CC BY
61
ПРИМЕНЕНИЕ УПРАВЛЯЕМЫХ САМОКОМПЕНСИРУЮЩИХСЯ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ ВОЗДУШНОЙ ЛИНИИ ТИПОВОЙ КОНСТРУКЦИИ Якубова Е.Е.1, Тимохин Р.В.2, Султанов Р.А.3, Пак В.Е.4,
Лавренчук О.Э.5
1Якубова Екатерина Евгеньевна - студент;
2Тимохин Роман Владимирович-студент;
3Султанов Рахман Алимирзаевич - студент;
4Пак Виктор Евгеньевич - студент;
5Лавренчук Ольга Эдуардовна - студент; специальность: электроэнергетические сети и системы, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский университет «МЭИ», г. Москва
Аннотация: в данной статье производится оценка влияния применения УСВЛ для повышения пропускной способности ВЛ типовой конструкции.
Ключевые слова: электрическая энергия, линии электропередачи, пропускная способность, управляемые самокомпенсирующиеся воздушные линии.
УДК 621.315.1
Управляемые самокомпенсирующиеся воздушные линии электропередачи переменного тока представляет собой систему из двух или более цепей со сближенными одноименными фазами с усиленным электромагнитным влиянием. Между векторами напряжений цепей имеется пофазный сдвиг, который меняется в зависимости от режима работы электропередачи [1].
В двухцепном варианте УСВЛ представляют собой две трехфазные цепи с фазами Аь Вь Q и А2, В2, С2 соответственно, где между собой сближены фазы Aj и А2, Bj и В2, С1 и С2. На рисунке 1 представлен один из возможных вариантов конструкции опор УСВЛ. Варианты расположения цепей на опоре могут быть разнообразными - с горизонтальным, треугольным или произвольным расположением фаз.
Напряжения фаз: для I цепи- UAJ, UBJ, UCJ, для II цепи- UA2, UB2, UC2. Заданная система векторов напряжений сдвигается на угол 0=0^180°, что достигается путем установки фазоповоротных устройств (ФПУ) по концам линий или в отдельных узлах системы. Управление режимами УСВЛ обеспечивается изменением фазового сдвига угла (0). Для повышения пропускной способности УСВЛ и диапазона регулирования, кроме фазоповоротных устройств, на линию подключаются дополнительные компенсирующие устройства (шунтирующие реакторы (ШР), конденсаторные батареи (КБ), источник реактивной мощности (ИРМ) и другие). Для повышения зарядной мощности линии УСВЛ компенсирующие устройства включаются по схеме, отличной от традиционной: КБ включаются между одноименными фазами цепей Aj и А2, В1 и В2, С1 и С2, а ШР - между разноименными фазами Aj и С2, В1 и А2, С1 и В2.
ЛЗ_
Рис. 1. Опора двухцепной УСВЛ 220 кВ типа «Чайка»
Вышеперечисленные особенности УСВЛ позволяют создать многоцепные линии электропередачи с повышенной на 10-50% пропускной способностью и обширным регулированием параметров и характеристик ЛЭП, имеют меньшую земельную полосу отчуждения, благодаря сближенному расположению фаз, что благоприятно сказывается на экономических показателях, а также имеют меньшую напряженность у поверхности земли.
Благодаря новой конструкции сближенных фаз в УСВЛ создается взаимное электромагнитное влияние цепей друг на друга. При отсутствии этого влияния, параметры цепей имеют только собственные значения индуктивного сопротивления (хо), емкостной проводимости (Ь0) и волнового сопротивления (2В). После сближения одноименных фаз появляются взаимные составляющие - х0М, Ь0М, 2ВМ и результирующие параметры фаз принимают новые эквивалентные значения [2]:
Х0Э = Х0 + Х0М'е^в , (1)
Ъ о э = Ь 0-Ь 0М-е'в, (2)
■ВЭ = ■В + ■ВМ'е (3)
где Э - удельное результирующее значение индуктивного сопротивления, Ом/км;
Ъ оЭ - удельное результирующее значение емкостной проводимости, Ом/км;
ВЭ - результирующее значение волнового сопротивления, Ом; в - угол сдвига трехфазной системы векторов напряжений одной цепи по отношению к другой, эл. градусы.
Из выражения (1) следует, что при изменении взаимного расположения векторов напряжений от нуля до 180° (120°) сопротивление хоМ будет изменяться по значению и по знаку, следовательно изменится и эквивалентное значение хоЭ. Минимум будет при в = 1 8 0 °, поскольку хоМ будет иметь максимальное отрицательное значение:
хоэ = хо — хом- (4)
Максимальное значение хоЭ достигается при в = 0
хоэ = хо + хоМ- (5)
Одновременно с изменением эквивалентного индуктивного сопротивления будет изменяться и эквивалентная емкостная проводимость Э каждого провода, увеличиваясь по мере увеличения угла в от нуля до 180°:
При в = 0°:
Ь0э = Ъ — Ьом. (6)
При в = 180°:
Ъ0Э = Ъ + Ъш. (7)
В диапазоне изменения угла в = 0 + 180° эквивалентные значения параметров принимают промежуточные значения.
Рассматривая возможность изменения пропускной способности линии электропередачи в функции угла 9, целесообразно использовать величину натуральной мощности. Это обусловлено тем, что численное значение натуральной мощности определяется как индуктивностью, так и емкостью, зависящими от 9.
Натуральная мощность линии при номинальном напряжении [2]:
и2
р__ном (8)
гнат ' v '
¿В
где 2В — волновое сопротивление линии, Ом, определяемое соотношением:
¿В =
К
(9)
Л|
где х0- значение удельного индуктивного сопротивления, Ом/км; Ъ 0 — значение удельной емкостной проводимости, См/км.
Для выявления закономерности изменения натуральной мощности линии от угла 9 будет производиться расчет волнового сопротивления линии при разных регулированиях фазового сдвига систем векторов напряжений и токов.
Таблица 1. Таблица 1. Погонные параметры УСВЛ при различных углах регулирования
Наименование параметров На одну цепь Единицы измерения
Напряжение 220 кВ
Марка провода АС 240/32
Активное сопротивление фазы (Го) 0,118 Ом/км
Удельное суммарное индуктивное сопротивление фаз (X о)
при 9=0° 0,355 Ом/км
при 9=120° 0,277 Ом/км
при 9=180° 0,223 Ом/км
Традиционная ЛЭП 0,435 Ом/км
Удельная суммарная емкостная проводимость фаз ( Ъ о)
при 9=0° 3,24 См/км-10"6
при 9=120° 4,244 См/км-10"6
при 9=180° 4,97 См/км-10"6
Традиционная ЛЭП 2,604 См/км-10"6
Волновое сопротивление фаз ( 2в)
при 9=0° 331,01 Ом/км
при 9=120° 255,478 Ом/км
при 9=180° 211,824 Ом/км
Традиционная ЛЭП 408,718 Ом/км
Натуральная мощность линии (Рнат)
при 9=0° 146,219 МВт
при 9=120° 189,449 МВт
при 9=180° 228,492 МВт
Традиционная ЛЭП 118,42 МВт
При увеличении углов регулирования от 0 до 180 градусов происходит уменьшение волнового сопротивления, которое обратно пропорционально зависит от предела передаваемой мощности. Благодаря использованию конструкции УСВЛ происходит увеличение пропускной способности ЛЭП на 10-50%.
Список литературы
1. Астахов Ю.Н., Полстолатий В.М., Комендант И.Т., Чалый Г.В. Управляемые линии электропередачи. Под ред. В.А. Веникова. Кишинев: Штиинца, 1984. 296 с.
2. Постолатий В.М., Быкова Е.В. Эффективность применения управляемых самокомпенсирующихся высоковольтных линий электропередачи и фазорегулирующих устройств трансформаторного типа. Электричество, 2010 г., №2, с. 7-14.
3. Постолатий В.М. Исследование управляемых полуразомкнутых электропередач переменного тока. Автореф. канд. дис. М., 1968.
4. Solovieff I.I. An Investigation of a special circuit for long transmission of electric power / I.I. Solovieff. Канд. дисс., США, 1933, 156 с.
5. Постолатий В.М., Быкова Е.В., Суслов В.М. Управляемые компактные линии электропередачи переменного тока / INTERNATIONAL CONFERENCE "ENERGY OF MOLDOVA 2012, с. 252-273.
