«Управляемые подмагничиванием шунтирующие реакторы / М. В. Дмитриев, У67 А. С. Карпов, Е. Б. Шескин, А. Г. Долгополов, Д. В. Кондратенко / Под ред. Г. А. Евдокунина. — ...»

Издательский дом

«Родная Ладога»

Санкт-Петербург

2013

УДК 621.316.9

ББК 31.264.8

У67

Управляемые подмагничиванием шунтирующие реакторы / М. В. Дмитриев,

У67

А. С. Карпов, Е. Б. Шескин, А. Г. Долгополов, Д. В. Кондратенко / Под ред. Г. А. Евдокунина. — СПб. : Родная Ладога, 2013. — 280 с.

ISBN 978-5-905657-07-8

В книге анализируются установившиеся и переходные процессы в электрических

системах, в которых установлены управляемые шунтирующие реакторы. Иллюстрации различных режимов работы реакторов даются на основании тщательного компьютерного моделирования как самой электрической системы, так и управляемого реактора.

УДК 621.316.9 ББК 31.264. © Коллектив авторов, ISBN 978-5-905657-07-8 © ООО Издательский дом «Родная Ладога», Оглавление Список сокращений................................................... Предисловие......................................................... Введение........................................................... Глава 1. Краткая история создания управляемого шунтирующего реактора........................................................... Литература....................................................... Глава 2. Управляемая поперечная компенсация....................... 2.1. Снижение потерь активной мощности на электропередачах, снабженных управляемыми шунтирующими реакторами (на промежуточных подстанциях и на шинах электрических станций)... 2.2. Повышение предела передаваемой мощности на электропередачах, снабженных управляемыми шунтирующими реакторами на промежуточных подстанциях................................. 2.3. Повышение предела передаваемой активной мощности по условию апериодической устойчивости режима на электропередачах, снабженных управляемыми шунтирующими реакторами на промежуточных подстанциях................................. 2.4. Оценка влияния управляемого шунтирующего реактора, установленного на шинах электрической станции, на показатели статической устойчивости режимов электропередачи............... 2.4.1. Расчетная схема и ее параметры............................. 2.4.2. Сравнительная оценка влияния УШР/ШР на показатели статической устойчивости без учета каналов стабилизации на АРВ генератора........................................ 2.4.3. Сравнительная оценка влияния УШР/ШР на показатели статической устойчивости с учетом каналов стабилизации на АРВ генератора.

........................... 2.4.4. Определение требований к целесообразному сочетанию коэффициентов усиления по отклонению напряжения АРВ генератора и регулятора УШР.............................. 2.4.5. Оценка эффективности установки УШР на шинах электрической станции при оснащении генераторов современными микропроцессорными регуляторами возбуждения............................................. 2.4.6. Расчет предела статической устойчивости для схем с УШР/ШР....................................... Литература................................................... Глава 3. Принцип действия и конструктивные особенности управляемого подмагничиванием шунтирующего реактора............. 3.1. Магнитная система управляемого реактора........................ 3.2. Обмотки управляемого реактора................................. 3.2.1. Сетевая обмотка.......................................... 3.2.2. Обмотка управления...................................... 3.2.3. Компенсационная обмотка................................. 3.3. Конструктивные исполнения и номенклатура выпускаемых УШР..... 3.3.1. УШР мощностью менее 32 МВАр............................ 3.3.2. УШР мощностью более 32 МВАр........................... 3.3.3. Технические характеристики наиболее распространенных УШР... Глава 4. Методика компьютерного моделирования управляемого шунтирующего реактора........................................... 4.1. Основные элементы конструкции реактора РТУ-180000/ и его моделирование.......................................... 4.2. Характеристика намагничивания стали.......................... 4.3. Моделирование реакторов произвольной конструкции............. Литература.................................................. Глава 5. Режимы работы УШР, моделирование и работа системы автоматического управления (САУ)................................. 5.1. Общее описание САУ.......................................... 5.2. Подробное описание алгоритмов работы каналов и режимов САУ... 5.2.1. Режим автоматической стабилизации напряжения............ 5.2.2. Режим форсированного набора мощности................... 5.2.3. Режим форсированного сброса мощности.................... 5.2.4. Режим автоматической стабилизации тока сетевой обмотки.... 5.3. Примеры работы САУ реактора РТУ-180000/500................... 5.3.1. Пример работы САУ в схеме «линия с ШР и УШР»........... 5.3.2. Пример работы САУ в схеме «линия с УШР и БСК».......... 5.3.3. Пример работы САУ в режиме стабилизации тока............ Глава 6. Внутренние перенапряжения на воздушных линиях с управляемыми шунтирующими реакторами........................ 6.2. Квазистационарные перенапряжения............................ 6.2.2. Одностороннее включение ВЛ на однофазное короткое 6.3. Коммутационные перенапряжения.............................. 6.3.2. Одностороннее включение ВЛ на однофазное короткое Глава 7. Однофазное автоматическое повторное включение воздушных 7.1.1. Электростатическая составляющая тока подпитки............ 7.1.4. Электромагнитная составляющая тока подпитки............. 7.1.5. Рекомендации по снижению тока подпитки в цикле ОАПВ..... 7.2. Восстанавливающееся напряжение в цикле ОАПВ................. 7.2.2. Случай шунтирования треугольника обмоток УШР........... 7.2.3. Рекомендации по восстанавливающемуся напряжению Глава 8. Ограничение апериодических токов линейных выключателей 8.1. Апериодические токи при включении неуправляемых реакторов.... 8.2. Апериодические токи при включении УШР...................... 8.3. Ограничение апериодических токов............................. 8.4. Ограничение апериодических токов при помощи управляемой 8.5. Методика выбора мероприятий по ограничению 8.6. Специальные возможности УШР по ограничению Глава 9. Устойчивость узла нагрузки при применении средств компенсации реактивной мощности в составе УШР+БСК............. 9.1. Расчетная схема и ее основные характеристики.................... 9.2. Повышение устойчивости узла нагрузки при коротких замыканиях... 9.3. Улучшение условий группового пуска крупных асинхронных Глава 10. Анализ величин перенапряжений, воздействующих на преобразователь и изоляцию обмотки управления УШР............ 10.1. Возможные причины возникновения опасных коммутационных 10.2. Коммутации трехфазной группы однофазных УШР.............. 10.4. Оценка влияния разновременности коммутации фаз реакторного 10.5. Коммутация включения УШР в сеть после предшествующего Глава 11. Отдельные вопросы проектирования и ввода 11.1. Схемные решения и компоновка оборудования................... 11.2. Реализация функций управления, контроля и самодиагностики 11.3. Особенности релейной защиты УШР........................... 11.4. Ввод УШР в промышленную эксплуатацию, проведение сетевых Приложения Приложение 1. Исходные данные для исследуемых синхронных Приложение 2. Пример реализации модели САУ РТУ-180000/ АПВ — автоматическое повторное включение АРВ — автоматический регулятор возбуждения БСК — батарея статических конденсаторов ВК — вспомогательные контакты ВЛ — воздушная линия ГК — главные контакты ЕМТР — Electromagnetic Transients Program к.з. — короткое замыкание к.п.д. — коэффициент полезного действия КБ — конденсаторная батарея КЛ — кабельная линия КО — компенсационная обмотка ЛЭП — линия электропередачи МДС — магнитодвижущая сила ОАПВ — однофазное автоматическое повторное включение ОКР — общий канал регулирования ОПн — ограничитель перенапряжений нелинейный ОУ — обмотка управления ПР — предвключаемый резистор РЗиА — релейная защита и автоматика РОДУ — однофазная электромагнитная часть реактора РТДУ — трехфазная электромагнитная часть реактора САУ — система автоматического управления СО — сетевая обмотка СТК — статический тиристорный компенсатор ТАПВ — трехфазное автоматическое повторное включение УК — управляемая коммутация УКРМ — устройство компенсации реактивной мощности УСК — управляемый статический компенсатор УШР — управляемый шунтирующий реактор УШРТ — управляемый шунтирующий реактор трансформаторного типа ШР — шунтирующий реактор ЭДС — электродвижущая сила ЭЭС — электроэнергетическая система Основу книги составляют исследования, которые в течение многих лет проводились в Санкт-Петербургском государственном политехническом университете (СПбГПУ) на кафедре «Электрические системы и сети» электромеханического факультета под руководством доктора технических наук, профессора Г. А. Евдокунина. Эти исследования касались моделирования и оценки эффективности применения управляемых шунтирующих реакторов (УШР) различных принципов действия и конструкций.

Разработанное программное обеспечение позволило проанализировать конструктивные особенности реакторов, провести исследования поведения управляемых реакторов в различных установившихся режимах и в переходных электромагнитных и электромеханических процессах, оценить их эффективность. Первое программное обеспечение было создано в СПбГПУ в 1989 г. Е. В. Коршуновым. В результате этих исследований приоритет был отдан разработке УШР с подмагничиванием постоянным током, разработанным коллективом сотрудников Алма-Атинского энергетического института: Е. н. Бродовой, А. М. Брянцев, С. А. Гордеев, С. Е. Соколов и др. Практическая реализация такого УШР осуществлена под руководством А. М. Брянцева. В разработке и реализации проекта УШР на стадии проектирования и конструирования принимали участие Л. В. Лейтес, А. И. Лурье (ВЭИ им. Ленина); М. А. Бики, С. В. Уколов (завод «Запорожтрансформатор»); А. Г. Долгополов, А. И. Зайцев (нТЦ ВЭИ г. Тольятти). Большой вклад в пропаганду целесообразности внедрения УШР в энергосистемах России и других стран внесли ученые СПбГПУ: А. н. Беляев, Г. А. Евдокунин, А. А. Рагозин, С. В. Смоловик.

Они же провели значительный объем исследований по анализу эффективности применения данного УШР.