБ гармонической составляющей то:;а с номером У = 5 близок к нули, пере-напрянения нике.

Для указанных углов управления фазы генерируемых ГБ гармонических с номером ^ = 7 сдвинуты на 180°. Поэтому максимальной кратности пореязпрянения в ЭП возникают на различных участках и составила 1,03 ХГмр на участке 3-4 в первом и 1,04 üitß на участка 2-3 во втором случае. Величина напрякенил на изоляции зоздувных линяй ЭП превышает ££/«, когда мощность используемой в составе СИ КБ составляет I5Ù-240 ü3Ap. Максимальное неказенно синусоидальной формы напряжения возникает в узле 4 ЭП и провисает нормируемую величину при по пользования КБ мощностью от 185 до 250 И ЗА р. В диапазоне На- 250-385 dàâp ззлачинз к*с больше 2J5, но определяется уровнями ВТ напрянзная с номерами ^ = 5 а V = 7 («£ = I02,5Ü-I05°). В узле подключения тиристорко-рэакторксй группы величина Мне для исследуемых режимов изманялась от 7.S до 36>

Проведанные исследования показали, что включение в состав С1ККБ мощностью больше 550 МВАр, уменьсаат искааение синусоидальной ¿ормы напрягения в ЭП, т.е. КБ выполняет функции фильтрации ВГ с номерами 5.

В третьем раздела рассматриваются основное методы и средства минимизации ВГ, разработаны требования к параметрам фильтра пятой гзр-ыонической, использование которого в состава СИ обаспвчаьает нормируемые качество электроэнергия а величину напряжения на нголкциа воздушных линий.

При симметричном управлении тиристорами в трехфазной системе гармоники, кратные трем образуют систеиу вектора нулевой Последовательности, проникновение которых в схэиу жключается соэдпнэнгвм та-ристорки-реакторний группы СИ треугольником, Уменьшать состав гзне-рируамых преобразователем ВГ mosho увеличением числа ;аз г.рэоораэо-

13

вателя или использованием схем эквивалентного увеличения фазности. . Менее предпочтительны методы уменьшения уровней ВГ и результирующих величин с помощью ограничения диапазона возмонных углов управления и снижения напряжения основной частоты. Мероприятием по уменьшению уровней ВГ является снижение мощности управляемой единицы оборудования или ее деление на/? управляемых. В некиторых случаях последовательно с истичшшом ВГ устанавливаются заградительные фильтры или сглахизавщпе реакторы, роль которых в СТК выполняют управляемые ТВ реакторы.

Перспективным методом 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«¿¿ = = 0í0,I5 и относительное отклонение емкости батареи фильтра по ГиСТ 1282-68 еСе = -0,05t+0,I.

Выбор фильтров ВГ производился исходя из возможности поэтапного ввода компенсирующего оборудования и обеспечения пропуакной способности ЭП 1150 кВ (0,95-1,, гдъРнат~ натуральная мощность ЭП, что тробует использования оборудования, генерирующего реактивную мощность-величиной от 300 до 750';.1ВАр. В этом диапазона установленной мощности КБ возникает необходимость установки наряду с КБ фильтра пятой гармонической. Разработка требований к фильтру проводилась при условии равенства сопротивлений его ветвей по фазам и максимально возмокного отклонения параметров составляющих элементов от номинальных. Правильность выбора определялась допустимой кратностью перенапряжений на изоляции воздушных линий ЭП 1150 кВ [//"4r CÍH/¡ и величиной коэффициента носинусоидальности напрякения на шинах-подстанций ЗП Хне -á 2¡i.

На частотах выпо частоты настройки использование фильтра приводит к увеличению мощности КБ, которая обуславливает резонансное повышение уровней нефилируемых гармонических составляющих. Подключений фильтра но вызывает изменения предельных величин модуле/, сопротивления относительно тиристорно-роакторной группы и ТБ в резонансной области на частотах ВГ кратности II. Ввиду малости геноряру-емьгх ТБ гармонических этих частот рекимы работы C'IK о фильтром, мощность которого отвечает условию их резонансного увеличения, не приведут к недопустимой кратности перенапрянений на изоляции воздуиных линий и величина Кне на шинах подстанций ЭП 1150 кВ.

№

200

Допустимые области номинальной мощности фильтра в зависимости от мощности фильтрокомпэнсируощзго устройства представлена на рис.

В области, расположенной ниаа зависимости I, мощность фильтра на удовлетворяет допустимой по условию искагэ-ния напряжения в узла I ЗП

600

Qw.Máap П5°0кВ <¿»<>Z~p) Для^ = Ю?,5'

-IIO , а в области низё 2

гэо ш seo

РисЛ крэтность напряг.ения на изо-

ляции воздушной линии ЭП превышает Vkp. Граничные зависимости 3-5 получены исходя из условия ограничения перенапряЕзний в линиях ЭП до допустимой величины для углов управления тиристорами d. = I02,5°-I10° и o¿= 130°. Результаты расчета допустимой номинальной мощности фильтра в составе фильтрокомпенсируюцего устройства и допустимого диапазона изменения Мощности фильтрокомпонсирувцого устройства пси фиксированной мощности фильтра пятой гармонической приведены в табл.2.

Таблица 2

Номинальная мощность фильтра пятой гармонической в составе фильтроко-пансирующэго устройства

Qfcy , У В.Ар 300 350 400 450 500 550

Q*s . ИВАр 20 > 80 18-40 >110 25-65 >140 35-S3 > 170 45-112 > 195 55-135 > 225

, UBAp 20 40 80 120 160 225

Q**y , lúBAp 3 00-3 75 350-475 300 435-550 300-365 520-55 С 300-430 3GO-55Q

Мощность фильтра из оолаоти I соответствует оольеой иощноетз КБ в состава фильтрокомпонспруищзГо устройства, инициальная ьеличина которой составляет 260 ИЪАр, что оудат ьриьодить i; > пешками s схеме

уровней ВГ составляющих тока и напрякения часготы,^> 550 Гц. С роа-том мощности ультра , назначенной из области II при постоянстве мощности фильтрокомпансирующего устройства, будет происходить уменьшение по сравнению с допустимыми превалирующих ВГ Q>= 5 и 1^= 7).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

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

2. Установлены условия генерации тиристорным блоком СВС максимальных уровней высших гармонических составляющих тока и напряжения. Превалирующие пятая и седьмая гармоники имеют наибольшую величину при углах управления тиристорами, соответственно,^3 I07,5°-II0° и ei -

- 102,5°-105°. Условием генерации наибольшей амплитуды составляющих тока является равенство минимуму модуля внешнего по отношению к ти-рхторному блоку сопротивления на частота рассматриваемой гармонической. Урозни напряжения максимальны в диапазона изменения параметров сопротивления от минимума реактивной составляющей до минимума модуля.

3. Показано, что определение амплитуд и фаз высших гармонических токов и напряжений в воздушных линиях необходимо проводить с учетом распределенности их параметров. Полоаение точек о максимальной величиной гармоник напрянения и кратность напряконая в них, ширина резонансной зоны, где кратность на нине, чем в узла с источником,определяются величиной входного сопротивления линии на частота рассматриваемой гармонической.

Дана количественная оценка влияния высших гармоник, проанализировано влияние мощности батарзи статических конденсаторов в составе СПС на качество электроэнергии в узлах ЭП 1150 кВ, уровень пе-ранапрягоний на изоляции оборудования. Обусловленные составляющими . с номерами У = 5 и 7 опасные для изоляции пореналрякения или превышение нормируемой величины коэффициента несинусоид.чльности напряжения в узлах ЭП наступают в диапазона измешшия мощности батареи от 150 ЫВАр до 550 ÜBAp. Батарея, мощность которой превышает 550 МВАр,. выполняет функцию фильтрации гармонических составляющих с ноыарааи У 5, уменьшая их уровни по сравнению с длпустимыми.

5. Показано, что эффективным средством улучивши качества электроэнергии в ЭП с СТК является использование фильтра, настроенного на час.юту пятой гармонической, мощность которого должна Сыть не менее 225 МВАр в диапазоне установленной мощности филырокомпенсирующего устройства СТК от 3QO МВАр до 550 МВАр. Выбор фильтра мощностью, наименьшей из допустимых областей, приводит к использованию батареи статических конденсаторов для фильтрации гармонических с номерами II.

6. Предложена методика выбора параметров фильтра пятой гарлона--ческой, основанная на критериях обеспечения нормируемого качества электроэнергии и кратности возникающих на изоляции воздушых линий Ы1 1150 кВ перенапряжений. Методика позволяет определить допустимые области номинальной мощности фильтра с учетом, отклонения параметров его элементов от номинальных и установленной мощности фильтрокомпензиру-ющего устройства.

7. С использованием составленной программы расчета уриваей высших гармоник в слоеных схемах были выполнены исследования несинусоидальности напрякения з узлах системы электроснабжения Байкало-Амурской магистрали я Югно-Уральокой железной дороги. Разработаны рекомендации по снижению уровней высших гармоник в соответствии с требованиями норм по качеству электроэнергии.

По материалам диссертация опубликованы следующие работы:

1. Высшие гармоники в токе статического тнристорного компеква-тора//Тез.докл. к Всесовз.конф. молодых ученых и специалистов по вопросам повышения' надежности работы энергосистем 8-10 июня 1962г. -У., 1982. - с.56-57 (в соавторстве).

2. Особенности проявления высших гармоник в сетях о распределенными параметрами/Деп. в Информэнерго Ü2.I2.85, № 1832 ЭН-Д85. Реф. опубл. в БУ (В'ЛШШ) "Депонированные научные работы", 1985, 1а 9,

с.143 (в соавторстве).

3. Программа расчета уровней высших гармоник тока и напрягения в слоеных электроэнергетических системах/йнформ.листок й 274-85, Но-восиб.территориальный ДНИ (в соавторстве).

4. Оценка уровней гармоник в электропередачах СВН, оснащенных " статическими тиристорнмми компенсаторзми//Тез.докл. к Взеоеш.кокф. молодых ученых и специалистов по. вопросам повц'.енвя"надежности расо-ты энергосистем 20-22 мая 1986г. - Ы., IS86. - о.53 (в соавторстве).

17

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

6. Расчет уровней гармоник, генерируемых статическим тиристорам компенсатором, методом гармонического баланса //Электротехника.-- 1992. 8-9. - с.36-40 (в соавторстве).

18