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

ми, так как контактные провода расходятся в двух противопо­ ложных направлениях и могут быть присоединены только в двух фазах; третья получается соединенной с рельсами, т. е. зазем­ ленной (со стороны пониженного до 28 кВ напряжения). При этом нагрузки отдельных фаз изменяются во времени практиче­ ски взаимно независимо.

Следует отметить при этом, что такие несимметричные на­ грузки существенно отличаются от обычных еще и тем, что до­ статочно быстро изменяются во времени. Поэтому анализ вы­ зываемых ими несимметричных режимов должен производиться на основе их статистического определения с помощью вероят­

получается, например, в послеаварийиых режимах — до восста­ новления нормальной полнофазной работы поврежденного эле­ мента сети. Постоянным оно может быть в связи с выполнением линий электропередачи с удлиненными циклами транспозиции проводов. Обычно вызываемая при этом несимметрия парамет­ ров оказывается сравнительно малой, но из-за постоянства дей­ ствия может оказаться нежелательной по тем или иным при­ чинам.

В настоящее время имеется тенденция к более широкому при­ менению неполнофазных режимов. Они позволяют повысить надежность электроснабжения, сократить резерв, удешевить со­ оружение. В случаях получения технически недопустимых пара­ метров режима (вследствие их несимметрии), могут быть при­ менены средства их симметрирования, т. е. снижения степени не­ симметрии. В ряде случаев это не требует дополнительных затрат и может быть обеспечено с помощью имеющегося обору­ дования.

Эти возможности в настоящее время целесообразно учиты­ вать уже в процессе проектирования. При этом могут быть обес­ печены более выгодные в экономическом отношении варианты. Дело в том, что симметрирующие устройства приходится преду­ сматривать в связи с возникновением несимметрии в нормаль­ ных рабочих режимах. Следует выяснять целесообразность при­ менения симметрирующих устройств большей мощности для ис­ правления рабочих режимов в послеаварийных условиях в целях сокращения резерва и снижения стоимости вариантов. При этом возникают и новые задачи: выбор параметров, типа и мест размещения симметрирующих устройств, а также наиболее це­ лесообразного их использования в условиях эксплуатации.. Все это дает возможность получать оптимальные решения при про­ ектировании электрических систем.

В ряде случаев может возникнуть и задача автоматизации процессов симметрирования, т. е. автоматического изменения па­

398

раметров симметрирующих устройств в зависимости от степени нарушения симметрии параметров режима. Такое регулирование может потребоваться как по техническим условиям — в связи с недопустимостью возникающей несимметрии параметров ре­ жима, так и по экономическим условиям — в связи с неэконо­ мичностью несимметричного режима, параметры которого допу­ стимы по техническим условиям.

Неэкономичность несимметричных режимов может быть обу­ словлена дополнительными потерями энергии, за счет экономии которых могут быть оправданы соответствующие симметрирую­ щие устройства или увеличение их мощности. При быстроизменяющихся несимметричных нагрузках большой мощности в от­ дельных случаях могут потребоваться даже автоматически ре­ гулируемые симметрирующие устройства с безынерционно действующими системами регулирования.

Несимметрия токов и напряжений может приводить к ряду нежелательных явлений и ненормальностей в работе систем электроснабжения. Эти явления могут быть как в допустимых пределах, так и за их пределами. Если в первом случае возника­ ет задача повышения экономичности, то во втором — устранения причин возникновения несимметрии, некоторых ограничений по величине или времени действия, а в некоторых случаях требу­ ется и применение специальных мер борьбы с этими явлениями.

Обычно несимметрию определяют значениями токов и напря­ жений обратной и нулевой последовательностей в разных местах сети. В длительных рабочих режимах эти величины могут дости­ гать значений нескольких процентов соответствующих значений токов и напряжений прямой последовательности. Обычно наи­ большие ограничения по техническим условиям имеют место для

электроснабжения. Первое обусловлено увеличением тока в од­ ной фазе, а второе — увеличением потерь активной мощности и энергии в системе электроснабжения в целом, включая и при­ емники электроэнергии.

Общим для напряжений обратной и нулевой последователь­ ностей является «перекос» фаз, т. е. различие фазных значений напряжений с соответствующим дополнительным воздействием на изоляцию. Напряжения обратной последовательности на за­ жимах генераторов и приемников электроэнергии обычно полу­ чаются несколько меньшими, чем в сети, где имеется причина несимметрии, но изменение этих величин по сети может быть сравнительно небольшим, поскольку малыми оказываются токи обратной последовательности.

399

Напряжение обратной последовательности, подведенное к за­ жимам как синхронных, так и асинхронных электрических ма­ шин, вызывает появление вращающегося магнитного поля про­ тивоположного (по сравнению с направлением вращения рото­ ра) направления и, как следствие, появление токов двойной частоты (в асинхронных машинах — почти двойной частоты) в массивных частях роторов этой машины и в их обмотках.

В результате в машине происходит дополнительный нагрев, который может потребовать снижения нагрузки по условиям теплового режима. При номинальной нагрузке машины напря­ жение обратной последовательности на зажимах ее ограничива­ ется приблизительно следующими величинами: для асинхронно­ го двигателя — примерно 2%, а для генераторов — в случае тур­ богенератора— 1%, в случае гидрогенератора — 3%.

Токи нулевой последовательности вызывают электромагнит­ ное воздействие на низкочастотные проводные каналы связи, сигнализации и блокировки. Кроме того, длительное протекание их через заземлители вызывает высушивание грунта и ухудше­ ние его проводящих свойств, т. е. увеличение сопротивления рас­ теканию. При этом ухудшается работа заземляющих устройств, повышаются напряжения прикосновения и шага.

Токи обратной и нулевой последовательностей могут приво­ дить к неправильной работе релейных защит, которые поэтому должны отстраиваться от них, если последние возникают в нор­ мальных рабочих режимах данной сети. Недопустимые для ре­ лейной защиты токи могут возникать на отдельных участках параллельно работающих линий (например, при отключении од­ ного из шести проводов на двухцепной линии). За пределами этого участка сети несимметрия может быть сравнительно не­ большой, не приводящей к нежелательным последствиям.

Перечисленные факторы показывают, что несимметричные режимы должны рассчитываться и анализироваться. Требуется проверка технической допустимости того или иного режима и его экономической целесообразности. В случае технической непри­ емлемости какого-либо режима должно приниматься решение, связанное с исключением его, или с применением соответствую­ щих мероприятий, в частности симметрирующих устройств.

Выбор наивыгоднейшего решения должен производиться обычным путем: на основе технико-экономического расчета по критерию минимума приведенных затрат. Во многих случаях применение симметрирующего устройства может оказаться эко­ номически выгоднее, чем исключение несимметричного режима. В ряде случаев исключение несимметричного режима оказывает­ ся невозможным или нецелесообразным по другим соображени­ ям. Так получается в случае несимметричных тяговых нагрузок.

Несимметричные режимы могут возникать не только вынуж­ денно, как это получается в случае электроснабжения несиммет­ ричных нагрузок, но и преднамеренно. В последнем случае не­

400

симметричные режимы допускаются в связи с некоторыми пре­ имуществами, которые при этом достигаются.

Пофазное управление элементами оборудования позволяет отключать только одну поврежденную фазу и оставлять в рабо­ те остальные, неповрежденные. При этом оставшаяся часть обо­ рудования продолжает выполнять свои функции, хотя и не в полной мере. Как правило, отключение всех трех фаз при по­ вреждении только одной приводит к большему снижению про­ пускной способности, а следовательно, требует большего резер­ ва, т. е. больших затрат. Это может оправдать применение до­ полнительных симметрирующих устройств.

Пофазное управление изменяет представление о надежностиэлектроснабжения. Действительно, одноцепная линия не обеспе­ чивает достаточной надежности электроснабжения, если она имеет трехфазное управление и, следовательно, отключается прилюбом однофазном повреждении. Применение устройства АГІВуже значительно повышает надежность ее работы, поскольку большое количество повреждений оказывается проходящими. Поскольку основная масса повреждений, в том числе и устойчи­ вых, относится к однофазным, то пофазное отключение дополни­ тельно улучшает положение: отключение поврежденной фазы оставляет неполнофазную линию в работе; электроснабжение при этом не прерывается, но показатели качества электроэнер­ гии ухудшаются. Если они оказываются недопустимыми, то при­ ходится использовать симметрирующие устройства.

Возможность неполнофазной работы по техническим услови­ ям заранее обычно неизвестна и требует проверки. Тем болеетребуется выбор параметров симметрирующего устройства.. Если, например, линия имеет характер соединительной линии, то при несколько сниженной ее нагрузке несимметрия в сети может оказаться в допустимых пределах и не потребует допол­ нительных мероприятий. Если линия является питающей для целого района, то допустимым несимметричный режим может оказаться только в случае применения симметрирующего уст­ ройства. Однако и в этом случае применение несимметричногорежима может оказаться экономически обоснованным, так как применение симметрирующего устройства требует меньших за­ трат, чем сооружение второй цепи линии.

При наличии симметрирующих устройств достаточной мощ­ ности в отдельных случаях возможна работа линии даже приотключении двух проводов, т. е. при наличии только одного про­ вода линии и заземленных нейтралей трансформаторов по кон­ цам. Пропускная способность электропередачи при этом, конеч­ но, соответственно снижается. Полное прекращение электроснаб­ жения получается только при трехфазных повреждениях, кото­ рые бывают сравнительно редко.

Пофазное отключение линии целесообразно даже и в тех слу­ чаях, когда линия выполнена двухцепной. При этом отключение-

401

только одного провода поврежденной фазы приводит к меньше­ му снижению ее пропускной способности как по условиям устой­ чивости, так и по условиям нагрева.

Кроме того, пофазное управление на линиях в большинстве случаев облегчает условия электроснабжения при развитии ава­ рии. Так, при трехфазном управлении второе отключение может привести к полному прекращению электроснабжения. При пофазном управлении в самом тяжелом случае (имеются в виду только устойчивые однофазные или двухфазные короткие замы­ кания без заземления) линия оказывается работающей по двум фазам с землей.

Может быть допущено также применение неполнофазного резерва, в частности как временное решение до увеличения на­ грузки до расчетной величины. Вместе с тем оно дает возмож­ ность поочередного расхода металла при большей надежности электроснабжения на первом этапе эксплуатации электропере­ дач. При трехфазном управлении должно получиться одно из двух: или требуется сооружение двух цепей, которые в течение длительного времени не могут быть полностью использованы, или в течение этого времени надежность электроснабжения ока­ зывается недостаточной.

16-2 УСЛОВИЯ РАСЧЕТА

Расчет несимметричного режима можно выполнять как в фаз­ ных координатах (а; Ь\ с), так и в координатах симметричных составляющих (1; 2; 0). Из первого сразу получаются фактиче­ ские значения параметров режима, зато второй обладает рядом преимуществ и поэтому обычно является предпоч­ тительным.

Преимуществ расчета в симметричных координатах в основ­ ном два: определе-ние симметричных составляющих параметров режима более показательно с точки зрения условий технической допустимости и экономической целесообразности; такой расчет допускает меньшую точность вычислений, так как определяющи­ ми практически являются лишь первые одна — две значащие цифры их численных значений. Поэтому даже приближенные ме­ тоды расчета, позволяющие достаточно быстро получать реше­ ние, оказываются достаточными для суждения о возможности использования данного режима и путях его улучшения.

Следует обратить внимание на тот факт, что разложение несимметричных систем параметров режима на симметричные составляющие не является чисто математической операцией, но имеет и некоторые физические основания. Дело в том, что неко­

402