Способ ограничения перенапряжений при трехфазном автоматическом повторном включении линий электропередачи с шунтирующими управляемыми реакторами

ОП ИОАН И Е (ив 1 ввв 2ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДВТИЛЬСТВУГоаударстееиный комитет 6 еаета Министров СССР ао делам изобретений и открытий(43) Опубликовано 25. 07.783 юллетень27 (45) Дата опубликования описания 09,06,78(72) Авторы изобретения Ордена Октябрьской Революции Всесоюзныйгосударственный проектно-изыскатеньский и научноисспедоватепьский институт энергетических системи электрических сетей Энергосетьпроект(54) СПОСОБ ОГРАНИЧЕНИЯ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ 1ПРИ ТРЕХфАЗНОМ АВТОМАТИЧЕСКОМПОВТОРНОМ ВКЛЮЧЕНИИ ЛИНИЙЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ С ЩУНТИРУЮЩИМИУПРАВЛЯЕМЫМИ РЕАКТОРАМИ Изобретение относится к области эпекФ- ротехники и может быть использовано для ЛЭП высокого и сверхвысокого напряжения, имеющих управляемые шунтирующие реакторы. 5Дпя обеспечения высокой надежности ЛЭП высших классов напряжений оборудуют устройствами быстродействующего (трехфазного) автоматического повторного вкпючения (БАПВ ипи ТАПИ),т 0Коммутация АПВ может приводитьперенапряжениям больших величин и в значительной степени определять выбор системы зашиты от внутренних перенапряжений (количество и технические данные т 5 разрядников и других средств защиты). Вепичина перенапряжения при включении пинии в цикле ТАПВ в основном определяется значением напряжения на контактах выключателя в момент его вкпюче ния. Напряжение на контактах отключенного пинейного выкпючатепя во время паузы ТАПВ представляет собой разность напряжения частотой 50 Гц со стороны источника питания и напряжения частоты , 25 собственных колебаний со стороны линии и имеет вид биений. Повторное включение в максимум этих биений приводит к перенапряжениям, значительно превышающим допустимую кратность, что требует установки дополнительных, по отношению к ограничению перенапряжений при других коммутациях, средств защиты 11.Повторное вкпючение в минимум биений напряжения на контактах выключателя значительно уменьшает коммутационные перенапряжения и позволяет снизить требования к системезащиты от иих, что1 повышает экономичность и надежность работы электропередачи,Наиболее близким по технической сущности к предложенному явпяется способ ограничения перенапряжений при трехфазном автоматическом повторном включении ЛЭП с шунтирующими управпяемыми реакторами путем повторного вкпючения ЛЭП в минимум огибающей биения напряжений на контактах отключенного вык пючате пя 12 1.Недостатком этого способа явпяется неоправданная затяжка паузы ТАПИ из. за большого периода биений на контактах выкнючателя, что небпагонриятно сказывается на сохранении устойчивости ЛЭП . после. цикла ТАПВ,Белью изобретения является повышение надежности эпектропередачи путем уменьшении бестоковой паузы до повторного вкпючения пинии.30Это достигается тем, что по предпоженному способу до повторного вкпючения линии регулируют индуктивностьуправляемого реактора в зависимостиот. частоты собственных копебаний пинии,15Частоту собственных колебаний пинииможно определять путем измерения свободного тока реактора, при прохожденииего через максимум можно уменьшатьиндуктивность реактора, а при прохождении тока через нуль - увепичивать этуиндуктивность, Частоту биений напряжения на контактах выключателя сравнивают с заданной частотой биения и изменяют ее путем изменения подмагничи 25вания реактора. При отключении пинии снимают подмагничивание с управляемыхреакторов.На фиг. 1 представлена принципиальная схема ЛЭП с управпяемыми реакторами на фиг, 2 - схема замещения ЛЭП)в бестоковую паузу;на фиг, 3 - кривыеизменения индуктивности и тока реакторав бестоковую паузу, где а - прямоугопьная модупяция индуктивности реактора;б - гармоническая модупяция индуктивности реактора (возрастание колебаний)Фв - гармоническая модуляция индуктивности (гашение копебаний); на фиг, 4 -принципиапьная схема ЛЭП с корректирующими устройствами;на фиг, 5 - вольтамперные характеристики управпяемогореактораЛЭП 1 присоединена через выключатели 2,3 к энергосистемам 4,5 В качестве устройств поперечной компенсациина пинии использованы управляемые реакторы 6,7. В бестоковую паузу при ТАПВотключенная от энергосистем 4 и 5 пиния 1 с управляемыми реакторами 6,7представпяет собой высокодобротный копебатепьный контур (см. фиг. 2, где 1.индуктивность управпяемого реактора,С - конденсатор пинии, Я - активныйрезистор пинии и реактора), В этом контуре в течение нескольких секунд могутпродолжаться медленно затухающие копебания частотой, бпизкой 50 Гц, Частотаи период биения напряжения на контактах,откпюченных выключателей 2 и 3 и попожение минимума огибающей, определяютразностью частот Ю -321 Гбд1)где Т - период биения напряжения наконтактах выкпючатепя ,Ю - промыщ пенная частота энергосистемР - собственная частота колебательного контура.При отключении неповрежденной пиниисобственные колебания имеют частоту(МРгде Ь р - индуктивность щунтирующихреакторов;С - конденсатор линии,При неизменной индуктивности реактораР период биений может оказаться настопько бопьщим, что это приведетк необходимости увеличения бестоковойпаузы.Принцип изменения (модупяции) индуктивности поясняется: фиг. 3, где-кривые изменения индуктивности реакторов, 9).-кривые свободных токов реакторов,Пусть индуктивностьИ) реактора изменяется по следующему закону; в темоменты времени, когда копебпющийсясвободный ток достигает положительного ипи отрицательного максимума(=+Зщ)индуктивность реактора увеличиваетсявесьма быстро от значения 1 до значения Ь , а тогда, когда ток проходитчерез свое нулевое значение ( 1 = О)индуктивность возвращается также весьма быстро, к своему прежнему значению (фиг. 3 а). В то время, как увеличение индуктивности на величину-сопровождается увеличением запаса эпекэромагнитной энергии контура на величину, равную (Ья) 3 , уменьшение2индуктивности не вызывает изменениязапаса электромагнитной энергии контура,ибо это уменьшение происходит при ( О,За каждую поповину периода изменения тока, т, е. за период измененияиндуктивности, в активном сопротивленииконтура рассеивается энергия, приблизительно равная (если пренебречь затуха 1 2нием тока за указанное время)Я Лп 1 Тп,где Т - период изменения индукитивности.Следовательно, энергия контура неубывает,т, е. рассматриваемое колебаниене затухает, если50 55 60 С учетом инерционности реактора егоиндуктивность практически изменяетсяне скачками, а по следующему закону:,Я, 1+тсоь 1 с)1, Й)Ео)Фгде 1. - среднее значение индуктйвности- глубина модуляции индуктивностиф.Я - частота модуляции индуктивности;А - начальная фаза индуктивности.Во время бестоковой паузы ТАПВв контуре возникает свободнаясоставляющая тока частотой = - , определяеЯ.мая уравнейием1(И= д Е Сов ( р 1+ ), (4)где 9- дескремент затуханияЧ- начальная фаза тока,Частота Р,значительно меньше частоты Ъ, определяемой уравнением (2),поэтому период биения и время бестоковой паузы при изменении индуктивности .лреактора резко уменьшается,Более того, правильно подобранныйзакон изменения индуктивности позволяетбыстро погасить все колебания на линиии тем самым эффективно уменьшить величину амплитуды перенапряжений приТАПВ (фиг. 3 б, в).Кривая изменения индуктивности реактора в функции времени и кривая чзменения рассматриваемой составляющей свободного тока для отчая 9 = 0 показанана фиг. 3 б ( У = , о.= )"Как видно иэ равенств (3) и (4)и индуктивность реактора увеличиваетсяс наибольшей скоростью, когда ток достигает положительного или отрицательного максимума (фиг. Зб). Соответственно, с наибольшей скоростью индуктивность уменьшается, когда ток проходитчерез свое нулевое значение.Аналогично предыдущему случаю, когда индуктивность изменяется скачкомтолько в моменты прохождения тока черезмаксимум или через нуль, в рассматриваемом случае также может происходитьнакопление энергии в результате периодического изменения параметра. При этомамплитуда свободных колебаний может неограниченно возрастать, если энергия,вносимая в контур в результате измененияпараметра, возрастает.Однако при другом значении начальнойфазы . тока, изменение параметра можетприводить не к уменьшению, а к увеличению затухания, Действительно, каквидно из фиг, Зв при Ч= -,-д. =-",г-,наибольшая скорость уменьшения парамеъра совпадает с моментом прохождениятока через максимум, а наибольшая скоость увеличения параметрас прохождеРнием тока через нуль.Таким образом, гармоническая модуляция не только изменяет частоту собственных колебаний и приводит к уменьшениюпериода биения напряжения на контактахвыключателя, но уменьшает амплитудуколебаний, что увеличивает эффектвностьТАПВ и обеспечивает повышение надеж 0 ности электропередачи.Уменьшение величины бестоковой паузыдостигается измерением частоты биениянапряжения на контактах выключателя, сравниванием с заданной частотой биений и5 изменением ее путем изменения частотысобственных колебаний линии, напримерпутем изменения подмагничивания управляемого реактора,ЛЭП 1 подключена через выключатели20 2 и 3 к энергосистемам 4 и 5 и имеетшунтирующие управляемые реакторы 6,7к каждому из которых подключеныкорректирующие устройства 8 и 9, В бестоковуюпаузу при ТАПВ отключенная от, энерго 25 систем 4 и 5 пиния 1 с управляемымиреакторами 6,7 представляет собой высокодобротный колебательный контур, в котором: в течение нескольких секунд могут продоп- ьжаться медленно затухающие колебанияЗ 0 . частотой, близкой к 50 Гц Частотуи период биения напряжения на контактахотключенных выключателей 2 и 3 и, следовательно, положение минимума огибающей определяют разностью частот в.35 согласно формуле (1).Таким образом, влияя на индуктивностьуправляемого реактора, можно изменятьчастоту собственных колебаний пинии и,соответственно, период биения напряжения40 на контактах выключателя, от которого за- .висит величина бестоковой паузы при ТАПВ,Индуктивность управляемых реакторовможно изменять различными способами,Одним из способов является управление 1 величиной тока подмагничивания, осуществляемое с помощью корректирующих устсройств 8 и 9, на входы которых подаются одновременно две частоты - эталонная и реальная, измеряемая на контактах отключенного выключателя, Эталонная частота может быть заранее выбрана минимальной из соображений надежного сохранения устойчивости ЛЭП после ТАПВ.При отключении реальной частоты биения от эталонной изменяется величина тока управления реактора и соответственно - индуктивность реактора.Самым простым способом изменения индуктивности управляемых реакторов является способ,при котором снимают616682 подмагничивание с управляемых реакто,ров, При этом рабочая точка на вольтамперной характеристике реактора (фиг,5)перескакивает с кривой 1 на кривую Я.,Кривая 1 соответствует вольт-ампернойхарактеристике реактора нри наличии подмагничивания, кривая 3-при снятом подмагничивании, Переход рабочей точки с кривой 1 на кривую и влечет за собой резкоеизменение индуктивности реактора. Приэтом период биения напряжения на контахтах выключателя уменьшается, следовательно может быть уменьшена величинабестоковой паузы, устанавливаемая нареле времени устройства ТАПИ,Формула изобретения1. Способ ограничения перенапряженийпри трехфазном автоматическом повтор.ном включении пиний электропередачи сшунтируюшими управляемыми реакторамипутем повторного включения линии электропередачи в минимум огибающей биениянапряжений на контактах отключенного,выкшочатепя, о т л и ч а ю ш и й с ятем, что, с целью повышения надежности электропередачи путем уменьшениябестоковой паузы до повторного вкшоченияпинии, регулируют индуктивностьуправляемого реактора в зависимости отчастоты собственных колебаний линии. 82. Способ по и. 1, о т л и ч а кь.ш и й с я,тем, что частоту собственныхколебаний пинии определяют путем измерения свободного тока реактора и при,;.охождении его через максимум, уменьшают индуктивность реактора, а при прохождении тока через нуль - увеличиваютэту индуктивность.З.Способпоп, 1, от пичаю О щ и й с я тем, что частоту биения напряжения на контактах выключателя сравнивают сзаданной частотой биения и изменяют ее путем изменения подмагничивания реактора.15 4.Способпоп. 3, отличаюш и й с я тем, что при отключении ынии снимают подмагничивание с управляемых реакторов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе,"Х.Ие 4 сЪ, косййиИ й, М 4 с и А,фапХСиепсе о 1 бЪоо 1 реастоь оп ьиЯс 81 от бр:даэ ХЕЕ 5,Т апв,ои Рочег Арр цпд бъэ 1 1970, р. 89, ьЯВ, р.р 1727 - 173 б. 2, Беляков Н. НРашкес В. С, Способ ограничения перенапряжений при пов,торных включениях линий электропередач, фЭлектричество",2, 1975616682 Составитель Г. ДамскаяРедактор Р. Кравцова ТехРед И, Климко КоРРектоР А. Грипен СССР Филиал ППП фПатент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 Заказ 4087/50 ЦНИИПИГосу Тираж 8 дарственного к по делам 3035, Москва, Ж 2 Подписное митета Совета Министр зобретений и открытий 35, Раушскаянаб., д,