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	2160951
Дата регистрации	08.07.1998
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 /1/, при котором величину и фазу компенсирующего индуктивного тока подстраивают в зависимости от поврежденной фазы путем коммутации фаз шунтирующих реакторов (ШР) в цикле бестоковой паузы ОАПВ для снижения токов подпитки дуги и восстанавливающихся напряжений. Изменение величины и фазы компенсирующего 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, известен способ осуществления ОАПВ в электропередачах переменного тока (см. способ в /2/), взятый за прототип, при котором величину сопротивления компенсационного реактора (КР) выбирают в зависимости от поврежденной фазы путем переключения его отпаек в цикле бестоковой паузы ОАПВ для снижения токов подпитки дуги и восстанавливающихся напряжений до значений, обеспечивающих ее надежное самопогасание. Изменение величины компенсирующего тока при использовании этого способа так же, как и при первом рассмотренном способе, может быть лишь дискретным (в зависимости от отпайки, на которую включен компенсационный реактор), поэтому компенсация может быть оптимальной лишь при передаче по линии какой-то конкретной мощности (т.е. при определенном угле передачи мощности δ на линии) и для конкретного места короткого замыкания на линии. Кроме того, его применение при оснащении ВЛ управляемыми шунтирующими реакторами установление требуемой компенсации практически невозможно из-за дискретного изменения сопротивления КР. Таким образом, эффективность снижения тока подпитки дуги для данного способа ОАПВ так же, как и первого, низка при варьировании таких параметров как угол передачи мощности на линии, место короткого замыкания и мощность подключенных к линии ШР (или управляемых реакторов).

Анализ приведенного уровня техники свидетельствует о том, что задачей изобретения является создание более эффективного способа снижения тока подпитки дуги при ОАПВ в электропередачах переменного тока.

Это достигается тем, что в известном способе ОАПВ, заключающемся в том, что величину сопротивления компенсационного реактора дискретно подстраивают в зависимости от поврежденной фазы путем переключения его отпаек в цикле бестоковой паузы ОАПВ, осуществляют управляемое, плавное изменение сопротивления компенсационного реактора в зависимости от мощности передаваемой по линии: уменьшают сопротивление КР для фазы, занимающей среднее положение на среднем участке транспозиции проводов ВЛ, и увеличивают для остальных фаз при увеличении положительного угла передачи мощности и, выполняют обратное для отрицательных углов; увеличивают сопротивление КР при уменьшении мощности ШР; уменьшают зависимость сопротивления КР от угла передачи мощности на линии при смещении места короткого замыкания к середине ВЛ, приближая его величину к оптимальной при отсутствии передачи мощности по ВЛ.

На фиг. 1 приведена одна из возможных схем электропередачи, реализующая предлагаемый способ ОАПВ; на фиг. 2 - зависимости токов подпитки дуги (I_д) от сопротивления компенсационного реактора (X_н) при предельном угле передачи мощности δ на линии δ_макс= 2,5λ, λ- волновая длина ВЛ); на фиг. 3 и 4 - зависимости оптимального сопротивления КР различных фаз ВЛ от передаваемой по линии мощности, соответственно, для положительных (T-1) и отрицательных (T-2) углов δ и мощности ШР, близкой к полной компенсации зарядной мощности ВЛ (Q_шр=Q), и коротком замыкании в начале ВЛ; на фиг. 5 - зависимости оптимального сопротивления КР при половинной мощности ШР (Q_шр=Q/2) и коротком замыкании в начале ВЛ (сплошная линия) и на расстоянии одной трети длины ВЛ (пунктирная линия) при положительных углах передачи мощности δ (T-1); на фиг. 6 - схема замещения при расчете электромагнитной составляющей тока подпитки дуги при к.з. в середине ВЛ.

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). По концам линии установлены шунтирующие (7) и управляемые компенсационные реакторы (8), образующие четырехлучевые реакторы, и выключатели (9), шунтирующие компенсационные реакторы в нормальном эксплуатационном режиме.

Способ осуществляется следующим образом.

На основе расчетных зависимостей токов подпитки дуги от величины сопротивления (или мощности) компенсационного реактора для конкретного угла передачи мощности δ на линии и места короткого замыкания для различных фаз ВЛ определяются оптимальные величины сопротивления компенсационного реактора X_н.опт.γ (γ = A,B,C), обеспечивающие минимум тока подпитки дуги (фиг. 2) /3/. На основе значений оптимальных сопротивлений, полученных для различных углов δ, из семейства кривых, аналогичных приведенным на фиг. 2, строятся зависимости оптимальных величин сопротивлений компенсационного реактора (фиг. 3 и 4).

Зависимости, приведенные на фиг. 3 и 4, получают для всего возможного диапазона изменения мощности шунтирующих реакторов (Q_шр=var). При этом, при малых углах передачи мощности на линии величина сопротивления компенсационного реактора X_н может быть определена по выражению

исходя из полной компенсации электростатической составляющей тока подпитки дуги I_эс, где X_Сфф - междуфазное емкостное сопротивление, обусловленное междуфазной емкостью; X_р - сопротивление эквивалентного шунтирующего реактора. Согласно вышеприведенному выражению величина сопротивления компенсационного реактора с уменьшением мощности шунтирующих (или управляемых) реакторов возрастает, чему соответствует смещение зависимости оптимальных значений сопротивлений КР от угла передачи мощности в область больших значений X_н (см. фиг.3 и 5).

Смещение места короткого замыкания (I_кз) к середине ВЛ приводит к уменьшению электромагнитной составляющей тока подпитки дуги I_д.эм. При коротком замыкании в середине ВЛ в предположении идеальнотраспонированной ВЛ I_д.эм = I_д.эм1 - I_д.эм2 = 0, где I_д.эм1= I_д.эм2= 0,5E_пр/(ωL_ф/2-(ωC_ф/2)^-1), L_ф - продольная индуктивность фазы; C_ф - фазная емкость; E_пр - продольная э. д. с., наводимая токами неотключенных фаз ВЛ (фиг. 6). Из этого следует, что при смещении места к.з. к середине ВЛ сопротивление КР стремится к значению, определяемому по выражению (1) (фиг. 5).

Таким образом, минимум тока подпитки дуги в цикле бестоковой паузы ОАПВ обеспечивают путем соответствующего изменения сопротивления компенсационного реактора в зависимости от фазы ВЛ, на которой произошло короткое замыкание (к. з.), угла передачи мощности δ на линии, мощности шунтирующих реакторов и места короткого замыкания на линии.

В таблице применительно к ВЛ 1150 кВ протяженностью 448 км приведены результаты, показывающие сравнительную эффективность предлагаемого способа ОАПВ и способа-прототипа.

Из таблицы видно, что применение предлагаемого способа компенсация тока подпитки дуги приводит к его значительному снижению в области малых углов передачи мощности δ по сравнению со способом-прототипом. Средние (по углам передачи мощности) значения токов подпитки для фаз A, B и C равны 30 18 и 34 А_макс, в то время как для способа-прототипа, соответственно, 49, 28 и 60 A_макс, т.е. эффективность снижения токов подпитки дуги предлагаемого способа выше, чем способа-прототипа (по сравнению со способом-прототипом токи снижаются в 1,6. ..1,8 раза). Это означает, что длительность бестоковой паузы ОАПВ может быть уменьшена ориентировочно на 0,2...0,4 сек /4, 5/, что увеличивает динамическую устойчивость примыкающих к ЛЭП энергосистем.

Таким образом, предлагаемый способ снижения тока подпитки дуги в цикле ОАПВ является более эффективным.

Формула изобретения

Способ однофазного автоматического повторного включения в электропередачах переменного тока, при котором компенсацию тока подпитки дуги и восстанавливающегося напряжения в месте короткого замыкания осуществляют путем расшунтирования нейтрали четырехлучевого реактора и переключения отпаек компенсационного реактора в зависимости от отключенной фазы воздушной линии (ВЛ), отличающийся тем, что осуществляют управляемое, плавное изменение сопротивления компенсационного реактора в зависимости от мощности, передаваемой по линии, уменьшают сопротивление компенсационного реактора при коротком замыкании на фазе, занимающей среднее положение на среднем участке транспозиции проводов ВЛ, и увеличивают при коротких замыканиях на остальных фазах при увеличении положительного угла передачи мощности и выполняют обратное для отрицательных углов, увеличивают сопротивление компенсационного реактора при уменьшении мощности шунтирующих реакторов, уменьшают зависимость сопротивления компенсационного реактора от угла передачи мощности на линии при смещении места короткого замыкания к середине ВЛ, приближая его величину к оптимальной при отсутствии передачи мощности по ВЛ.

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