Повышение пропускной способности линии

Рассмотрим работу электропередачи, состоящей из ге­нератора, повышающего и понижающего трансформаторов Т₁, и Т₂, линии электропередачи Л и нагрузки Н (рис. 2, а).

Рис 2. электропередача (а) и схемы её замещения (б), (в)

Пропускная способность электропередачи — это та наи­большая активная мощность, которую с учетом всех тех­нических ограничений можно передать по линии. Техничес­кие ограничения определяются: устойчивостью параллель­ной работы генераторов системы, нагревом отдельных элементов передачи, значением длительно допустимого на­пряжения, потерями накорону в линии и другими факто­рами.

Если не учитывать технические ограничения, то про­пускная способность Р_нб равна

Чем больше пропускная способность электропередачи Р_нбтем большую мощность можно передать по линии. По­вышение пропускной способности - важная технико-эконо­мическая задача, так как это позволяет отказаться от строительства дополнительных линий и обеспечить переда­чу потребителю необходимой мощности. Важно не только повышать пропускную способность сооружаемых линий, но и не допускать аварийного ее снижения.

Мероприятия по повышению пропускной способности вновь сооружаемых и существующих электропередач вклю­чают, в частности, действие на Е_q, U₂ и x_Σ .

ЭДС генератора E_qрегулируется током возбуждения ге­нератора. При авариях важно поддерживать возбуждение генератора, т.е. не допускать условия Р_ПБ<.Р_Т, при кото­ром надо снижать передаваемую по линии мощность.

Суммарное сопротивление x_Σ и его составляющие целе­сообразно уменьшать. Сопротивления генераторов и транс­форматоров уменьшают путем применения специальных сортов сталей и специальных конструктивных решений. Индуктивное сопротивление линий 330 кВ и более высоко­го напряжения снижают с помощью расщепления фазы фазу выполняют не из одного, а из нескольких параллель­ных проводов. В линиях с U_ном= 330 кВ провод расщепляется на два, для 500кВ на 3.

Применение продольной компенсации (см рис.3) является одним из целесообразных и распространенных средств повышения пропускной способности линий дальних электропередач. Конденсаторы УПК, включенные последовательно в линию, уменьшают результирующее реактивное сопротивление линии: jx_рез =jх_л – jx_н

Мощность и место размещения УПК на линии должны быть обоснованы технико-экономическими расчетами. При умеренной величине продольной компенсации ограничиваются одной УПК на линии. Если сопротивление конденса­торов УПК таково, что компенсируется 50 % или более сопротивления линии, то необходимо выполнить УПК не меньше чем на двух подстанциях. Сосредоточение слишком большого компенсирующего сопротивления в одном месте приводит к увеличению кратности внутренних перенапряжений и вызывает трудности в обеспечении правильного действия применяющихся в настоящее время устройств релейной защиты.

Линии дальних электропередач могут выполняться по блочной или связанной схеме. В блочной схеме электропе­редача разделена на блоки генератор — трансформатор — линия (рис. 4, а).

Повреждение любого из элементов блока приводит к его отключению и к уменьшению мощно­сти электропередачи. Такая схема дешевле связанной, но менее надежна, и ее применение допустимо лишь при наличии большого резерва мощности в приемной системе. При эксплуатации линии очень важно, чтобы уменьше­ние Р_нб в послеаварийном режиме было допустимым. Ре­зультирующее сопротивление двух параллельных блоков в нормальном режиме

Если из-за аварии отключится один блок, то x_Σ =х_л +x_т+ x_г. При этом х _Σ увеличится, что приведет к снижению Р_нб . На рис. 4, в приведены зави­симости Р_нб: 1 — для нормального и 2 — для послеаварийного режимов. В послеаварийном режиме Р_нб меньше, чем мощность первичного двигателя Р_т. Чтобы этого не происходило, нельзя допускать существенного сниже­ния Р_нб

Связанная схема предусматривает объединение парал­лельных цепей на промежуточных подстанциях, предназначенных для связи с промежуточными энергосистемами. По дальней передаче со связанной схе­мой можно передавать не только мощность Р₂в приемную энергосистему в конце передачи, но и мощность Р₃ в про­межуточную энергосистему с шин подстанции 3. Промежуточные подстанции делят линию электропере­дачи на участки, что способствует увеличению пропускной способности электропередачи, так как при повреждении участка отключается только цепь этого участка, а не вся линия. Кроме того, присоединение промежуточных энерго­систем в определенной мере стабилизирует напряжение на подстанции, что также является косвенной мерой увеличе­ния передаваемой по линии мощности. Если на начальном этапе сооружения электропередачи не предполагается строительство промежуточных подстанций, то тогда на ли­нии предусматривают переключательные пункты ПП. Промежуточные подстанции или переключательные пункты делят длинную линию на короткие участки. Допустим, что сопротивление одной цепи линии равно х_Л и длины всех участков одинаковы.

На рисунке: 1 — передаваемая мощность в нормальном режиме; 2 — в послеаварийном режиме без промежуточных подстанций или переключательных пунктов; 1’— в послеаварийном режиме с промежуточными подстанциями или переключательными пунктами.

Сооружение переключательного пункта по затратам практически равноценно сооружению промежуточной подстанции без учета стои­мости трансформаторов. Поэтому необходимость строительства переключательных пунктов должна быть обоснована технико-экономическими расчетами.

На мощных подстанциях применяются синхронные компенсаторы с регуляторами сильного действия. В этом случае они предназначены не только для регулирования напряжения, но и для повышения устойчивости электрической системы. Синхронные компенсаторы могут быть заменены на ИРМ, выдающими в линию или поглощающими из нее реактивную мощность и обеспечивающими поддержание напряжения в точке их присоединения. Применение регулируемых устройств поперечной компенсации позволяет изменять характеристики линии, ее натуральную мощность и вести режим так, чтобы натуральная мощность всегда соответствовала передаваемой. При этом достигается наиболее благоприятное распределение напряжения вдоль линии, увеличивается ее пропускная способность.