WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     ||
|

Затем даётся анализ мировой и российской практики режимов заземления нейтрали сетей напряжения 6 – 35 кВ, который показал, что в настоящее время в России применяются практически все возможные режимы заземления нейтрали за исключением глухозаземлённого. Существенное значение в проблеме выбора заземления и режима нейтралей, а также сопутствующих вопросах перенапряжений и защиты имеют работы А.И. Шалина, Г.А. Евдокунина, К.П. Кадомской, Ю.В. Целебровского.

В заключение главы проводится анализ применения СОТ в условиях действующих в настоящее время нормативных актов, регламентирующих участие генерирующих, сетевых и энергосбытовых компаний в условиях ОРЭМ.

Вторая глава посвящена особенностям продольного токоограничения в электроэнергетических системах. Основная часть главы связана с построением математической модели электромагнитного переходного процесса при КЗ в электрической сети при токоограничении с помощью СОТ. Предлагаемая математическая модель предполагает изменение сопротивления СОТ по отношению к внешней сети при КЗ с заданной инерционностью. Предлагается задавать инерционность изменения сопротивления СОТ от времени t через экспоненциальную функцию (что с определённой степенью допущения соответствует полученным на опытных образцах СОТ осциллограммам):

(1)

где LСП – индуктивность СОТ в сверхпроводящем состоянии;

LПР – индуктивность СОТ в проводящем состоянии;

TL – постоянная времени реагирования СОТ.

а) б)

Рис. 1. Безынерционная а) и предлагаемая инерционная б) модель СОТ

Такое представление СОТ позволяет в явном виде применять дифференциальные уравнения электромагнитного переходного процесса, что даёт возможность максимально точно определить его решение в произвольный момент времени.

При рассмотрении удалённого КЗ в результате решения неоднородного линейного дифференциального уравнения для тока в произвольный момент времени получена зависимость:

, (2)

где

;

;

RК – активное сопротивление внешней сети;

LК – индуктивность внешней сети;

C – постоянная интегрирования.

Результаты имитации процесса токоограничения КЗ с помощью СОТ по представленной модели в тестовой электрической цепи при различных постоянных времени реагирования СОТ представлены на рис. 2.

Время, с

–––– без токоограничения, · · · · при наличии СОТ с TL = 2 мс,

· · при наличии СОТ с TL = 10 мс, при наличии СОТ с TL = 20 мс

Рис. 2. Результирующий ток в тестовой цепи с токоограничением

с помощью СОТ и без него при различных TL

Для определения термического воздействия тока КЗ определяется его действующее значение и тепловой импульс.

При рассмотрении неудалённого КЗ в результате решения неоднородного линейного дифференциального уравнения для ЭДС в произвольный момент времени получена зависимость:

, (3)

где ;

;

Xd, Xd'' – индуктивное и индуктивное сверхпереходное сопротивления синхронной машины;

Td'' – сверхпереходная постоянная времени синхронной машины.

Заключительная часть главы посвящена исследованию влияния использования СОТ на электромеханические переходные процессы в ЭЭС.

Увеличение предела передаваемой мощности при использовании СОТ как альтернативы традиционных реакторов является очевидным вследствие уменьшения совокупного сопротивления связи в нормальном режиме работы ЭЭС, как следствие, улучшается и статическая устойчивость данной системы. При анализе статической устойчивости учитывались активные сопротивления элементов электрической сети.

Анализ влияния СОТ на динамическую устойчивость проводился сравнением дополнительных площадок ускорения/торможения А на рис. 3.

При применении СОТ однократного действия (не переходящего в пределах времени протекания электромеханического переходного процесса вновь в сверхпроводящее состояние при устранении аварийного режима в сети) в зависимости от режима может наблюдаться как улучшение, так и ухудшение динамической устойчивости.

а)

б)

Рис. 3. Ухудшение а) и улучшение б) динамической устойчивости при использовании СОТ

На рис. 3: PI – доаварийная характеристика мощности без СОТ;

PIСОТ – доаварийная характеристика мощности с СОТ;

PII – аварийная характеристика мощности с СОТ и без СОТ;

PIII – послеаварийная характеристика с СОТ и без СОТ.

При наличии СОТ многократного действия будет наблюдаться улучшение динамической устойчивости (рис. 4).

Рис. 4. Улучшение динамической устойчивости

при использовании СОТ многократного действия

На рис. 4: PIII – послеаварийная характеристика без СОТ.

PIIIСОТ – послеаварийная характеристика с СОТ.

Результаты исследования динамической устойчивости подтверждаются результатами моделирования применения СОТ в многомашинной системе в программно-вычислительном комплексе Mustang.

В третьей главе рассмотрены практическое применение СОТ при продольном токоограничении, а также выработка требований к данным устройствам.

В первой части главы выдвигаются требования к параметрам СОТ с точки зрения ряда факторов: коммутационной способности высоковольтного выключателя, устойчивости электрической нагрузки, потери напряжения в нормально режиме работы сети:

, (4)

где IН – номинальный ток высоковольтного выключателя;

IП – номинальный ток отключения высоковольтного выключателя;

ХСОТ – эквивалентное сопротивление СОТ;

ХЭКВ – эквивалентное сопротивление электрической сети;

UДОП – допустимая потеря напряжения в токоограничивающем устройстве;

U*СУ – напряжение статической устойчивости в относительных единицах.

После этого все критерии обобщаются в единый комплексный критерий с выделением наиболее предпочтительных областей применения СОТ с точки зрения их параметров и параметров сети.

КСИСТ, о.е.

Рис. 5. Предпочтительные области применения СОТ и традиционных реакторов

На рис. 5. КВЫКЛ – отношение номинального тока отключения высоковольтного выключателя к номинальному току выключателя (реактора, СОТ); КСИСТ – отношение сопротивления реактора (СОТ) к сопротивлению системы.

Применение СОТ имеет наибольшие преимущества (с точки зрения удовлетворения максимальному количеству критериев) в областях 3 и 4 на рис. 5.

Таблица 1

Удовлетворение различным критериям при различных

параметрах реактора и СОТ

Номер области на рис. 4

ХЭКВ, Ом

ХРЕАКТОРА (СОТ), Ом

Ном. ток отключения выключателя, А

Ном. ток выключателя, реактора (СОТ), А

Огр-ние

на применение токоограни-чивающего реактора

Огр-ние

на применение СОТ

1

0.2

0.4

12 500

800

UК Ш < UСУ

нет

2

0.2

0.6

8 000

630

нет

нет

3

0.2

0.4

8 000

1 000

UК Ш < UСУ

U > UДОП

UК Ш < UСУ

4

0.2

0.6

8 000

800

U > UДОП

нет

Оставшаяся часть главы посвящена практическим расчётам режимов токоограничения с использованием СОТ в различных областях ЭЭС.

Моделирование СОТ производилось в соответствии с описанной в главе 2 моделью в системе инженерных расчётов Matlab/Simulink, для применения нелинейного элемента (СОТ) использовался метод включения контролируемого источника напряжения параллельно сопротивлению.

Далее были рассчитаны следующие режимы: токоограничение КЗ в сетях собственных нужд блока ЭС, токоограничение КЗ в сетях СН электрической станции с ГРУ, токоограничение КЗ на низкой стороне мощной узловой подстанции, токоограничение КЗ на низкой стороне главной понизительной подстанции промышленного предприятия.

В случае отдельного блока ЭС эффективность токоограничения зависит как от скорости реагирования СОТ, так и от значения сопротивления в проводящем режиме, в ряде случаев позволяя выбирать выключатель с меньшим номинальным током отключения.

При применении СОТ в схеме с генераторным распределительным устройством (в сетях СН и цепях секционных реакторов) появляется возможность отказаться от кольцевой схемы его исполнения, так как выравнивание напряжений между секциями будет происходить за счёт пониженного сопротивления СОТ в нормальном режиме работы.

Токоограничение с помощью СОТ в сети мощной узловой подстанции позволяет иметь включенным секционный выключатель на низкой стороне, что повышает надёжность электроснабжения потребителей.

Фактор надёжности электроснабжения также очень важен в схемах главных понизительных подстанций. В случае применения СОТ на низкой стороне (на отходящих присоединениях и в цепи секционного выключателя) появляется возможность иметь включенным секционный выключатель, при необходимости дополнительного токоограничения предполагается дополнительная установка СОТ в цепи трансформаторов главной понизительной подстанции предприятия.

В четвёртой главе представлены результаты исследований по поперечному ограничению токов КЗ с использованием СОТ. Рассчитываются различные режимы нейтрали с применением СОТ в сетях 6 – 35 кВ как при отдельной установке (СОТ резистивного типа и СОТ индуктивного), так и параллельно дугогасящему реактору (ДГР) в условиях нормального режима работы, режима несимметрии продольных параметров линии электропередачи, а также перемежающегося дугового замыкания. Эффекты данных режимов нейтрали приведены в таблице 2.

Таблица 2

Области применения СОТ в нейтралях электрических сетей

среднего напряжения в нормальном и аварийном

режимах работы с указанием достигаемого эффекта

Схема включения СОТ

в нейтраль

Достигаемый эффект при установке СОТ

Нормальный режим работы сети

Аварийный режим

работы сети

СОТ резистивного типа

Уменьшение смещения нейтрали по сравнению со случаями значительной несимметрии линии и изолированной нейтрали

Для СОТ многократного срабатывания: в линиях протяжённостью от 71% до 100% критической длины позволяет уменьшать вероятность эскалации напряжений

СОТ резистивного типа параллельно ДГР

Уменьшение смещения нейтрали по сравнению со случаями даже незначительной несимметрии линии

Для СОТ многократного срабатывания: в линиях протяжённостью свыше критической длины позволяет уменьшать вероятность эскалации напряжений

СОТ индуктивного типа

Уменьшение смещения нейтрали по сравнению со случаями даже незначительной несимметрии линии

Для СОТ многократного срабатывания: в линиях протяжённостью свыше критической длины позволяет уменьшать вероятность эскалации напряжений при одновременном ограничении тока ОЗНЗ

Согласно ПУЭ сети 110 кВ могут иметь как режим глухого заземления нейтрали, так и эффективно заземлённую нейтраль, сети 220 кВ и выше должны работать только с глухозаземлённой нейтралью. Проведённый анализ сетей 110 кВ показал, что применение СОТ в сетях данного класса напряжения в ряде случае может привести к снижению токов однофазного КЗ при сохранении режима эффективного заземления.

В пятой главе производится оценка экономически целесообразной стоимости СОТ в условиях работы оптового рынка электроэнергии и мощности.

При анализе рассматриваются три основных экономических эффекта от применения СОТ: пониженные издержки на оплату потерь электрической энергии и мощности, возможность установки высоковольтного выключателя с меньшим нормальным током отключения, возможность выбрать кабельную линию с меньшим сечением токоведущих жил.

Зависимость отношения экономически оправданной стоимости СОТ в зависимости от степени сокращения потерь по сравнению с традиционными ТОУ с учётом дисконтирования в приведённых затратах к первому году эксплуатации при общем периоде эксплуатации устройства, равном Т лет:

,(5)

где К – кратность стоимости СОТ к стоимости ТОУ с аналогичными параметрами токоограничения;

ЕЭЭ(М) – ежегодный рост стоимости электрической энергии и мощности на ОРЭМ;

t – порядковый номер года эксплуатации устройства;

ТМ – число часов использования максимума нагрузки;

РТОУ – номинальные потери активной мощности в трёх фазах ТОУ;

CЭЭ – стоимость единицы электрической энергии;

CМ – стоимость единицы мощности;

КР – капитальные затраты на ТОУ;

Pages:     ||
|



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.