Отзыв оппонента (Повышение эффективности применения УШР на ЛЭП 500 кВ и ПС 110 кВ электроэнергетической системы)

ОТЗЫВ на диссертационную работу Кондратенко Дениса Валерьевича на тему «ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ УШР НА ЛЭП 500 КВ И ПС 110 КВ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ», представленную на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.14.02 — «Электростанции и электроэнергетические системы», 1. Соответствие диссертации специальности Объект исследования, выбранный диссертантом, — управляемые шунтирующие реакторы (УШР) высокого и сверхвысокого напряжения являются неотъемлемой частью современных электрических сетей. Исследования, выполненные в работе, затрагивают вопросы надежности работы указанного относительно нового электрооборудования в различного рода переходных процессах, неизбежно возникающих при эксплуатации электрических систем и сетей, оптимизации аварийных режимов линий электропередачи сверхвысокого напряжения, математического моделирования и методов расчета, и соответствуют пунктам 2 и 6 областей исследования паспорта специальности 05.14.02 «Электростанции и электроэнергетические системы».

2. Актуальность темы исследования Надежность транспорта электрической энергии по межсистемным линиям сверхвысокого напряжения, а также работа подстанций высокого напряжения, несомненно, зависит от надежности средств компенсации реактивной мощности, к которым относятся управляемые шунтирующие реакторы. Они в последние 10-15 лет активно пополняют парк электроэнергетического оборудования, способствуя минимизации затрат на транспорт и распределение электроэнергии, и, в целом, повышению надежности электрических систем и сетей.

Однако, являясь относительно новым и технически сложным оборудованием, требуют большего внимания как при проектировании, так и эксплуатации в составе электрических сетей. Первый опыт эксплуатации управляемых реакторов выявил слабые места, касающиеся вопросов их надежности, а также быстродействия в ряде переходных режимов, Тонкая доводка оборудования под современные требования требует: а) - разработки робастной модели устройств и б)- апробирования ее на конкретных текущих задачах.

Исследования, выполняемые в выше указанных направлениях и их результаты, актуальны для самих разработчиков подобного оборудования, а также для специалистов проектных и эксплуатирующих организаций. 3. Научная новизна положений, результатов и выводов, сформулированных в диссертации. Разработана модель управляемого подмагничиванием шунтирующего реактора, учитывающая его реальные схемные и конструкторские характеристики для широко используемой в инженерной среде системы математического моделирования Ма1 аЫЯйтв!~пК. Получены аналитические выражения для токов подпитки дуги, обусловленных управляемым подмагничиванием ШР 500 кВ для всех возможных схем его работы во время бестоковой паузы ОАПВ, а также формулы для приближенной оценки напряжения, восстанавливающегося на отключенной фазе после самопогасания дуги.

Разработан алгоритм управления полупроводниковым преобразователем УШР 500 кВ, обеспечивающий требуемую готовность реактора перед повторным включением линии электропередачи под напряжение. Выявлены факторы, препятствующие быстрому набору мощности УШР типа РТУ-25000/110, и разработан способ, радикально ускоряющий этот процесс. 4.

Практическая ценность работы и реализация ее результатов. Аналитические выражения для токов подпитки от УШР с подмагничиванием совместно с другими выражениями позволяют оценить токи подпитки дуги на линиях электропередачи 500 кВ и, тем самым, рекомендовать бестоковые паузы ОАПВ, обеспечивающие надежное повторное включение линии, На основе расчетов перенапряжений, выполненных с применением разработанной имитационно-поведенческой модели УШР, разработаны технические требования к ОПН, установка которых на ранее введенных в эксплуатацию УШР 500 кВ, включаемых без предварительного подмагничивания, обеспечивает надежную защиту полупроводниковых преобразователей. Для УШР РТУ-25000Л10 предложен и запатентован способ демпфирования медленно изменяющихся токов, наводимых обмоткой управления в сетевых полуобмотках, который позволяет многократно повысить быстродействие реактора 5.

Степень обоснованности и достоверности научных положений, выводов и закпючений, сформулированных в диссертации. Обоснованность и достоверность выводов диссертации подтверждаются; — корректным применением основных законов электродинамики: теории электромагнитного поля, магнитных и электрических цепей; - обоснованным и квалифицированным использованием в исследованиях широко апробированного программного комплекса Ма1~ аЫЗппиИпК для моделирования переходных электромагнитных процессов в электрических сетях и системах; хорошим согласием результатов математического моделирования процессов в УШР с экспериментальными данными, предоставленными производителем оборудования и полученными во время сетевых испытаний и эксплуатации.

6. Оценка структуры и содержания диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка библиографических ссылок из 69 наименований и 2-х приложений. Общий объем работы составляет 164 страницы. йс ееедении определяются: актуаленооте, цели, задачи исследоеаний, а также практическая значимость работы; приводятся основные положения, выносимые на защиту, методы исследований, обосновывается достоверность полученных результатов и выводов.

В дан анализ современных разработок УШР с акцентом на реакторы с подмагничиванием, излагается их принцип действия, описываются схемотехнические и конструктивные особенности реакторов 220-500 кВ и 35- 110 кВ. Отмечается режимное ограничение на постановку под напряжение УШР без предварительного подмагничивания. Во вто ой главе рассмотрены вопросы разработки имитационной модели УШР с подмагничиванием.

Приводятся основные допущения, принятые в модели. На основе конструкции УШР, электрических схем соединения обмоток и сделанных допущений создается электрическая схема замещения магнитной системы. На основе принципа дуальности электрических и магнитных цепей излагается методика построения модели управляемого реактора на основе стандартных блоков передаточной функции в частотной области, интегрирования, линейных усилителей и управляемых источников тока (потока), входящих в состав системы МаЕ~аЫЗипц!~пЮЗ!гпРоиегЯуэ$егп.

На основе линейной и нелинейной моделей магнитных сопротивлений разработана имитационная модель однофазного УШР. Достоверность результатов моделирования, получаемых с помощью разработанной модели, проверяется посредством сопоставления с протоколами испытаний УШР на заводе — изготовителе и осциллограмм, полученных при сетевых испытаниях.

Следует отметить высокую адекватность разработанной модели управляемого реактора, что обусловлено доступностью автора к исходной конструкторской информации. е исследуются установившиеся процессы, протекающие во время бестоковой паузы ОАПВ в линиях электропередачи сверхвысокого напряжения (500 кВ) с поперечной компенсацией зарядной мощности. Для простейшей модели линии, не учитывающей распределенность параметров и транспозицию проводов, приводятся выражения для расчета электростатической и электромагнитной составляющих тока подпитки дуги, а также тока подпитки от УШР. Устанавливается, что полный (результирующий) ток подпитки увеличивается при штатном алгоритме применения УШР, что препятствует самопогасанию дуги.

Задача снижения тока подпитки дуги решается посредством введения в нейтраль УШР компенсационного реактора и перегрузки УШР, шунтирования и размыкания компенсационной обмотки, отключением фазы УШР. Надежная работа изоляции линии и оборудования в линейных ячейках после самопогасания дуги подпитки обеспечивается при отсутствии резонанса напряжения на отключенной фазе, поэтому в разделе выводятся формулы для расчета восстанавливающегося напряжения и оценки диапазона резонансных длин ВЛ.

анализируются переходные режимы работы УШР на ВЛ 500 кВ и предлагаются мероприятия, позволяющие повысить надежность и быстродействие работы реакторов. На основе обработки статистики повреждений устанавливается слабое звено в конструкции УШР 500 кВ- полупроводниковый преобразователь (ПП). Указывается, что основной причиной значительных перенапряжений на обмотке управления (и, соответственно, на ПП) при включении ШР без предварительного подмагничивания является разнополярность остаточных индукций в полустержнях фаз УШР.

С помощью расчетной модели оценивается уровень перенапряжений, которой заметно превышает предельно допустимое значение для ПП. Для защиты ПП формируется технические требования для нелинейного ограничителя перенапряжений, расчетами доказывается эффективное ограничение коммутационных перенапряжений. Для более быстрого вывода УШР на номинальную мощность в цикле ТАПВ предложено ускоренное подмагничивание его магнитной системы посредством применения двух углов управления ПП: «форсировочного» с временным и токовым ограничениями и «штатного».

В пятой главе изложены мероприятия по повышению эффективности УШР, применяемых в сетях 110 кВ. Устанавливается, что низкое быстродействие УШР РТУ-25000010 обусловлено появлением уравнительных токов в сетевых полуобмотках, препятствующих в переходных режимах быстрому нарастанию рабочего тока реактора. Для радикального снижения уравнительного тока и постоянной времени его изменения в каждую полунейтраль сетевой обмотки предлагается ввести демпферный резистор, величина сопротивления которого координируется в соответствии с требуемым быстродействием и уровнем тока неудаленного однофазного короткого замыкания. Анализ содержания, структуры работы, представленных выводов и заключения позволяет установить, что диссертационная работа является полноценным, завершенным научным исследованием, имеющим практическую направленность.