Початок arrow Справка

Шунтирующие реакторы

При работе линий электропередачи по ним передается как активная, так и реактивная мощность. Последняя может быть индуктивной, зависящей от полезной нагрузки линии (электродвигатели, трансформаторы), или емкостной. Емкостная мощность определяется, прежде всего, емкостью линий, а также емкостью конденсаторных батарей.
Для регулирования потоков реактивной мощности используются электрические шунтирующие реакторы. Реакторы включаются между фазами линии и землей и компенсируют емкости линии.
Необходимая мощность подключаемых реакторов зависит от длины линии и нагрузки. В первую очередь реакторы нужны для дальних линий высоких и сверхвысоких напряжений (СВН).

Режимы работы линий и роль реакторов

Любая линия электропередачи может быть представлена схемой замещения (рис. 1) с распределенными параметрами — индуктивностью, определяемой магнитным полем тока линии, емкостью, характеризующей электрическое иоле в изоляции линии, и активными сопротивлениями, определяемыми потерями энергии в проводах и в изоляции (за счет токов проводимости и короны).
При удалении от начала напряжение и ток меняются по амплитуде и по фазе, причем напряжение возрастает в соответствии с рис. 2. В реальных линиях при наличии в конце линии активной нагрузки напряжения вдоль линии снижаются, и при мощности нагрузки, равной
Р = U2/Z при U = U(0),
напряжения во всех точках линии становятся одинаковыми. Такая мощность называется натуральной мощностью линии.

Схема замещения длинной линии

Рис. 1. Схема замещения длинной линии: ИЛ — индуктивность линии, С, — емкость линии, RnpoB — сопротивление провода, Rm — сопротивление изоляции.
Распределение напряжения вдоль холостой длинной линии

Рис. 2. Распределение напряжения вдоль холостой длинной линии.

Перенапряжения в линии 500 кВ
Рис. 3. Перенапряжения в линии 500 кВ:
а — напряжение на реакторе при отключении воздушным выключателем, б — напряжение на линии при трехфазном АПВ.
При передаче активной мощности меньше натуральной и наличии индуктивной нагрузки напряжение в конце линии может быть равно по модулю напряжению в начале, но в промежуточных точках оно будет повышенным. От обоих концов линии к ее середине будут течь емкостные токи. Повышенные напряжения могут быть опасны для изоляции линии и присоединенного оборудования, а емкостные токи вызывают дополнительные потери энергии, снижают пропускную способность линии и устойчивость параллельной работы энергосистем.
Включение шунтирующих реакторов устраняет эти недостатки благодаря компенсации емкости линии. При равномерном распределении индуктивности реакторов вдоль линии их суммарная мощность для полной компенсации определяется емкостной проводимостью всей линии. В действительности реакторы устанавливаются в ограниченном числе точек, например, по концам линии и в середине длины. Необходимая мощность будет тем больше, чем меньше число точек подключения. Так, при подключении к линии длиной 1000 км только на одном конце необходима мощность реакторов 1,73 натуральной, на двух концах (по 50%) — 1,16, а в трех точках (по 25% по концам и 50 % в середине) — 1,075 натуральной. Выбор точек подключения должен определяться технико-экономическим расчетом, учитывающим параметры линии и режимы ее работы. Для линий 500 кВ оптимальным является расстояние между точками подключения реакторов порядка 400 км.
Кроме повышения рабочих напряжений, в энергосистемах возникают повышенные напряжения, вызванные различными 01клонениями от нормального режима работы. Так, отключение нагрузки на конце линии приводит к повышению напряжения не только за счет емкостных токов, но и вследствие возникающего при этом самовозбуждения генераторов. Другой причиной может быть феррорезонанс, вызванный нелинейностью индуктивности намагничивания трансформаторов. Длительность таких режимов может достигать десятков минут.
Различные коммутации сопровождаются перенапряжениями при переходных процессах, когда возникает свободная составляющая напряжения, наложенная на принужденную. Длительность перенапряжений определяется свободной составляющей, имеющей обычно характер колебаний частотой от килогерц до десятков килогерц с большой амплитудой в начале и быстрым затуханием. Длительность переходного процесса обычно составляет 0,12—0,15 с, а время воздействия максимальных перенапряжений — 0,01 — 0,03 с. Наиболее опасные коммутационные перенапряжения возникают при отключении несимметричных коротких замыканий, отключении линий в режиме асинхронного хода (после неудачного включения двух энергосистем на параллельную работу или при потере устойчивости параллельной работы) и холостых линий. Во всех этих случаях перенапряжения на линиях СВН могут достигать (3—3,5) с/ф, в то время как изоляция рассчитана на коммутационные перенапряжения 2,5 с/ф для линий 500 кВ, 2,1 с/ф для 750 кВ.
На рис. 3 показаны наибольшие коммутационные перенапряжения, зарегистрированные в линиях 500 кВ при отключениях реакторов и при АПВ (по данным А. А. Акопяна — ВЭИ).
Для снижения коммутационных перенапряжений в аварийной ситуации может потребоваться подключение дополнительных реакторов. При этом нельзя использовать обычные выключатели из-за слишком большого времени срабатывания. Для таких случаев разработана схема искрового подключения, когда при перенапряжениях срабатывает специальный искровой промежуток, отделяющий реактор от линии. После срабатывания он шунтируется разъединителем-отделителем, а после восстановления нормального режима реактор отключается выключателем.
Реакторы являются одним из средств, позволяющих снизить коммутационные перенапряжения и повышение рабочих напряжений. Реакторы, присоединенные на генераторных шинах, компенсируют емкостной ток линии и препятствуют самовозбуждению. Реакторы уменьшают амплитуду принужденной составляющей и частоту собственных колебаний, снижают вероятность повторных зажиганий в выключателях при отключениях холостых линий, облегчают условия гашения дуги при КЗ на линии. Все это позволяет снизить воздействия на изоляцию линий и оборудования и повысить надежность энергосистем.

 
< Характеристики трансформаторов напряжения   ЩТП >