Способ постановки под напряжение линии электропередачи с шунтирующими реакторами

 

Изобретение относится к электротехнике, а конкретно к способам включения линии электропередач высокого напряжения с шунтирующими реакторами. Цель - повышение надежности работы электрооборудования путем предотвращения опасных повышений напряжения второй гармоники, вызванных возникновением апериодической составляющей в магнитном потоке магнитопровода трансформатора от апериодической составляющей в токе шунтирующих реакторов при включении линии. Если при подключении линии к шинам подстанции на какой-то фазе возникли колебания второй гармоники, то отключение ее приведет к прекращению переходных процессов на линии, вызываемых насыщениями магнитопровода трансформатора, под действием источника. Постоянная составляющая потока, сопутствавшая колебаниям второй гармоники, будет убывать. На отключенной от источника фазе линии будут колебания между реактором и емкостью фазы. Напряжение на выключателе имеет форму биений напряжений промышленной частоты и близкой к ней частоты свободных колебаний линии. Повторное включение выключателя в минимум биений напряжения на выключателе практически исключит апериодический ток в реакторах. Второе включение линии можно производить как к тем же шинам, к которым линия включалась в первый раз, так и к шинам противоположной подстанции. Рассмотрены различные варианты подключения. 15 з.п. ф-лы.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУ6ЛИК (19) (11) (я)с Н 02 Н 11/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

КНИЗУ й)нЬЛ11:" Ч, Ч-рр

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4621374/24-07 (22) 26.09.88 (46) 15.12.90. Бюл. hh 46 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электроэнергетики (72) Л.Д. Зилес, А.Е. Нуз, В.С, Рашкес и К.В. Коециан (53) 621.316.925(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 855774, кл; Н 01 Н 33/59, 1979.

Авторское свидетельство СССР

ЬВ 990057, кл. Н 02 Н 11/00, 1980. (54) СПОСОБ ПОСТАНОВКИ ПОД НАПРЯЖЕНИЕ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ С

ШУНТИРУЮЩИМИ РЕАКТОРАМИ (57) Изобретение относится к электротехнике, а конкретно к способам включения линии электропередач высокого напряжения с шунтирующими реакторами. Цель изобретения — повышение надежности работы электрооборудования путем предотвращения опасных повышений напряжения второй гармоники, вызванных возникновением апериодической составляющей в магнитном потоке магнитопровода трансформатоИзобретение относится к электротехнике, а именно способам включения линий электропередач высокого напряжения с шунтирующими реакторами. При включении таких линий происходит возбуждение второй гармоники, что приводит к длительным повышениям напряжения на электрооборудовании, причем величина и длительность этих напряжений выходит за допустимые и редел ы.

Цель изобретения — повышение надежности работы электрооборудования путем ра от апериодической составляющей в токе шунтирующих реакторов при включении линии. Если при подключении линии к шинам . подстанции на какой-то фазе возникли коле- . бания второй гармоники, то отключение ее приведет к прекращению переходных про.цессов на линии, вызываемых насыщениями магнитопровода трансформатора, под действием источника. Постоянная составляющая потока, сопутствовавшая колебаниям второй гармоники, будет убывать. На отключенной от источника фазе линии будут колебания между реактором и емкостью фазы, Напряжение на выключателе имеет форму биений напряжений промышленной частоты и близкой к ней частоты свободных коле- 3 баний линии. Повторное включение выключателя в минимум биений напряжения на выключателе практически исключит апериодический ток в реакторах. Второе включение линии можно производить как к тем же шинам, к которым линия включалась в первый раз, так и к шинам противоположной подстанции. Рассмотрены различные варианты подключения. 15 з.п. ф-лы. предотвращения опасных повышений напряжения второй гармоники, вызванных возникновением апериодической составляющей в магнитном потоке магнитопровода трансформатора от апериодической составляющей в токе шунтирующих реакторов при включении линии.

Для уяснения физической сущности способа рассмотрим сначала процессы, возникающие при обычном включении линии толчком. При включении линии сверхвысокого напряжения с реакторами наличие по1614069 следних обуславливает появление в схеме апериодических переходных токов, Такой ток появляется и в обмотке питающего трансформатора, Следовательно, поя вляется и соответствующий магнитный поток, По расчетным оценкам, апериодическая часть магнитного потока может достигать 80% номинального, что с учетом потока, соответствующего напряжению рабочей частоты, : безусловно достаточно для насыщения магнитопровода, Насыщение магнитопровода приводит к изменению индуктивности обмоток трансформатора, это в свою очередь инициирует переходные процессы в схеме, которые вновь насыщают магнитопровод, и так далее. В конце концов устанавливается режим, при котором все эти процессы происходят периодически. Кривая напряжения на линии из-за периодически возникающих переходных процессов искажается и принимает уплощенно пикообразный вид, свидетельствующий о содержании в ней составляющей двойной частоты по отношению к частоте источника. Такой режим может существовать длительное время, что представляет опасность для изоляции линии и оборудования.

Способ осуществляют следующим образом.

Если при подключении линии к шинам подстанции на какой-то фазе возникли колебания второй гармоники, то отключение ее, т.е. отделение трансформатора от линии, приводит к прекращению переходных процессов на линии, вызываемых насыщениями магнитопровода и в свою очередь вызывающих следующие насыщения. Магнитный поток в магнитопроводе трансформатора под действием синусоидального напряжения источника будет постепенно уменьшаться, постоянная составляющая потока, сопутствовавшая колебаниям второй гармоники, будет убывать. В результате режим магнитопровода будет приближаться к нормальному, характеризующемуся линейной кривой намагничивания трансформатора. и синусоидальным рабочим напряжением на шинах подстанции. На отключенной от источника фазе линии в зто время будут происходить колебания между реакторами и емкостью фазы.

Одна из составляющих этих колебаний определяется энергией, запасенной в реакторе от апериодической составляющей тока в момент коммутации, В этом случае можно сказать, что достигается переход апериодического тока реактора в колебательную форму. Форма и времен н ы е характеристики этих колебаний могут быть различными в

25 муму биений напряжения на выключателе, тивности, Одновременно при включении в

40 минимум биений сильно уменьшаются также и перенапряжения. Поэтому при

55 зависимости от числа отключенных фаз и последовательности их отключения, но во всех случаях частоты этих колебаний близки к рабочей из-за наличия реакторов, настроенных в резонанс с емкостью линии. Кроме этих свободных колебаний, на отключенной фазе возможно наличие напряжения рабочей частоты, вызванное влиянием включенных фаз линии, Напряжение на выключателе, являющееся разностыб напряжения источника и линии, имеет форму биений напряжений промышленной частоты и близкой к ней частоты свободных колебаний линии, В простейшем случае одновременного отключения всех трех фаз биения на выключателе имеют классическую форму с четко выраженным минимумом огибающей, близким к нулю. В других ситуациях, например, отключения одной фазы, биения являются более сложными, однако и там есть минимумы, вблизи которых напряжение на выключателе существенно меньше напряжения источника.

В интервале времени, близком к мининапряжения и токи на отключенных фазах близки к тем, которые должны быть в них при включенном выключателе. Именно эта подготовленность схемы обуславливает высокуЮ эффективность предлагаемого способа постановки линии под напряжение, так как повторное включение выключателя в минимум биений напряжения на выключателе практически исключает апериодический ток в реакторах. При условии номинального потока в сердечнике к моменту повторного включения такое включение не должно вызывать в дальнейшем и насыщения индуквключении предлагаемым способом предотвращается также другой, отмеченный выше, механизм развития гармоники, связанный с насыщением магнитопровода под действием высокого перенапряжения низкой частоты.

Второе включение линии можно производить как v, тем же шинам, к которым линия включалась первый раз, так и к шинам противоположной подстанции. Последний вариант и редпочтител ьнее, поскольку магнитный поток в трансформаторе атой подстанции не имел перед включением никаких апериодических составляющих и описанное выше мягкое подключение линии не вызовет его насыщения, Замыкание линии в транзит при этом производится к шинам первой подстанции, трансформатор которой имел апериодическую составляющую

1614069 магнитного потока, вызванн и ую ервым Момент вывода сопротивлени,". не имс- включением линии, Однако возникновение GT значения с точки зрения подавления ВТовторой гармоники при замыкании в транзит рой гармоники. невозможно по дв м и ичинам. В -и у р . о первых,. Сопротивление может включаться неоэа время отключения линии до ее замыка- 5 бязателы ов б о мотку тои фазы трансфсрма1 ния в транзит апериодическая составляю- тора котора тсрая отключена для подавления щая потока, в трансформаторе в второй гармоники. Оно может быть вклю- езначительной степени затухнет, а во-вто- но например, н пример, в цепь обмоток низкого нарых, замыкание в транзит линий обычно пряжения собран ранных в треугольник. проводится методом точной синхрониза- 10 " "4 формулы изобретения имеет целью ции, т,е. с еще меньшими переходными про- обеспечить минимал имальную аперисдлческую биений. цессами, чем при включении в минимум составляющую я щую потока в трансформаторе.

Дело в том, что этот поток увеличивается

Если, по режимным соображениям не- экспсненциаль о льно с постоянной времени, обходимо первое включение линии выпал- 15 равной посто нять только с о ной сто о ст яннои времени тока реактора. д ., р ны, то придется Можно отключить линию до того, как поток проводить второе включение линии к тем же возрастет до ур ,т д уровня, опасного с точки зрешинам, что и первое. Для предупреждения ния возбуждения второй гармоники. Разуразвития второй гармоники в этом случае меется, для этого следует отключать линию возможно несколько вариантов. Например, 20 возможно быстрее. в соответствии с и. 6 формулы изобретения В с о-ветс, 5 ф соответствии с и, формулы изобре- просто выбрать время отключенного состо- тения с:.едует отключить линию не знее, яния линии достаточным для уменьшения чем затухнет апериодическая составляюмагнитного потока в трансформаторе, По- щая тока реактора. Отключение после ее сле отключения трансформатора от линии 25 затухания дает возможность очень просто магнитный поток в нем б т уде содержать, расчетным путем определить положение кроме вынужденной составляющей рабочей минимума биений и задать время между отчастоты, также монотонно убывающую по ключением и вклю ением фазы, абсолютной величине апериодическую со Если собствен со ственные частоты колебаний ставляющую, причем значение этой состав- 30 линии очень близки к частоте источника, то ляющей равно разности между период биений может быть очень велик, В действительным потоком в магнитопроводе этом случае не с е нет смысла ждать наступления в момент отключения и значением его вы- минимума биений. Можно воспользоваться нужденной составляющей в момент того же . обстоятельством, при котором при отключевремени, Если бы индуктивность трансфор- 35 нии линии после затухания апериод чес р была линеинои, то эта монотонная составляющей тока реактора биения начисоставляющая была бы экспонентой с по- наются с минимума, Поскольку период биестоянной времени Т = - где R — суммар- ний очень велик,этотминимум продолжается

R длительное время и целесообразно в соотное активное сопротивление обмотки и 40 ветствии сп,16формулы изобретения вклюисточника напряжения. чать фазы через минимально возможное

Учитывая реальные характеристики время после их отключения, СВН-трансформаторов и параметры систем, время уменьшения магнитного потока Кроме всего сказаннОго, в формулу изосоставляетсекунды.Затакоевремясвобод- 45 бретения введены несколько дополнительные составляющие напряжений на отклю- ных пунктов, касающихся критериев ченных фазах успевают затухнуть и биения отключения фаз линии. Так, есть смысл вына выключателе исчезают, делять вторую гармонику в напряжении ллДляускорения процесса размагничива- нии и отключать только те фазы г е .нияп е лаг р длагается вводить активные сопро- 50 возникает (и. 9 формулы изобретения). Ботивления в цепи обмоток трансформатора лее того; можно отключать фазы только в (. - ф р у рет ния). Разумеется, том случ-å,,когда эта гармоника или полное онидслжны вводиться доповторноговклю- напряжение, или угловые соотношения чения стем расчетом, чтобы магнитопровод между первой и второй гармониками опаспосле отключения линии успел размагни- 55 ны для оборудования. Выделять вторую гартиться до безопасного состояния. Это вре- монику есть смысл только после затухания мя легко может быть оценено в зависимости переходных процессов от первого включеотвеличинысспротивления,хотябыпопри- ния линии, так как в составе переходного веденному выше выражению для постоян- напряжения MGãóò быть составляющие, ной времени размагничивания. близкие по частоте к второй гармонике, 1614069

Наконец, включение фаз можно производить с контролем намагничивающего тока отключенного трансформатора, по которому можно судить о величине апериодической составляющей магнитного потока в данный момент, Формула изобретения

1. Способ постановки под напряжение линии электропередачи с шунтирующими реакторами, связывающей две подстанции высокого напряжения, на которых выполнен контроль напряжения на фазах и к шинам которых подключены трансформаторы, состоящий в том, что линию подключают к

Шинам одной иэ подстанций, о т л и ч а ю)ц и и с я тем, что, с целью повышения надежности работы электрооборудования

Путем предотвращения опасных повышеНий напряжения второй гармоники, вызванНых возникновением апериодической

Составляющей в магнитном потоке магнитопровода трансформатора от апериодиче кой составляющей в токе шунтирующих реакторов при включении линии, через заданное время после подключения линии отключают хотя бы одну ее фазу и подключают

Отключенные фазы к шинам одной из подi:Tàíöèé вблизи минимума биений между напряжениями отключенных фаз линии и шин, к которым подключают соответствующие фазы.

2, Способ по и. 1, отл и ч а ю шийся ем, что после отключения хотя бы одной из

< аз линии от шин подстанции, подключают аждую из отключенных фаз к шинам той же йодстан ции.

3, Способ по и. 1, отл и ч а ю щи и с я тем, что после трехфазного отключения линии от шин первой постанции ее подключают к шинам другой подстанции, 4. Способ по пп.1 — 3, отл ича юшийся тем, что зацанное время до отключения фаз принимают минимально возмо>кным по условиям работы коммутационных аппаратов.

5, Способ по пп. 1-3, отл ича юшийся тем, что, с целью более точного определения моментов включения отключенных фаз, заданное время до отключения фаз принимают не менее расчетного времени затухания апериодической составляющей тока реактора, 6. Способ по пп. 1 — 5, о тл и ч а юшийся тем, что подключение отключенных фаз линии к шинам подстанции производят через время, необходимое для за ухания апериодической составляющей магнитного потока в магнитопроводе трансформатора, 20

25 шийся тем, что, с целью отстройки от

50

10

7. Способ попп,1,2,4 — 6, отлича юшийся тем, что, с целью сокращения времени затухания апериодической составляющей магнитного потока до повторного подключения фаз линии на подстанции, от которой Отключают линию, включают активные сопротивления в цепи обмоток трансформатора этой подстанции.

8. Способ по пп. 1 и 2, отл ича юшийся тем, что, с целью уменьшения числа коммутаций по крайней мере на шинах подстанции, к которой подключена линия, из контролируемых напряжений выделяют составляющую напряжения второй гармоники, и отключают фазы с выявленной второй гармоникой, 9, Способ поп,8, отл и ч а ю щи и ся тем, что отключение фаз с выявленной второй гармоникой выполняют при достижении этой составляющей заданной величины, характеризующей ее опасность для изоляции электрооборудования линии и подстанw«.

10, Способ по пп. 8 и 9, о тл и ч а юкоммутационных переходных процессов, выделение составляющей напряжения второй гармоники начинают после затухания переходного процесса от подключения линии к шинам первой из подстанций

11. Способ по пп. 8 и 9, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью отстройки от коммутационных переходных процессов, отключение фаз выполняют в случае существования второй гармоники в течение времени, большего времени коммутационного переходного процесса.

12, Способ по пп.8 — 11, отлича юшийся тем, что отключение фаз выполняют при появлении в напря>кении второй гармоники и достижении контролируемым напряжением значения, выше определенного, исходя из нормированного для электрооборудования повышения напряжения промышленной частоты.

13. Способ по пп. 8 — 11, о т л и ч а юшийся тем, что после выделения составляющей второй гармоники определяют ее угол относительно напряжения промышленной частоты и отключение выполняют в случае соотношения Определенных углов, обеспечивающего развитие перенапряжений,не допустимых для изоляции электрооборудования.

14. Способ по пп, 1, 2,4 — 13, отличаю шийся тем, что перед включением отключенных фаз линии дополнительно контролируют намагничивающий ток трансформатора на подстанции, от которой о,ключают фазы линии и разрешение на

1614069

Составитель Г. Дамская

Редактор В. Фельдман Техред M.Moðãåíòàë Корректор В. Гирняк

Заказ 3896 Тираж 471 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент"., r Ужгород, ул.Гагарина, 101 включение выдают после снижения контролируемого тока ниже заданного уровня, определяемого из условия затухания апериодической составляющей магнитного . потока в магнитопроводе трансформатора. 5

15.Способпоп.7, отличающийс я тем, что значение сопротивления R определяют по значению индуктивности L трансформатора и времени Т затухания маг- 10 нитного потока в магнитопроводе соответствующего трансформаторa по соотноше-нию К = -, L

16. Способ по и, 5, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что на линиях с собственной частотой колебаний напряжения на отключенных фазах, близкой к частоте напряжения на шинах подстанции, включают фазы через минимально возможное по условиям работы коммутационных аппаратов время после их отключения.