Способ повышения динамической устойчивости электрических систем

(54 КОЙ пут ком ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР,. ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ 1) 3424617/24-072) 16.0482(46) 07.10.83. Бюл, 9 37 (721 В.М. Чебан и В.П, Шойк (71) Новосибирский электрот институт(56) 1, Авторское свидетельство СССР Р 176624, кл. Н 02 5 3/24, 1964,2, Авторское свидетельство СССР Р 858175, кл. Н 02 ) 3/24, 1981,3. Авторское свидетельство СССР Р 508856, кл. Н 02 ) 3/24, 1976.)(56) СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ДИНАМИЧЕСУСТОЙЧИВОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИСТЕМем создания фазового сдвига дляпенсации угла вылета ротора в период паузы автоматического повторного ения, заключающийся в отключении жденной линии электропередачи, оле соотношений энергии ускореторможения роторов генераторов девин фазового сдвига в момент ального соотношения указанных ий, о т л и ч а ю щ и й с я что, с целью повиаения пределов ической устойчивости одноцепныхэлектропередачи при несимметричоротких замыканиях, отключают о поврежденную фазу, а введение ого сдвига осуцествляют послеельно отключением одной иэ нежденных фаз, включением ее с ым сдвигом, отключением другойР режценной фазы и включением оврежденной фазы с фаэовым сдви-. повре контр ния и и вве оптим энерг тем, динам линий ных к толькФазов доват повре фаэов непов еенп гом.Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано в линиях электропередачи, оснащенных выключателями однополюсного исполнения с пофазцым приводом,для осуществления параллельной работы генерато рон и.понышеция динамической устойчивости в аварийных несимметричных режимах.Известныспособы повышения динамической устойчивости электрических )О систем, заключающиеся в увеличении возможной площадки торможения генераторов путем Фазового управления, осуществляемого изменением группы соединения трансформаторов или изменением угла смещения Фазорегулирующего трансформатора во время паузы автоматического повторного включения ( ЛПВ ) Г 13 и Г 25Недостатком указанных способов является полный разрыв связи во нремя паузы при переключении, что связано с расхождением роторов генераторов и ухудшением устойчивости,Наиболее близким к предлагаемому является способ повышения динамической устойчивости электрических систем; путем создания фазового сдвига для компенсации угла вылета ротора в период паузы автоматического повторного включения, заключающийся в отключении поврежденной линии электропередачи, контроле соотношений энергии ускорения и торможения роторов генераторов и введения Фазового сдвига в момент оптимального соотно- З 5 шения указанных энергий 3 3.Несмотря на. сохранение связи между генераторами, .указанный способобладает недостатком, который заключается в том, что независимо от нида 40повреждения электропередачи производится отключение всех трех фаз с последующим введением фазового сдвига, что ограничивает выдачу избыточной мощности и в связи с этим снижаетэФфективность фазового управленияпереходным процессом, В то же времяоднофазные и двухфазные поврежденияявляются наиболее частыми, особенно ца линиях высокого и сверхвысокого напряжения. Ликвидация их путем отклонения только поврежденной фазы создает меньшие небалансы активной мощности и повышает устойчивость электрических систем.Цель изобретения - повышение пределов динамической устойчивости одно-, цепных линий электропередачи при несимметричных коротких замыканиях.,Поставленная цель достигается тем, что согласно способу повышения 60 динамической устойчивости электрических систем путем создания фазового сдвига для компенсации угла вылета ротора в период паузы АПВ, заключающемуся в .отключении поврежден цой линии электропередачи, контроле соотношений энергии ускореция и торможения роторон генераторов и введеция фазового сдвига н момент оптимального соотношения указанных энергий, отключают только поврежденную фазу, а введение Фазового сдвига осуществляют последовательно отключением одной из цеповреждецных Фаз, включением ее с Фазовым сдвигом, отключением другой неповрежденной фазы и включением ее и поврежденной фазы с Фазовым сдвигом.На фиг.1 изображена одна из возможных схем электрической системы, иллюстрирующая предлагаемый способ; на фиг.2 - трехлинейная схема фазосдвигающего устройства на примере кругового переключения Фаз выключателями линии со сдвигом на 120 с примыкающей линией электропередачи; на фиг.З л 4 - диаграммы, поясняющие способ.Схема электрической системы (фиг.1 ) состоит из передающей части, включающей в себя эквивалентный генератор 1, связанный с трансформатором 2, к которому присоединена группа одцополюсцых выключателей 3 и 4, и соединенная линией электропередачи 5 с приемной системой, состоя-, щей из группы однополюсных выключателей б, которыми к линии подключен трансформатор 7, связанный с эквива- лентным генератором 8.На трехлинейной схеме (Фиг.2) показано Фазосдвигающее устройство, состоящее из двух групп однополюсных выключателей 3 (выключатели 9- 11) и 4 (выключатели 12-14), подключенное к линии электропередачи 5, которая соединяется через группу выключателей б ( выключатели 15-17 ) с трансформатором 7 приемной системы. В исходном режиме выключатели 9 11 фазосдвигающего устройства включены, а 12 - 14 отключены. На Фиг.2 приведено также обозначение фаз А, Ь,СНа фиг.З приведены характеристики активной мощности генератора 1 на отдельных этапах динамического перехода, где 18 - характеристика активной мощности генератора, .т.е, зависимость активной мощности генератора .(Р )в Функции угла положения роторов (о) в нормальном режиме до аварии, причем Р и до - активная мощностьОи угол ротора генератора в нормальном режиме; 19 - характеристика активной мощности при однофазцом коротком замыкании (КВ ); 20 - характеристика активной мощности при отключении поврежденной Фазы; 21 - характеристика мощностипри работе через одну фазу; 22 - результирующая характеристика мощности при работе по двум Фазам, одна из которых включена со30 Р:йеЕ. 3 В час это в ае, когдпринимае ом с ажен вид вЕПри 4= 120 эмальной мощнофазе ,Кз фиг. 4 вР 1)= 6.град, Р = Р (мак ти, перелаваемой по 65 сдвигом на 120 о эл. град; 23 - характеристика одной Фазы, включенной с1 фазовым сдвигом ца 120 эл.град.;24 - характеристика всех трех Фаз после Фазового регулирования на 120 эл. град. Характеристики на фиг.З рассмотрены при следующих допущениях; мощность генератора 8 во много раз превосходит мощность генератора 1, рассматривается успешное АПВ, мощность турбины (Ро)в течение динамического перехода не изменяетсяПри поврекдеции, например при КЭ фазы А, линии электропередачи 5 (Фиг,2 ), что соответствует характеристике 19 (Фиг.З ), при угле с отключаются выкличатели. 9 и 15 и в период паузы АПВ мощность передается по двум Фазам В и С (характеристика 20 ). После устранения поврекдеция и при оптимальном соотношении энергий ускорения и торможения (3 ) автоматически осуществляется циклическое введение фазового сдвига. При угле с отключается выключатель 11 и связь с систелой осуществляется по одной фазе В (характеристика 21).При угле сГ включается выключатель 14. Создается несинфазный режим фазы 6 по отношению к Фазе С со сдвигом . фазы напряжения в начале Фазы (на 120 эл. град, в сторону отставания. Результирующая характеристика активной мощности эквивалентного генератора (характеристика 22 )смещается примерно на угол 60 эл, град, в сторону вращения его ротора, способствуя его торможению, а также появляется уравнительный ток в фазах, вызывающий дополнительные потери активной мощности в проводах линии.Смещение характеристики 22 на угол М= 60 о можно пояснить, используя векторную диаграмму. При заземленной нейтралии загрузке генератора 1 сГ = до Фазцые ЭДС эквивалентных генераторов 1 и 8 занимают положение,. показанное на фиг. 4 а. Врассматрнваемом режиме фаза С линии включена с фазовым сдвигом, а Фаза В - без сдвига. Это отражено на фиг. 4 а соединениел фазных ЭДС ЕА с Е 8 С и Ес Е .так как фазная ЭДС генератора 1 Е опережает Е , то мощность по фазе б передается от генератора 1 к генератору 8.По фазе С мощность передается.от эквивалентного генератора 8 к генератору 1 . Суммарная мощность, передаваемая по электропередаче Р, равна8 СОбщие вйражеция, определяющие мощности, передаваемые по фазам от генератора 1, а следовательно, характеристику мощности генератора 1, можно записать44 ) Т1 ВЕз ) 8 ВЕ )(а+ - Л)-Е ев хРс= ЯЕ Е 1 АЗс5Е е -Е е1 А 8 сс )х10где н - суммарное реактивное сопро"тивление фазы электропередачи,В случае изолированной нейтралии загрузке д=Г векторная диаграммаимеет вид, показанный ца фиг. 4 б,В этом случае в рассматриваемомнесимметричном режиме появляетсясмешение нейтрали с - 3)- Л3 20 Е е -Е е Ч+Е е -Е е У 18 98 1 А 8 с оо У+уХарактеристика мощности генератора 125 определяется из Р =кеЕ 3В .18 В,гуА е - Е 8 с е - Ооо с 1 х 40 Для количественной оценки величиныфазового сдвига М результирующейхарактеристики 22 мощности генератора 1 можно записать выражения дляактивных мощностей, передаваемых 45 по Фазам в виде РВ =,Р 8 51 вдР = Р 5 п (д-М)с пс50 с представлением их векторами(Фиг. 4 в ). Учитывая,что Р = Р + Рамплитуда результирующей характерйстики определяется из видно, что при Р =Рот.е. результирующаясдвигается на угол, 1046841равный половине величины фазового сдвига. В реальных условиях, например, из-за неодинакового располоения фаз линии электропередачи РР, и сдвиг будет Н = 60Таким образом, из выражений,опре-. деляющих характеристику моцности генератора как в случае заземленной, так и изолированной нейтрали, следует, что результирующая характеристика 22 сдвигается на 60 о, 1 ОСдвиг ее происходит в сторону вращения ротора генератора, а это обус-. лавливает то, что генератор выдает достаточную по величине мощность в зоне углов, близких к 180 эл.град., 15 что и способствует подтсрмаживанию генератора.Влияние уравнительного тока в фазах сказывается, если учитывать активные сопротивления элементов электропередачи, так как в этом случае20 протекание уравнительного тока приводит к дополнительным потерям активной мощности, что в свою очередь способствует более медленному росту угла вылета ротора генератора.25Затемоперации по введению фазового сдвига выполняются в следуюцем порядке. В момент времени, соответствующий углу сГл, отключается выключатель 10. С этого момента времени генератор 1 выдает мощность в систему через одну фазу С с введенным фазовым сдвигом в 120 эл.град. (характеристика 23 на фиг.З ). При угле. б включаются выключатели 12, 13 и 11, тем З 5 самым завершая цикл по введению фазового воздействия. Результируюцая характеристика 24 мощности получает общее смещение на 120 эл.град. в сторону вращения ротора генератора, 40 а амплитуда ее восстанавливается до значения, соответствуюцтего значению амплитуды характеристики в нормальном доаварийпом режиме.Предлагаемь 1 й способ по сравнению 45 с обычным однофазным повторным включением (ОАПВ ) позволяет повысить предельную передаваемую мощность по условию динамической устойчивости за счет того, что фазовое управление, обеспечивая сдвиг характеристики мощности генератора, увеличивает возможную энергию торможения, несмотря на некоторые возрастания энергии ускорения при осуцествлении переключений. При ОАПВ возможная энергия торможения имеет небольшую величину из-за того, что при предельных мощностях угол электропередачи за паузу ОАПВ достигает больших значений.Определенный из условий оптимального соотношения энергий ускорения и торможения угол б 2 меняется в небольших пределах (120-135 ), Это позволяет в устройство, реализующее . предлагаемый способ, ввести блок контроля угла., разрешающий введение фазового воздействия только при достижении угла 120-135 О. При достиже- нии меньших углов при качаниях в паузу АПВ срабатывает ОАПВ, что позволяет избежать ненужных операций.Другое преимущество фазового управления перед ОАПВ состоит в том, что за счет компенсации угла вылета ротора генератора удается снизить токи и моменты несинхронного включения. Таким образом, предлагаемый способ позволит в электрических системах, содержащих одноцепные линии электропередачи повысить эффективность фазового воздействия при аварийных несимметричных повреждениях за счет уменьшения небалансов активной мощности из-за передачи избыточной мощности в неполнофазовом режиме с одновременным использованием.проводов линии для рассеивания части электрической энергии путем преобразования ее в тепле; снизить токи и тломенты несинхронного включения по сравнению с однофазным автоматическим повторным включением ОАПВ ) в режимах, сопровождаюцихся достижением больших углов расхождения между векторами эквивалентных ЭДС за паузу автоматического повторного включения.1046841 май А. Окин гунова Составителья Техред С. Редактор Н. х ректо б 17 . Подписи дарственного, комитета иэобретений и открыти Ж, Раушская наб., Эакаэ 7741/5 Ужгор Патен илиа ВНИИП и 3035, ТираГосделамоскв д, ул. Проектная, 4