Автореферат (Повышение эффективности применения УШР на ЛЭП 500 кВ и ПС 110 кВ электроэнергетической системы), страница 2

 Структура диссертационной работы. Диссертация состоит из введения,пяти глав, заключения, и списка литературы из 69 наименований. Основнойтекст изложен на 162 страницах, включая 94 рисунка и 9 таблиц.ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении обосновывается актуальность темы диссертации, научнаяновизна, практическая значимость работы, сформулированы цели и задачи исследований, представлены основные положения, выносимые на защиту.В первой главе «Управляемые шунтирующие реакторы дляэлектрических сетей» приводится анализ отечественного и зарубежного опытаприменения УШР. Отмечено, что за предшествующий к настоящему временипериод (к 2014 г.) в странах СНГ и ближнего зарубежья введено вэксплуатацию более восьмидесяти управляемых реакторов напряжением от 6до 500 кВ.

По принципу действия трехфазные плавнорегулируемые реакторыдля компенсации реактивной мощности можно разделить на три класса –управляемые подмагничиванием магнитопровода, трансформаторного типа(УШРТ) и реакторы с переключением отпаек (аналогично РПНтрансформаторов).В работе показано, что наиболее широко применяемым типом УШРявляется управляемый подмагничиванием шунтирующий реактор (УШРП).Принцип работы такого УШР основывается на насыщении сталимагнитопровода постоянным потоком, создаваемым выпрямленным током вспециальной обмотке управления. Фактически для мощного высоковольтноготрансформаторного устройства используется принцип магнитного усилителя,когда по мере насыщения стержней магнитопровода снижается индуктивность7  расположенной на них сетевой обмотки, и также пропорционально снижаетсяее индуктивное сопротивление.

По мере снижения или обратного повышенияиндуктивного сопротивления сетевой обмотки реактора пропорциональновозрастает или уменьшается ее ток, а значит и потребляемая мощность УШР вдиапазоне от холостого хода (около 1%) до номинальной мощности илидопустимой перегрузки (100-120%). На рис.1. показана упрощеннаяэлектромагнитная схема фазы управляемого реактора (а), а так же процесснабора реактором мощности, который заключается в увеличении тока сетевойобмотки (сверху) в зависимости от тока подмагничивания (внизу) при наборемощности до номинального значения (б).(а)(б)Рисунок 1. Магнитная система одной фазы УШР и электрическая схема соединения сетевой обмотки (СО) и обмотки управления (ОУ) одной фазы УШР (а),осциллограмма набора УШР мощности (б).Выводы. На основе анализа эксплуатационных характеристик и результатов сетевых испытаний УШР выявлен ряд технических проблем, которые детально рассмотрены в работе.

Решение обозначенных задач позволяет значительно повысить эффективность применения управляемых шунтирующих реакторов на ЛЭП 500 кВ и ПС 110 кВ.Вторая глава «Разработка имитационной модели управляемого подмагничиванием шунтирующего реактора» посвящена созданию имитационной математической модели управляемого подмагничиванием шунтирующего реактора, в основе которой положен известный принцип имитационного моделирования.В качестве примера, на рис.2 представлена разработанная имитационнаямодель фазы УШР 500кВ, где показаны нелинейные магнитные сопротивлениястержней и ярем (R1–R4), линейные сопротивления каналов рассеяния магнитного потока: между компенсационной обмоткой (КО) и стержнем – Rs1–Rs2; между секциями обмотки КО и обмоткой управления (ОУ) – Rs3–Rs4;8   между секциями сетевой обмотки (СО) и ОУ – Rs5–Rs6.Рисунок 2. Имитационная модель фазы УШР 500 кВ.С целью оценки соответствия разработанной модели оригиналу она былаверифицирована по протоколам испытаний завода-изготовителя в режимах: холостого хода реактора; потребления номинальной нагрузки; КЗ вторичной обмотки.

В качестве примера в табл.1 представлены результаты сравнения данныхзаводских протоколов и результатов расчета, полученные на модели в номинальном режиме работы УШР.Таблица №1 Результаты расчета в номинальном режиме.НаименованиепараметраНапряжение СО, кВТок СО, АТок ОУ, АРезультаты расчетамодели196,8740Данные изпротокола303,0197,9744,4Отклонение,%0,550,59Кроме того, проверка соответствия модели введенному в эксплуатациюоборудованию была произведена путем сравнения результатов расчета на модели с осциллограммами, полученными на действующих УШР.

Отклонение результатов моделирования от результатов натурных экспериментов не превысило 5%.Выводы. Впервые разработана имитационная модель управляемого подмагничиванием шунтирующего реактора в среде Simulink, учитывающая конструктивные и схемотехнические особенности УШР, который применяются вэнергосистеме в настоящее время.

На основании проведенной верификации модели можно утверждать, что разработанная в диссертации модель УШР соот9  ветствует оригиналу и пригодна для анализа коммутационных и динамическихпроцессов в реакторе при его работе в энергосистеме.Третья глава «Исследование влияния УШР на процессы, протекающие вцикле однофазного автоматического повторного включения линии» посвященаизучению возможности обеспечения успешного ОАПВ линии с УШР 500 кВ поусловиям ограничения тока подпитки дуги в месте КЗ и восстанавливающегосянапряжения 50 Гц на отключенной фазе после гашения дуги.При анализе применения управляемого реактора 500 кВ на линии долженбыть учтен тот факт, что после отключения аварийной фазы ВЛ с двух концовона подвергается влиянию через емкостные и индуктивные связи со стороныоставшихся в работе фаз, а также влиянию установленных на линии ШР.

Этовлияние приводит к протеканию в месте замыкания на землю тока подпиткидуги IКЗ , а после погасания дуги – к появлению наведенного (восстанавливающегося) напряжения на отключенной фазе.IКЗ  IЭС  N ШР IШР  N УШР IУШР   IЭМ ,(1)где N – число реакторов на линии; IЭС – электростатическая составляющаядуги, IЭМ – электромагнитная составляющая дуги; IШР ,  IУШР – токи подпитки дуги от ШР и УШР соответственно.Представленные в работе расчеты показывают, что наличие в УШР компенсационной обмотки, соединенной в треугольник, значительно увеличиваетток подпитки дуги КЗ, который, помимо указанных выше факторов, существенным образом зависит от нагрузки УШР в момент КЗ.Стоит обратить внимание на имеющиеся публикации с участием авторадиссертационной работы касающиеся влияния УШР на процессы, протекающиев цикле ОАПВ линии, однако выводы, сделанные в опубликованных работах,касались только режима холостого хода линии и не учитывали возможность передачи по линии мощности.В работе показано, что с увеличением рассматриваемой длины линии учетугла передачи мощности (  ) существенным образом влияет на все составляющие тока подпитки дуги.Рассматривая влияние угла  на ток подпитки от УШР отмечено, что ростпотребляемой мощности УШР, а также увеличение сопротивления компенсационного реактора, устанавливаемого в нейтрали реактора, снижает влияниеуказанного угла.Учет средств компенсации реактивной мощности показывает, что установка ШР (УШР) по обеим сторонам линии снижает ток электромагнитной состав10  ляющей тока подпитки ( IЭМ ) практически до нулевого значения вне зависимости от угла передачи мощности.Для снижения тока подпитки дуги в цикле ОАПВ линии с управляемымшунтирующим ректором могут быть использованы такие мероприятия, как отключение фазы УШР, шунтирование или размыкание треугольника КО, загрузка УШР номинальной мощностью (с учетом возможной перегрузки).

Все перечисленные выше мероприятия, за исключением отключения фазы реактора эффективны и с учетом установки компенсационного реактора в нейтраль УШР.Разработанные на основании проведенных в работе исследований уточнённые аналитические выражения для определения составляющей тока подпитки дуги от УШР, а также для оценки кратностей восстанавливающегосянапряжения 50 Гц на отключенной фазы с учетом описанных выше мероприятий приведены в таблице №2 и таблице №3 соответственно.Таблица №2 Ток подпитки от УШР в зависимости от принимаемых мер.Без дополнительных мер E  11jIУШР  j A  УШР  УШР cos   e 2УШР 23  XX 0  3 X N  Размыкание треугольни- X УШРEAjI УШР  j УШР УШР N cos   e 2УШР2XX 3X Nка КО Шунтированиетреугольника КОX УШРEAjIУШР  j УШР УШР N cos   e 2УШР2X0X 0  3X NОтключение фазы УШРIУШР  0Таблица №3 Кратности восстанавливающегося напряжения 50 Гц на отключенной фазе после погасания ток подпитки для рассматриваемых случаев сучетом УШРX NШРX NУШРРазмыкание.bm  l  ШР( X1  3X NУШР)  X1ШР ( X УШР  3X NУШР)  X УШРUajδтреугольника cosδ  e 2.УШРУШРШРШР2 2 XNXX1  2  X NEaКО УШР (2  bm  l  b0  l)ШРУШРШРУШРУШР( X1  3X N )  X1ШунтированиетреугольникаКООтключениефазы УШР(X 3X N )  XX NШРX NУШР( X1ШР  3X NУШР )  X1ШР ( X 0УШР  3X NУШР )  X 0УШРUajδ cos δ  e 2УШРУШРШРШР.2X1  2  X NX 2 XNEa (2  bm  l  b0  l ) УШР0ШРУШРШР( X1  3X N )  X1( X 0  3X NУШР )  X 0УШРbm  l .bm  l .Ua.Ea X NШР 3 X NШР )  X 1ШР ( X 1ШРjδ cos δ  e 2ШРШР2X1  2  X N ( 2  bm  l  b0  l )( X 1ШР  3 X NШР )  X 1ШРВыводы.