Misure per migliorare la stabilità e il funzionamento continuo delle linee elettriche su lunghe distanze

La stabilità del funzionamento in parallelo della linea elettrica svolge il ruolo più importante nella trasmissione di energia elettrica su lunghe distanze. In base alle condizioni di stabilità, la capacità trasmissiva della linea aumenta in proporzione al quadrato della tensione, e quindi aumentare la tensione di trasmissione è uno dei modi più efficaci per aumentare il carico su un circuito e quindi ridurre il numero di circuiti in parallelo .

Nei casi in cui è tecnicamente ed economicamente impraticabile trasmettere potenze molto elevate dell'ordine di 1 milione di kW o più su lunghe distanze, è necessario un aumento molto significativo della tensione. Allo stesso tempo, però, aumentano notevolmente le dimensioni dell'attrezzatura, il suo peso e il suo costo, nonché le difficoltà nella sua produzione e sviluppo. A questo proposito, negli ultimi anni sono state sviluppate misure per aumentare la capacità delle linee di trasmissione, che sarebbero economiche e allo stesso tempo abbastanza efficaci.

Dal punto di vista dell'affidabilità della trasmissione di potenza, è importante quanto stabilità statica e dinamica del funzionamento in parallelo... Alcune delle attività discusse di seguito sono rilevanti per entrambi i tipi di stabilità, mentre altre sono principalmente per uno di essi, che sarà discusso in-giù.

Velocità fuori velocità

Il modo generalmente accettato ed economico per aumentare la potenza trasmessa è ridurre il tempo di spegnimento dell'elemento danneggiato (linea, sua sezione separata, trasformatore, ecc.), che consiste nel tempo di azione protezione relè e il tempo di funzionamento dell'interruttore stesso. Questa misura è ampiamente applicata alle linee elettriche esistenti. In termini di velocità, negli ultimi anni sono stati compiuti molti grandi progressi sia nella protezione dei relè che negli interruttori automatici.

La velocità di arresto è importante solo per la stabilità dinamica e principalmente per linee di trasmissione interconnesse in caso di guasti sulla linea di trasmissione stessa. Per le trasmissioni di energia a blocchi, dove un guasto sulla linea porta allo spegnimento del blocco, la stabilità dinamica è importante in caso di guasti nella rete ricevente (secondaria) e quindi è necessario curare la più rapida rimozione del guasto in questa rete.

Applicazione di regolatori di tensione ad alta velocità

In caso di cortocircuiti nella rete, dovuti al passaggio di grandi correnti, si verifica sempre l'una o l'altra riduzione di tensione. I cali di tensione possono verificarsi anche per altri motivi, ad esempio quando il carico aumenta rapidamente o quando l'alimentazione del generatore viene interrotta, con conseguente ridistribuzione dell'alimentazione tra le singole stazioni.

Una diminuzione della tensione porta a un forte deterioramento della stabilità del funzionamento in parallelo... Per eliminare ciò, è necessario un rapido aumento della tensione ai capi della trasmissione di potenza, che si ottiene utilizzando regolatori di tensione ad alta velocità che influenzano l'eccitazione dei generatori e aumentarne la tensione.

Questa attività è una delle più economiche ed efficaci. Tuttavia, è necessario che i regolatori di tensione abbiano inerzia e, inoltre, il sistema di eccitazione della macchina deve fornire la necessaria velocità di aumento della tensione e la sua grandezza (molteplicità) rispetto al normale, ad es. il cosidetto soffitto ".

Miglioramento dei parametri hardware

Come accennato in precedenza, il valore totale resistenza alla trasmissione include la resistenza di generatori e trasformatori. Dal punto di vista della stabilità del funzionamento in parallelo, la cosa importante è la reattanza (la resistenza attiva, come detto sopra, influisce sulla perdita di potenza e di energia).

La caduta di tensione ai capi della reattanza di un generatore o trasformatore alla sua corrente nominale (corrente corrispondente alla potenza nominale), riferita alla tensione normale ed espressa in percentuale (o parti di un'unità), è una delle caratteristiche importanti di un generatore o trasformatore.

Per ragioni tecniche ed economiche, generatori e trasformatori sono progettati e realizzati per specifiche risposte ottimali per una data tipologia di macchina. Le reattanze possono variare entro certi limiti, e una diminuzione della reattanza è, di regola, accompagnata da un aumento delle dimensioni e del peso, e quindi del costo.Tuttavia, l'aumento del prezzo dei generatori e dei trasformatori è relativamente piccolo ed economicamente pienamente giustificato.

Alcune delle linee di trasmissione esistenti utilizzano apparecchiature con parametri migliorati. Va inoltre notato che nella pratica, in alcuni casi, si utilizzano apparecchiature con reagenti standard (tipici), ma con una potenza leggermente superiore, calcolata in particolare per un fattore di potenza di 0,8, mentre in realtà secondo la modalità di trasmissione della potenza , dovrebbe essere uguale a 0. 9 — 0.95.

Nei casi in cui la potenza viene trasmessa dalla centrale idroelettrica e la turbina può sviluppare una potenza superiore a quella nominale del 10%, e talvolta anche di più, allora a pressioni superiori a quella calcolata, un aumento della potenza attiva data dal generatore è possibile.

Cambio di posti

In caso di incidente, una delle due linee parallele operanti in regime connesso e senza selezione intermedia, si guasta completamente e quindi la resistenza della linea elettrica viene raddoppiata. La trasmissione di una potenza doppia sulla linea di lavoro rimanente è possibile se ha una lunghezza relativamente breve.

Per linee di notevole lunghezza vengono prese misure speciali per compensare la caduta di tensione nella linea e per mantenerla costante all'estremità ricevente della trasmissione di potenza. A tal fine, potente compensatori sincroniche inviano alla linea potenza reattiva che compensa parzialmente la potenza reattiva ritardata causata dalla reattanza della linea stessa e dei trasformatori.

Tuttavia, tali compensatori sincroni non possono garantire la stabilità operativa della trasmissione di potenza a lungo termine.Sulle linee lunghe, per evitare una riduzione della potenza trasmessa in caso di arresto di emergenza di un circuito, è possibile utilizzare poli di commutazione che dividono la linea in più sezioni.

Le sbarre collettrici sono disposte in corrispondenza dei posti di commutazione, ai quali sono collegate sezioni separate delle linee con l'ausilio di interruttori. In presenza di poli, in caso di incidente, viene sezionato solo il tratto danneggiato, e quindi la resistenza totale della linea aumenta leggermente, ad esempio con 2 poli in commutazione, aumenta solo del 30%, e non due volte, come sarebbe con la mancanza di posti di scambio.

In termini di resistenza totale dell'intera trasmissione di potenza (compresa la resistenza di generatori e trasformatori), l'aumento della resistenza sarà ancora minore.

Separazione dei fili

La reattanza di un conduttore dipende dal rapporto tra la distanza tra i conduttori e il raggio del conduttore. All'aumentare della tensione, di norma, aumenta anche la distanza tra i fili e la loro sezione, e quindi il raggio. Pertanto, la reattanza varia entro limiti relativamente ristretti e nei calcoli approssimativi viene solitamente considerata uguale a x = 0,4 ohm / km.

Nel caso di linee con una tensione di 220 kV e oltre, si osserva il cosiddetto fenomeno. "Corona". Questo fenomeno è associato a perdite di energia, particolarmente significative in caso di maltempo.Per eliminare eccessive perdite corona, è necessario un certo diametro del conduttore. A tensioni superiori a 220 kV si ottengono conduttori densi con una sezione così ampia da non poter essere economicamente giustificata.Per questi motivi sono stati proposti fili cavi di rame che hanno trovato un certo utilizzo.

Dal punto di vista della corona, è più efficiente utilizzare al posto dei fili cavi divisi. Un filo diviso è composto da 2 a 4 fili separati situati a una certa distanza l'uno dall'altro.

Quando il filo si divide, il suo diametro aumenta e di conseguenza:

a) le perdite di energia dovute alla corona sono significativamente ridotte,

b) diminuisce la sua resistenza reattiva e d'onda e, di conseguenza, aumenta la potenza naturale della linea elettrica. La potenza naturale della linea aumenta approssimativamente quando si dividono due fili del 25 - 30%, di tre - fino al 40%, di quattro - del 50%.

Compensazione longitudinale

All'aumentare della lunghezza della linea, la sua reattanza aumenta di conseguenza e, di conseguenza, la stabilità del funzionamento in parallelo si deteriora in modo significativo. Ridurre la reattanza di una lunga linea di trasmissione aumenta la sua capacità di carico. Tale riduzione può essere ottenuta nel modo più efficace includendo in sequenza condensatori statici nella linea.

Tali condensatori nel loro effetto sono opposti all'azione dell'autoinduttanza della linea, e quindi in un modo o nell'altro la compensano. Pertanto, questo metodo ha il nome generico compensazione longitudinale... A seconda del numero e delle dimensioni dei condensatori statici, la resistenza induttiva può essere compensata per l'una o l'altra lunghezza della linea. Il rapporto tra la lunghezza della linea compensata e la sua lunghezza totale, espressa in parti di unità o in percentuale, è chiamato grado di compensazione.

I condensatori statici inclusi nella sezione della linea di trasmissione sono esposti a condizioni insolite che possono verificarsi durante un cortocircuito sia sulla linea di trasmissione stessa che all'esterno di essa, ad esempio nella rete di ricezione. I più gravi sono i cortocircuiti sulla linea stessa.

Quando grandi correnti di emergenza passano attraverso i condensatori, la tensione in essi aumenta in modo significativo, anche se per un breve periodo, ma può essere pericoloso per il loro isolamento. Per evitare ciò, un traferro è collegato in parallelo con i condensatori. Quando la tensione ai capi dei condensatori supera un certo valore preselezionato, lo spazio viene interrotto e questo crea un percorso parallelo per il flusso della corrente di emergenza. L'intero processo avviene molto rapidamente e dopo il suo completamento l'efficienza dei condensatori viene nuovamente ripristinata.

Quando il grado di compensazione non supera il 50%, allora l'installazione più adatta è banchi di condensatori statici al centro della linea, mentre la loro potenza è alquanto ridotta e le condizioni di lavoro sono rese più facili.