Электропередача сверхвысокого напряжения с высоким уровнем компенсации зарядной мощности

Заявляемое техническое решение относится к области электротехники и может быть использовано в электропередачах высокого и сверхвысокого напряжения. Сущность заключается в том, что электропередача сверхвысокого напряжения с высоким уровнем компенсации зарядной мощности, содержащая две подстанции со сборными шинами, к которым через линейные выключатели подключена линия электропередачи с подключенными через высоковольтные выключатели устройствами компенсации зарядной мощности, а также устройства автоматики, управления и релейной защиты, установленные на каждой подстанции, дополнительно содержит два блока автоматики управления коммутациями, вход первого блока соединен с входом исполнительного органа линейного выключателя, подключенного к сборным шинам первой подстанции, а выход - с исполнительным органом высоковольтного выключателя, установленного в цепи устройства компенсации зарядной мощности со стороны первой подстанции, вход второго блока автоматики управления коммутациями соединен с исполнительным органом линейного выключателя, подключенного к сборным шинам второй подстанции, а выход - через устройство задержки с исполнительным органом высоковольтного выключателя, установленного в цепи устройства компенсации зарядной мощности со стороны второй подстанции, причем в качестве устройства компенсации зарядной мощности используется шунтирующий реактор или управляемый шунтирующий реактор.

Предлагаемое техническое решение относится к области электротехники и может быть использовано в электропередачах высокого и сверхвысокого напряжения.

Известны электропередачи, в которых для повышения надежности работы оборудования и снижения коммутационных перенапряжений в устройство автоматики вводится дополнительно логический блок управления отключениями линейных выключателей, содержащий блок задержки [Авторское свидетельство 1101948].

Недостатком данного технического решения является низкая эффективность при применении в электропередачах с высокой степенью компенсации зарядной мощности, так как при неполнофазных отключениях линии электропередачи возникает опасное повышение напряжения.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является электропередача, в которой устройства автоматики контролируют состояние выключателей в цепи шунтирующих реакторов и с выдержкой времени отключают их от линии электропередачи [Авторское свидетельство 1051644].

Недостатком данного технического решения является высокий уровень апериодической и низкий уровень периодической составляющей тока в линейных выключателях при коммутациях линии электропередачи с высокой степенью компенсации емкостного тока и, как следствие, возможность отказа работы выключателя при отключении несимметричных к.з.

Целью предлагаемого технического решения является:

- предотвращение развития резонансных перенапряжений на неповрежденной фазе при возможном отказе линейного выключателя

- снижение уровня апериодической составляющей, увеличение величины периодической составляющей тока линии и, как следствие, повышение надежности работы выключателей в цепи линии электропередачи.

Указанная цель достигается тем, что электропередача сверхвысокого напряжения с высоким уровнем компенсации зарядной мощности, содержащая первую и вторую подстанции со сборными шинами, к которым через линейные выключатели подключена линия электропередачи с подключенными через высоковольтные выключатели устройствами компенсации зарядной мощности, а также устройства автоматики, управления и релейной защиты, установленные на каждой подстанции, дополнительно содержит два блока автоматики управления коммутациями, вход первого блока соединен с входом исполнительного органа линейного выключателя, подключенного к сборным шинам первой подстанции, а выход - с исполнительным органом высоковольтного выключателя, установленного в цепи устройства компенсации зарядной мощности со стороны первой подстанции, вход второго блока автоматики управления коммутациями соединен с исполнительным органом линейного выключателя, подключенного к сборным шинам второй подстанции, а выход - через устройство задержки с исполнительным органом высоковольтного выключателя, установленного в цепи устройства компенсации зарядной мощности со стороны второй подстанции, причем в качестве устройства компенсации зарядной мощности используется шунтирующий реактор; при этом в качестве устройства компенсации зарядной мощности, установленного на первой подстанции, к которой через линейные выключатели подключены линии электропередачи с подключенными через высоковольтные выключатели устройствами компенсации зарядной мощности, используется управляемый шунтирующий реактор, а в качестве устройства компенсации зарядной мощности, установленного на второй подстанции, к которой через линейные выключатели подключены линии электропередачи с подключенными через высоковольтные выключатели устройствами компенсации зарядной мощности используется шунтирующий реактор; кроме того, в качестве устройства компенсации зарядной мощности, установленного на первой подстанции, к которой через линейные выключатели подключены линии электропередачи с подключенными через высоковольтные выключатели устройствами компенсации зарядной мощности, используется шунтирующий реактор, а в качестве устройства компенсации зарядной мощности, установленного на второй подстанции, к которой через линейные выключатели подключены линии электропередачи с подключенными через высоковольтные выключатели устройствами компенсации зарядной мощности, используется управляемый шунтирующий реактор; при этом время задержки сигнала, осуществляемое устройством задержки, выбирается из условия t_{откл.к.з}<t_з<t,

где t_з - длительность задержки,

t_{откл.к.з.}^_ длительность отключения короткого замыкания линейными выключателями,

t - длительность допустимого воздействия повышений напряжений на высоковольтное оборудование;

кроме того, время задержки сигнала, осуществляемое устройством задержки, выбирается из условия

t_УРОВ<t_з<t,

где t_з - длительность задержки,

t _УРОВ - время действия устройств резервирования отказа выключателей,

t - длительность допустимого воздействия повышений напряжений на высоковольтное оборудование.

На рис.1 показана электропередача сверхвысокого напряжения с высоким уровнем компенсации зарядной мощности, содержащая подстанции со сборными шинами 1, 2 к которым через линейные выключатели 3, 4 подключена линия электропередачи 5. К линии электропередачи 5 через высоковольтный выключатель 6 подключено устройство компенсации зарядной мощности 7, а через высоковольтный выключатель 8 - устройство компенсации зарядной мощности 9, а также устройства автоматики, управления и релейной защиты 10, выход которых соединен с исполнительным органом линейных выключателей 3, 4, а также с входом первого блока автоматики управления коммутациями 11, выход которого соединен с входом исполнительного органа высоковольтного выключателя 6, и входом второго блока автоматики управления коммутациями 12, выход которого через блок задержки 13 соединен с входом исполнительного органа высоковольтного выключателя 8.

Электропередача работает следующим образом. В нормально установившемся режиме линия электропередачи 5 работает с нормально включенными линейными выключателями 3 и 4 и высоковольтными выключателями 6 и 8.

При возникновении нессимметричного короткого замыкания на линии электропередачи 5 действиями устройства автоматики, управления и релейной защиты 10 линейные выключатели 3 и 4 отключаются, одновременно посылая команду на отключение высоковольтного выключателя 6 в цепи шунтирующего реактора 7 и на отключение высоковольтного выключателя 8 в цепи шунтирующего реактора 9 через блок задержки 13.

Блоки автоматики управления коммутациями 11, 12, в зависимости от характера коммутации - включения или отключения линейного выключателя 3, 4, - формируют команду на включение или отключение высоковольтных выключателей 6, 8.

Таким образом, при возможном отказе линейного выключателя 3 или 4 поврежденной фазы линии электропередачи 5 предотвращается развитие резонансных перенапряжений на неповрежденной фазе. При успешном отключении линии электропередачи 5 устройства автоматики, управления и релейной защиты 10 подают команду на повторное включение линии электропередачи 5 линейным выключателем 4. Одновременно подается команду на включение высоковольтного выключателя 6 в цепи шунтирующего реактора 7, что позволит снизить апериодическую составляющую тока до значений, равных периодической составляющей, и в случае неуспешного автоматического повторного включения, то есть включения на неустраненное короткое замыкание, отключить линию электропередачи 5. При этом через линейный выключатель 4 в неповрежеднных фазах будут протекать периодическая и апериодическая составляющие тока, причем величина апериодической составляющей тока к моменту расхождения контактов выключателя будет меньше амплитудных значений периодической составляющей.

В случае успешного автоматического повторного включения с выдержкой времени, достаточной для отключения выключателя при неуспешном автоматическом повторном включении, подается команда на включение высоковольтного выключателя 8 шунтирующего реактора 9, что снижает напряжение на линии электропередачи 5, после чего включается линейный выключатель 3.

В случае, если отключение одного из шунтирующих реакторов не снижает степени компенсации зарядной мощности линии ниже 50% от установленной зарядной мощности, следует устанавливать управляемый шунтирующий реактор. В этом случае логика работы защит остается такой же, только мощность управляемого шунтирующего реактора должна быть выбрана такой, чтобы мощность, потребляемая управляемым шунтирующим реактором, составляла приблизительно 45% от зарядной мощности линии электропередачи.

1. Электропередача сверхвысокого напряжения с высоким уровнем компенсации зарядной мощности, содержащая первую и вторую подстанции со сборными шинами, к которым через линейные выключатели подключена линия электропередачи с подключенными через высоковольтные выключатели устройствами компенсации зарядной мощности, а также устройства автоматики, управления и релейной защиты, установленные на каждой подстанции, отличающаяся тем, что дополнительно содержит два блока автоматики управления коммутациями, вход первого блока соединен с входом исполнительного органа линейного выключателя, подключенного к сборным шинам первой подстанции, а выход - с исполнительным органом высоковольтного выключателя, установленного в цепи устройства компенсации зарядной мощности со стороны первой подстанции, вход второго блока автоматики управления коммутациями соединен с исполнительным органом линейного выключателя, подключенного к сборным шинам второй подстанции, а выход - через устройство задержки с исполнительным органом высоковольтного выключателя, установленного в цепи устройства компенсации зарядной мощности со стороны второй подстанции.

2. Электропередача сверхвысокого напряжения с высоким уровнем компенсации зарядной мощности по п.1, отличающаяся тем, что в качестве устройства компенсации зарядной мощности используется шунтирующий реактор.

3. Электропередача сверхвысокого напряжения с высоким уровнем компенсации зарядной мощности по п.1, отличающаяся тем, что в качестве устройства компенсации зарядной мощности, установленного на первой подстанции, используется управляемый шунтирующий реактор, а в качестве устройства компенсации зарядной мощности, установленного на второй подстанции, используется шунтирующий реактор.

4. Электропередача сверхвысокого напряжения с высоким уровнем компенсации зарядной мощности по п.1, отличающаяся тем, что в качестве устройства компенсации зарядной мощности, установленного на первой подстанции, используется шунтирующий реактор, а в качестве устройства компенсации зарядной мощности, установленного на второй подстанции, используется управляемый шунтирующий реактор.

5. Электропередача сверхвысокого напряжения с высоким уровнем компенсации зарядной мощности по п.1, отличающаяся тем, что время задержки, осуществляемое устройством задержки, выбирается из условия t_{откл.к.з.}<t_з<t, где t_з - длительность задержки,

t_{откл.к.з.} - длительность отключения короткого замыкания линейными выключателями,

t - длительность допустимого воздействия повышений напряжений на высоковольтное оборудование.

6. Электропередача сверхвысокого напряжения с высоким уровнем компенсации зарядной мощности по пп.1 и 5, отличающаяся тем, что время задержки, осуществляемое устройством задержки, выбирается из условия t _УРОВ<t_з<t, где t_з - длительность задержки,

t_УРОВ - время действия устройств резервирования отказа выключателей,

t - длительность допустимого воздействия повышений напряжений на высоковольтное оборудование.