Авторы: Д.А.Мурехин, А.С.Маркович
Источник:Национальный исследовательский Томский политехнический университет,
г. Томск, Россия
Д.А.Мурехин, А.С.Маркович Передача энергии переменным током на дальние и сверхдальние расстояния по управляемым двухцепным самокомпенсирующимся линиям электропередачи. Рассмотрена система передача энергии переменным током на дальние расстояния.
Дальнейшее формирование электроэнергетических систем обусловлено перспективами развития энергетики в целом и связано в первую очередь с решением проблем производства, транспорта и распределения электрической энергии. Требования к средствам передачи электрической энергии во всех странах являются практически одними и теми же. Различия обусловлены в основном только дальностями передачи, величинами передаваемых мощностей, масштабами и сложностью энергосистем, ограничениями природно- климатического характера, экологическими, экономическими и некоторыми другими причинами. Однако, во все случаях стремятся произвести выбор таких типов электропередач и средств регулирования, которые обеспечили бы требуемые пропускную способность и другие технические характеристики при минимальных затратах и возможно меньшем влиянии их на окружающую среду.
Среди перспективных средств передачи и распределения электрической энергии в свете указанных требований являются электропередачи нового типа, основанные на применении управляемых самокомпенсирующихся высоковольтных линий (УСВЛ).
Оставляя в стороне сложный математический аппарат, рассмотрим физическую сущность. Она состоит в том, что провода двух цепей линии располагаются на опорах и в пролётах таким образом, что расстояние между проводами одноименных фаз двух цепей значительно меньше междуфазных расстояний (d < D).
Рисунок 1 – Возможные схемы расположения проводов на опоре
В этом случае взаимная индуктивность между цепями будет проявляться значительно сильнее, чем при традиционном расположении цепей на двухцепной опоре.
Эквивалентное индуктивное сопротивление каждого провода на каждом участке линии будет определяться выражением:
где xi – сопротивление каждого провода без учета взаимоиндуктивности;
xМ – сопротивление, определяемое взаимной индуктивностью двух цепей;
B –
угол сдвига между токами (магнитными потоками) каждой из цепей.
Взаимное расположение векторов тока каждой цепи, в свою очередь будет определяться взаимным расположением векторов напряжения в начале каждой цепи. Поэтому, если с помощью ФПУ изменять взаимное расположение этих векторов (угол B) в пределах от 0° до 180° и более, сопротивление Хм будет изменяться по значению и знаку, соответственно и значение Хэ. Минимальное значение Хэ будет при 180°, поскольку Хэ при этом будет иметь максимальное отрицательное значение. Одновременно будет изменяться и эквивалентная ёмкостная проводимость bЭ каждого провода, увеличиваясь по мере увеличения угла B от 0° до 180°. Отсюда изменение значений волнового сопротивления и передаваемой мощности.
Изменяя с помощью ФПУ угол B, можно изменять передаваемую по этой линии активную мощность. При этом из-за близкого расположения проводов двух цепей при B>0 происходит взаимный обмен потоками мощности между ними.
Рисунок 2 – Векторная диаграмма напряжений линий
УСВЛ относятся к категории гибких электропередач, получивших в последние годы развитие как в теоретическом так и практическом плане. Направление создания гибких электропередач переменного тока – Flexible Alternating Current Transmission Systems (сокращенно FACTS) подразумевает создание регулируемых электропередач на базе применения различных сосредоточенных средств компенсации и управления, однако при сохранении линии как нерегулируемого объекта. УСВЛ, воплощая в себе идеи регулируемой электропередачи, являются дальнейшим развитием направления гибких электропередач, так как в дополнение включают идеи и способы регулирования параметров и собственно линий, благодаря чему достигается новый уровень управления режимами и техническими показателями электропередач переменного тока. УСВЛ могут быть названы и управляемыми самокомпенсирующимися гибкими системами передачи электроэнергии на переменном токе – Controlled Flexible Self – Compensation Alternating Current Transmission Power Systems (сокращенно CFACTS).
Можно сделать следующие выводы:
1. Управляемые самокомпенсирующиеся высоковольтные линии (УСВЛ) обладают рядом достоинств и могут быть успешно использованы для транспорта электроэнергии как на дальние и сверхдальние расстояния, так и применены в распределительных электросетях.
2. По сравнению с обычными ЛЭП переменного тока УСВЛ обеспечивают при прочих равных условиях:
3. Выполненные исследования и проектные разработки, опыт строительства вариантов УСВЛ и проведенные экспериментальные работы подтверждают реальные возможности широкого применения УСВЛ в энергосистемах для решения проблем транспорта электроэнергии, улучшения параметров режимов энергосистем и получения значительного экономического эффекта.
1. Дальние электропередачи сверхвысокого напряжения: учебник для вузов / Ю.П.
Рыжов. – М.: Издательский дом МЭИ, 2007. -488 с.: ил.
2. А.с. 218294 (СССР). Способ передачи электроэнергии /В.А. Веников, Г.В. Чалый, В.М.
Постолатий. – Заявл. 6.12.1966. № 1116879. Опубл. в Б.И., 1968, № 17.
3. Залесский А.М. Передача электрической энергии. Госэнергоиздат. 1948.