СПОСОБ ОДНОФАЗНОГО АВТОМАТИЧЕСКОГО ПОВТОРНОГО ВКЛЮЧЕНИЯ В ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧАХ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Название	СПОСОБ ОДНОФАЗНОГО АВТОМАТИЧЕСКОГО ПОВТОРНОГО ВКЛЮЧЕНИЯ В ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧАХ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
Разработчик (Авторы)	Качесов В.Е.
Вид объекта патентного права	Изобретение
Регистрационный номер	2101825
Дата регистрации	10.01.1998
Правообладатель	Новосибирский государственный технический университет
Медаль имени А.Нобеля

Описание изобретения

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано при осуществлении однофазного автоматического повторного включения (ОАПВ) в электропередачах высокого и сверхвысокого классов напряжений.

Известен способ осуществления ОАПВ в электропередачах переменного тока (Knudsen N. Single-phase switching of transmission lines using reactors for extinction of the secondary arc./CIGRE, rep. N 310,1962, 11 pp.), при котором компенсация режимных параметров бестоковой паузы ОАПВ тока подпитки дуги (I_д) и напряжения (U_в), восстанавливающегося на поврежденной фазе после погасания дуги подпитки, осуществляется введением в канал дуги подпитки индуктивного тока от неповрежденных фаз линии электропередачи путем расшунтирования нейтрали четырехлучевых реакторов, вследствие чего в месте короткого замыкания (в канале дуги подпитки) обеспечивается компенсация электростатической составляющей тока подпитки дуги, а после ее погасания - восстанавливающегося напряжения, обусловленных междуфазными емкостными связями аварийной фазы и неповрежденных фаз. Однако указанный способ ОАПВ является эффективным лишь для воздушных линий (ВЛ) с симметричными фазными параметрами. Компенсация тока подпитки дуги осуществляется принципиально симметричным по фазам шунтирующим реактором (ШР) в то время, как параметры ВЛ несимметричны и токи подпитки дуги при коротких замыканиях на различных фазах ВЛ различны [1] Кроме того, затруднительна компенсация тока подпитки дуги индуктивным током путем применения четырехлучевых реакторов в электропередачах повышенной пропускной способности [2] В этом случае величина индуктивного сопротивления компенсационного реактора становится значительной, что приводит к повышенным уровням напряжения на нейтрали шунтирующих реакторов в цикле ОАПВ и может привести к пробою изоляции их нейтрали.

Кроме того, известен способ осуществления ОАПВ в электропередачах переменного тока (Управление режимами и связь: Обзор докладов международной конференции по большим электрическим системам (СИГРЭ-84)/ Под ред. Ю.Н. Руденко М. Энергоатомиздат, 1986, 160 с.), взятый за прототип, при котором величину и фазу компенсирующего индуктивного тока подстраивают в зависимости от поврежденной фазы путем коммутации фаз шунтирующих реакторов в цикле бестоковой паузы ОАПВ для снижения токов подпитки дуги и восстанавливающихся напряжений до значений, обеспечивающих ее надежное самопогасание. Изменение величины и фазы компенсирующего индуктивного тока при использовании этого способа может быть лишь дискретным (в зависимости от числа коммутируемых реакторов), поэтому компенсация оказывается не всегда оптимальной, а способ ОАПВ малоэффективным. При применении этого способа требуется выполнение дополнительных коммутаций выключателями шунтирующих реакторов, что приводит к усложнению ОАПВ. Кроме того, применение этого способа так же, как и ранее описанного, приводит к повышенным уровням напряжения на нейтрали шунтирующих реакторов в цикле бестоковой паузы ОАПВ, что может привести к пробою изоляции, и 2таким образом ограничивает применение этого способа, или требует ее усиления, что сопряжено с удорожанием шунтирующих реакторов.

Анализ приведенного уровня техники свидетельствует о том, что задачей изобретения является создание способа ОАПВ в электропередачах переменного тока более эффективного, простого и с более широкой областью применения.

Это достигается тем, что в известном способе ОАПВ, заключающемся в том, что компенсация тока подпитки дуги и восстанавливающегося напряжения в месте короткого замыкания осуществляется индуктивным током путем расшунтирования нейтрали четырехлучевых реакторов, осуществляют дополнительную емкостную компенсацию тока подпитки дуги и восстанавливающегося напряжения от источников э.д.с. примыкающих систем фазы, отключенной в цикле ОАПВ.

На фиг. 1 приведена одна из возможных схем электропередачи, реализующая прелагаемый способ ОАПВ; на фиг. 2 зависимости токов подпитки дуги (I_д) от коэффициента компенсации междуфазной емкости ВЛ (K_фф) четырехлучевыми реакторами при предельном положительном (а) и отрицательном (б) угле передачи мощности δ на линии; на фиг. 3 упрощенная расчетная схема замещения для определения электростатической составляющей тока подпитки дуги в режиме бестоковой паузы ОАПВ (а) и векторные диаграммы токов и напряжений (б).

Устройство (фиг. 1) содержит схему электропередачи, соединяющую отправную (1) и приемную (2) системы. Фазные провода 3, 4, 5 соединены с шинами систем линейными выключателями (6), параллельно которым включены батареи конденсаторов (7). По концам линии установлены шунтирующие (8) и компенсационные (9) реакторы, образующие четырехлучевые реакторы, и выключатели (10), шунтирующие компенсационные реакторы в нормальном эксплуатационном режиме.

Способ осуществляется следующим образом.

1. Оптимизируется коэффициент компенсации междуфазной емкости ВЛ (K_фф) четырехлучевыми реакторами: K_фф= Xc_фф/(X 

/X_N+3X_p), где Xc_фф, X_p, X_N -, соответственно, междуфазное емкостное сопротивление ВЛ, индуктивное сопротивление шунтирующего и компенсационного реакторов. Оптимальный коэффициент компенсации для положительных (K_ффопт+) и отрицательных (K_ффопт-) углов передачи мощности δ определяется, соответственно, как точка пересечения кривых I_дА= f(K_фф) фазы "A" (фиг. 2, а) и фазы "C" (I_дС, фиг.2, б) с кривой I_д= f(K_фф) при d0^o. Для обоих направлений передачи мощности оптимальный коэффициент выбирается равным коэффициенту, полученному при отрицательных углах d, т.е. K_ффопт K_ффопт-.

2. При коротких замыканиях на фазах, имеющих значительные величины токов подпитки дуги при оптимальном коэффициенте компенсации ( это "особая" фаза - фаза, занимающая среднее положение на среднем участке однократного цикла транспозиции проводов ВЛ, при положительных углах передачи мощности d и, "неособые" фазы при отрицательных углах d дополнительная компенсация осуществляется емкостным током от источников э.д.с. примыкающих систем отключенной фазы, посредством введения в место КЗ дополнительного емкостного тока, протекающего через батареи конденсаторов (7), соединяющих отключенную фазу с шинами систем.

В этом случае компенсирующий ток _к (фиг.3), протекающий через канал дуги и, направленный противоположно электростатической составляющей тока подпитки дуги _эс, равной отношению эквивалентной междуфазной э.д.с. _ффэ к междуфазному сопротивлению X_ффэ, будет: _кp + _c, где _p индуктивная компонента компенсирующего тока, вызванная включением на ВЛ четырехлучевых реакторов (на схеме замещения она представлена эквивалентной э.д.с. _рэ за сопротивлением X_pэ ); _с емкостная составляющая тока от источника э.д.с. E отключенной фазы, протекающая через емкостное сопротивление X_c.

Величины компенсирующих токов для "особой" фазы при положительных углах δ (I_c+) и, "неособых" фаз при отрицательных углах d (I_c-) определяются следующим образом:
I_c+ (I_д,+ I_д.мин)K₁, I_c- (I_д,+ I_д.мин)K₂,
где I_д,+, I_д.-, ток подпитки дуги "особой" фазы при положительных и "неособых" фаз при отрицательных углах d I_д.мин - минимальный ток, определяемый как ток "особой" фазы при отрицательном угле d (фиг. 2); K₁ и K₂- коэффициенты в диапазоне 11,5.

В таблице применительно к конструкции компактной ВЛ 500 кВ повышенной натуральной мощности [2] приведены результаты, показывающие сравнительную эффективность различных способов ОАПВ (в качестве предельного угла передачи мощности 5 на линии принят угол, соответствующий двойной волновой длине ВЛ).

Из таблицы видно, что при применении предлагаемого способа компенсация режимных параметров бестоковой паузы ОАПВ приводит к их снижению в 1,5.2 раза по сравнению с применением ЧЛР, является более эффективным, чем применение коммутаций фаз шунтирующих реакторов в цикле ОАПВ, и обеспечивает успешное осуществление ОАПВ ( дуга подпитки успешно гаснет при I_д≤50 A_макс, U_в <0,3 U_ф [3] Длительность бестоковой паузы ОАПВ, определяемая величинами тока подпитки дуги и восстанавливающегося напряжения и может быть сокращена на величину порядка 0,2.0,4 с. [3] что увеличивает динамическую устойчивость примыкаемых энергосистем. Снижение напряжения на нейтрали ШР по сравнению с другими способами ОАПВ составляет более 20%
Таким образом, применение предлагаемого способа является более простым, поскольку не требует выполнения коммутаций фаз шунтирующих реакторов, позволяет эффективно снижать режимные параметры бестоковой паузы и осуществлять успешное ОАПВ в более широком диапазоне конструктивных параметров ВЛ, расширяя область применения на линии электропередачи повышенной пропускной способности.

Формула изобретения

Способ однофазного автоматического повторного включения (ОАПВ) в электропередачах переменного тока, при котором компенсацию тока подпитки дуги и восстанавливающегося напряжения в месте короткого замыкания осуществляют индуктивным током путем расшунтирования нейтрали четырехлучевых реакторов, отличающийся тем, что одновременно осуществляют дополнительную емкостную компенсацию тока подпитки дуги и восстанавливающегося напряжения от источников ЭДС примыкающих систем фазы, отключенной в цикле ОАПВ.

Изобретение "СПОСОБ ОДНОФАЗНОГО АВТОМАТИЧЕСКОГО ПОВТОРНОГО ВКЛЮЧЕНИЯ В ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧАХ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА" (Качесов В.Е.) отмечено юбилейной наградой (25 лет Российской Академии Естествознания)
Медаль Альфреда Нобеля

Оформление наградных документов и заказ каталога