Problemas del sistema y soluciones relacionadas con la instalación de dispositivos de compensación en serie en líneas de transmisión de ultra alta tensión
Resumen: este artículo combina los proyectos de compensación en serie fija de Hechi y compensación en serie controlable de Pingguo de Southern Power Grid de mi país para realizar un estudio relativamente profundo sobre las condiciones del sistema después de instalar el dispositivo de compensación de capacitancia en serie. Se señala que algunos problemas del sistema, como el aumento de los niveles de sobretensión, el aumento de la corriente latente y la posible resonancia subsincrónica, se deben a las características inherentes del dispositivo de compensación del condensador en serie. Se cree que cuando ocurre una falla interna en la línea de transmisión donde se encuentra la compensación en serie, se adopta una activación forzada. Las medidas de protección, como los espacios de derivación, son formas efectivas de evitar problemas como niveles excesivos de voltaje de recuperación del sistema y aumento de la corriente latente. Además, también se recomienda instalar un dispositivo secundario para suprimir o monitorear la resonancia subsíncrona en la estación de compensación en serie para suprimir y evitar la resonancia subsíncrona en el sistema.
Palabras clave: compensación de capacitancia en serie; sobretensión; corriente latente; resonancia subsíncrona (SSR); tensión de recuperación transitoria (TRV); p> El uso de la tecnología de compensación de capacitancia en serie puede mejorar la capacidad de transmisión y la estabilidad del sistema de líneas de transmisión de larga distancia de voltaje ultra alto, y tiene un cierto efecto regulador en la distribución del flujo de energía en el canal de transmisión. El uso de compensación en serie controlable también puede suprimir la oscilación de potencia de baja frecuencia del sistema y optimizar la distribución del flujo de potencia del sistema;
Sin embargo, la adición de equipos de compensación de condensadores en serie en el sistema cambia la distancia eléctrica original entre sistemas, especialmente Compensación en serie Cuando el grado es alto, puede causar una serie de problemas en el sistema. Por lo tanto, esta posibilidad debe estudiarse cuidadosamente en la etapa de investigación preliminar del proyecto de compensación en serie, y se deben proponer los planes y medidas correspondientes para resolver el problema. Southern Power Grid de mi país es una red eléctrica interprovincial (distrito) con la red eléctrica de Guizhou, Yunnan y Tianshengqiao como extremo emisor, tres líneas de transmisión de CA de 500 kV y una línea de transmisión de CC de 500 kV a Guangdong a través de Tianshengqiao y el extremo receptor de la red eléctrica de Guangdong. En junio de 2003, se completó y puso en funcionamiento la línea de transmisión de CA de 500 kV de doble circuito Guizhou-Guangdong y formó tres canales de transmisión de energía de oeste a este con "cinco conexiones y una conexión". extremo y "cuatro conexiones y una conexión" en el extremo receptor. Con la mayor expansión de la escala de transmisión de energía de oeste a este de China Southern Power Grid, con el fin de mejorar la capacidad de transmisión y la seguridad y estabilidad de estos canales de transmisión y suprimir la oscilación de baja frecuencia del sistema, se decidió después de la investigación para instalar compensación en serie controlable en las subestaciones de Pingguo y Hechi respectivamente (TCSC) y un dispositivo de compensación en serie fijo (FSC). A través de una investigación sistemática sobre el proyecto de compensación en serie controlable de China Southern Power Grid y el proyecto de compensación en serie fija de Hechi, el autor ha obtenido una comprensión relativamente completa de los problemas del sistema que pueden ser causados por el uso de la tecnología de compensación de condensadores en serie en voltaje ultra alto. sistemas de transmisión de larga distancia y resumió las medidas y planes para solucionar estos problemas.
Los resultados de la investigación muestran que los problemas del sistema causados por la instalación de compensación en serie en líneas de transmisión de voltaje ultra alto incluyen principalmente sobretensión, corriente sumergible, voltaje de recuperación transitorio del disyuntor (TRV) y resonancia subsincrónica (SSR), etc. . preguntas.
2. Estructura y principio del dispositivo de compensación en serie
Los dispositivos de compensación de capacitancia en serie utilizados actualmente en sistemas eléctricos se pueden dividir en protección de un solo espacio y protección de doble espacio según su protección contra sobretensión. Métodos, protección del limitador de voltaje de óxido metálico (MOV) y protección MOV con dispositivos de compensación de cuatro series de espacio paralelo. El dispositivo de compensación en serie con método de protección MOV con espacio paralelo tiene las ventajas de un tiempo de reconexión rápido de la compensación en serie, lo que reduce la capacidad de MOV y proporciona protección de respaldo. Por lo tanto, es relativamente más propicio para mejorar el nivel de estabilidad transitoria del sistema. Utilizado en la compensación en serie de sistemas de energía. Ha sido ampliamente utilizado en proyectos de reparación.
(1) MOV es la protección principal del condensador de compensación en serie. Cuando ocurre una gran corriente de falla en la línea de compensación en serie, aparecerá una alta sobretensión en el capacitor de compensación en serie. MOV puede usar sus propias características no lineales fuertes de voltaje-corriente para limitar el voltaje del capacitor por debajo del valor de diseño, garantizando así el funcionamiento seguro del capacitor. .
(2) La vía de chispas es la protección de respaldo del MOV y el capacitor de compensación en serie cuando la corriente compartida por el MOV excede su valor de configuración de corriente inicial o la energía absorbida por el MOV excede su energía inicial. , el sistema de control activará la brecha, evitará el MOV y el condensador de compensación en serie.
(3) El disyuntor de derivación es un dispositivo necesario para el mantenimiento y despacho del sistema. El sistema de control de la estación de compensación en serie ordena que el disyuntor de derivación se cierre mientras activa la descarga de chispas, lo que proporciona extinción del arco y desionización del sistema. Brecha. Condiciones necesarias.
(4) El dispositivo de amortiguación puede limitar la corriente de descarga del capacitor y evitar que el capacitor de compensación en serie, el espacio y el disyuntor de derivación se dañen durante el proceso de descarga.
3 Problemas de sobretensión causados por dispositivos de compensación en serie Aunque los dispositivos de compensación en serie pueden mejorar la capacidad de transmisión de la línea, también afectan las características de voltaje del sistema y las líneas de transmisión a lo largo de las cuales se instalan los dispositivos de compensación en serie. Si el componente reactivo de la corriente de línea es inductivo, la corriente producirá una cierta caída de voltaje en la inductancia de la línea y un cierto aumento de voltaje en el capacitor; si el componente reactivo de la corriente de línea es capacitivo, la corriente producirá un cierto voltaje; caída en la inductancia de la línea. Se produce un cierto aumento de voltaje en el capacitor y una cierta caída de voltaje en el capacitor. Los condensadores generalmente pueden mejorar las características de distribución de voltaje del sistema; sin embargo, cuando el grado de compensación en serie es alto y la carga de la línea es pesada, el voltaje a lo largo de la línea puede exceder el valor nominal permitido. Cuando las posiciones relativas de la línea de alta impedancia y la compensación en serie en los proyectos de compensación en serie de Hechi y Pingguo son diferentes, el voltaje de operación en ciertas ubicaciones de la línea de transmisión puede exceder los requisitos operativos.
Por ejemplo, cuando falla el circuito primario de la línea Huihe o la línea Tianping, si la resistencia de alto voltaje se instala en el lado de la línea con compensación en serie, el voltaje en el lado de la línea con compensación en serie puede alcanzar los 561 kV. o superior a 560 kV[2], ambos exceden el voltaje de operación a largo plazo permitido por el reactor de alto voltaje. Por lo tanto, en ambos proyectos, se recomienda instalar el reactor de alto voltaje de línea en el lado de la barra de compensación en serie. Evite el problema de que el voltaje de funcionamiento del sistema exceda el estándar. Después de instalar un dispositivo de compensación de capacitancia en serie en una línea de transmisión, cuando el disyuntor de línea opera de manera no completa, el voltaje de la fase viva se acoplará a la fase desconectada a través de la capacitancia de fase a fase. Se han instalado reactores paralelos en las líneas Hui (Shui) - He (Chi) y Tian (Shengqiao) - Ping (Guo) en los proyectos Hechi FSC y Pingguo TCSC. Por ejemplo, la reactancia capacitiva del condensador recién agregada y el parámetro Incorrecto instalado. La coordinación entre las reactancias inductivas de los reactores en derivación de alto voltaje puede causar resonancia eléctrica, lo que resulta en una mayor sobretensión de resonancia de frecuencia de potencia en la fase desconectada [3]. y seleccionados entre múltiples soluciones para evitar la generación de sobretensión de resonancia de frecuencia industrial. El estudio de sobretensión realizado en estos dos proyectos de compensación en serie muestra que, dado que ambos lados de la línea Huihe y la línea Tianping están conectados a sistemas grandes, independientemente de si hay compensación en serie en la línea Huihe o en la línea Tianping, cuando ocurre una falla de deslastre de carga en la línea, Hechi La sobretensión de frecuencia eléctrica en el lado del bus es básicamente la misma, solo que cuando ocurre una falla de deslastre de carga de conexión a tierra monofásica, la adición de compensación de capacitancia en serie aumenta el coeficiente de conexión a tierra monofásica, lo que resulta en un ligero aumento. en la sobretensión de frecuencia eléctrica del lado de la línea, pero ambos no exceden el valor permitido por las regulaciones y no afectarán el funcionamiento seguro y estable de la red eléctrica.
4. El impacto de los dispositivos de compensación en serie en el suministro de corriente latente
Cuando se produce una falla a tierra monofásica en una línea, después de que se activan los disyuntores de la fase defectuosa en ambos extremos de la misma. Debido al acoplamiento electrostático y al acoplamiento electromagnético, una cierta corriente inducida (es decir, corriente latente) aún fluirá a través del arco [4]. autoextinguible, afectando así el reenganche automático del disyuntor. Después de instalar un dispositivo de compensación de capacitores en serie en una línea de transmisión de voltaje ultra alto, durante una falla a tierra monofásica, si el disyuntor de derivación y el descargador de chispas en el dispositivo de compensación en serie no funcionan, la carga residual en el capacitor puede pasar. a través del punto de cortocircuito y alta impedancia, el bucle se descarga, superponiendo así un componente transitorio considerable a la corriente latente en estado estacionario. Este componente transitorio se atenúa lentamente, lo que puede afectar la autoextinción de la corriente latente, lo que es perjudicial para el reenganche monofásico. Una vez que desaparece la falla instantánea monofásica, el voltaje residual del capacitor también se superpondrá al voltaje de recuperación. , y el voltaje de recuperación aumentará, afectando el éxito del recierre monofásico. Según la investigación sobre el proyecto de compensación en serie Hechi: cuando el lado Huishui de la línea Huihe está conectado a tierra monofásico, la forma de onda de la corriente submarina es una corriente de descarga atenuada de baja frecuencia (f≈7Hz) con una amplitud de corriente tan alta como 250-390A[5] (Ver Figura 2). 0,5 s después de abrir el disyuntor, la amplitud de la corriente aún puede alcanzar 200-300 A, lo que dificultará la extinción del arco de suministro sumergible si el interruptor de derivación opera para cortocircuitar el capacitor en serie después de conectar a tierra una sola fase; no habrá tal baja frecuencia en la corriente de suministro sumergible. Descargue el componente transitorio[5]
5. Problema de resonancia subsincrónica causado por el dispositivo de compensación en serie
Después de que se implemente la tecnología de compensación de capacitancia en serie. adoptado en sistemas de transmisión de larga distancia de voltaje ultra alto, especialmente a gran escala. Cuando la unidad turbina-generador está conectada al sistema a través de compensación en serie (especialmente cuando el grado de compensación es alto), bajo un cierto modo de operación o grado de compensación, resonancia Es probable que ocurra entre los sistemas mecánicos y eléctricos, y su frecuencia de oscilación es baja. La frecuencia nominal de la red eléctrica se llama resonancia subsíncrona, que se puede lograr a través de un sistema de transmisión de línea infinita de un solo par de máquinas que contiene un dispositivo de compensación de capacitores en serie. [6]