Особенности перевода двухцепной линии электропередач на постоянный ток

Размещено на http://allbest.ru

ФГАОУ ВО "Южно-Уральский государственный университет (НИУ)"

Особенности перевода двухцепной линии электропередач на постоянный ток

А.Ю. Сыркин, М.Е. Гольдштейн

Челябинск, Россия

Введение

Номинальные параметры передачи постоянного тока

В нормальном режиме работы номинальный ток каждой из цепей ДППТ определяется сечением проводов, которое обычно выбирается по загрузке ЛЭП в максимальном режиме, исходя из экономической плотности тока.

Рис.1 Допустимая область регулирования мощности ЛЭП переменного тока.

На Рис.1 приведены P-Q диаграммы для электропередачи переменного тока при номинальном токе передачи Iн и длительно допустимом Iдоп .

ППТН - это линия электропередачи и концевые подстанции: выпрямительная и инверторная, которые сегодня выполняются на ПН с комбинированным фазовым и широтно-импульсным управлением.

Они работают в любом из четырех квадрантов мощности и создают в узлах примыкания к сети переменные напряжения с регулируемыми амплитудой и фазой [1-4].

Это позволяет независимо регулировать активную мощность электропередачи, а также реактивные мощности в примыкающих узлах энергосистемы.

При переводе ДППТ на постоянный целесообразно сделать три фазных провода одной цепи положительным полюсом ЛЭП ППТН, а три провода второй цепи - отрицательным. При этом номинальное напряжение одного полюса передачи постоянного тока равно амплитуде фазного напряжения ДППТ.

Номинальное напряжение ППТН:

,(1)

где U - номинальное напряжение двухцепной ЛЭП. Максимально допустимое рабочее напряжение ППТН ограничивается ее изоляцией [2].

Номинальный ток передачи Idн :

,(2)

а допустимый ток:

.(3)

Номинальная и допустимая мощности передачи:

,(4)

,(5)

где k1 - коэффициент, учитывающий допустимое напряжение на ЛЭП по условиям работы изоляции.

Режимы передачи постоянного тока

Длительная предельно-допустимая мощность передачи в послеаварийных или ремонтных режимах сети, с одной стороны, определяется допустимым током ЛЭП - Sdдоп (Рис. 2).

С другой, эта мощность ограничивается перегревом трансформаторов и длительно перегревом полупроводниковых ключей (ПК).

Рис.2 Допустимая область регулирования мощности ППТН

Поэтому выбор полупроводниковых приборов и трансформаторов по току при переводе ДППТ на постоянный определяется нормируемой перегрузкой ППТН Sдоп.пр.и.тр (Рис. 2) в послеаварийных и ремонтных режимах сети [3].

Эта перегрузка не превышает допустимую для ЛЭП. В нормальном режиме мощность полупроводниковых приборов и трансформаторов Sн.пр.и.тр.

При кратковременных перегрузках наиболее критичным элементом ППТН являются ПК.

Поэтому, если при анализе возможных режимов при действии противоаварийной автоматики появляются более высокие перегрузки, то необходим их тепловой расчет.

Свойство ППТН регулирования реактивной мощности в узлах примыкания к энергосистеме (Рис. 2) [1-4] должна использоваться при планировании режимов в различных оперативных ситуациях.

Сравнение свойств электропредач при переводе двухцепной ЛЭП с переменного тока на постоянный

При переводе ДППТ на постоянный ток существенно увеличивается ее мощность в длительных, ремонтных и послеаварийных режимах энергосистемы, появляется возможность гибкого регулирования активной мощности и независимого регулирования реактивной в узлах ее примыкания к энергосистеме.

При этом существенно расширяются функциональные возможности передачи.

Список литературы

1. Виджей К. Суд. HVDC and FACTS controllers: применение статических преобразователей в энергетических системах: перевод с англ.: НП «НИИА», 2009. - 344 с.

2. Гольдштейн М.Е., Корбуков Н.В. Допустимые длительные режимы передачи постоянного тока на базе преобразователей напряжения. Электроэнергетика глазами молодежи: науч. Тр. IV междунар. Научн.-техн. конф., Т1, г. Новочеркасск, 14-18 октября 2013 г./ М-во образования и науки РФ, Юж.-Рос. Гос. Политех. ун-т им. М.И. Платова. - Новочеркасск: Лик, 2013. - С. 148 - 151.

3. Кочкин В.Н., Нечаев О.П. Применение статических компенсаторов реактивной мощности в электрических сетях энергосистем и предприятий. - М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2002. - 248 с.

4. Bulatov B.G., Gol'dshtein M.E., Korbukov N.V. Modeling of HVDC and DC Links Based Voltage Converters in Software for Calculating Long-Time Regimes of Power Systems. Power Technology and Engineering. March 2016, Volume 49, Issue 6, pp 468-471.

Аннотация

Особенности перевода двухцепной линии электропередач на постоянный ток. А.Ю. Сыркин, М.Е. Гольдштейн ФГАОУ ВО "Южно-Уральский государственный университет (НИУ)", Челябинск, Россия, E-mail: syrkin0110-1994@yandex.ru

В современной электроэнергетике часто возникают задачи увеличения пропускной способности линий электропередач (ЛЭП), гибкого управления их режимами, а также перераспределения потоков мощности между параллельными сечениями.

Одним из возможных решений является перевод двухцепной электропередачи переменного тока на постоянный с применением концевых подстанций на базе преобразователей напряжения (ПН).

Параметры и допустимые области регулирования таких электропередач в различных режимах работы электрической сети сегодня изучены еще недостаточно. напряжение электропередача сеть

Исследование проводилось на виртуальной модели района электрической сети.

В качестве инструмента для моделирования, а также расчета и анализа режимов электрической сети применялся разработанный на кафедре ЭССиС ЮУрГУ программный комплекс NetWORKS с дополнительным вводом в него модели электропередачи постоянного тока (ППТ) на базе ПН.

При переводе двухцепной передачи переменного тока на постоянный разработан алгоритм расчета основных параметров ППТ на ПН , а также построены P-Q диаграммы и найдены области возможного регулирования мощности передачи для различных режимов работы электрической сети.

Полученный алгоритм может быть использован при переводе двухцепной ЛЭП на постоянный ток, что позволяет значительно увеличить пропускную способность и расширить функциональные свойства электропередачи.

Реализация передачи на базе ПН позволяет регулировать как активную, так и реактивную мощности во всех четырех квадрантах P-Q диаграммы.

Ключевые слова - передача постоянного тока; преобразователь напряжения; режимы работы; допустимые рабочие области; P-Q диаграммы.

Abstract

Features of transfer double-circuite transmission line to a direct current. A.Y. Syrkin, M.E. Goldshteyn, South Ural State University, Chelyabinsk, Russian Federation, E-mail: syrkin0110-1994@yandex.ru

In modern electric power industry, there are problems of increasing the capacity of transmission lines, flexible control of their modes and redistribution of power flux between parallel sections. One of the possible solutions is the replacement of a double-circuit AC transmission to DC and the use of substations based on voltage transducers. Today, the parameters and permissible areas for regulating such power transmission in various operating modes of the electric grid have not yet been adequately studied.

The research was conducted on a virtual model of the electric network area. The NetWORKS software complex was used as a tool for modeling, calculating and analyzing the modes of the electrical network. This software created at the department of power station and network system, South Ural State University. The algorithm for calculating the main parameters of the direct current transmission based on voltage transducers founded by transferring the double-circuit AC transmission to DC and P-Q diagrams were constructed, also acceptable workspaces for various modes of operation electrical network were founded. The obtained algorithm can be used for transferring a double-circuit power line to direct current, which allows to significantly increasing the capacity and expanding the functional properties of power transmission. The implementation of the transmission based on the voltage transducers allows regulating both the active and reactive power in all four quadrants of the P-Q diagram.

Key-words - direct current transmission; voltage transducer; modes of operation; acceptable workspaces; P-Q diagrams.

Размещено на Allbest.ru