Medidas para mejorar la estabilidad y el funcionamiento continuo de las líneas eléctricas en largas distancias

La estabilidad de la operación paralela de la línea eléctrica juega el papel más importante en la transmisión de energía eléctrica a largas distancias. Según las condiciones de estabilidad, la capacidad de transmisión de la línea aumenta en proporción al cuadrado de la tensión, por lo que aumentar la tensión de transmisión es una de las formas más efectivas de aumentar la carga en un circuito y así reducir el número de circuitos en paralelo. .

En los casos en que sea técnica y económicamente poco práctico transmitir potencias muy grandes del orden de 1 millón de kW o más a largas distancias, entonces se requiere un aumento muy significativo en el voltaje. Al mismo tiempo, sin embargo, el tamaño del equipo, su peso y costo, así como las dificultades en su producción y desarrollo, aumentan significativamente. En este sentido, en los últimos años se han desarrollado medidas para aumentar la capacidad de las líneas de transmisión, lo que sería barato y al mismo tiempo bastante efectivo.

Desde el punto de vista de la confiabilidad de la transmisión de potencia, importa cómo la estabilidad estática y dinámica de la operación en paralelo... Algunas de las actividades discutidas a continuación son relevantes para ambos tipos de estabilidad, mientras que otras son principalmente para uno de ellos, que será discutido. en -abajo.

Velocidad fuera de velocidad

La forma generalmente aceptada y más económica de aumentar la potencia transmitida es reducir el tiempo de apagado del elemento dañado (línea, su sección separada, transformador, etc.), que consiste en el tiempo de acción relé de protección y el tiempo de funcionamiento del propio interruptor. Esta medida se aplica ampliamente a las líneas eléctricas existentes. En términos de velocidad, se han realizado grandes avances en los últimos años tanto en la protección de relés como en los interruptores automáticos.

La velocidad de frenado es importante solo para la estabilidad dinámica y principalmente para líneas de transmisión interconectadas en caso de fallas en la propia línea de transmisión. Para transmisiones de energía en bloque, donde una falla en la línea conduce al cierre del bloque, la estabilidad dinámica es importante en caso de fallas en la red receptora (secundaria) y, por lo tanto, es necesario ocuparse de la eliminación más rápida de la falla. en esta red.

Aplicación de reguladores de voltaje de alta velocidad

En el caso de cortocircuitos en la red, debido al flujo de grandes corrientes, siempre hay una u otra reducción de voltaje. Las caídas de voltaje también pueden ocurrir por otras razones, por ejemplo, cuando la carga aumenta rápidamente o cuando se apaga el generador, lo que hace que la energía se redistribuya entre las estaciones individuales.

Una disminución en el voltaje conduce a un fuerte deterioro en la estabilidad de la operación en paralelo... Para eliminar esto, se requiere un rápido aumento en el voltaje en los extremos de la transmisión de energía, lo que se logra mediante el uso de reguladores de voltaje de alta velocidad que afectan la excitación de los generadores y aumentar su tensión.

Esta actividad es una de las más baratas y efectivas. Sin embargo, es necesario que los reguladores de voltaje tengan inercia, y además, el sistema de excitación de la máquina debe proporcionar la tasa necesaria de aumento del voltaje y su magnitud (multiplicidad) con respecto a lo normal, es decir la llamada techo ".

Mejora de parámetros de hardware

Como se mencionó anteriormente, el valor total resistencia de transmisión incluye la resistencia de generadores y transformadores. Desde el punto de vista de la estabilidad de la operación en paralelo, lo importante es la reactancia (la resistencia activa, como se mencionó anteriormente, afecta la potencia y la pérdida de energía).

La caída de tensión en la reactancia de un generador o transformador a su corriente nominal (corriente correspondiente a la potencia nominal), referida a la tensión normal y expresada como porcentaje (o partes de una unidad), es una de las características importantes de un generador o transformador.

Por razones técnicas y económicas, los generadores y transformadores se diseñan y fabrican para respuestas específicas que son óptimas para un determinado tipo de máquina. Las reactancias pueden variar dentro de ciertos límites, y una disminución en la reactancia, por regla general, va acompañada de un aumento en el tamaño y el peso y, por lo tanto, en el costo.Sin embargo, el aumento en el precio de los generadores y transformadores es relativamente pequeño y está plenamente justificado económicamente.

Algunas de las líneas de transmisión existentes utilizan equipos con parámetros mejorados. También debe tenerse en cuenta que en la práctica, en algunos casos, se utilizan equipos con reactivos estándar (típicos), pero con una potencia ligeramente superior, calculada en particular para un factor de potencia de 0,8, mientras que de hecho según el modo de transmisión de potencia , debe esperarse que sea igual a 0. 9 — 0.95.

En los casos en que la potencia se transmite desde la central hidroeléctrica y la turbina puede desarrollar una potencia superior a la nominal en un 10%, y en ocasiones incluso más, entonces a presiones superiores a la calculada, se produce un aumento de la potencia activa entregada por el generador es posible.

Cambio de publicaciones

En caso de accidente, una de las dos líneas paralelas operando en esquema conectado y sin selección intermedia, se estropea por completo y por lo tanto se duplica la resistencia de la línea eléctrica. La transmisión del doble de potencia en la línea de trabajo restante es posible si tiene una longitud relativamente corta.

Para líneas de longitud considerable, se toman medidas especiales para compensar la caída de tensión en la línea y mantenerla constante en el extremo receptor de la transmisión de energía. Para ello, poderosa compensadores síncronosque envían potencia reactiva a la línea que compensa parcialmente el atraso de potencia reactiva provocado por la reactancia de la propia línea y de los transformadores.

Sin embargo, tales compensadores síncronos no pueden garantizar la estabilidad de funcionamiento de la transmisión de energía a largo plazo.En líneas largas, para evitar una reducción de la potencia transmitida en caso de corte de emergencia de un circuito, se pueden utilizar polos de conmutación que dividen la línea en varias secciones.

Las barras colectoras están dispuestas en los puestos de conmutación, a las que se conectan secciones separadas de las líneas con la ayuda de interruptores. En presencia de polos, en caso de accidente, solo se desconecta la sección dañada y, por lo tanto, la resistencia total de la línea aumenta ligeramente, por ejemplo, con 2 polos de conmutación, aumenta solo en un 30%, y no el doble, como sería con la falta de cambios de puesto.

En términos de la resistencia total de toda la transmisión de energía (incluida la resistencia de los generadores y transformadores), el aumento de la resistencia será aún menor.

Separación de cables

La reactancia de un conductor depende de la relación entre la distancia entre los conductores y el radio del conductor. A medida que aumenta el voltaje, por regla general, también aumenta la distancia entre los cables y su sección transversal y, por lo tanto, el radio. Por tanto, la reactancia varía dentro de unos límites relativamente estrechos, y en cálculos aproximados suele tomarse igual a x = 0,4 ohmios/km.

En el caso de líneas con un voltaje de 220 kV y más, se observa el llamado fenómeno. "Corona". Este fenómeno está asociado con pérdidas de energía, especialmente significativas en condiciones climáticas adversas.Para eliminar las pérdidas de corona excesivas, se requiere un cierto diámetro del conductor. A tensiones superiores a 220 kV se obtienen conductores densos con una sección tan grande que no se justifica económicamente.Por estas razones, se han propuesto alambres de cobre huecos y han encontrado algún uso.

Desde el punto de vista de la corona, es más eficiente usar en lugar de huecos - cables divididos... Un cable dividido consta de 2 a 4 cables separados ubicados a cierta distancia entre sí.

Cuando el alambre se parte, su diámetro aumenta y como resultado:

a) las pérdidas de energía debidas a la corona se reducen significativamente,

b) su resistencia reactiva y de onda disminuye y, en consecuencia, aumenta la potencia natural de la línea eléctrica. La potencia natural de la línea aumenta aproximadamente cuando se dividen dos hilos en un 25-30%, en tres-hasta un 40%, en cuatro-en un 50%.

compensación longitudinal

A medida que aumenta la longitud de la línea, su reactancia aumenta en consecuencia y, como resultado, la estabilidad de la operación en paralelo se deteriora significativamente. La reducción de la reactancia de una línea de transmisión larga aumenta su capacidad de carga. Tal reducción se puede lograr de manera más efectiva al incluir secuencialmente capacitores estáticos en la línea.

Tales capacitores en su efecto son opuestos a la acción de la autoinducción de la línea, y así en un grado u otro la compensan. Por lo tanto, este método tiene el nombre general de compensación longitudinal... Dependiendo del número y tamaño de los capacitores estáticos, la resistencia inductiva se puede compensar para una u otra longitud de línea. La relación entre la longitud de la línea compensada y su longitud total, expresada en partes de una unidad o en porcentaje, se denomina grado de compensación.

Los condensadores estáticos incluidos en la sección de la línea de transmisión están expuestos a condiciones inusuales que pueden ocurrir durante un cortocircuito tanto en la propia línea de transmisión como fuera de ella, por ejemplo en la red receptora. Los más graves son los cortocircuitos en la propia línea.

Cuando grandes corrientes de emergencia pasan a través de los condensadores, el voltaje en ellos aumenta significativamente, aunque sea por poco tiempo, pero puede ser peligroso para su aislamiento. Para evitar esto, se conecta un espacio de aire en paralelo con los condensadores. Cuando el voltaje a través de los capacitores excede un cierto valor preseleccionado, la brecha se corta y esto crea una ruta paralela para que fluya la corriente de emergencia. Todo el proceso se lleva a cabo muy rápidamente y, una vez finalizado, se restablece nuevamente la eficiencia de los condensadores.

Cuando el grado de compensación no supera el 50%, la instalación más adecuada es bancos de condensadores estáticos en el medio de la línea, mientras que su potencia se reduce un poco y las condiciones de trabajo se hacen más fáciles.