Студент Музика М. С.

Національний технічний університет України

«Київський політехнічний інститут»

Керовані електропередачі змінного струму підвищеної пропускної здатності

Вступ. В даний час в країнах СНД і за кордоном активно ведуться дослідження і розробки в галузі вдосконалення існуючих і створення нових технологій передачі і розподілу електроенергії. 
Досліджуються повітряні лінії (ПЛ) підвищеної пропускної здатності нових типів - компактні одноланцюгові, дволанцюгові і багатоланцюгові, а також дволанцюгові і багатоланцюгові самокомпенсовані. Застосування сучасних пристроїв і засобів регулювання дозволяє зазначені електропередачі підвищеної пропускної здатності виконати у вигляді керованих ліній електропередач (ЛЕП) по наперед заданим технічним та економічним критеріям і тим самим забезпечити оптимальні режимні характеристики, необхідні величини пропускної здатності і запаси статичної та динамічної стійкості, зекономити інвестиції та знизити вплив на навколишнє середовище.
Мета роботи: Продемонструвати ефективність використання керованих електропередач в енергосистемах.
Матеріали і результати досліджень: Основна ідея керованих електропередач змінного струму підвищеної пропускної здатності полягає в тому, щоб створити повітряні (ПЛ) або кабельні (КЛ) лінії електропередачі із заданою величиною пропускної здатності, які забезпечують в процесі роботи режимні характеристики, що відповідають всім нормативним вимогам і заданим показникам якості, економічності та надійності передачі і розподілу електроенергії, як між системами, так і всередині енергосистем. Дуже важливими є вимоги до ПЛ щодо обмеження екологічного впливу та ефективного використання коридору ПЛ і смуги земельних відчужень під будівництво. Більшость з цих вимог задовольняють керовані компактні і самокомпенсовані лінії електропередач. Дані типи повітряних ліній електропередач відрізняються від звичайних ПЛ насамперед значно зменшеними відстанями між фазами, що стало можливим за рахунок виносу заземлених елементів опори за межі простору між фазами. При цьому, обов'язковими є умови виконання вимог щодо обмежень мінімально допустимих ізоляційних проміжків «фаза-фаза» по максимальним робочим напругам, а також грозовим і комутаційним перенапругам.

Вибір перерізів проводів і конструкції розщеплених фаз при цьому здійснюється з урахуванням вимог щодо обмеження максимальної величини напруженості електричного поля на поверхні проводів за умовами обмеження втрат на корону, акустичних шумів і радіоперешкод. Габарити ПЛ вибираються з урахуванням вимог по допустимій величині напруженості електричного поля під лінією поблизу поверхні землі.

На підставі аналізу вітчизняних та зарубіжних робіт, проведених в області компактних ПЛ і керованих самокомпенсованих (КСПЛ), можна констатувати, що мінімально допустимі відстані між фазами на лініях зазначених типів можуть прийматися на рівні 0,25 - 0,3 від відстані між фазами на ПЛ звичайної конструкції, яка використовується в даний час.

Знак взаємних складових індуктивного опору (Х) та ємнісної провідності (В) залежить від величини кута (Θ) зсуву систем векторів напруг ланцюгів один відносно одного, і залежно від цього взаємні складові індуктивного опору і ємнісної провідності можуть збільшуватися або зменшуватися, від яких значною мірою залежатимуть еквівалентні параметри Х_екв і В_екв, що визначають, у свою чергу, величину зарядної потужності лінії (Q) і величину натуральної потужності (Рнат).

При куті θ = 180° КСПЛ володіють найбільшою величиною натуральної потужності завдяки тому, що індуктивний опір має мінімальне значення, а ємнісна провідність і відповідно зарядна потужність - максимальне. При θ = 180° взаємна індуктивна складова індуктивного опору має негативний знак, внаслідок чого величина еквівалентного індуктивного опору фаз стає мінімальною. На поперечну провідність взаємний вплив фаз створює додаткову величину ємнісної провідності, що має позитивний знак, по відношенню до власної поперечної ємнісний провідності фаз. В результаті цього величина еквівалентної ємнісний провідності при θ = 180 ° має максимальне значення, лінія при цьому володіє максимальною зарядною (Q) і натуральною потужністю (Рнат), що є показником пропускної здатності.

При переході КСПЛ в режим при якому θ = 0° взаємний електромагнітний вплив ланцюгів лінії змінює знак, в результаті чого еквівалентний індуктивний опір стає максимальним, ємнісна провідність - мінімальною, відповідно зарядна і натуральна потужності лінії приймають мінімальні значення. Як показують розрахунки діапазон зміни еквівалентних параметрів, зарядної і натуральної потужностей КСПЛ при переході з режиму θ = 180° в режим при θ = 0° становить (0,4-0,5) від вихідних значень. Цю властивість КСПЛ можна використовувати для регулювання параметрів режимів електропередачі при зміні величини потужності, що передається по лінії.

Загальні уявлення про нові конструкції КСПЛ дає рис. 1.

Завдяки застосуванню фазового управління і додаткових компенсуючих пристроїв, ми маємо можливість здійснювати регулювання еквівалентних параметрів, характеристик КСПЛ і параметрів режиму електропередачі у всьому діапазоні передаваної потужності. Характер регулювальних характеристик показаний на рис. 2.

Рис. 1. Дволанцюгова КСПЛ – 220 кВ Рис. 2. Залежність величини натуральної потужності на опорах типу «Чайка». КСПЛ від зміни кута θ: 1 – при відсутності . зближення; 2 – при зближені ланцюгів.

Висновок. Дволанцюгові керовані самокомпенсовані лінії електропередач в порівнянні зі звичайними дволанцюговими ПЛ того ж класу напруги характеризуються підвищеною на 30-50% величиною натуральної потужності, зниженими на 15-20% питомими капітальними затратами при розрахунку на одиницю переданої потужності, вимагають меншої смуги відчуження під будівництво земельних угідь і мають знижений екологічний вплив.

Література:

1. А.с. 566288 (СССР). Электропередача переменного тока /В.М. Постолатий, В.А. Веников, Ю.Н. Астахов, Г.В. Чалый, Л.П. Калинин. Заявл. 21.03.74. № 2006496. Опубл. В Б.И., 1977, № 27.

2. Управляемые линии электропередачи / Ю.Н. Астахов, В.М. Постолатий, И.Т. Комендант, Г.В. Чалый; под ред. В.А. Веникова. - Кишинев: Штиинца, 1984. - 296 с.

3. Управляемые электропередачи 1972-2007. Труды Института энергетики 2001-2007. Составители: В.М. Постолатий, Е.В. Быкова, Кишинев, 2007. - 234 с, ил.

4. Рыжов Ю.П. Дальние электропередачи сверхвысокого напряжения: учебник для вузов. М.: Издательский дом МЭИ, 2007. - 488 с, ил.