Mesures per millorar l'estabilitat i el funcionament continu de les línies elèctriques a llargues distàncies

L'estabilitat del funcionament paral·lel de la línia elèctrica té el paper més important en la transmissió d'energia elèctrica a llargues distàncies. Segons les condicions d'estabilitat, la capacitat de transmissió de la línia augmenta en proporció al quadrat de la tensió i, per tant, augmentar la tensió de transmissió és una de les maneres més efectives d'augmentar la càrrega en un circuit i reduir així el nombre de circuits paral·lels. .

En els casos en què sigui tècnicament i econòmicament poc pràctic transmetre potències molt grans de l'ordre d'1 milió de kW o més a llargues distàncies, cal un augment molt significatiu de la tensió. Al mateix temps, però, augmenten notablement la mida de l'equip, el seu pes i cost, així com les dificultats en la seva producció i desenvolupament. En aquest sentit, en els darrers anys s'han desenvolupat mesures per augmentar la capacitat de les línies de transmissió, que serien barates i alhora força efectives.

Des del punt de vista de la fiabilitat de la transmissió de potència, importa l'estabilitat estàtica i dinàmica del funcionament en paral·lel... Algunes de les activitats que es comenten a continuació són rellevants per a ambdós tipus d'estabilitat, mentre que d'altres són principalment per a un d'ells, que es comentarà. en -avall.

Velocitat off velocitat

La manera generalment acceptada i més barata d'augmentar la potència transmesa és reduir el temps per apagar l'element danyat (línia, la seva secció separada, transformador, etc.), que consisteix en el temps d'acció. protecció de relés i el temps de funcionament del mateix interruptor. Aquesta mesura s'aplica àmpliament a les línies elèctriques existents. Pel que fa a la velocitat, en els darrers anys s'han fet molts grans avenços tant en la protecció de relés com en els interruptors automàtics.

La velocitat d'aturada és important només per a l'estabilitat dinàmica i principalment per a línies de transmissió interconnectades en cas d'avaria a la pròpia línia de transmissió. Per a les transmissions d'energia en bloc, on una falla a la línia condueix a l'aturada del bloc, l'estabilitat dinàmica és important en cas de fallades a la xarxa receptora (secundària) i, per tant, cal tenir cura de l'eliminació més ràpida de la falla. en aquesta xarxa.

Aplicació de reguladors de tensió d'alta velocitat

En el cas de curtcircuits a la xarxa, a causa del flux de grans corrents, sempre hi ha una o altra reducció de tensió. Les caigudes de tensió també es poden produir per altres motius, per exemple, quan la càrrega augmenta ràpidament o quan s'apaga l'energia del generador, la qual cosa fa que l'energia es redistribueixi entre estacions individuals.

Una disminució de la tensió comporta un fort deteriorament de l'estabilitat del funcionament en paral·lel... Per eliminar-ho, es requereix un augment ràpid de la tensió als extrems de la transmissió de potència, que s'aconsegueix mitjançant l'ús de reguladors de tensió d'alta velocitat que afecten l'excitació dels generadors i augmentar la seva tensió.

Aquesta activitat és una de les més econòmiques i efectives. No obstant això, és necessari que els reguladors de tensió tinguin inèrcia i, a més, el sistema d'excitació de la màquina ha de proporcionar la velocitat necessària d'augment de la tensió i la seva magnitud (multiplicitat) respecte a la normal, és a dir. l'anomenada sostre".

Millora dels paràmetres de maquinari

Com s'ha esmentat anteriorment, el valor total resistència a la transmissió inclou la resistència de generadors i transformadors. Des del punt de vista de l'estabilitat del funcionament en paral·lel, l'important és la reactància (la resistència activa, com s'ha esmentat anteriorment, afecta la potència i la pèrdua d'energia).

La caiguda de tensió a través de la reactància d'un generador o transformador al seu corrent nominal (corrent corresponent a la potència nominal), referida a la tensió normal i expressada com a percentatge (o parts d'una unitat), és una de les característiques importants d'un generador o transformador.

Per motius tècnics i econòmics, els generadors i transformadors estan dissenyats i fabricats per a respostes específiques òptimes per a un determinat tipus de màquina. Les reaccions poden variar dins de certs límits i, per regla general, una disminució de la reactància s'acompanya d'un augment de la mida i del pes i, per tant, del cost.No obstant això, l'augment del preu dels generadors i transformadors és relativament petit i totalment justificat econòmicament.

Algunes de les línies de transmissió existents utilitzen equips amb paràmetres millorats. També cal tenir en compte que a la pràctica, en alguns casos, s'utilitzen equips amb reactius estàndard (típics), però amb una potència lleugerament superior, calculada especialment per a un factor de potència de 0,8, mentre que de fet segons el mode de transmissió de potència. , s'ha d'esperar que sigui igual a 0, 9 — 0,95.

En els casos en què la potència es transmet des de la central hidroelèctrica i la turbina pot desenvolupar una potència superior a la nominal en un 10%, i de vegades fins i tot més, llavors a pressions superiors a la calculada, s'incrementa la potència activa donada pel generador. és possible.

Canvi de publicacions

En cas d'accident, una de les dues línies paral·leles funcionant en un esquema connectat i sense selecció intermèdia, es trenca completament i per tant la resistència de la línia elèctrica es duplica. La transmissió del doble de potència a la línia de treball restant és possible si té una longitud relativament curta.

Per a línies de llargària considerable, es prenen mesures especials per compensar la caiguda de tensió a la línia i mantenir-la constant a l'extrem receptor de la transmissió de potència. Per això, poderós compensadors síncronsque envien una potència reactiva a la línia que compensa parcialment la potència reactiva retardada provocada per la reactància de la pròpia línia i dels transformadors.

Tanmateix, aquests compensadors síncrons no poden garantir l'estabilitat de funcionament de la transmissió de potència llarga.En línies llargues, per evitar una reducció de la potència transmesa en cas d'aturada d'emergència d'un circuit, es poden utilitzar pols de commutació, que divideixen la línia en diversos trams.

Les barres de distribució estan disposades als punts de commutació, als quals es connecten seccions separades de les línies amb l'ajuda d'interruptors. En presència de pals, en cas d'accident, només es desconnecta la secció danyada i, per tant, la resistència total de la línia augmenta lleugerament, per exemple, amb 2 pols de commutació, només augmenta un 30%, i no dues vegades, com seria amb la manca de canvis de lloc.

Pel que fa a la resistència total de tota la transmissió d'energia (inclosa la resistència dels generadors i transformadors), l'augment de la resistència serà encara menor.

Separació de cables

La reactància d'un conductor depèn de la relació entre la distància entre els conductors i el radi del conductor. A mesura que augmenta la tensió, per regla general, també augmenta la distància entre els cables i la seva secció transversal i, per tant, el radi. Per tant, la reactància varia dins de límits relativament estrets, i en càlculs aproximats normalment es pren igual a x = 0,4 ohms/km.

En el cas de línies amb una tensió de 220 kV i més, s'observa l'anomenat fenomen. "Corona". Aquest fenomen s'associa a pèrdues energètiques, especialment significatives en cas de mal temps.Per tal d'eliminar pèrdues de corona excessives es requereix un determinat diàmetre del conductor. A tensions superiors a 220 kV s'obtenen conductors densos amb una secció tan gran que no es pot justificar econòmicament.Per aquests motius, s'han proposat fils de coure buits i han trobat alguna utilitat.

Des del punt de vista de la corona, és més eficient utilitzar en comptes de cables buits - dividits... Un cable dividit consta de 2 a 4 cables separats situats a una certa distància els uns dels altres.

Quan el cable es divideix, el seu diàmetre augmenta i com a resultat:

a) les pèrdues d'energia a causa de la corona es redueixen significativament,

b) la seva resistència reactiva i ondulatòria disminueix i, en conseqüència, augmenta la potència natural de la línia elèctrica. La potència natural de la línia augmenta aproximadament quan es divideixen dos fils en un 25 - 30%, en tres - fins a un 40%, en quatre - en un 50%.

Compensació longitudinal

A mesura que augmenta la longitud de la línia, la seva reactància augmenta en conseqüència i, com a resultat, l'estabilitat del funcionament en paral·lel es deteriora significativament. La reducció de la reactància d'una línia de transmissió llarga augmenta la seva capacitat de càrrega. Aquesta reducció es pot aconseguir de manera més eficaç mitjançant la inclusió seqüencial de condensadors estàtics a la línia.

Aquests condensadors en el seu efecte són oposats a l'acció de l'autoinductància de la línia i, per tant, en un grau o un altre ho compensen. Per tant, aquest mètode té el nom general de compensació longitudinal... Segons el nombre i la mida dels condensadors estàtics, la resistència inductiva es pot compensar per una o altra longitud de línia. La relació entre la longitud de la línia compensada i la seva longitud total, expressada en parts d'una unitat o com a percentatge, s'anomena grau de compensació.

Els condensadors estàtics inclosos en la secció de la línia de transmissió estan exposats a condicions inusuals que es poden produir durant un curtcircuit tant a la mateixa línia de transmissió com fora d'aquesta, per exemple a la xarxa receptora. El més greu són els curtcircuits a la pròpia línia.

Quan els grans corrents d'emergència passen pels condensadors, la tensió en ells augmenta significativament, encara que durant un curt període de temps, però pot ser perillós per al seu aïllament. Per evitar-ho, es connecta un espai d'aire en paral·lel amb els condensadors. Quan la tensió als condensadors supera un determinat valor preseleccionat, es talla la bretxa i això crea un camí paral·lel perquè flueixi el corrent d'emergència. Tot el procés té lloc molt ràpidament i després de la seva finalització es recupera l'eficiència dels condensadors.

Quan el grau de compensació no supera el 50%, la instal·lació més adequada és bancs de condensadors estàtics al mig de la línia, alhora que es redueix una mica la seva potència i es faciliten les condicions de treball.