Способ постановки под напряжение линии электропередачи с шунтирующими реакторами

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19) (11) 1)5 Н 02 Н 11/О 6ЯРО 3 ЕИИВИД", т,ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ наных ляода ав- при сти вознии со- поГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(56) Авторское свидетельство СССР М 855774, кл; Н 01 Н 33/59, 1979.Авторское свидетельство СССР В 990057, кл. Н 02 Н 11/00, 1980.(54) СПОСОБ ПОСТАНОВКИ ПОД НАПРЯЖЕНИЕ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ С ШУНТИРУЮЩИМИ РЕАКТОРАМИ (57) Изобретение относится к электротехнике, а конкретно к способам включения линии электропередач высокого напряжения с шунтирующими реакторами. Цель изобретения - повышение надежности работы электрооборудования путем предотвращения опасных повышений напряжения второй гармоники, вызванных возникновением апериодической составляющей в магнитном потоке магнитопровода трансформатоИзобретение относится к электротехнике, а именно способам включения линий электропередач высокого напряжения с шунтирующими реакторами. При включении таких линий происходит возбуждение второй гармоники, что приводит к длительным повышениям напряжения на электрооборудовании, причем величина и длительность этих напряжений выходит за допустимые пределы,Цель изобретения - повышение надежности работы электрооборудования путем ра от апериодическои составляющей в токе шунтирующих реакторов при включении линии. Если при подключении линии к шинам . подстанции на какой-то фазе возникли коле-, бания второй гармоники, то отключение ее приведет к прекращению переходных процессов на линии, вызываемых насыщениями магнитопровода трансформатора, под действием источника. Постоянная составляющая потока, сопутствовавшая колебаниям второй гармоники, будет убывать, На отключенной от источника фазе линии будут колебания между реактором и емкостью фазы, Напряжение на выключателе имеет форму биений напряжений промышленной частоты и близкой к ней частоты свободных колебаний линии. Повторное включение выключателя в минимум биений напряжения на выключателе практически исключит апериодический ток в реакторах, Второе включение линии можно производить как к тем же шинам, к которым линия включалась в первый раз, так и к шинам противоположной подстанции. Рассмотрены различные варианты подключения. 15 з.п, ф-лы. предотвращения опасных повышений пряжения второй гармоники, вызван возникновением апериодической состав ющей в магнитном потоке магнитопров трансформатора от апериодической сост ляющей в токе шунтирующих реакторов включении линии,Для уяснения физической сущно способа рассмотрим сначала процессы, никающие при обычном включении ли толчком. При включении линии сверхвы кого напряжения с реакторами наличиеследних обуславливает появление в схеме апериодических переходных токов, Такой ток появляется и в обмотке питающего трансформатора, Следовательно, появляется и соответствующий магнитный поток, По расчетным оценкам, апериодическая часть магнитного потока можетдостигать 80, номинального, что с учетом потока, соответствующего напряжению рабочей частоты, : безусловно достаточно для насыщения магнитопровода,Насыщение магнитопровода приводит к изменению индуктивности обмоток трансформатора, это в свою очередь инициирует переходные процессы в схеме, которые вновь насыщают магнитопровод, и так далее. В конце концов устанавливается режим, при котором все эти процессы происходят периодически. Кривая напряжения на линии из-за периодически возникающих переходных процессов искажается и принимает уплощенно пикообразный вид, свидетельствующий о содержании в ней составляющей двойной частоты по отношению к частоте источника, Такой режим может существовать длительное время, что представляет опасность для изоляции линии и оборудования.Способ осуществляют следующим образом.Если при подключении линии к шинам подстанции на какой-то фазе возникли колебания второй гармоники, то отключение ее, т.е. отделение трансформатора от линии, приводит к прекращению переходных процессов на линии, вызываемых насыщениями магнитопровода и в свою очередь вызывающих следующие насыщения. Магнитный поток в магнитопроводе трансформатора под действием синусоидального напряжения источника будет постепенно уменьшаться, постоянная составляющая потока, сопутствовавшая колебаниям второй гармоники, будет убывать. В результате режим магнитопровода будет приближаться к нормальному, характеризующемуся линейной кривой намагничивания трансформатора и синусоидальным рабочим напряжением на шинах подстанции. На отключенной от источника фазе линии в это время будут происходить колебания между реакторами и емкостью фазы.Одна из составляющих этих колебаний определяется энергией, запасенной в реакторе от апериодической составляющей тока в момент коммутации, В этом случае можно сказать, что достигается переход апериодического тока реактора в колебательную форму. Форма и времен н ы е характеристики этих колебаний могут быть различными вВ интервале времени, близком к мини 25 муму биений напряжения на выключателе,5 10 15 20 35 40 45 50 55 зависимости от числа отключенных фаз и последовательности их отключения, но во всех случаях частоты этих колебаний близки к рабочей из-за наличия реакторов, настроенных в резонанс с емкостью линии. Кроме этихсвободных колебаний, на отключенной фазе возможно наличие напряжения рабочей частоты, вызванное влиянием включенных фаз линии, Напряжение на выключателе, являющееся разностыб напряжения источника и линии, имеет форму биений напряжений промышленной частоты и близкой к ней частоты свободных колебаний линии, В простейшем случае одновременного отключения всех трех фаз биения на выключателе имеют классическую форму с четко выраженным минимумом огибающей, близким к нулю, В других ситуациях, например, отключения одной фазы, биения являются более сложными, однако и там есть минимумы, вблизи которыхнапряжение на выключателе существенноменьше напряжения источника. напряжения и токи на отключенных фазах близки к тем, которые должны быть в них при включенном выключателе. Именно эта подготовленность схемы обуславливает высокую эффективность предлагаемого способа постановки линии под напряжение, так как повторное включение выключателя в минимум биений напряжения на выключателе практически исключает апериодический ток в реакторах. При условии номинального потока в сердечнике к моменту повторного включения такое включение не должно вызывать в дальнейшем и насыщения индуктивности, Одновременно при включении в минимум биений сильно уменьшаются также и перенапряжения. Поэтому при включении предлагаемым способом предотвращается также другой, отмеченный выше, механизм развития гармоники, связанный с насыщением магнитопровода под действием высокого перенапряжения низкой частоты.Второе включение линии можно производить как к тем же шинам, к которым линия включалась первый раз, так и к шинам противоположной подстанции. Последний вариант предпочтительнее, поскольку магнитный поток в трансформаторе этой подстанции не имел перед включением никаких апериодических составляющих и описанное выше мягкое подключение линии не вызовет его насыщения, Замыкание линии в транзит при этом производится к шинам первой подстанции, трансформатор которой имел апериодическую составляющуюмагнитного потока, вызванн иую ервым Момент вывода сопротивлени,", не имс- . включением линии, Однако возникновение ет значения с точки зрения подавления втовторой гармоники при замыкании в транзит рой гармоники. невозможно поде м и ичинам. В -иу р . о первых, Сопротивление может включаться неоэа время отключения линии до ее замыка бязателы о в бо мотку тои фазы трансформания в транзит апериодическая составляю- тора котораторая отключена для подавления щая потока, в трансформаторе в второй гармоники. Оно может быть включезначительной степени затухнет, а во-вто- но например, н пример, в цепь обмоток низкого нарых, замыкание в транзит линий обычно пряжения собранранных в треугольник. проводится методом точной синхрониза П, 4 формулы изобретения имеет целью ции, т,е. с еще меньшими переходными про- обеспечить минималимальную апериодическую биений.цессами, чем при включении в минимум составляющуюя щую потока в трансформаторе.Дело в том, что этот поток увеличиваетсяЕсли, по режимным соображениям не- экспоненциаль ольно с постоянной времени, обходимо первое включение линии выпал равной посто нять только с о ной сто ост яннои времени тока реактора.д р ны, то придется Можно отключить линию до того, как поток проводить второе включение линии к тем же возрастет до ур,т д уровня, опасного с точки зрешинам, что и первое. Для предупреждения ния возбуждения второй гармоники. Разу- развития второй гармоники в этом случае меется, для этого следует отключать линию возможно несколько вариантов, Например, 20 возможно быстрее. в соответствии с и, 6 формулы изобретенияВ с о-ветс, 5 фсоответствии с и, формулы изобре- просто выбрать время отключенного состо- тения следует отключить линию не знее, яния линии достаточным для уменьшения чем затухнет апериодическая составляю- магнитного потока в трансформаторе, По- щая тока реактора. Отключение после ее сле отключения трансформатора от линии 25 затухания дает возможность очень просто магнитный поток в нем б туде содержать, расчетным путем определить положение кроме вынужденной составляющей рабочей минимума биений и задать время между отчастоты, также монотонно убывающую по ключением и вклю ением фазы, абсолютной величине апериодическую со- Если собственсо ственные частоты колебаний ставляющую, причем значение этой состав линии очень близки к частоте источника, то ляющей равно разности между период биений может быть очень велик, В действительным потоком в магнитопроводе этом случае не се нет смысла ждать наступления в момент отключения и значением его вы- минимума биений. Можно воспользоваться нужденной составляющей в момент того же . обстоятельством, при котором приотключевремени, Если бы индуктивность трансфор нии линии после затухания апериод чеср была линеинои, то эта монотонная составляющей тока реактора биения начисоставляющая была бы экспонентой с пь- наются с минимума, Поскольку период биестоянной времени Т = - где й - суммар- ний очень велик, этот минимум продолжаетсяК длительное время и целесообразно в соотное активное сопротивление обмотки и 40 ветствиисп,16 формулыизобретениявклюисточника напряжения, чать фазы через минимально возможноеУчитывая реальные характеристики время после их отключения, СВН-трансформаторов и параметры сисЮтем, время уменьшения магнитного потока Кроме всего сказаннОго, в формулу изосоставляетсекунды.Затакоевремясвобод бретения введены несколько дополнительные составляющие напряжений на отклю- ных пунктов, касающихся критериев ченных фазах успевают затухнуть и биения отключения фаз линии, Так, есть смысл вына выключателе исчезают, делять вторую гармонику в напряжении лиДляускорения процесса размагничива- нии и отключать только те фазы г е .нияп е лагр длагается вводить активные сопро возникает (и, 9 формулы изобретения). Ботивления в цепи обмоток трансформатора лее того; можно отключать фазы только в ( . ф р у рет ния). Разумеется, том случае, когда эта гармоника или полное онидолжны вводиться доповторноговклю- напряжение, или угловые соотношения чения стем расчетом, чтобы магнитопровод между первой и второй гармониками опас- после отключения линии успел размагни ны для оборудования. Выделять вторуюгартиться до безопасного состояния, Это вре- монику есть смысл только после затухания мя легко может быть оценено в зависимости переходных процессов от первого включеотвеличинысопротивления,хотябыпопри-ния линии, так как в составе переходного веденному выше выражению для постоян- напряжения могут быть составляющие, ной времени размагничивания. близкие по частоте к второй гармонике, 1614069Наконец, включение фаз можно производить с контролем намагничивающего тока отключенного трансформатора, по которому можно судить о величине апериодической составляющей магнитного потока в данный момент,Формула изобретения 1. Способ постановки под напряжение линии электропередачи с шунтирующими реакторами, связывающей две подстанции высокого напряжения, на которых выполнен контроль напряжения на фазах и к шинам которых подключены трансформаторы, состоящий в том, что линию подключают к Шинам одной иэ подстанций, о т л и ч а ю)ц и й с я тем, что, с целью повышения надежности работы электрооборудования Путем предотвращения опасньх повышеНий напряжения второй гармоники, вызванНых возникновением апериодической Составляющей в магнитном потоке магнитойровода трансформатора от апериодичекой составляющей в токе шунтирующих реакторов при включении линии, через заданное время после подключения линии отключают хотя бы одну ее фазу и подключают Отключенные фазы к шинам одной из подСтанций вблизи минимума биений между напряжениями отключенных фаз линии и шин, к которым подключают соответствующие фазы.2, Способ по и. 1, отл и ч а ю щ и й с я 1 ем, что после отключения хотя бы одной изаз линии от шин подстанции, подключаюттаждую из отключенных фаз к шинам той же подстанции.3, Способ по и. 1, о т л и ч а ю щи й с я тем, что после трехфазного отключения линии от шин первой постанции ее подключают к шинам другой подстанции,4. Способ по пп.1 - 3, отл ича ющ и й с я тем, что зацанное время до отключения фаз принимают минимально возмокным по условиям работы коммутационных аппаратов.5,Способ по пп. 1-3, отличающ и й с я тем, что, с целью более точного опоеделения моментов включения отключенных фаз, заданное время до отключения фаз принимают не менее расчетного времени затухания апериодической составляющей тока реактора,6. Способ по пп. 1 - 5, о тл и ч а юц и й с я тем, что подключение отключенных фаз линии к шинам подстанции производят через время, необходимое для заухания апериодической составляющей магнитного потока в магнитопроводе трансформатора, 20 25 щ и й с я тем, что, с целью отстройки от 30 щ и й с я тем, что отключение фаз выполня 40 ют при появлении в напрякении второй гар 50 5 10 7, Способ по пп,1,2,4 - 6, отл и ч а ющ и й с я тем, что, с целью сокращения времени затухания апериодической составляющей магнитного потока до повторного подключения фаз линии на подстанции, от которой отключают линию, включают активные сопротивления в цепи обмоток трансформатора этой подстанции.8, Способ по пп.1 и 2, отличающ и й с я тем, что, с целью уменьшения числа коммутаций по крайней мере на шинах подстанции, к которой подключена линия, из контролируемых напряжений выделяют составляющую напряжения второй гармоники, и отключают фазы с выявленной второй гармоникой,9, Способ по п,8, отл и ч а ю щ и й с я тем, что отключение фаз с выявленной второй гармоникой выполняют при достижении этой составляющей заданной величины,характеризующей ее опасность для изоляции электрооборудования линии и подстанции,10, Способ по пп. 8 и 9, о тл и ч а юкоммутационных переходных процессов, выделение составляющей напряжения второй гармоники начинают после затухания переходного процесса от подключения линии к шинам первой из подстанций 11. Способ по пп. 8 и 9, отл ича ющ и й с я тем, что, с целью отстройки от коммутационных переходных процессов, отключение Фаз выполняют в случае существования второй гармоники в течение времени, большего времени коммутационного переходного процесса, 12, Способ по пп.8 - 11, отлича юмоники и достижении контролируемым напряжением значения, выше определенного, исходя из нормированного для электрооборудования повышения напряжения промышленной частоты.13. Способ по пп. 8 - 11, о т л и ч а ющ и й с я тем, что после выделения составляющей второй гармоники определяют ее угол относительно напряжения промышленной частоты и отключение выполняют в случае соотношения определенных углов, обеспечивающего развитие перенапряжений,не допустимых для изоляции электрооборудования,14. Способ по пп, 1, 2, 4 - 13, о т л и ч аю щ и й с я тем, что перед включением отключенных фаз линии дополнительно контролируют намагничивающий ток трансформатора на подстанции, от которой отключают фазы линии и разрешение наЗаказ 3896 Тираж 471 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент"., г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 включение выдают после снижения контролируемого тока ниже заданного уровня, определяемого из условия затухания апериодической составляющей магнитного потока в магнитопроводе трансформатора. 5 15. Способ по п,7, отл и ча ющи йс я тем, что значение сопротивления й определяют по значению индуктивноститрансформатора и времени Т затухания маг нитного потока в магнитопроводе соответствующего трансформатора по соотноше ниюй,16. Способ по и, 5, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что на линиях с собственной частотой колебаний напряжения на отключенных фазах, близкой к частоте напряжения на шинах подстанции, включают фазы через минимально возможное по условиям работы коммутационных аппаратов время после ихотключения.