Файл: Мельников, Н. А. Проектирование электрической части воздушных линий электропередачи 330-500 кВ.pdf

только при сравнительно небольших нагрузках. При загрузке линии натуральной мощностью избыточная реактивная мощ­ ность равна нулю. Но реактивная мощность требуется в узлах нагрузки обычно именно в режимах больших нагрузок; в режи­ мах малых нагрузок ее использовать значительно труднее.

Поэтому, как правило, требуется применение поперечно включенных реакторов, которые могли бы поглотить избыточ­ ную реактивную мощность. Это необходимо по условиям балан­ са реактивной мощности по узлам электрической системы, так как исключает передачу реактивной мощности по сети, т. е. по­ вышает ее технико-экономические показатели и улучшает ре­ жим напряжений.

Наиболее удачное решение может быть получено только пу­ тем выполнения технико-экономических расчетов. Путь решения обычный: составляется несколько предположительно целесооб­ разных вариантов и производится их сравнение по критерию ми­ нимума приведенных (расчетных) затрат. При этом надо исхо­ дить из перспективного графика нагрузки данной линии. Со­ ставляются два-три варианта с разной степенью компенсации генерируемой емкостью линии реактивной мощности. Чем выше эта степень, тем лучшими оказываются режимы малых нагру­ зок, но большими затраты на компенсацию.

Для улучшения режимов работы линий реакторы целесооб­ разно отключать по мере роста нагрузки. Однако это связано с достаточно частой работой их выключателей.

Г л а в а п я т н а д ц а т а я

Э К О Н О М И Ч Н О С Т Ь

РА Б О Ч И Х

РЕ Ж И М О В С Е Т И

Экономически наивыгоднейшие рабочие режимы должны определяться сразу по всем показате­ лям. Здесь имеется в виду наивыгоднейшее распределение актив­ ной мощности между электрическими станциями в системе и между отдельными агрегатами на каждой электростанции, а также и в сети в связи с влиянием неоднородности ее замкну­ тых частей; наивыгоднейшее распределение реактивной мощно­ сти между ее регулируемыми источниками (в число которых мо­ гут входить и емкостные проводимости сети — при автоматиче­ ском регулировании уровня напряжения в данной сети) и в самой сети (в связи с возможностью различия коэффициентов трансформации); наивыгоднейшие режимы напряжений в сети каждой ступени трансформации.

Связь между отдельными перечисленными параметрами уже неоднократно отмечалась ранее, равно как и взаимодействие между отдельными устройствами, применяемыми при регулиро­ вании рабочего режима. В сети сверхвысокого напряжения эти связи оказываются особенно сильными, пренебрегать ими нельзя.

Однако решение такой задачи в целом получается настолько сложным и громоздким, что его приходится признать нецелесо­ образным. Его можно рассматривать как перспективное, лежа­ щее в основе будущей кибернетической системы автоматическо­ го управления рабочим режимом объединенной энергосистемы

вцелом.

Внастоящее время целесообразно некоторые задачи решать отдельно и лишь учитывать получаемые результаты при реше­ нии других задач.

388

В частности, достаточно самостоятельной сравнительно слабо связанной с другими является задача повышения экономичности рабочих режимов неоднородных частей замкнутых электросетей, если она решается средствами регулирования э. д. с. вольтодо­ бавочных трансформаторов. Действительно при этом хотя и по­ лучается заметное снижение потерь активной мощности (при повышении потерь реактивной мощности), но влияние на сум­ марные величины потребляемых активной и реактивной мощно­ сти оказывается мало заметным, находящимся в пределах точ­ ности расчетов.

В значительной мере самостоятельной можно считать и за­ дачу регулирования уровня напряжения в сети или какой-либо ее части средствами изменения коэффициентов трансформации. Опять же при этом хотя и получается заметный эффект в сниже­ нии потерь активной мощности, но влияние на распределение ак­ тивной и реактивной мощности между их источниками оказыва­ ется достаточно малым, так как в большей мере связано с при­ менением дополнительных устройств близ этих линий.

Менее самостоятельной в принципе можно считать задачу распределения реактивной мощности в сети сверхвысокого на­ пряжения и даже между ее источниками. Однако практически и эта задача обычно может рассматриваться независимо. Причи­ на этого заключается в том, что практически передача реактив­ ной мощности в больших количествах экономически не оправды­ вается в таких сетях, а в большинстве случаев оказывается не­ допустимой уже по режиму напряжений. Влияние ее на решение задачи наивыгоднейшего распределения активной мощности между электростанциями получается поэтому косвенным — че­ рез значения напряжения, и это должно учитываться.

Здесь может быть применен прием решения путем последова­ тельных приближений. Сначала находится экономически наивы­ годнейшее распределение активной мощности между электро­ станциями (с учетом наивыгоднейшего распределения ее между отдельными агрегатами станций) при предположительных зна­ чениях напряжений в сети. Затем определяется наивыгоднейшее

в решение задачи наивыгоднейшего распределения активной мощности между электростанциями с учетом более точных зна­ чений напряжений.

Практически решение задачи наивыгоднейшего распределе­ ния активной мощности между электростанциями системы суще­ ственно усложняется, если в системе имеются гидростанции с во­ дохранилищами длительного регулирования. В связи со случай­ ным характером процесса водотока в реках эта задача должна решаться вероятностными методами с учетом имеющихся стати­ стических данных за длительный период времени. Детермини-

389

стическая постановка этой задачи возможна только при опреде­ лении суточных режимов работы системы.

Существенно усложняет решение наличие в электрической системе нагрузок, величины которых являются в значительной мере случайными. При этом решение должно выполняться веро­ ятностными методами независимо от типа питающих сеть элек­ тростанций. Вероятностные методы расчета требуются и при определении наивыгоднейшего распределения реактивной мощ­ ности между ее источниками. К. сожалению, такие методы еще находятся в стадии разработки и проверки, а поэтому здесь под­ робно не излагаются.

Применение вероятностных методов расчета в наибольшей мере необходимо для оценки несимметричных режимов и, в ча­ стности, для определения токов и напряжений обратной после­ довательности в отдельных частях электросистемы (токов — в ге­ нераторах, напряжений — на зажимах нагрузок). Исследование симметричных режимов обычно удается выполнять детермини­ стическими методами.

Определение наивыгоднейшего рабочего режима неоднород­ ной замкнутой сети. Имеется в виду схема любой сложности с э. д. с. в некоторых ветвях. Эти э. д. с. должны иметь такие значения, при которых потери активной мощности получаются наименьшими. Задающие токи предполагаются известными и не­ изменными.

За исходное можно принять контурное уравнение, записан­ ное в матричной форме.

Для произвольной схемы контурное уравнение имеет вид1:

ÈK= NZaC0j + ZKiK.

При отсутствии взаимных сопротивлений между ветвями схе­ мы это уравнение может быть записано иначе2:

с искомыми э. д. с. — индексом Ь, то это уравнение принимает следующий вид:

1 См. «Электрические системы» под ред. В. А. Веникова, т. I, изд-во «Высшая школа», 1970 г., стр. 100.

2 См. там же, стр. 89—90. Из условия Zpa = 0 вытекает, что

390

Оно может быть записано и в виде двух матричных урав­ нений:

\ А Л i + K J . + z . t h = o

и

NaA a C0j + Z j fl + Zfc = Ë.

Из первого получается:

к = - К . ' ( ^ л + к Л л > ) .

тогда второе принимает следующий вид:

к эквивалентной, содержащей только независимые контуры с ре­ гулируемыми э. д. с. Наивыгоднейшее распределение токов в та­ кой схеме определяется одними активными сопротивлениями (при предположении об однородности сети)

RaaCoj + N3R3i&= 0 .

Отсюда можно выразить матрицу контурных токов через ма­ трицу задающих токов

N 7 4 ac0j-

Полученное дополнительное условие, соответствующее требо­ ванию наибольшей экономичности рассматриваемого рабочего режима, позволяет определить матрицу искомых э. д. с.

é = (N.Zoa- Z ,R ,- , NT, Rra)(Vi.

Как уже указывалось, действительные э. д. с. должны отли­ чаться от найденных не более чем на половину ступени регули­ рования. Это относится к каждой слагающей — продольной и по­ перечной (которые не совпадают с вещественной и мнимой со­ ставляющими найденных э. д. с.) и справедливо только в преде­ лах располагаемого регулировочного диапазона.

В общем случае при найденных значениях э. д. с. следует определить напряжения в узлах сети и уточнить значения зада­ ющих токов. После этого можно произвести проверку правиль­

391

ности выполненного расчета. В случае надобности полученные ранее э. д. с. соответственно изменяются.

Определение наивыгоднейшего уровня напряжений на дан­ ном участке сети. При некотором исходном режиме напряжений суммарные потери активной мощности предполагаются известны­ ми раздельно — нагрузочные Дд„ и коронные Рдк. Наивыгод­ нейшим считается такой режим напряжений, при котором сумма этих значений получается наименьшей:

^Д = Р Ан + Р АК= тІП-

Поскольку изменяться может только уровень напряжения, который определяется добавкой Ѵу*, определяемой в относитель­ ных единицах, то условие наивыгоднейшего режима напряжений записывается в следующем виде:

Для получения решения нужно иметь функциональные зави­ симости слагающих потерь от величины добавки. Приближенно можно принять:

^д„ = ^ д „ о О -2 V J

и

^ДК= ^ Д к о О + ^ .) .

Дифференцирование приводит к соотношению

оР = hP

“*Дк>

которое при заданных функциях определяет значение добавки

где

■^ДнО

При этом получается не только относительное значение до­ бавки, но и ее знак. Существенно, что величина добавки при­ близительно соответствует изменению коэффициентов трансфор­ мации на границах данного участка сети. Отсюда видно, что в действительности она может быть реализована только с точ­ ностью до половины ступени регулирования (точнее — зоны не­ чувствительности автоматического регулятора, если он имеется).

392