Режими електричних мереж і систем електропостачання зі статичними тиристорними компенсаторами (методологія аналізу)

збільшення еквівалентних ємностей з обох сторін вимикача збільшує ймовірність трифазного одночасного віртуального обриву струмів через збільшення струмів повторних запалювань у першій фазі, що вимикається;

покращення розривної здатності вимикача (більш крута вольт-секундна характеристика) за умови збільшення власних частот контурів може спричиняти суттєві рівні перенапруг при повторних запалюваннях, що у свою чергу підвищує ймовірність віртуальних трифазних обривів супроводжуючих струмів;

зі збільшенням активного навантаження ДСП зменшується швидкість наростання напруги на контактах вимикача при повторних запалюваннях, що, у свою чергу, зменшує ймовірність самих запалювань і одночасних віртуальних обривів струмів;

оскільки робочі струми печі змінюються у широких межах, то при заданих еквівалентних ємностях системи електропостачання можуть виявлятися такі співвідношення між параметрами контурів, які при даній вольт-секундній характеристиці вимикача будуть спричиняти «ескалацію» перенапруг під час вимкнення. Такі співвідношення у досліджуваній схемі спостерігаються при невеликих робочих струмах печі - (0, 15... 0, 4) Iном.

Серед факторів, які визначають вимоги до конструкції та захистів обладнання СТК, особливе місце займають перехідні процеси, що супроводжують ввімкнення та вимкнення фільтрів СТК у нормальних експлуатаційних режимах мережі. Ці комутації можуть викликати значні перенапруги. Якщо вимкнення кола фільтра відбувається під час першого переходу струму вимкнення через нуль і вимикач витримує напругу відновлення, котра виникає на його контактах, то процес не супроводжується небезпечними перенапругами. Проте з виникненням повторних запалювань дуги в міжконтактних проміжках у колах фільтрів можуть виникати суттєво більші перенапруги та надструми ніж під час їх ввімкнення. Вимкнення окремих фільтрів ФКК, струми котрих містять різний спектр і величини гармонік, має свої особливості. Дослідженнями встановлено, що вміст гармонік у струмі вимкнення фільтра підвищує рівень перехідних перенапруг. Величина залишкової напруги залежить також від взаємного зсуву фаз між основною та вищою гармоніками струму фільтра. Найвищі рівні перенапруг спостерігаються, коли маємо близькі до нуля кути зсуву фаз. З ростом залишкової напруги на фазах фільтра у процесі вимкнення зростає напруга відновлення на контактах вимикача, викликаючи більшу ймовірність повторних запалювань і тим самим створюючи більш важкі умови вимкнення.

На рис. 14 показані осцилограми координат режиму для випадку повторного запалювання дуги між контактами вимикача у процесі вимкнення фільтра другої гармоніки у досліджуваній схемі. Встановлено особливість, яка є загальною в цих умовах: якщо запалювання дуги у міжконтактному проміжку відбувається у фазі з максимальною напругою відновлення, то максимальні перенапруги спостерігаються на інших фазах. У табл. 1 показані максимальні величини перенапруг на фільтрах, як функції вмісту гармоніки настроювання цього фільтра, під час його вимкнення з однократним повторним запалюванням міжконтактного проміжку першої фази. Видно, що величини перенапруг на обладнанні в цих умовах залежать від порядкового номера настроювання фільтра.

Таблиця 1

Залежність кратностей максимальних величин перенапруг на фільтрах у схемі СТК (рис. 11) від вмісту гармоніки настроювання

Примітка: Кратності визначені відносно амплітуди номінальної фазної напруги.

Звідси випливає, що у випадку одиничних повторних запалювань дуги в міжконтактних проміжках вимикачів, призначених для комутації фільтрів, на обладнанні можуть з'являтися недопустимі перенапруги. Ця особливість процесу вимагає встановлення додаткових засобів обмеження комутаційних перенапруг. У першу чергу це відноситься до фільтрів нижчих порядків.

Відомим способом захисту антипаралельної пари тиристорів від надмірних діючих напруг є використання їх природної властивості «самозахищатися» шляхом примусового вмикання одного з тиристорів під час виникнення перенапруги. За участю автора на вказаному принципі опрацьована система захисту ТБ СТК від перенапруг. Показана методика координації ізоляції ТБ при використанні цього захисту та вибору його робочих характеристик. Проаналізовано процеси в мережі під час спрацювання захисту.

Загальною практикою в проектуванні ФКК для схем СТК, котрі призначені для тих чи інших мереж, є використання показників несинусоїдності усталених режимів та частотних властивостей системи, котрі необхідні для вибору потужностей та параметрів окремих фільтрів. Як показує досвід, комутаційні режими у деяких системах електропостачання часто викликають перевантаження фільтрів ФКК чи пробиття ізоляції їх окремих елементів. Результати дослідження комутаційних режимів підтверджують, що в процесі опрацювання схем ФКК особлива увага повинна бути звернута на дію перенапруг та надструмів, які діють на конденсаторні батареї та реактори фільтрів. З огляду на це, крім самих величин перехідних струмів та напруг, важливою є також їх тривалість та частота повторюваності. Досвід показує, що розрахунок тільки на значення допустимої імпульсної перенапруги злагоди не є достатньою умовою надійної експлуатації ізоляції фільтрових реакторів. Перенапруги певної тривалості, які за амплітудами є меншими від допустимої величини можуть створювати місцеві часткові розряди, що спричинюють прискорене старіння ізоляції. Це може призводити через деякий час до загального перекриття ізоляції від дещо нижчих перенапруг. Подібна картина складається з дією надструмів. Розрахунок теплової та динамічної стійкості фільтрового реактора при струмі короткого замикання, ще не вирішує проблеми надійної його експлуатації. Часто повторювані динамічні надструми викликають механічне «змучення», що є причиною зниження часу експлуатації реактора. Ці явища послужили основою для окреслення допустимих величин перенапруг та надструмів сухих реакторів залежно від частоти їх повторюваності.

З огляду на повторюваність експлуатаційні режими системи електропостачання електродугової печі, що містить СТК, можна охарактеризувати наступним чином:

усталений режим - протягом року;

ввімкнення трансформаторів ДСП - 5... 10 тис. на рік;

ввімкнення фільтрів ФКК - до 1 тис. на рік;

повторні запалювання дуги між контактами вимикачів ФКК - до 1 тис. на рік.

Перелічені режими є критичними в процесі визначення параметрів фільтрових реакторів та конденсаторних батарей, оскільки дають характерну інформацію про амплітуди струмів та напруг на елементах фільтрів і їх тривалість.

Для прикладу, в табл. 2 наведені розрахункові параметри фільтрового реактора другої гармоніки, які необхідно забезпечити у досліджуваній системі електропостачання. Вони подані у порівнянні з традиційною методикою вибору.

Таблиця 2

Порівняльні параметри ФР2 у схемі СТК (рис. 11)

Примітка: *Розрахункові значення відповідають режиму ввімкнення пічного трансформатора.

Динамічні перенапруги відіграють важливу роль і в процесі вибору параметрів конденсаторних батарей ФКК. Проте надструми у фільтрах, що спостерігаються у можливих комутаційних режимах, як правило, є меншими від струмів взаємного розряду конденсаторів, на які вони розраховані. У зв'язку з цим визначальними є власне амплітуди і тривалості перенапруг, котрі діють на конденсаторні батареї ФКК в експлуатаційних режимах. Для прикладу, в табл. 3 наведені порівняльні розрахункові параметри КБ фільтра другої гармоніки, отримані на основі згаданих підходів.

Таблиця 3

Порівняльні параметри КБ фільтра другої гармоніки (рис. 11)

Примітка: *Розрахункове значення відповідає режиму ввімкнення пічного трансформатора.

Цей приклад показує, що потужність КБ фільтра другої гармоніки у схемі СТК, який працює в системі електропостачання потужної ДСП, повинна бути на 40... 50% більшою, ніж її потужність, визначена з умови усталеного режиму. Як правило, визначальними при цьому є режими ввімкнення пічних трансформаторів.

Для аналізованої системи електропостачання виявилося, що критичними розрахунковими напругами для вибору КБ фільтрів третьої та п'ятої гармонік ФКК є розрахункові напруги усталеного режиму. Це означає, що за даних умов величини координат комутаційних режимів не мають впливу на вибір параметрів КБ цих фільтрів (на відміну від ФР).

ВИСНОВКИ

У роботі опрацьовано методологію аналізу режимів електричних мереж та систем електропостачання неконвенційних навантажень з СТК, котра має важливе значення для електроенергетики і спрямована на створення системного підходу до проектування СТК у цих мережах. Вона охоплює принципи побудови систем регулювання, методи вибору обладнання та оцінки ефективності застосування СТК, машинну систему аналізу режимів мереж та систем електропостачання з СТК. Основні результати досліджень та рекомендації щодо їх використання можна узагальнити наступними положеннями.

На основі аналізу світового досвіду, який підтверджує широке застосування СТК в електричних мережах живлення потужних неконвенційних навантажень та їх економічні переваги над іншими засобами нормалізації режимів, показано, що проектування СТК носить індивідуальний характер і потребує ефективних методів аналізу та оцінки експлуатаційних режимів мереж з цими пристроями. На вирішення вказаної проблеми спрямовані наукові дослідження даної роботи.

Розвинуто і узагальнено теоретичні основи побудови систем регулювання статичних компенсаторів у системах електропостачання неконвенційних навантажень. Це створює основу для реалізації доцільних структур систем регулювання СТК і вибору типів давачів параметрів режиму відповідно до вимог компенсації.

Опрацьовано методи оцінки впливу СТК на електричні мережі, що дозволяють враховувати, на відміну від існуючих, дійсні характеристики СТК і особливості режимів самих мереж. Запропоновано способи вибору параметрів СТК в залежності від характеристик режимів електричних мереж з огляду на вимоги норм якості електроенергії.

Розроблено структуру машинної моделі для дослідження режимів електричної мережі з динамічним навантаженням, яка містить СТК. Створена можливість відтворювати дійсні характеристики силової схеми та регулятора СТК, а також враховувати динаміку зміни, несиметрію та нелінійність навантажень. Модель дозволяє здійснювати перевірку проектних рішень на принципово новій основі - визначати ефект компенсації в «адекватних» координатах, користуючись вимогами критеріїв норм якості електроенергії.

Розвинуто методологію дослідження процесів, що супроводжують замикання на землю в мережах з СТК. Встановлено характеристики та розроблено інженерні методи оцінки рівнів перенапруг на обладнанні СТК під час повторно-нестійких замикань на землю в приєднаній мережі.

Опрацьовано методику вибору оптимальних параметрів демпфуючих кіл для тиристорно-реакторних груп СТК і проаналізовано їх вплив на рівень перенапруг, що дозволяє вибирати доцільні схеми захисту.

Пояснено причини, встановлено умови існування та згасання субгармонічного резонансу, що викликається короткочасними замиканнями на землю у мережах з ізольованою нейтраллю. Запропоновано інженерний метод оцінки умов існування субгармонічного резонансу. Встановлено якісні та кількісні характеристики параметрів режиму субгармонічного резонансу, на основі яких розроблені пристрої захисту трансформаторів напруги у цих мережах.

Досліджено процеси ввімкнення/вимкнення трансформаторів у системах електропостачання з СТК і встановлено їх характеристики. Показано особливості гармонічних процесів при ввімкненнях трансформаторів у цих мережах та обгрунтовано необхідність врахування комутацій трансформаторів під час розроблення схем СТК.

Досліджено особливості вимкнення фільтрів СТК, встановлено залежності супроводжуючих перенапруг від характеристик вимикачів та несинусоїдності струмів фільтрів. Показана необхідність та порядок врахування характеристик комутаційних режимів систем електропостачання з СТК у процесі проектування схем ФКК та вибору комутуючих вимикачів, опрацювання засобів обмеження перенапруг.

Результати роботи знайшли застосування у практиці проектування, технічні рішення впроваджено в експлуатацію в діючі електричні мережі, що підтверджено відповідними документами. На силові схеми і структури систем регулювання СТК, схеми давачів параметрів режиму, схеми захистів та обмеження перенапруг і надструмів, розроблені за результатами досліджень дисертаційної роботи, отримано авторські свідоцтва та патенти.

ОСНОВНІ ПУБЛІКАЦІЇ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Варецький Ю. О. Компенсація несиметрії статичними компенсаторами в мережах живлення змінних навантажень // Технічна електродинаміка. - 1998. - № 2. - С. 66-70.

Варецький Ю. О. Частотні характеристики статичних тиристорних компенсаторів // Вісник ДУ «Львівська політехніка». - 1997. - № 334. - С. 7-12.

Варецький Ю. О. Реактивна потужність - означення та компенсація // Фізичний збірник НТШ, т. 3. - 1998. - С. 478-489.

Варецький Ю. О. Принципи регулювання статичних компенсаторів на основі миттєвих характеристик потужності // Вісник ДУ «Львівська політехніка». - 1997. - № 301. - С. 68-72.

Варецький Ю. О. Параметри демпфуючих ланок тиристорно-реакторних кіл статичних компенсаторів // Технічна електродинаміка. - 1999. - № 1. - С. 35-39.

Varetski J. Static VAR compensator for voltage control and network reliability improvement // Jako i uytkowanie energii elektrycznej. - 1996. - № 2. - S. 51-55.

Varetski J., Ravlyk A., Koziol R., Biernat Z. Computer aided simulation of a static thyristor compensator in the fluctuating loads supply system // Jako i uytkowanie energii elektrycznej. - 1998. - № 2. - S. 77-84.

Варецький Ю. О., Журахівський А. В. Регулювання СТК на шинах підстанції і втрати енергії в мережі // Вісник ДУ «Львівська політехніка». Проблеми економії енергії. - 1999. - №2. - С. 92-95.

Варецький Ю. О., Журахівський А. В., Кенс Ю. А., Равлик О. М., Бахор З. М., Романишин В. В. Субгармонічний резонанс в мережах 35 кВ // Технічна електродинаміка. - 1996. - № 5. - С. 54-58.

Варецький Ю. О., Бахор З. М. Перенапруги на тиристорах статичних компенсаторів при зовнішніх замиканнях на землю // Технічна електродинаміка. - 1995. - № 6. - С. 52-55.

Варецький Ю. О., Равлик О. М., Бахор З. М. Особливості моделювання процесів при замиканнях на землю у мережах з ізольованою нейтраллю 6-35 кВ // Технічна електродинаміка. - 1994. - № 3. - С. 61-63.

Варецкий Ю. Е., Гапанович В. Г., Жураховский А. В., Кенс Ю. А., Стряпан В. Н. Исследование бросков токов намагничивания сверхмощных ДСП // Техническая электродинамика. - 1990. - № 2. - С. 38 - 42.

Варецкий Ю. Е., Кенс Ю. А., Гапанович В. Г. Влияние несимметрии режима электродуговой печи на параметры компенсирующего устройства // Электрические сети и системы. - 1987. - № 23. - С. 120-126.

Варецкий Ю. Е., Жураховский А. В., Шелепетень Т. М. Статический тиристорный компенсатор для подстанций 110/35/10 кВ распределительных сетей // Вестн. Львов. политехн. ин-та. - 1987. - № 213. - С. 7-12.

Варецкий Ю. Е., Кенс Ю. А., Гапанович В. Г. Быстродействующая фазная компенсация несимметричных нагрузок статическими компенсаторами // Техническая электродинамика. - 1987. - № 3. - С. 51-57.

Варецкий Ю. Е., Гапанович В. Г., Кенс Ю. А. Помехоустойчивость быстродействующих датчиков для регуляторов статических компенсаторов // Техническая электродинамика. - 1987. - № 4. - С. 95-99.

Варецкий Ю. Е., Гапанович В. Г., Кенс Ю. А. Датчики параметров регулирования статических тиристорных компенсаторов // Вестн. Львов. политехн. ин-та. - 1986. - № 204. - С. 10-13.

Варецкий Ю. Е., Сегеда М. С. Характеристики тиристорно-реакторных цепей стати-ческих тиристорных компенсаторов // Техническая электродинамика. - 1986. - № 6. - С. 27-32.

Варецкий Ю. Е., Гапанович В. Г., Кенс Ю. А. Принципы построения быстродействующего регулятора СТК // Вестн. Львов. политехн. ин-та. - 1985. - № 194. - С. 22-25.

Варецкий Ю. Е., Перхач В. С., Коган М. С., Шпак Я. Ф. Разработка и проектирование статического компенсатора с комплексным использованием оборудования // Электрические сети и системы. - 1983. - № 19. - С. 40-43.

Варецкий Ю. Е., Шелепетень Т. М., Максимович И. Н. Некоторые результаты пусковых испытаний статического компенсатора с тиристорным регулированием // Вестн. Львов. политехн. ин-та. - 1983. - № 174. - С. 33-37.

Варецкий Ю. Е., Кидыба В. П. О флуктуациях частотной характеристики сети с уста-новкой статического компенсатора // Вестн. Львов. политехн. ин-та. - 1982. - № 159. - С. 14-17.

Варецкий Ю. Е., Жураховский А. В., Перхач В. С., Данилюк А. В., Сегеда М. С., Розкладай С. М., Шпак Я. Ф. Разработка и исследование схемы статического тиристорного компенсатора для Нововолынской подстанции // Энергетика и электрификация. - 1986. - № 1. - С. 35-37.

Веников В. А., Карташов И. И., Варецкий Ю. Е., Перхач В. С. Действующие статические источники реактивной мощности в электрических системах // Межвед. сб. тр. «Оптимизация режимов энергетических систем». М. : Моск. энерг. ин-тут. - 1984. - № 41. - С. 104-113.

Журахівський А. В., Варецький Ю. О., Бахор З. М. Підвищення ефективності статичних тиристорних компенсаторів в електричних мережах // Энергетика и электрификация. - 1995. - № 5. - С. 15-17.

Жураховский А. В., Варецкий Ю. Е., Шелепетень Т. М., Шпак Я. Ф., Петканич В. Ф., Шеремета З. К. Опытно-промышленная установка статического компенсатора // Энергетика и электрификация. - 1983. - № 1. - С. 34-36.

Журахівський А. В., Бахор З. М., Варецький Ю. О., Равлик О. М. Вплив трансформаторів напруги на кратність перенапруг при замиканнях на землю у мережах з ізольованою нейтраллю // Вісник ДУ «Львівська політехніка». - 1997. - № 334. - С. 33-38.

Енин В. Т., Варецкий Ю. Е. Оценка эффективности применения компенсации реактивной мощности дуговых сталеплавильных печей быстродействующими ИРМ // Вестн. Львов. политехн. ин-та. - 1982. - № 159. - С. 34-38.

Перхач В. С., Харченко В. А., Варецкий Ю. Е., Гудым В. И. Моделирование квазистационарных электромагнитных процессов системы электроснабжения дуговой печи с конденсаторной батареей // Техническая электродинамика. - 1986. - № 6. - С. 50-55.

Перхач В. С., Сегеда М. С., Варецький Ю. О. Розрахунок струмів короткого замикання та неповнофазних режимів електроенергетичних систем у фазних координатах методом контурних струмів // Технічна електродинаміка. - 1993. - № 4. - С. 67-68.

А. с. № 1198646. СССР. Система электроснабжения / Ю. Е. Варецкий, Ю. А. Кенс, В. Г. Гапанович. - Опубл. 15. 12. 85, БИ № 46. - 11 с.

А. с. № 1275641. СССР. Система электропитания нагрузки / Ю. Е. Варецкий, М. С. Сегеда, Ю. А. Кенс. - Опубл. 07. 12. 86, БИ № 45. - 5 с.

А. с. № 1515253. СССР. Статический тиристорный компенсатор / Ю. Е. Варецкий, М. С. Сегеда. - Опубл. 15. 10. 89, БИ № 38. - 4 с.

А. с. № 1614139. СССР. Способ управления системой электроснабжения сталеплавильной печи / Ю. Е. Варецкий, В. Г. Гапанович, Ю. А. Кенс, В. Н. Стряпан, В. А. Харченко, В. И. Дрогин, В. Н. Курлыкин, А. П. Татаров. - Опубл. 15. 12. 90, БИ № 46. - 3 с.

Пат. № 2004042. Россия. Подстанция переменного тока / Ю. Е. Варецкий, А. В. Жураховский, З. М. Бахор. - Опубл. 30. 11. 93, БИ № 43-44. - 4 с.

Пат. № 2293. Україна. Система регулювання статичного тиристорного компенсатора / Ю. О. Варецький, Ю. А. Кенс, В. Г. Гапанович. - Опубл. 26. 12. 94, Бюл. № 5-1. - 6 с.

Пат. № 2015602. Россия. Система регулирования статического тиристорного компенсатора / Ю. Е. Варецкий, В. Г. Гапанович, Ю. А. Кенс. - Опубл. 30. 06. 94, БИ № 12. - 5 с.

Пат. № 24018. Україна. Підстанція змінного струму / Ю. О. Варецький, А. В. Жура-хівський, З. М. Бахор. - Опубл. 31. 08. 98, Бюл. № 4. - 4 с.

А. с. № 1091273. СССР. Регулятор статического компенсатора / Ю. А. Кенс, Ю. Е. Варец-кий. - Опубл. 07. 05. 84, БИ № 17. - 8 с.

А. с. № 1205039. СССР. Быстродействующий датчик составляющих тока / Ю. А. Кенс, В. Г. Гапанович, Ю. Е. Варецкий. - Опубл. 15. 01. 86, БИ № 2. - 6 с.

А. с. № 1385083. СССР. Датчик активной составляющей тока / Ю. А. Кенс, В. Г. Гапа-нович, Ю. Е. Bарецкий. - Опубл. 30. 03. 88, БИ № 12. - 6 с.

А. с. № 1559438. СССР. Система электроснабжения дуговой сталепла-вильной печи / Ю. А. Кенс, В. Г. Гапанович, Ю. Е. Варецкий, М. С. Сегеда, В. А. Харченко, В. И. Дрогин, А. П. Татаров, В. Н. Курлыкин. - Опубл. 23. 04. 90, БИ № 15. - 3 с.

А. с. № 1649687. СССР. Система электроснабжения дуговой сталепла-вильной печи / В. Г. Гапанович, Ю. Е. Варецкий, Ю. А. Кенс, А. М. Равлик, В. И. Дрогин, В. Н. Курлыкин, А. П. Татаров. - Опубл. 15. 05. 91, БИ № 18. - 3 с.

Пат. № 17170А. Україна. Пристрій захисту трансформаторів напруги від пошкоджень при ферорезонансних процесах у мережах з ізольованою нейтраллю / А. В. Журахівський, Ю. А. Кенс, Ю. О. Bарецький, З. М. Бахор, О. Л. Сторчун, В. В. Романишин. - Опубл. 31. 10. 1997, Бюл. № 5. - 4 с.

Varetski J. Damping circuits for FC/TCR systems // Proc. of I Int. Conf. On Safe Power Electronic Systems. - Warsaw (Poland). - 1998. - P. 189-196.

Varetski J. Transient overvoltages on SVC equipment due to earth faults // Proc. of I Int. Conf. «Elektroenergetika ' 98 «. - Koice (Slovak Republic). - 1998. - P. 95-97.

Varetski J., Bachor Z. On conditions of existing and suppressing subharmonic oscillation in ungrounded networks // Proc. of XV Int. Conf. « Electromagnetic phenomena in nonlinear circuits». - Liege (Belgium). - 1998. - P. 257-260.

Varetski J., Pastuh O. SVC control characteristics in network power losses planning // Proc. of IV Sc. Conf. « Prognozowanie w elektroenergetyce». - Czstochowa (Poland), - 1998. - P. 167-172.

Varetski J., Jurahovski A., Kens J., Ravlyk A. Influence of load current distortion on SVC control efficiency // Proc. of 4 Int. Conf. «Electric power quality and utilization». - Cracow (Poland). - 1997. - P. 457-461.

Varetski J., Bachor Z. SVC for traction load supply network // Proc. of 4 Int. Conf. «Electric power quality and utilization». - Cracow (Poland). - 1997. - P. 463-467.

Varetski J., Bachor Z., Ravlyk A. Subharmonic resonance in 35 kV networks // Proc. of XIV Int. Conf. «Electromagnetic phenomena in nonlinear circuits». - Poznan (Poland). - 1996. - P. 187-192.

Varetski J., Bachor Z., Ravlyk A. Transients in 10-35 kV electric networks with ungrounded neutrals under earth faults // Proc of 7 Int. Symp. «Short circuit currents in power systems». - Warsaw (Poland). - 1996. - P. 1. 20. 1-1. 20. 4.

Varetski J., Jurahovski A. Economic perfomances of dynamic VAR compensation in network planning // Proc. of III Sc. Conf. « Prognozowanie w elektroenergetyce». - Czstochowa (Poland). - 1996. - P. 109-112.

Varetski J., Jurahovski A. Static thyristor compensator for mountain networks // Proc. of III Sc. Conf. «Energetyka przyszlosci: Tendencje, kierynki, metody». - Czstochowa (Poland). - 1995. - P. 165-169.

Varetski J., Segeda M. Short circuit currents solution for nonlinear assymmetric electrical networks // Proc. of 6 Int. Symp. « Short circuit currents in power systems». - Liege (Belgium). - 1994. - P. 1. 39. 1-1. 39. 4.

Варецький Ю. О., Равлик О. М., Гречин Т. М. Машинний аналіз електричних мереж з пристроями компенсації реактивної потужності // Праці Міжн. н/т конф. присвяченій 150-літтю з дня нар. І. Пулюя. - Львів. - 1995. - C. 268-270.

Варецький Ю. О., Равлик О. М. Машинні моделі регуляторів статичних тиристорних компенсаторів // Праці 1 Міжн. конф. «Математичне моделювання в електротехніці й електроенергетиці». - Львів. - 1995. - C. 251-252.

Varetski J., Jurahovski A., Kens J. The design reguirements and experience of multipurpose static thyristor compensator for 110 kV network // Proc. of 9 Power Systems Conf., Vol. 2. - St. Peterburg (Russia). - 1994. - C. 595-602.

Варецький Ю. О., Журахівський А. В. Застосування статичного тиристорного компенсатора на тягових підстанціях відкритої копальні // Труд? III Междунар. научной конф. «Эффективность и качество электроснабжения промышленных предприятий». - Мариуполь. - 1994. - C. 296-298.

Варецький Ю. О. Режими електричних мереж та систем електропостачання зі статичними тиристорними компенсаторами (методологія аналізу). - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05. 14. 02 - електричні станції, мережі і системи. - Державний університет «Львівська політехніка», Львів, 1999.

Дисертацію присвячено проблемам функціонування та дослідження електричних мереж та систем електропостачання зі статичними тиристорними компенсаторами, що призначені для живлення потужних навантажень промислового, сільсько-господарського та комунального призначення. В дисертації розвитуто методологію дослідження таких мереж, запропоновано та теоретично обгрунтовано нові способи оцінки ефективності застосування СТК, вперше досліджено та пояснено деякі процеси, що супроводжують експлуатаційні режими цих мереж. Запропоновано методи вибору обладнання СТК, які враховують параметри цих режимів і дозволяють суттєво підвищити надійнісь експлуатації мережі в цілому. Основні результати роботи впроводжено в практику експлуатації та проектування.

Ключові слова: електрична мережа, статичний тиристорний компенсатор, якість електроенергії, машинне моделювання, перехідні процеси.

Varetsky Y. O. Performances of electrical networks and power supply systems with static thyristor compensators (analysis methodology). - Manuscript.

Thesis for a Science Doctor's degree by specialty 05. 14. 02 - еlectrical plants, networks and systems. - State University «Lvivska Polytechnica», Lviv, 1999.

The dissertation is devoted to problems of operation and investigation of electrical networks which contain static thyristor compensators and are used for electrical supply of high power industrial, rural and public utility loads. The dissertation develops an investigation technique of the networks. There are proposed new methods of static thyristor compensators efficiency evaluations and theoretical verification is made, there are firstly investigated and cleared some processes, which take place in operation conditions of the networks. There are proposed approaches to selecting the static thyristor compensators equipment considering the operation condition measures. The approaches allow to improve the whole network operation reliability significantly. The basic results of the work have been commissioned into operation and designing practice.

Key words: electrical network, static thyristor compensator, electric power quality, computer aided modeling, transients.

Варецкий Ю. Е. Режимы электрических сетей и систем электроснабжения, содержащих статические тиристорные компенсаторы (методология анализа). - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05. 14. 02 - электрические станции, сети и системы. - Государственный университет «Львивська политэхника», Львов, 1999.

Диссертация посвящена проблемам функционирования и исследования электрических сетей и систем электроснабжения, содержащих статические тиристорные компенсаторы (СТК) и предназначенных для электроснабжения мощных нагрузок промышленного, сельскохозяйственного и комунального назначения. В диссертации развита методология исследования таких сетей, предложены и теоретически обоснованы новые способы оценки эффективности применения СТК, впервые исследованы и объяснены некоторые процессы, сопровождающие эксплуатационные режимы таких сетей.

Произведен анализ опыта применения СТК в электрических сетях и системах электроснабжения с различными типами нагрузок. Сформулированы требования к силовым схемам и системам регулирования СТК. Показано, что СТК должны разрабатываться с учетом индивидуальных требований в зависимости от условий применения.

Осуществлен анализ основных теорий мощности и подходов к описанию энергетических процессов в нелинейных трехфазных электрических цепях с точки зрения вопросов компенсации. На основе обобщенного подхода получены уравнения компенсации в различных координатных базисах. Это позволяет сформулировать алгоритмы регулирования статических компенсаторов для различных сетей и требований компенсации.

Предложены методы оценки влияния СТК на колебания реактивной мощности и напряжения, уровень переменной несимметрии в системе электроснабжения. Обоснована необходимость применения рассмотренных алгоритмов регулирования СТК для получения желательных характеристик режимов. Анализируется влияние условий регулирования СТК в электричеcкой сети на уровень потерь активной мощности.

Разработаны математические модели быстродействующих систем регулирования СТК. На машинной модели системы электроснабжения быстроизменяющейся несимметричной нагрузки, содержащей СТК, исследованы различные структуры систем регулирования СТК и датчики параметров регулирования. Получены частотные характеристики СТК для этих случаев, которые отражают эффективность подавления колебаний напряжения в исследуемой системе на различных частотах изменения нагрузки. Предложенные модели могут быть использованы для адекватной оценки эффективности применения СТК заданного типа в любой рассматриваемой системе электроснабжения с присущим ей характером изменений нагрузки. В отличии от упрощенных оценок такой подход позволяет учесть все особенности СТК и изменений нагрузки. В свою очередь, частотные характеристики СТК, полученные на такой модели и более точно отражающие как свойства конкретной схемы так и особенности ее регулятора, могут быть использованы в проектных оценках эффективности использования этого типа СТК в заданной системе электроснабжения.

Особое место при разработке схем СТК уделяется исследованию перенапряжений, воздействующих на его оборудование в эксплуатационных режимах. Одним из наиболее опасных источников внешних перенапряжений являются однофазные замыкания на землю в электрической сети с изолированной нейтралью, присоединенной к общим с СТК шинам подстанции. В работе осуществлены исследования процессов при замыканиях на землю на машинной модели указанной электрической сети, содержащей СТК. Показано влияние параметров сети, а также параметров и конструкции СТК на уровень перенапряжений на тиристорах и фильтровых реакторах при замыканиях на землю в сети. В результате исследований созданы упрощенные модели оценки перенапряжений на оборудовании СТК в различных условиях применения.

Осуществлено исследование субгармонического резонанса, возникающего при замыканиях на землю в электрической сети с изолированной нейтралью, и показано его влияние на режим работы СТК. Даны объяснение физической картины процесса и характеристика параметров режима сети в этих условиях, позволяющие идентифицировать его и осуществить выполнение соответствующей защиты. Разработана методика оценки условий возникновения и существования субгармонического резонанса.

Важным условием обеспечения длительной и надежной эксплуатации СТК в системах электроснабжения различного назначения является правильный учет характеристик переходных процессов, возникающих в режимах эксплуатационных переключений. К ним в первую очередь следует отнести включения/отключения трансформаторов в системе электроснабжения, фильтровых цепей СТК, мощных асинхронных двигателей. На разработанных машинных моделях в работе осуществлено исследование этих режимов. Показаны их особенности именно в системах электроснабжения с СТК и проанализированы факторы, влияющие на характеристики переходных процессов. Предложены методы выбора оборудования СТК, учитывающие параметры этих режимов и позволяющие существенно повысить надежность эксплуатации сети в целом. Основные результаты работы внедрены в практику эксплуатации и проектирования, технические решения запатентованы.

Ключевые слова: электрическая сеть, статический тиристорный компенсатор, качество электроэнергии, машинное моделирование, переходные процессы.

Размещено на Allbest.ru