CC BY
3УДК 621.317
Мир Панах К.М.
магистр
Азербайджанский государственный университет нефти и промышленности (г. Баку, Азербайджан)
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ШУНТИРУЮЩИХ РЕАКТОРОВ В ЭЛЕКТРОСИСТЕМЕ
Аннотация: реакторы потребляют реактивную мощность и тем самым снижают напряжение в сети. Их применяют для увеличения пропускной способности линий сверхвысокого напряжения, разряда их реактивной мощности, регулирования реактивной мощности и напряжения. Шунтирующие реакторы рассчитаны на высокие и сверхвысокие напряжения и могут подключаться как к линии, так и к шинам подстанции. Их применяют в качестве одного из средств компенсации реактивной мощности в строящихся, реконструируемых и эксплуатируемых электрических сетях напряжением 110-1150 кВ, образованных соответствующими линиями электропередачи.
Ключевые слова: реакторы, энергетические системы, кольцевая электрическая сеть, проектирование, станции, потребитель.
Реакторы используются для ограничения электродинамического эффекта токов короткого замыкания. Реакторы изготавливаются с питателями и секциями. Бетонные реакторы широко применяются при напряжении до 35 кВ.Все металлические части реактора изготовлены из немагнитных материалов. Фазы можно располагать вертикально, горизонтально или в шахматном порядке.
Реакторы сухие компенсационные шунтирующие предназначены для регулирования напряжения и компенсации мощности линий электропередачи и производятся на напряжение от 6 до 35 кВ, трехфазной мощностью от 1,5 до 80 Мвар. Шунтирующий реактор аналогичен силовому трансформатору, но по сравнению с силовым трансформатором на фазу приходится только одна
2187
обмотка. Шунтирующие реакторы используются для повышения эффективности энергосистемы путем поглощения и компенсации реактивной мощности в кабелях и длинных линиях электропередачи высокого напряжения. Его можно подключить непосредственно к линии электропередачи или к третьей обмотке трехобмоточного трансформатора. И шунтирующий реактор, и силовой трансформатор одинаковы по конструкции, но есть некоторые существенные различия, такие как:
Шунтирующий реактор имеет только одну обмотку, а силовой трансформатор — три обмотки. Шунтирующий реактор способен потреблять и поглощать реактивную мощность для повышения эффективности системы, а силовой трансформатор предназначен для преобразования напряжения. Шунтирующий реактор может быть спроектирован без воздушного или железного сердечника, чтобы избежать потерь на гистерезис, поскольку он имеет большой ток намагничивания по сравнению с силовым трансформатором. Как видно из рисунка 1, шунтирующие реакторы аналогичны силовым трансформаторам, но на фазу приходится только одна обмотка, как показано на рисунке.
Рисунок 1. Шунтирующий реактор.
Шунтирующие реакторы могут быть масляными или сухими. Обычные шунтирующие реакторы имеют фиксированную номинальную мощность и могут быть постоянно подключены или отключены от сети в зависимости от нагрузки и мощности находящихся в эксплуатации воздушных кабелей. Новые технологии требуют использования регулируемых шунтирующих реакторов,
2188
номиналы которых можно поэтапно изменять в зависимости от характеристик сети и изменчивости нагрузки. Обычные шунтирующие реакторы применяются преимущественно в сетях среднего напряжения (до 35 кВ). Максимальное номинальное напряжение шунтирующих реакторов в настоящее время достигает 800 кВ, а номинальная мощность - 300 МВАр.
Выход из строя шунтирующих реакторов во многих случаях приводит к повторному зажиганию дуги на контактах выключателя, что вызывает перенапряжение в сети и отрицательно влияет на срок службы коммутационного оборудования. Чтобы предотвратить негативное влияние переходных процессов на электрооборудование, при его замене следует принимать специальные технические меры. Одной из таких современных мер, направленных на снижение интенсивности переходных процессов, является выбор оптимального переходного этапа. Такой способ перехода называется управляемым.
Исследования показывают, что количество управляемых коммутационных устройств, используемых в настоящее время во всем мире, ежегодно увеличивается в геометрической прогрессии. Помимо генераторов, синхронных и статических компенсаторов, переключающих реакторов и конденсаторных батарей, в последние десятилетия широко используются новые устройства — управляемые шунтирующие реакторы для управления режимами напряжения и реактивной мощности. Реактивная мощность, необходимая для открытых устройств любого класса напряжения, представляет собой плавно регулируемое трансформаторное исполнение, что позволяет устанавливать реакторы в любой части энергосистемы и обеспечивает стабилизацию напряжения, оптимизацию потоков реактивной мощности, увеличение пропускной способности, потерь, коммутации. устройств регулирования напряжения под нагрузкой в выключателях и трансформаторах обеспечивает сокращение их количества.
Соединение реакторов с установленной параллельно статической батареей конденсаторов позволяет не только плавно регулировать компенсацию реактивной мощности, но и подавать ее в сеть в соответствии с мощностью
2189
батареи конденсаторов при выводе реакторов на холостой ход. режим работы. При отсутствии шунтирующих реакторов для нормализации напряжения в режимах минимальной нагрузки энергосистемы можно применять некоторые неэффективные эксплуатационные мероприятия, которые могут привести к большим потерям. В качестве примера можно назвать открытие ряда ЛЭП 330 кВ для снижения зарядной мощности, массовое вскрытие конденсаторных батарей у потребителей, необходимость использования синхронных компенсаторов и генераторов в режиме спроса на реактивную мощность и тому подобные меры.
Для определения местоположения реакторов в энергосистеме может быть использована специальная методика. В принципе, установка шунтирующего реактора возможна на всех подстанциях 330 кВ, включая ОРУ 330 кВ электростанции. Однако по известным причинам сделать это невозможно. Для определения критериев выбора наиболее эффективных мест установки следует проанализировать их влияние на два важных режимных показателя энергосистемы.
Известно, что такими показателями являются уровни напряжения в различных точках сети до и после установки реакторов, а также величины абсолютного и относительного снижения цены потерь в сети. Отчеты следует составлять для наиболее тяжелого режима минимальной нагрузки, чтобы уровни напряжения в контролируемых точках сети достигли максимально возможного значения. В этом режиме мощность реактора должна быть максимальной. Поэтому при проведении сравнительных отчетов мощность шунтирующего реактора принимается равной номинальной мощности реактора для всех узлов. В результате размещения реактора на отдельных подстанциях будет различное влияние на средний уровень напряжения в узлах 330 кВ энергосистемы и уровень конечных потерь в сетях. Понятно, что при установке шунтирующего реактора на любой подстанции уровень напряжения снизится как на этой подстанции, так и на других подстанциях. Поэтому среднее снижение уровня напряжения можно рассматривать как основной показатель технической эффективности реакторной
2190
установки. Еще одним важным показателем является снижение потерь мощности в сетях. Следует отметить, что при установке одиночного шунта, в отличие от напряжения, потери мощности могут как увеличиваться, так и уменьшаться. ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
Для управления реактивной мощностью в энергосистеме проанализированы шунтирующие реакторы, управляемые в узлах электросети, и вопросы их размещения. Определено, что напряжение в узлах 330 кВ преимущественно находится в допустимых пределах. Но в режиме минимальной нагрузки напряжение в некоторых узлах приближается к верхнему пределу 1,05 Цном, а в крайних случаях может превышать этот предел.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Гашимов А.М., Гулиев Г.Б., Бабаева А.Р. Выбор и размещение компенсирующих устройств избыточной реактивной мощности в высоковольтных электрических сетях. Проблема энергетики №1, Баку, 2019 стр. 3-12;
2. Piriyeva N.M., Rzayeva S.V., Mustafazadeh E.M. «Evaluation of the application of various methods and equipment for protection from emergency voltage in 6-10 kv electric networks of oil production facilities». Интернаука: электрон. научн. журн. 2022. № 39(262). c.40-44;
3. Пириева Н.М., Велиев Г.А., Аббасов А.И., Сулейманов Э.Э. «Коммутационные процессы в электрических сетях 10-35 кВ». Проблема энергетики №2, Баку, 2021 стр. 100-106;
4. Пириева Н.М., Рзаева С.В., Талибов С.Н. «Анализ устройств защиты от перенапряжений электрических сетей» «Интернаука»: научный журнал - № 43 (266). Часть 3. Москва, 2022. с.14-17
5. Rzayeva S.V., Ganiyeva N.A., Piriyeva N.M. Modern methods of diagnostics of electric power equipment. The 19th International Conference on "Technical and
2191
Physical Problems of Engineering" 31 October 2023 International Organization of IOTPE. Ruminiya. s.105-110;
6. P.Najiba, A.Salmina «Some research questions of reactive energy compensation» // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2023. 2(107). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/14966 pp 68-71;
7. Н.М.Пириева, Ф.А.Ибадова //Общие принципы диагностики кабельных линий// Международный научный журнал Флагман науки: научный журнал. Январь 2024. - СПб., Изд. ГНИИ "Нацразвитие" - 2024. №1(12);
8. Н.М.Пириева, Минимизация потерь активной мощности в обмотках электрических аппаратов «Инновационные научные исследования», Научно-издательский центр Вестник науки, №3-2(17) mart 2022, стр. 11-21;
9. Rzayeva S.V., Ganiyeva N.A., Piriyeva N.M. Modern approaches to electrical equipment diagnostics. international Journal on "Technical and Physical Problems of Engineering" (IJTPE) - Issue 58, Volume 16, Number 1, March 2024;
10. Н.М.Пириева, У.И.Махмудов. Анализ системы заземления и защиты от перенапряжения подстанции. Международный научный журнал Флагман науки: научный журнал. Январь 2024. - СПб., Изд. ГНИИ "Нацразвитие" - 2024. №21(12).
11. G.V.Mamedova, G.S.Kerimzade, N.M.Piriyeva. "Electromagnetic calculation of tension devices for winding wires of small cross sections" IJ TPE Journal, ISSUE 53.Volume 14. Number 4. December, 2022, pp.80-85;
12. Пириева Н.М., Джавадзаде Т.Э. Методы определения мест повреждений кабелей со строительной полиэтиленовой изоляцией. Журнал Проблем энергетики №1, Баку, 2023 стр. 85-90;
13. Safiev E.S, Piriyeva N.M., Bagirov Q.T Analysis of the application of active lightning rods in lightning protection objects. Интернаука: электрон. научн. журн. 2023. № 6(276). Pp 14-17
2192
Mir Panah K.M.
Azerbaijan State University of Oil and Industry (Baku, Azerbaijan)
INCREASED EFFICIENCY SHUNT APPLICATIONS REACTORS IN THE ELECTRICAL SYSTEM
Abstract: reactors consume reactive power and thereby reduce the voltage in the network. They are used to increase the capacity of ultra-high voltage lines, discharge their reactive power, and regulate reactive power and voltage. Shunt reactors are designed for high and ultra-high voltages and can be connected to both the line and substation buses. They are used as one of the means of reactive power compensation in electrical networks under construction, reconstruction and operation with a voltage of 110-1150 kV, formed by the corresponding power lines.
Keywords: reactors, energy systems, ring electrical network, design, stations, consumer.
2193
