THE CAPACITY OF THE POWER LINE AND THE METHODS OF ITS INCREASE

Кудрявцев С.И.¹ , Сарасом В.В.², Михайлова М.Ю.³

¹Студент, ²студент, ³доцент,  Белгородский Государственный Технологический Университет им. В. Г. Шухова

ПРОПУСКНАЯ СПОСОБНОСТЬ ЛИНИИ ЭЛЕТКРОПЕРЕДАЧИ И МЕТОДЫ ЕЕ УВЕЛИЧЕНИЯ

Аннотация

Изучение пропускной способности линий электропередач 10 кВ и методов ее увеличения при помощи современного оборудования и технологий, а так же возможностей применения данного оборудования на практике.

Ключевые слова: линия электропередач, пропускная способность, компенсация реактивной мощности, вольтодобавочный трансформатор, компенсирующие установки.

Kudryavtsev S.I.¹, Sarasom V.V.² Mikhailova M.Y.³

¹Student, ²Student, ³Dotsent, Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhov

 THE CAPACITY OF THE POWER LINE AND THE METHODS OF ITS INCREASE

Abstract

The study of the transmission lines of 10 kV and methods of its increase with the help of modern equipment and technologies, as well as opportunities for application of this equipment in practice.

Keywords: power line, capacity, reactive power compensation, voltage transformer, compensating installation.

В связи с существенным увеличением стоимости строительства новых высоковольтных линий электропередачи возрастает роль повышения пропускной способности существующих и вновь сооружаемых ВЛ. Становится экономически выгодным увеличивать передаваемую по линии мощность вплоть до ограничения по нагреву за счет применения различных устройств. Это в свою очередь вызывает большой интерес к такому понятию как «пропускная способность линии» и к методам, при помощи которых можно было бы ее увеличить.

Пропускная способность электрической сети - технологически максимально допустимое значение мощности, которая может быть передана с учетом условий эксплуатации и параметров надежности функционирования электроэнергетических систем. Пропускная способность зависит от напряжения в начале и в конце линии, от её длины и от волновых характеристик (волнового сопротивления и коэффициента изменения фазы). [1].

Падение напряжения в ЛЭП зависит от электрических нагрузок на линии, сечения провода и длины фидера.

По всей длине ВЛ существуют способы для обеспечения нормального уровня напряжения:

- реконструкция ВЛ с увеличением сечения провода и сохранением номинального напряжения .

- Повышение номинального напряжения.

- Установка конденсаторных батарей у потребителя для снижения перетоков реактивной мощности.

- Установка линейных вольтодобавочных трансформаторов для автоматического поддержания нормального уровня напряжения в сети.

Для повышения номинального напряжения в линии необходима замена трансформаторов на питающей подстанции, а так же трансформаторов на подстанциях потребителей, что является весьма невыгодным с экономической стороны.

Вольтодобавочный трансформатор (ВДТ) — электрический трансформатор с переменным коэффициентом трансформации, который своей вторичной обмоткой последовательно включается в цепь вторичной обмотки основного трансформатора. [1].

Вольтодобавочный трансформатор обеспечивает регулирование уровня напряжения в пределах ±15% и не требует таких больших экономических затрат, по сравнению, например, с реконструкцией ВЛ.

Применяется для регулировки напряжений в отдельных линиях или в группе линий. Установка такого трансформатора позволяет: выравнивать напряжение в электросети; устранять несимметрию напряжения на определенном участке цепи; снизить опасные последствия отгорания нулевого проводника и т.п.

Рис.1 - Принципиальная электрическая схема ВДТ

 

Компенсация реактивной мощности, в настоящее время, является немаловажным фактором позволяющим решить вопрос энергосбережения и снижения нагрузок на электросеть. По оценкам отечественных и ведущих зарубежных специалистов, доля энергоресурсов, и в частности электроэнергии занимает значительную величину в себестоимости продукции.

Как правило, основные потребители электроэнергии имеют индуктивный характер нагрузки, то есть являются источниками индуктивной реактивной мощности. Индуктивной реактивной нагрузке, создаваемой электрическими потребителями, можно противодействовать с помощью ёмкостной нагрузки, подключая точно рассчитанный конденсатор. Это позволяет снизить реактивную мощность, потребляемую от сети и называется корректировкой коэффициента мощности или компенсацией реактивной мощности. [2].

Основным преимуществом компенсации реактивной мощности при помощи конденсаторных установок можно отнести следующее: отсутствие вращающихся частей, малые удельные потери активной мощности, простой монтаж и эксплуатация, отсутствие шумов и вибраций во время работы, относительно невысокие капиталовложения.

В зависимости от подключения конденсаторной установки возможны следующие виды компенсации:

1. Индивидуальная или постоянная компенсация, при которой индуктивная реактивная мощность компенсируется непосредственно в месте её возникновения, что ведет к разгрузке подводящих проводов. (Рис.5а)
2. Групповая компенсация, в которой аналогично индивидуальной компенсации для нескольких одновременно работающих индуктивных потребителей подключается общий постоянный конденсатор. При этом разгружается подводящая линия. (Рис.5б)
3. Централизованная компенсация, при которой определенное число конденсаторов подключается к главному или групповому распределительному шкафу. Такую компенсацию применяют, обычно, в больших электрических системах с переменной нагрузкой. (Рис. 5в) [3].

 

Рис.2 - Классификация компенсации реактивной мощности по способу подключения компенсирующих устройств

 

Установка компенсации реактивной мощности состоит из определенного числа конденсаторных ветвей, которые в своём построении и ступенях подбираются исходя из особенностей каждой конкретной электросети и её потребителей реактивной мощности.

На сегодняшний день имеются также инновационные технологии для увеличения пропускной способности линий. Благодаря развитию электроники получили устройства, способные воздействовать сразу на несколько параметров ЛЭП: напряжение в начале и в конце линии, индуктивное сопротивление линии, а также на угол сдвига фаз между векторами начального и конечного напряжения линии.

Эти технологии получили название FACTS (гибкие передающие системы переменного тока). [4].

Одно из таких устройств – преобразователь напряжения. Схема одномостового преобразователя напряжения показана на рис. 3.

Рис. 3 - Схема одномостового преобразователя напряжения

 

Преобразователь напряжения можно представить в виде статического аналога синхронной машины, в которой регулируемое напряжение Ud источника постоянного тока – эквивалент напряжения (тока) ротора, полупроводниковый коммутатор – эквивалент статора, а угол управления – регулятор энергоносителя (вода, пар, газ) турбины или нагрузки насоса. При этом статическая синхронная машина охватывает все четыре квадрата режимов работы: генератор, двигатель с генерацией и потреблением РМ, что соответствует режимам преобразователя: инвертор, выпрямитель с генерацией и потреблением РМ.

В настоящее время решается вопрос о реализации международных проектов по объединению энергосистем нескольких стран, что позволит наиболее экономично реализовывать избытки электроэнергии каждого участника объединения, а также осуществлять взаимную помощь при внештатных ситуациях, например, в послеаварийных режимах работы отдельных энергосистем.

 В частности, обсуждаются вопросы создания передающей системы Восток-Запад в Европе и энергетических колец стран Черноморского региона (Черноморское кольцо), Балтийского региона (Балтийское кольцо) и др. В качестве варианта объединения предлагаются многоподстанционные системы постоянного тока (МСПТ).[4]  Проблему создания МСПТН можно существенно упростить, если вместо выпрямительных устройств использовать преобразователя напряжения. Как показано выше, ПН по своей физической сути является источником ЭДС переменного тока и легко вписывается в общую структуру построения энергосистем переменного тока, в которых в качестве ЭДС используются синхронные генераторы. Другими словами, речь идет о создании сети постоянно-переменного тока. (рис. 4.)

Рис. 4 - Сеть постоянно-переменного тока

Литература

1. Увеличение пропускной способности линии 6-10 кВ. Перинский Т. В. – Новосибирск, 2008 г.
2. Компенсация реактивной мощности. Овсейчук. В., Трофимо. Г., Кац. А.
3. Электронный ресурс: http://www.nucon.ru/reactive-power/reactive-power-and-types-of-compensation.php
4. Электронный ресурс: http://news.elteh.ru/arh/2007/46/07.php

References

1. Uvelichenie propusknoj sposobnosti linii 6-10 kV. Perinskij T. V. – Novosibirsk, 2008 g.
2. Kompensacija reaktivnoj moshhnosti. Ovsejchuk. V., Trofimo. G., Kac. A.
3. Jelektronnyj resurs: http://www.nucon.ru/reactive-power/reactive-power-and-types-of-compensation.php
4. Jelektronnyj resurs: http://news.elteh.ru/arh/2007/46/07.php