Medidas para melhorar a estabilidade e operação contínua de linhas de energia em longas distâncias

A estabilidade da operação paralela da linha de energia desempenha o papel mais importante na transmissão de energia elétrica por longas distâncias. De acordo com as condições de estabilidade, a capacidade de transmissão da linha aumenta proporcionalmente ao quadrado da tensão e, portanto, aumentar a tensão de transmissão é uma das maneiras mais eficazes de aumentar a carga em um circuito e, assim, reduzir o número de circuitos paralelos .

Nos casos em que é técnica e economicamente impraticável transmitir potências muito grandes da ordem de 1 milhão de kW ou mais em longas distâncias, é necessário um aumento muito significativo na tensão. Ao mesmo tempo, porém, o tamanho do equipamento, seu peso e custo, bem como as dificuldades em sua produção e desenvolvimento, aumentam significativamente. Nesse sentido, foram desenvolvidas medidas nos últimos anos para aumentar a capacidade das linhas de transmissão, o que seria barato e ao mesmo tempo bastante eficaz.

Do ponto de vista da confiabilidade da transmissão de energia, importa como a estabilidade estática e dinâmica da operação paralela... Algumas das atividades discutidas abaixo são relevantes para ambos os tipos de estabilidade, enquanto outras são principalmente para um deles, que será discutido em -baixo.

Velocidade fora da velocidade

A maneira geralmente aceita e mais barata de aumentar a potência transmitida é reduzir o tempo de desligamento do elemento danificado (linha, sua seção separada, transformador, etc.), que consiste no tempo de ação proteção de relé e o tempo de operação do próprio interruptor. Esta medida é amplamente aplicada às linhas de energia existentes. Em termos de velocidade, muitos grandes avanços foram feitos nos últimos anos, tanto na proteção de relés quanto nos disjuntores.

A velocidade de parada é importante apenas para estabilidade dinâmica e principalmente para linhas de transmissão interligadas em caso de faltas na própria linha de transmissão. Para transmissões de energia em bloco, onde uma falha na linha leva ao desligamento do bloco, a estabilidade dinâmica é importante em caso de falhas na rede receptora (secundária) e, portanto, é necessário cuidar da remoção mais rápida da falha nesta rede.

Aplicação de reguladores de tensão de alta velocidade

No caso de curtos-circuitos na rede, devido ao fluxo de grandes correntes, há sempre uma ou outra redução de tensão. As quedas de tensão também podem ocorrer por outros motivos, por exemplo, quando a carga aumenta rapidamente ou quando a energia do gerador é desligada, resultando na redistribuição da energia entre as estações individuais.

Uma diminuição na tensão leva a uma deterioração acentuada na estabilidade da operação paralela... Para eliminar isso, é necessário um rápido aumento da tensão nas extremidades da transmissão de energia, o que é obtido com o uso de reguladores de tensão de alta velocidade que afetam a excitação dos geradores e aumentar sua tensão.

Esta atividade é uma das mais baratas e eficazes. No entanto, é necessário que os reguladores de tensão tenham inércia e, além disso, o sistema de excitação da máquina deve fornecer a taxa necessária de aumento da tensão e sua magnitude (multiplicidade) em relação ao normal, ou seja, o assim chamado teto ".

Melhoria dos parâmetros de hardware

Como mencionado acima, o valor total resistência de transmissão inclui a resistência de geradores e transformadores. Do ponto de vista da estabilidade da operação em paralelo, o importante é a reatância (a resistência ativa, como mencionado acima, afeta a potência e a perda de energia).

A queda de tensão na reatância de um gerador ou transformador em sua corrente nominal (corrente correspondente à potência nominal), referida à tensão normal e expressa em porcentagem (ou partes de uma unidade), é uma das características importantes de um gerador ou transformador.

Por razões técnicas e econômicas, geradores e transformadores são projetados e fabricados para respostas específicas e ótimas para um determinado tipo de máquina. As reatâncias podem variar dentro de certos limites, e uma diminuição na reatância é, via de regra, acompanhada por um aumento no tamanho e no peso e, portanto, no custo.No entanto, o aumento do preço dos geradores e transformadores é relativamente pequeno e economicamente plenamente justificável.

Algumas das linhas de transmissão existentes utilizam equipamentos com parâmetros melhorados. Deve-se notar também que, na prática, em alguns casos, são utilizados equipamentos com reagentes padrão (típicos), mas com uma potência um pouco maior, calculada principalmente para um fator de potência de 0,8, quando na verdade de acordo com o modo de transmissão de energia , deve ser igual a 0. 9 — 0,95.

Nos casos em que a energia é transmitida da usina hidrelétrica e a turbina pode desenvolver uma potência maior que a nominal em 10%, e às vezes até mais, então a pressões superiores à calculada, um aumento na potência ativa dada pelo gerador é possível.

mudança de postagens

Em caso de acidente, uma das duas linhas paralelas operando em esquema conectado e sem seleção intermediária, quebra completamente e, portanto, a resistência da linha de energia é dobrada. A transmissão de duas vezes mais potência na linha de trabalho restante é possível se ela tiver um comprimento relativamente curto.

Para linhas de comprimento considerável, medidas especiais são tomadas para compensar a queda de tensão na linha e mantê-la constante na extremidade receptora da transmissão de energia. Para isso, poderoso compensadores síncronosque enviam potência reativa para a linha que compensa parcialmente a potência reativa atrasada causada pela reatância da própria linha e dos transformadores.

No entanto, tais compensadores síncronos não podem garantir a estabilidade da operação de longa transmissão de energia.Em linhas longas, para evitar a redução da potência transmitida em caso de desligamento de emergência de um circuito, podem ser utilizados pólos de comutação, que dividem a linha em vários trechos.

Os barramentos são dispostos nos postes de comutação, aos quais seções separadas das linhas são conectadas com a ajuda de interruptores. Na presença de pólos, em caso de acidente, apenas o trecho danificado é desconectado e, portanto, a resistência total da linha aumenta ligeiramente, por exemplo, com 2 pólos de comutação, aumenta apenas 30% e não duas vezes, como seria com a falta de postos de comutação.

Em termos de resistência total de toda a transmissão de energia (incluindo a resistência de geradores e transformadores), o aumento da resistência será ainda menor.

Separação de fios

A reatância de um condutor depende da razão entre a distância entre os condutores e o raio do condutor. À medida que a tensão aumenta, via de regra, a distância entre os fios e sua seção transversal e, portanto, o raio também aumenta. Portanto, a reatância varia dentro de limites relativamente estreitos e, em cálculos aproximados, geralmente é considerada igual a x = 0,4 ohms / km.

No caso de linhas com tensão de 220 kV e mais, observa-se o chamado fenômeno. "Coroa". Este fenômeno está associado a perdas de energia, especialmente significativas em mau tempo.Para eliminar perdas excessivas de coroa, é necessário um determinado diâmetro do condutor. Em tensões acima de 220 kV, são obtidos condutores densos com uma seção transversal tão grande que não pode ser economicamente justificado.Por estas razões, fios de cobre ocos foram propostos e encontraram algum uso.

Do ponto de vista da coroa, é mais eficiente usar em vez de fios ocos - divididos... Um fio dividido consiste em 2 a 4 fios separados localizados a uma certa distância um do outro.

Quando o fio se divide, seu diâmetro aumenta e, como resultado:

a) as perdas de energia devido à coroa são significativamente reduzidas,

b) sua resistência reativa e de onda diminui e, consequentemente, a potência natural da linha de energia aumenta. O poder natural da linha aumenta aproximadamente ao dividir dois fios em 25 — 30%, em três — até 40%, em quatro — em 50%.

compensação longitudinal

À medida que o comprimento da linha aumenta, sua reatância também aumenta e, como resultado, a estabilidade da operação paralela se deteriora significativamente. Reduzir a reatância de uma longa linha de transmissão aumenta sua capacidade de carga. Tal redução pode ser alcançada de forma mais eficaz incluindo sequencialmente capacitores estáticos na linha.

Esses capacitores em seu efeito são opostos à ação da auto-indutância da linha e, portanto, em um grau ou outro, eles a compensam. Portanto, este método tem o nome geral compensação longitudinal... Dependendo do número e tamanho dos capacitores estáticos, a resistência indutiva pode ser compensada por um ou outro comprimento de linha. A razão entre o comprimento da linha compensada e seu comprimento total, expressa em partes de uma unidade ou em porcentagem, é chamada de grau de compensação.

Os capacitores estáticos incluídos na seção da linha de transmissão estão expostos a condições incomuns que podem ocorrer durante um curto-circuito na própria linha de transmissão e fora dela, por exemplo, na rede receptora. Os mais graves são os curtos-circuitos na própria linha.

Quando grandes correntes de emergência passam pelos capacitores, a tensão neles aumenta significativamente, embora por um curto período de tempo, mas pode ser perigoso para seu isolamento. Para evitar isso, um entreferro é conectado em paralelo com os capacitores. Quando a tensão nos capacitores excede um determinado valor pré-selecionado, a lacuna é cortada e isso cria um caminho paralelo para o fluxo da corrente de emergência. Todo o processo ocorre muito rapidamente e após sua conclusão a eficiência dos capacitores é restaurada novamente.

Quando o grau de compensação não excede 50%, a instalação mais adequada é bancos de capacitores estáticos no meio da linha, enquanto sua potência é um pouco reduzida e as condições de trabalho são facilitadas.