УДК 621.311.017                                                                ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА

Б.Т. Гнуни

ИССЛЕДОВАНИЕ АВАРИЙНЫХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ДВУХЦЕПНОЙ ЛЭП 400 кВ АРМЕНИЯ - ИРАН 

В связи с предстоящим вводом в эксплуатацию двухцепной линии электропередачи (ЛЭП) 400 кВ Армения – Иран, протяженностью 300 км, возникает необходимость расчета и анализа аварийных режимов ее работы. При исследовании режимов работы ЛЭП возникает необходимость учета потерь электроэнергии на корону, поскольку величина годовых потерь энергии на корону имеет ощутимое значение и может достигать до 40% от потерь на нагрев проводов. Оценка величины потерь энергии на корону производится на основе экспериментально полученных данных [1, 2].

T2

L5

r5

L2

r2

L6

r6

L1

r1

ZН

EA

I1

ZН

ZН

EB

EC

I2

I3

I4

L3

r3

I5

L7

r7

I7

L4

r4

L8

r8

ZN

I8

IN

bC

bC

bC

gК

gК

gК

bk

bk

bk

I6

T1

N
Для расчета режимов двухцепной ЛЭП 400 кВ Армения – Иран составим ее схему замещения (рис. 1).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис 1. Схема замещения ЛЭП 400 кВ Армения – Иран под нагрузкой.

Записанная на основе законов Кирхгофа для схемы замещения ЛЭП 400 кВ (рис. 1) система уравнений установившегося режима (УР) имеет вид

 

                                    (1)

где: , ; - активная проводимость потерь на корону
( См);  -  реактивная проводимость поперечной емкости ( См);  - индуктивная проводимость компенсирующего реактора ( См);  - комплексные величины токов соответственно в фазных проводах и тросах;  -  ток, протекающий по земле;  - комплексные величины фазных э.д.с.;  Ом - активное сопротивление фазных проводов;  Ом - активное сопротивление грозозащитных тросов;  Ом - сопротивление земли; - сопротивление нагрузки ( Ом, ); рад/с - угловая частота; - собственные и взаимные индуктивности ЛЭП ( ).

Значения собственных и взаимных индуктивностей проводов ЛЭП 400 кВ [3] приведены в таблице 1:

Таблица 1

Значения собственных и взаимных индуктивностей проводов ЛЭП 400 кВ

 

1

2

3

4

5

6

7

8

1

0.9534

0.6572

0.6242

0.6572

0.6242

0.6156

0.6632

0.6400

2

0.6572

0.9534

0.6572

0.6242

0.6156

0.6242

0.6204

0.6071

3

0.6242

0.6572

0.9534

0.6156

0.6242

0.6572

0.5990

0.5951

4

0.6572

0.6242

0.6156

0.9534

0.6572

0.6242

0.6400

0.6632

5

0.6242

0.6156

0.6242

0.6572

0.9534

0.6572

0.6071

0.6204

6

0.6156

0.6242

0.6572

0.6242

0.6572

0.9534

0.5951

0.5990

7

0.6632

0.6204

0.5990

0.6400

0.6071

0.5951

1.0503

0.6601

8

0.6400

0.6071

0.5951

0.6632

0.6204

0.5990

0.6601

1.0503

 

 

 

 

 

Рассмотрим следующие аварийные режимы работы ЛЭП:

·       однофазное короткое замыкание (КЗ на фазе B),

·       двухфазное короткое замыкание (КЗ на фазах B и C),

·       неполнофазные режим (при отключении фазы B на одной из цепей), отключена одна цепь.

Для имитации режима однофазного короткого замыкания на ЛЭП и расчета фазных токов в ЛЭП необходимо в модели (1) активное сопротивление потерь на корону одной из фаз приравнять к нулю. В качестве расчётного принят случай КЗ на фазе B ( Ом). Рассчитанные по (1) для однофазного КЗ комплексные значения и модули токов в фазных проводах и грозозащитных тросах приведены в табл. 2.

 

 

 

 

Таблица 2    

Комплексные значения и модули токов в фазных проводах и грозозащитных тросах при однофазном КЗ

 

, А

, А

1

1064.8 + j355.8

1122.6

2

-1631.7 – j203.5

1644.4

3

0001.1 + j732.2

732.1714

4

-0144.3 + j906.2

917.5963

5

-1633.6 - j203.5

1646.3

6

1205.2 + j181.6

1218.8

Т1

417.0 - j621.7

748.5959

Т2

477.9 – j624.1

786.0264

N

-243.74 + j522.93

576.9425

При этом напряжения на нагрузках примут значения:

, , .

Аналогичным образом можно рассчитать токи в фазных проводах и напряжения на нагрузках при двухфазном КЗ приравняв в модели (1) к нулю активные сопротивления потерь на корону двух фаз.  В  качестве  расчётного  принят  случай  двухфазного КЗ на фазах B и C ( Ом и  Ом). Рассчитанные по (1) для двухфазного КЗ комплексные значения и модули токов в фазных проводах и грозозащитных тросах приведены в табл. 3.

 

 

 

 

Таблица 3    

Комплексные значения и модули токов в фазных проводах и грозозащитных тросах при двухфазном КЗ

 

, А

, А

1

1045 + j67.3

1047.2

2

-2609.7 + j164.5

2614.9

3

1780.3 + j489.7

1846.4

4

1815.0 + j654.1

1929.3

5

-2609.0 + j165.7

2614.3

6

1011.9 – j93.8

1016.3

Т1

-139.6 – j526.6

544.7823

Т2

-162.1 – j564.9

587.6625

N

131.86 + j356.17

379.7947

При этом напряжения на нагрузках примут значения:

, , .

Для расчета режима работы ЛЭП в неполнофазном режиме необходимо в модели (1) приравнять к нулю активную проводимость фазной линии, таким образом имитируя разрыв фазы. В  качестве  расчётного  принят  случай разрыва фазы B на одной из цепей. Комплексные значения и модули токов в фазных проводах и грозозащитных тросах приведены в табл. 4.

 

 

 

 

Таблица 4    

Комплексные значения и модули токов в фазных проводах и грозозащитных тросах при разрыве фазы на одной из цепей

 

, А

, А

1

771.3 + j34.4

772.0718

2

0

0

3

-426.7 + j548.1

694.6437

4

-350.4 + j707.0

789.0857

5

-899.8 – j1081.8

1407.1

6

864.0 + j120.0

872.311

Т1

-16.2 – j141.7

142.6004

Т2

55.8 – j111.1

124.3038

N

-1.9433 +j74.855

74.8802

 

Для этого случая напряжения на нагрузках примут значения:

, , .

Для определения режима работы ЛЭП 400 кВ с отключенной одной цепью построим графики зависимости изменения передаваемой активной мощности (рис. 2) и напряжения на нагрузке (рис. 3) от величны активного сопротивления нагрузки, интервал изменения которого примем в пределах [0, 700] Ом. Коэффициент мощности нагрузки принят неизменным и равным . Для увеличения пропускной способности ЛЭП при отключенной одной цепи использовались индуктивные компенсаторы, проводимость которых для данного режима принята  См.

Вт

Ом
 

 

 

 

 

 


Рис 2. Изменение передаваемой мощности по ЛЭП при отключенной одной цепи.

Ом

В
 

 

 

 

 

 

 


Рис 3. Изменение напряжения на нагрузке при отключенной одной цепи.

 

С учетом тебований по обеспечению 20%-ого запаса по статической устойчивости получим условие длительно допустимого режима передачи мощности по ЛЭП, значение которого составит 465.53 МВт. Как видно из рис. 2, допустимый режим работы данной ЛЭП можно осуществить при двух различных значениях активного сопротивления нагрузки, а именно при  Ом и при  Ом. Расчеты УР показывают, что экономически целесообразным является значение  Ом.

Для рассматриваемого режима, с учетом  Ом, расчетные комплексные значения и модули токов в фазных проводах и грозозащитных тросах представлены в табл. 5.

Таблица 5

Комплексные значения и модули токов в фазных проводах и грозозащитных тросах при работе ЛЭП с отключенной одной цепью

 

, А

, А

1

0

0

2

0

0

3

0

0

4

-374.25 + j610.16

715.7913

5

-351.68 – j616.03

709.3455

6

665.04 – j3.67

665.0515

Т1

23.08 – j4.43

23.5024

Т2

52.07 – j7.74

52.6422

N

14.2615 -j21.7061

25.9720

При этом напряжения на нагрузках примут значения:

, , .

Потребляемая нагрузкой мощность составит:

для фазы A: ,

для фазы B: ,

для фазы C: ,

а суммарное потребление для всех 3-х фаз: .

Выводы

1.     На основе разработанной математической модели УР двухцепной ЛЭП проведены расчеты и исследованы параметры ее работы в различных аварийных режимах (несимметричные КЗ и неполнофазные режимы).

2.     Для режима ЛЭП с отключенной одной цепью получены графики зависимости передаваемой мощности и напряжения на нагрузках от изменения сопротивления нагрузки.

3.     Для режима ЛЭП с отключенной одной цепью получено значение длительно допустимой передаваемой активной мощности с учетом требований по обеспечению статической устойчивости.

 

Литература

 

1.           Тамазов А.И. Вероятная методика расчета потерь мощности на корону.\\ Электри­чество. – 1994. - № 5. - с. 24.

2.           Тамазов А.М. Корона на проводах воздушных линий переменного тока. - М.: Компа­ния Спутник 2002. – 318с.

3.           К.С. Демирчян, Л.Р. Нейман, Н.В. Коровкин, В.Л. Чечурин. Теоретические основы электротехники: В 3-х томах. Учебник для ВУЗ-ов. Том 3.- СПб.: Питер, 2004 – 377 с.

4.           Г.Н. Александров. Проектирование линий электропередачи сверхвысокого напряжения – П.: Энергоатомиздат 1983. – 368с

5.           А.И. Долгинов. Техника высоких напряжений в электроэнергетик. М., <<Энергия>>, 1968.- 464с.