Учет особенностей протяженных электропередач при проэктировании

Предварительные замечания
В «Основных направлениях развития народного хозяйства СССР на 1976—1980 годы», утвержденных XXV съездом КПСС, в качестве одного из главных направлений развития электроэнергетики намечено продолжение работ по формированию Единой энергетической системы страны путем объединения энергосистем Сибири и Средней Азии с Европейской энергетической системой, сооружения магистральных линий электропередачи напряжением 500, 750 и 1150 кВ. Вследствие этого большое значение приобретают протяженные электропередачи, которые обладают рядом, особенностей по сравнению с обычными электрическими сетями. Так, например, эквивалентное сопротивление линии без потерь с учетом равномерности распределения параметров, где w = у J0- — волновое сопротивление; а = ю YL0C0 — коэффициент изменения фазы на единицу длины линии; L0, С„ — индуктивность и емкость на единицу длины линии; ш. — угловая частота тока; / — длина линии.
Отсюда видно, что эквивалентное сопротивление линий, для которых синус угла а/ примерно равен углу, можно рассчитать умножением единичного сопротивления линии х0 на ее длину /. Для протяженных электропередач (/>300 км) это недопустимо. Параметры таких линий электропередачи должны рассчитываться с учетом равномерности их распределения.
Особенности протяженных электропередач подробно изучаются в курсах «Электрические системы и сети» и «Передача энергии переменным и постоянным током». Здесь напомним только некоторые из этих особенностей и обратим внимание на необходимость их учета при выполнении курсового проекта. Особенности расчета потерь мощности протяженных линий Электропередачи были даны выше.
Из выражений видно, что эквивалентное реактивное сопротивление линии передачи может быть уменьшено за счет волнового сопротивления или волновой длины X линии. Поэтому существуют два вида компенсации.
1. Компенсация волнового сопротивления линии. Для увеличения передаваемой мощности необходимо уменьшить волновое сопротивление линии.
Этого можно достичь путем последовательного или параллельного включения емкостного сопротивления. При последовательном включении емкостного сопротивления волновая длина линии уменьшается, а при параллельном — увеличивается:
Поэтому предпочтение следует отдать последовательному включению:
2. Изменение волновой длины линии. Уменьшить эквивалентное реактивнее сопротивление линии за счет ее волновой длины можно двумя путями: а) компенсацией волновой длины к малому значению (X 0); б) настройкой линии на полуволну (X я).
Уменьшение волновой длины линии дает последовательное включение в линию емкостного сопротивления или параллельное включение индуктивной проводимости, компенсирующей емкость линии. Параллельное включение индуктивности сопровождается увеличением волнового сопротивления линии.
Таким образом, наиболее благоприятным является последовательное включение в линию емкостных сопротивлений, так как при этом уменьшаются и волновая длина, и волновое сопротивление линии.
Настройка линии на полуволну может быть произведена соответствующим изменением рабочей частоты линии, что практически нецелесообразно, или включением в рассечку линии индуктивных элементов и параллельно линии емкостных проводимостей. Напряжение и токи по концам настроенной на полуволну линии без потерь одинаковы по величине и сдвинуты по фазе друг относительно друга на 180°. С точки зрения пропускной способности линии по условиям статической устойчивости компенсация линии к нулевой длине и настройка линии на полуволну равноценны.
В целом для системы передачи шунтирующий реактор играет положительную роль, так как он дает увеличение э. д. с. генератора.
Если исходить из условия, чтобы напряжения в промежуточных точках линии не превышали значения напряжения в начале и конце линии, то наибольшая активная мощность, которую можно передать в режиме полуволны при отсутствии реактивной нагрузки, будет равна натуральной. При передаче по линии реактивной мощности возникают дополнительные пучности напряжения в промежуточных точках линии. Кроме того, возможны перенапряжения при коротких замыканиях: каждая схема, дающая режим полуволны, имеет резонансную точку, по отношению к которой реактивное сопротивление системы передачи равно нулю. При коротком замыкании в этой точке ток короткото замыкания в одной из ветвей системы, а следовательно, разность напряжения на зажимах компенсирующего устройства и напряжения отдельных точек линии относительно земли достигают очень больших значений. Существуют также точки, для которых ток короткого замыкания в начале линии равен нулю, т. е. возникают условия резонанса токов. В таком случае система передачи даже при глухом заземлении нейтрали может оказаться в условиях системы с изолированной нейтралью. Необходимо также заметить, что линия, настроенная на полуволну, из-за включения индуктивных элементов будет обладать низким коэффициентом полезного действия.
Из всего изложенного видно, что наиболее благоприятной из всех видов компенсации по своим возможностям является последовательная компенсация индуктивности линии емкостными элементами, которая дает уменьшение волновой длины и волнового сопротивления Линии.