|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
|
|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Ступенчатый преобразователь
Каждое звено нового преобразователя образовано четырехплечевым мостовым преобразователем и конденсатором (рис. 3).
Рис. 3 – Схема однофазного звена цепи
Каждое плечо состоит из самокоммутирующегося GTO-тиристора и встречно-параллельного диода. Несколько таких мостов соединяются последовательно, формируя одну фазу преобразователя. Таким образом, трехфазный преобразователь состоит из трех таких звеньев, соединенных по схеме звезда или треугольник. Суммарное напряжение определяется суммой напряжений звеньев. Каждая пара плеч моста работает в двухстороннем режиме (рис. 4). В любой момент времени плечо моста может быть подключено либо к положительной, либо к отрицательной пластине конденсатора. При подходящем выборе соединения каждый конденсатор может добавлять положительное, отрицательное или нулевое напряжение (режим транзитной передачи) в напряжение звена цепи. Таким образом, вся цепь с N последовательными звеньями может синтезировать синусоидальный сигнал с (2N+1) уровнями.
Рис. 4 – Аналог переключения в трехзвеньевом преобразователе
Для формирования хорошего синусоидального сигнала с незначительными гармоническими составляющими используется многоуровневый подход таким образом, что для каждого звена используется различный угол переключения (рис. 5). Каждое из трех напряжений звеньев имеют различную ширину импульсов, комбинация которых формирует семиуровневое колебание. Это достигается за счет переключения GTO-тиристоров всего один раз за период собственной частоты. Углы переключения 5.3. Характеристики звеньев цепи Характеристики звеньев цепи определяются характеристиками применяемых GTO-тиристоров. Стандартные промышленные изделия имеют максимально допустимое импульсное напряжение 4, 5 кВ и ток выключения 4 кА. На практике необходимо понижать номинальные значения для обеспечения устойчивости в переходных режимах и при воздействии неисправностей и возмущений.
Рис. 5 – Форма напряжения 3-х звеньевого (7-уровневого) ступенчатого преобразователя
Характеристики преобразователя улучшаются при добавлении дополнительных последовательных звеньев с целью увеличения напряжения преобразователя. Номинальные значения тока остаются неизменными, вследствие затруднений при подключении GTO-тиристоров параллельно. Номинальные характеристики стандартного 3-х фазного функционального блока составляют ± 100 MВар. Для обеспечения непрерывной работы преобразователя в случае возникновения неисправности GTO-тиристора осуществляется резервирование путем добавления дополнительного звена в цепь каждой фазы. Вследствие идентичности звеньев система управления адаптируется автоматически для реконфигурации порядка коммутации в оставшихся звеньях с целью минимизации генерируемого гармонического напряжения. 5.4. Потери Потери мощности, как правило, являются важным фактором в оценке экономической целесообразности конкретных конструкций СТК. Во всех модификациях СТАТКОМ основные потери определяются потерями в основном трансформаторе и силовом электронном оборудовании. Затем идут потери, связанные с проводимостью GTO-тиристоров, цепями коммутации и демпфирования. Ступенчатый преобразователь поддерживает потери ниже 0, 65% от номинальных значений в МВар. Коммутационные потери минимизируются при одной коммутации каждого тиристора за один цикл собственной частоты. Потери на демпфирование минимизируются использованием специальных конструкций с малыми потерями. Также возможно применение демпферов со способностью восстановления энергии. На рис. 6 в общем виде приведено размещение СТАТКОМ в системе сверхвысокого напряжения (СВН). Соединение СВН-шин с компенсатором осуществляется через ступенчатый понижающий трансформатор. Значение реактивного сопротивления соединения
Рис. 6 – Расположение СТАТКОМ
5.5. Преимущества ступенчатого СТАТКОМ Ступенчатый преобразователь (СП) обладает следующими преимуществами по сравнению с другими GTO-схемами и обычными тиристорными СТК [9]: - реактивные характеристики могут быть улучшены простым добавлением дополнительного звена (стоимость преобразователя пропорциональна характеристикам); - СП по существу являются однофазными устройствами, что допускает возможность использования разности потенциалов для балансирования фаз; - за один цикл осуществляется одна операция включения или выключения тиристора, что позволяет минимизировать потери на коммутацию; - для минимизации потерь могут быть использованы схемы демпфирования с малыми потерями и демпферы с восстановлением энергии; - для защиты от неисправностей возможно резервирование звеньев; - минимизация влияния радиопомех вследствие того, что коммутация звеньев осуществляется последовательно, и максимальное мгновенное отклонение напряжения не превышает 2 кВ; - для понижения напряжения требуется всего один трансформатор традиционной схемы; - хорошие гармонические характеристики могут быть достигнуты с помощью маломощных фильтров подавления помех или без них. Возникновение гармоник малого порядка (в частности гармоник, кратных трем) в условиях разбалансировки системы может быть предотвращено подходящим выбором углов коммутации, что не возможно при использовании схем, основанных на трехфазных мостах; - технология СТАТКОМ характеризуется быстрыми переходными процессами. Переходные характеристики можно улучшать за счет мгновенного изменения выходного напряжения с помощью независимого управления углом коммутации каждого звена и включения или отключения звеньев; - на работу не влияют проблемы и ограничения, вызываемые прямым последовательным соединением тиристоров GTO; - вследствие постоянства токовых характеристик СТАТКОМ способен работать при низких напряжениях системы переменного тока и поддерживать номинальные значение тока опережения во время развития аварий; - использование СТАТКОМ позволяет экономить до 50% занимаемой площади по сравнению с тиристорными СТК. - накопительные конденсаторы каждого звена могут быть заменены аккумуляторными элементами или другими подходящими накопителями энергии (СПИНЭ), позволяющими обеспечивать эффективную компенсацию реактивной мощности; - возможность использования при управлении частотой, снижении максимума нагрузки, замене нагруженного резерва и включении линий (при слепом пуске); - ступенчатый СТАТКОМ может быть последовательно подключен к каждой фазе для обеспечения управляемого положительного или отрицательного реактивного сопротивления с целью управления потоком мощности; - способность преобразователя СТАТКОМ управлять гармоническими колебаниями может быть использована для управления ранее возникшими гармониками в системе, что определяет свойства активной фильтрации преобразователя. 5.6. Проектирование для промышленности Впервые СТАТКОМ на основе СП в промышленности использовался в 1999 г. Это был ± 75 MВар СТАТКОМ, выполненный по заказу Национальной Сетевой Компании (НСК) (рис. 7) в качестве элемента с мощностью 0 - 225 Mвар перемещаемого СТК для начальной установки на подстанции East Claydon [10]. Для обеспечения достаточной емкости использовалась конденсаторная батарея с тиристорным переключением (КБТП, TSC – Thyristor Switched Capacitor). Характеристики КБПТ выбирались меньше динамического диапазона СТАТКОМ для предотвращения нарушения непрерывности параметров и любой тенденции к колебаниям сигналов управления вблизи точки коммутации КБПТ. При отключении КБПТ СТАТКОМ работал в индуктивной зоне для удовлетворения временных потребностей системы при действии возмущений. Общая площадь оборудования составила 35x40 м. Все необходимое внутреннее оборудование умещается в специальных передвижных контейнерах.
4.2 Определение мест расстановки и объема устройств FACTS в НЭС Республики Казахстан. Транзит Казахстан-Урал В предельных режимах наибольшее снижение напряжения происходит на ПС Аврора, ПС Кокшетавская 1150 и ЕГПП. Соответственно данные подстанции рассматривались в расчетах для установки на них устройств УРМ. Оценивалось влияние изменения предельной величины передаваемой мощности по транзиту при установке устройств реактивной мощности на одной из перечисленных подстанций, и одновременная установка на всех трех подстанциях с суммарной мощность равной мощности устройства на одной подстанции. Изменение величины предельного перетока мощности по контролируемому сечению при применении устройства реактивной мощности на одной подстанции и комплексно одновременно на трех подстанциях показано ниже в таблице 4.2.1.
Как видно из таблицы 4.2.1 коэффициент эффективности размещения устройств реактивной мощности на подстанциях транзита Казахстан-Урал составляет 25-35%, т.е. изменение мощности устройства реактивной мощности на 1 МВАр позволяет увеличивать пропускную способность транзита Казахстан-Урал на 0, 25-0, 35 МВт. Зависимость увеличения величины пропускной способности транзита от места установки и мощности устройства реактивной мощности показана на рисунке 4.2.1
Рисунок 4.2.1 -Изменение предельного перетока мощности по транзиту Казахстан-Урал при изменении места установки и регулирующей мощности устройств реактивной мощности (УРМ).
Из рисунка 4.2.1 заметно, что по эффективности влияния на пропускную способность транзита варианты размещения устройств реактивной мощности сопоставимы.
Транзит Север-Юг В предельных режимах наибольшее снижение напряжения происходит на ПС Агадырь, ПС Актогай, ПС Жезказган, ПС Нура и ПС ЮКГРЭС. Расчет эффективности применения устройств FACTS по данному транзиту выполним следующим образом применения УСК рассмотрим на ПС Агадырь и ПС Актогай, применения устройств СТК, СТАТКОМ и УУПК на ПС Агадырь, ПС Жезказган, ПС Нура и ПС ЮКГРЭС. Применение УСК (ШР+БСК) Оценка влияния изменения предельной величины передаваемой мощности по транзиту при установке устройств реактивной мощности на выше перечисленных подстанциях, с учетом одновременной и поочередной установкой представлена в таблице 4.2.2. Изменение величины предельного перетока мощности по контролируемому сечению при применении устройств реактивной мощности на одной подстанции или одновременно на двух показано ниже в таблице 4.2.2.
Таблица 4.2.2 - Изменение величины предельного перетока мощности по контролируемому сечению транзита Север-Юг
Зависимость увеличения величины пропускной способности транзита от места установки и мощности устройства реактивной мощности показана на рисунке 4.2.2:
Рисунок 4.2.2-Изменение предельного перетока мощности по транзиту Север-Юг Казахстана при изменении места установки и регулирующей мощности устройств реактивной мощности (УРМ) Как видно из таблицы 4.2.2 коэффициент эффективности размещения устройств реактивной мощности на ПС Агадырь составляет 40-50%. Соответственно изменение на ПС Агадырь мощности устройства реактивной мощности на 1 МВАр позволяет увеличивать пропускную способность транзита Север-Юг Казахстана на 0, 4-0, 5 МВт. Коэффициент эффективности размещения устройств реактивной мощности на ПС Агадырь составляет 40-50%. Изменение на ПС Агадырь мощности устройства реактивной мощности на 1 МВАр позволяет увеличивать пропускную способность транзита Север-Юг на 0, 4-0, 5 МВт. Коэффициент эффективности размещения устройств реактивной мощности на ПС Актогай или на ПС Агадырь и Актогай одновременно, составляет 45-60%. Для данных двух вариантов размещения изменение мощности устройства реактивной мощности на 1 МВАр позволяет увеличивать пропускную способность транзита Север-Юг Казахстана на 0, 45-0, 6 МВт. Необходимо отметить, что более высокая эффективность повышения пропускной способности в последних двух вариантах размещения устройств реактивной мощности определяется использованием устройства реактивной мощности на ПС Актогай. В отличии от других транзитов Экибастуз-Семей-Актогай-Талдыкорган-Алма имеет значительную протяженность (более 1200 км), не имея по маршруту транзита подпирающих реактивной мощностью электростанций, что создает значительную зависимость пропускной способности транзита от баланса реактивной мощности в середине транзита. Расположение ПС Актогай в «электрическом центре» длинного транзита позволяет разместить на данной подстанции устройства реактивной мощности, способных значительно влиять на пропускную способность транзита. Таким образом из выше изложенного следует: · Размещать устройства реактивной мощности необходимо на промежуточных подстанциях транзитов, находящихся близи с электрическим центром транзита, в котором при повышении передаваемой мощности по транзиту возникает наибольший дефицит реактивной мощности и наибольшее снижения напряжения при работе с максимальными перетоками. · В нормальных режимах для обеспечения допустимых уровней напряжения на промежуточных подстанциях протяженных транзитов включены шунтирующие реакторы, компенсирующие излишнюю зарядную мощность ВЛ-500 кВ. По мере загрузки транзитов до максимально- или аварийно-допустимых перетоков для поддержание допустимых уровней напряжения и устранения возникающего дефицита реактивной мощности необходимо поэтапное отключение шунтирующих реакторов. · Удельное повышение пропускной способности транзита при уменьшении потребления шунтирующих реакторов аналогично удельному повышению пропускной способности транзита при увеличении генерации реактивной мощности шунтирующих конденсаторов (коэффициенты эффективности использования ШР и БСК равны). Учитывая оснащение подстанций 500 кВ ЕЭС Казахстана управляемыми шунтирующими реакторами, дополние их установкой БСК позволит кроме увеличения пропускной способности дополнительно увеличить диапазон регулирования реактивной мощности в узле, за счет использования регулирующего диапазона реактора в режиме только управляемого реактора и далее в режиме параллельной работы управляемого реактора и БСК. При этом расширение диапазона регулирования в два раза будет достигнуто без установки регулятора мощности на БСК и аппаратного устранения причины возникновение гармоник, присущих регуляторам. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2019-04-09; Просмотров: 408; Нарушение авторского права страницы
, 
и 
выбираются так, чтобы суммарное напряжение было приблизительно синусоидальной формы.
обычно равно 0, 2 отн.ед. (при номинальных значениях напряжения и тока в системе) и может рассматриваться как в виде внешнего сопротивления (как показано на рисунке), так и в виде составляющего эффективного реактивного сопротивления трансформатора. Вследствие незначительных гармонических токов, возбуждаемых в звеньях СТАТКОМ, на конструкцию трансформатора не накладывается дополнительных требований. Могут быть использованы существующие СВН трансформаторы с подходящими характеристиками третичных обмоток. Для расширения возможностей традиционных статических компенсаторов в изменении угла фаз к высоковольтной или низковольтной линии могут подключаться неуправляемые конденсаторы или реакторы.
