Способ повышения динамической устойчивости электрических систем

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (Я) Н 02 У 3/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKGMV СВИДЕТЕЛЬСТВЪ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР, ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ)ТИЙ (21) 3424617/24-07 (22) 16.04 ° 82 (46) 07.10.83. Бюл. Р 37 (72) В.М. Чебан и В.П. Шойко (71} Новосибирский электротехнический институт (53) б 21. 311. 35 (088. 8) (56} 1. Авторское свидетельство СССР

Р 176624, кл. Н 02 5 3/24, 1964.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 858175, кл. Н 02 3* 3/24, 1981.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 508856, кл. Н 02 3 3/24, 1976. (54)(56} СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИСТЕМ путем создания фазового сдвига для компенсации угла вылета ротора в период паузы автоматического повторного

„„SU„„10 А включения, заключающийся в отключении поврежденной линии электропередачи, контроле соотношений энергии ускорения и торможения роторов генераторов и введении фазового сдвига в момент оптимального соотношения указанных энергий, отличающийся тем, что, с целью повыаения пределов динамической устойчивости одноцепных линий электропередачи при несимметричных коротких замыканиях, отключают только поврежденную фазу, а введение фазового сдвига осуцествляют последовательно отключением одной иэ неповрежденных фаз, включением ее с фаэовым сдвигом, отключением другой неповрежденной фазы и включением g ее н поврежденной фазы с фаэовым сдви-гом.

1046841

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано в линиях электропередачи, оснащенных выключателями однополюсного исполнения с пофазным приводои,для осуществления параллельной работы генерато- 5 ров и.повышения динамической устойчивости в аварийных несимметричны:: режимах.

Известны способы повышения динамической устойчивости электрических систем, заключающиеся в увеличении возможной площадки торгложения генераторов путем Фазового управления, осуществляемого изменениегл группы соединения трансформаторов или изменением угла смещения фазорегулирующего трансформатора во время паузы автомати ческого повторного включения (AIIH )

Г1) и Г2).

Недостатком указанных способов является полный разрыв связи во вре- . мя паузы при переключении, что связано с расхождением роторов генераторов и ухудшениегл устойчивости.

Наиболее близким к предлагаемому является способ повышения динамической устойчивости электрических систем; путем создания фазового сдвига для компенсации угла вылета ротора в период паузы автоматического повторного включения, заключающийся в отключении поврежденной линии электропередачи, контроле соотношений энергии ускорения и торможения роторов генераторов и введения фазового сдвига в момент оптиглального соотно- .З5 шения указанных энергий (3 ).

Несмотря на. сохранение связи между генераторами, .указанный способ обладает недостатком, который заключается в том, что независимо от вида 4Р повреждения электропередачи производится отключение всех трех фаз с пос ледующим введением фазового сдвига, что ограничивает- выдачу избыточной мощности и в связи с этим снижает эффективность фазового управления переходным процессом. В то же время однофазные и двухфазные повреждения являются наиболее частыми, особенно на линиях высокого и сверхвысокого напряжения. Ликвидация их путем отклонения только поврежденной фазы создает меньшие небалансы активной мощности и повышает устойчивость электрических систем.

Цель изобретения — повышение пределов динамической устойчивости одно-, цепных линий электропередачи при несимметричных коротких замыканиях., Поставленная цель достигается тем, что согласно способу повышения 60 динамической устойчивости электрических систем путем создания фазового сдвига для компенсации угла вылета ротора в период паузы АПВ, заключающемуся в отключении поврежденной линии электропередачи, контроле соотношений энергии ускорения и торможения роторов генераторов и введения фазового сдвига в момент оптимального соотношения указанных энергий, отключают только поврежденную фазу, а введение Фазового сдвига осуществляют последовательно отключением одной из неповрежденных фаз, включением ее с Фазовым сдвигом, отключением другой неповрежденной фазы и включением ее и поврежденной фазы с фазовым сдвигог .

На фиг.1 изображена одна из возможных схем электрической системы, иллюстрирующая предлагаемый способ; на фиг.2 — трехлинейная схема фазосдвигающего устройства на примере кругового переключения фаз выключателями линии со сдвигогп на 120 с примыкающей линией электропередачи; на фиг.3 и 4 — диаграммы, поясняющие способ.

Схема электрической системы (Фиг.1 ) состоит из передающей части, включающей в себя эквивалентный генератор 1, связанный с трансформатором 2, к которому присоединена группа однополюсных выключателей 3 и 4, и соединенная линией электропередачи 5 с приемной системой, состоя-, щей из группы однополюсных выключателей б, которыми к линии подключен трансформатор 7, связанный с эквива лентным генератором 8.

На трехлинейной схеме (фиг.2) показано фазосдвигающее устройство, состоящее из двух групп однополюсных выключателей 3 (выключатели 911) и 4 (выключатели 12-14), подклю ченное к линии электропередачи 5, которая соединяется через группу выключателей б (выключатели 15-17 ) с трансформатором 7 приемной системы.

В исходном режиме выключатели 9

11 фазосдвигающего устройства включены, а 12 - 14 отключены. На фиг.2 приведено также обозначение фаз А, Ь,с.

На фиг.3 приведены характеристики активной мощности генератора 1 на отдельных этапах динамического перехода, где 18 — характеристика активной мощности генератора, .т.е. зависимость активной мощности генератора .(P )в функции угла положения роторов (о ) в нормальном режиме до аварии, причем P u dq — активная мощность

О и угол ротора генератора в нормальном режиме; 19 — характеристика активной мощности при однофазном коротком замыкании (КЗ ); 20 — характеристика активной мощности при отключении поврежденной фазы; 21 — характеристика мощности при работе через одну фазу; 22 - результирующая характеристика мощности при работе по двум фазам, одна из которых включена со

1046841

° 4—

) — Л -Е е

8В

3

Е,, )<о в х

5 Р =ReE „ .1о 3

Е е -Е

1А Вс

С j><

P =ReE. 3

4(РВ=) еЕ1в в

65 сдвигом на 120о эл. град; 23 — характеристика одной фазы, включенной с фазовым сдвигом на 120 эл.град.;

24 — характеристика всех трех фаз после Фазового регулирования на

120 эл. град. Характеристики на фиг.3 рассмотрены при следуюцих допуцениях: мощность генератора 8 во много раз превосходит мощность генератора 1, рассматривается успешное

АПВ, моцность турбины (Pp)B течение динамического перехода не изменяется

При повре>кдении, например при КЭ фазы А, линии электропередачи 5 (фиг.2 ), что соответствует характеристике 19 (фиг.3 ), при угле d отключаются выкличатели. 9 и 15 и в период паузы АПВ мощность передается по двум фазам В и С (характеристика

20 ). После устранения повре>кдения и при оптимальном соотношении энергий ускорения и торможения (3 ) автоматически осуществляется циклическое введение фазового сдвига. При угле с<<> отключается выключатель 11 и связь с систе>лой осуществляется по одной фазе <> (характеристика 21). При угле d включается выключатель

14. Создается несинфазный режим фазы

6 по отношению к фазе С со сдвигом. фазы напряжения в начале фазы (на

120 эл. град. в сторону отставания.

Результирующая характеристика активной мощности эквивалентного генератора (характеристика 22 )смещается примерно на угол 60 эл. град, в сторону вращения его ротора, способствуя его торможению, а также появляется уравнительный ток в фазах, вызывающий дополнительные потери активной мощности в проводах линии.

Смещение характеристики 22 на угол — 60о можно пояснить, используя векторную диаграмлу. При заземленной нейтрали и загрузке генератора 1

dà = d" фазные ЭДС эквивалентных генераторов 1 и 8 занимают положение,. показанное на фиг. 4а. B ðàññìàòðéваемом режиме фаза С линии включена с фазовым сдвигом, а фаза  — без сдвига. Это отражено на фиг. 4а соединение>л фазных ЭДС Е,>А с E aC и Е1В с Е .так как фазная ЭДС генератора

1 Е„опере><ает Е, то мощность по фазе б передается от генератора 1 к генератору 8.

По фазе С мощность передается.от эквивалентного генератора 8 к генератору 1 . Суммарная мощность, передаваемая по электропередаче Р, равна

В С

Общие вйражения, определяющие мощности, передаваемые по фазам от генератора 1, а следовательно, характеристику мощности генератора 1, можно записать

10 где н — суммарное реактивное сопро" тивление фазы электропередачи.

В случае изолированной нейтрали и загрузке d =Ã векторная диаграмма имеет вид, показанными на фиг. 4б.

В этом случае в рассматриваемом несимметричном режиме появляется смешение нейтрали

— ) > — T )ы 1Т-"

20 Е e - -Е е Y+E е -Е е Y

18 98 1А ЭС оо у+ <

Характеристика моцности генератора 1

25 определяется из

P =ReE

В .1В В ,4 о + — Jl() — Л

Вe -U в ВВ оо

В . jx. 2

- — )е -E8ce -иоо с jx

40 Для количественной оценки величины фазового сдвига М результирующей характеристики 22 мощности генератора 1 можно записать выражения для активных мощностей, передаваемых

45 по фазам, в виде

Р =,Р Si<> d

8 <>з8

Р = Р si <> (d"- 1))

С mc.

50 с представлением их векторами (фиг. 4в ). Учитывая,что P = Р + Р амплитуда результирующей характерйстики определяется из

55 mz=

В частном случае, когда Р =Р =Р

m<: это выражение принимает вид п1 Я <>>

При 4 = 120 эл.град. Р = Р (максимальной мощности, перелаваемой по фазе ).

Кз фиг. 4в видно, что при Р =Р

P g4. — = G0, т.e ° результирующая характерйстика сдвигается на угол, 1046841 лвс равный половине величины фазового сдвига. В реальных условиях, например, из-за неодинакового располо><ения фаз линии электропередачи Р ф ф Р„, и сдвиг будет V = 60

Таким образом, из выражений,опре-. деляющих характеристику модности генератора как в случае заземленной, так и изолированной нейтрали, следует, что результирующая характеристика 22 сдвигается на 60 о. IO

Сдвиг ее происходит в сторону вращения ротора генератора, а это o6yc-. лавливает то, что генератор выдает достаточную по величине мощность в зоне углов, близких к 180 эл.град., 15 что и способствует подтсрмаживанию генератора.

Влияние уравнительного тока в фазах сказывается, если учитывать активные сопротивления элементов электропередачи, так как в этом случае

20 протекание уравнительного тока приводит к дополнительным потерям активной мощности, что в свою очередь способствует более медленному росту угла вылета ротора генератора.

2S

Затем операции по введению фазового сдвига выполняются в следуюцем порядке. В момент времени, соответствующий углу <Гл, отключается выключатель 10. С этого момента времени генератор 1 выдает мощность в систему через одну фазу С с введенным фазовым сдвигом в 120 эл.град. (характеристика 23 на фиг.З ). При угле. d включаются выключатели 12, 13 и 15, тем самым завершая цикл по введению фазового воздействия. Результируюцая характеристика 24 мощности получает общее смещение на 120 эл.град. в сторону вращения ротора генератора, 40 а амплитуда ее восстанавливается до значения, соответствуюцтего значению амплитуды характеристики в нормальном доаварийпом режиме.

Предлагаемый способ по сравнению 45 с обычным однофазным повторным включением (ОАПВ ) позволяет повысить предельную передаваемую мощность по условию динамической устойчивости за счет того, что фазовое управление, обеспечивая сдвиг характеристики мощности геператора, увеличивает возможную энергию тормох<ения, несмотря на некоторые возрастания энергии ускорения при осуцествлении переключений. При OAIIB возмох<ная энергия торможения имеет небольшую величину из-эа того, что при предельных мощностях угол электропередачи за паузу ОАЛВ достигает больших значений.

Определенный из условий оптимального соотношения энергий ускорения и торможения угол < меняется в небольших пределах (120-135 ). Это позволяет в устройство, реализующее . предлагаемый способ, ввести блок контроля угла., разрешающий введение фазового воздействия только при достижении угла 120-135О. При достиже- нии меньших углов при качаниях в паузу АПВ срабатывает ОАПВ, что позволяет избежать ненужных операций.

Другое преимущество фазового управления перед ОАПВ состоит в то л, что за счет компенсации угла вылета ротора генератора удается снизить токи и моменты несинхронного включения.

Таким образом, предлагаемый способ позволит в электрических системах, содержащих одноцепные линии электропередачи повысить эффективность фазового воздействия при аварийных не-. симметричных повреждениях за счет уменьшения небалансов активной мощности из-за передачи избыточной мощности в неполнофазовом режиме с одновременным использованием.проводов линии для рассеивания части электрической энергии путем преобразования ее в тепле; снизить токи и тломенты несинхронного включения по сравнению с однофазным автоматическим повторным включением (OAIIB ) в режимах, сопровождаюцихся достижением больших углов расхождения между векторами эквивалентных ЭДС за паузу автоматического повторного включения-.

1046841

УХ 4 х

Фиг. Х

Составитель A.Îêèí

Редактор Н. Кешеля Техред,С. Мигунова Корректор A. Повх

Эакаэ 7741/52 Тираж 617 . Подписное

BHHHOH Государственного. комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4