Konspekt_lektsy

Рисунок 5.8. Структурная схема УПК на базе СТАТКОМ

Общий базовый принцип управления режимами энергосистемы поясняет векторная диаграмма.

Uq	U L				U L
	I
	xL		Uq
xС	P
U1		U 2			U1	δ U2
			U1	= U2	= U

Рисунок 5.9. Схема замещения и векторная диаграмма электропередачи с управляемым продольным компенсатором

При работе в емкостном режиме эквивалентное сопротивление связи уменьшается, что приводит к увеличению статического предела передаваемой мощности, а угол электропередачи уменьшается.

91

Лекция 6 Электромеханические комплексы на базе асинхронизированных электрических машин

Баланс российских электроэнергетических систем по реактивной мощности на 60–70% обеспечивается реактивной мощностью генераторов электростанций, абсолютное большинство из которых составляют синхронные генераторы. Проведённые исследования эффективности мероприятий по оптимизации режимов напряжения и реактивной мощности и их влиянию на потери электроэнергии показали, что эффект от управления реактивной мощностью электростанций может дать 70–90% суммарного эффекта (оставшаяся доля относится на сетевые средства регулирования напряжения и реактивной мощности) [дополнительная литература]. Подобная оценка позволяет сделать предположение о высокой эффективности мер, ведущих к повышению технической способности регулирования реактивной мощности генераторами электростанций.

Под технической способностью регулирования реактивной мощности в нормальных режимах работы электроэнергетических систем понимается диапазон регулирования реактивной мощности синхронной машины, который определяется ее P-Q диаграммой с учетом сопротивления связи (рисунок 6.1.). Область непрерывной работы синхронной машины ограничивается по условию ограничения тока статора и ЭДС, наводимой в обмотке статора потоком ротора. Из условий устойчивости работы генератора можно выделить области при отсутствии (1) и при регулировании

(2) напряжения возбуждения. Таким образом, по условиям устойчивости синхронные машины имеют ограниченные возможности по потреблению реактивной мощности и зачастую способны лишь выдавать ее.

92

Рисунок 6.1. Диаграмма мощности синхронной машины

Наряду с рассмотренными на предыдущих лекциях статическими устройствами компенсации реактивной мощности в настоящее время уже созданы и являются перспективными для применения электромеханические комплексы на базе асинхронизированных электрических машин и силовой полупроводниковой электронике. Такие комплексы могут быть использованы для гибкого реверсивного регулирования не только реактивной, но и активной мощности в энергосистемах. В сравнении с синхронными машинами они имеют лучшие показатели по диапазонам регулирования реактивной мощности.

Асинхронизированные (синхронные) электрические машины, также зачастую называемые асинхронными машинами двойного питания или машинами с продольно-поперечным возбуждением, в отличие от синхронных имеют не одну обмотку, а две и более. Взаимное расположение обмоток, углы сдвига между обмотками, создают симметричную многофазную систему, что позволяет создавать изменяемое положение магнитного поля по отношению к положению ротора в пространстве, вплоть до вращения магнитного поля относительно ротора.

93

В квазиустановившихся режимах частота ЭДС статора равна частоте напряжения сети, что определяет значение частоты вращения поля ротора относительно его положения в пространстве как разность частоты сети и частоты вращения ротора.

Добавить формулу

Это позволяет регулировать частоту вращения ротора с сохранением синхронизма между ЭДС асинхронизированной машины и напряжением сети, либо при изолированной работе асинхронизированной машины при неизменной частоте вращения ротора изменять частоту сети.

Тип

МощностьМесто установки

Год

ввода

в

эксплуатацию

АСТГ-200-

200

Энергоблок №10, Бурштынская

1985

2У3

МВт

ГРЭС (Львовэнерго, Украина)

АСТГ-200-

220

Энергоблок

№9, Бурштынская

1991

2У3

МВт

ГРЭС (Львовэнерго, Украина)

Т3ФА-110-

110

Энергоблок

№8,

ТЭЦ-22

2003

2У3

МВт

Мосэнерго

Т3ФАУ-

160

Энергоблок №3 (ПГУ-450), ТЭЦ-

2007

160-2У3

МВт

27 Мосэнерго

Т3ФАУ-

160

Энергоблок №11 (ПГУ-450), ТЭЦ-

2008

160-2У3

МВт

21 Мосэнерго

Т3ФАУ-

160

Энергоблок №4 (ПГУ-450), ТЭЦ-

2008

160-2У3

МВт

27 Мосэнерго

Т3ФСУ-

320

Энергоблок

№3,

Каширская

2009

320-2У3

МВт

ГРЭС

94

№				Вид	АС	машины		Срок
	Наименование объекта							ввода в
п.п.				оборудования, мощность				экспл.
	Энергоблок №3, Каширская			АС турбогенератор ,			320
1								2008 г.
	ГРЭС ОГК-1			МВт
	Энергоблок №3, ТЭЦ-27 (в			АС	турбогенератор,		160
2	составе	ПГУ-450)	ОАО	МВт				2008 г.
	«Мосэнерго»
	Энергоблок №4, ТЭЦ-27 (в			АС	турбогенератор,		160
3	составе	ПГУ-450),	ОАО					2009 г.
	«Мосэнерго»			МВт
	Энергоблок № 11 ТЭЦ-21 (в			АС	турбогенератор,		160
4	составе	ПГУ-450),	ОАО	МВт				2008 г.
	«Мосэнерго»
5	ПС 500 кВ «Бескудниково»			АС	компенсатор,		4х50	2008 г.
				Мвар
6	13. ПС 500 кВ «Ногинская»			АС	компенсатор,		100	2009 г.
				Мвар

95

Рекомендуемая литература

1.Кочкин В.И., Нечаев О.П. Применение статических компенсаторов реактивной мощности в электрических сетях энергосистем и предприятий. – М.: Изд-во НЦ ЭНАС. – 248 с.: ил.

2.Xiao-Ping Zhang, Christian Rehtanz, Bikash P. Flexible AC Transmission Systems: Modelling and Control. – Springer. – 396 p.

3.Padiyar K.R. FACTS controllers in power transmission and distribution. – New Age. – 549 p.

4.Sen K. K., Sen M.L. Introduction to FACTS Controllers: Theory, Modelling, and Application. – Wiley-IEEE Press. – 521 p.

5.Arrillaqa J., Liu Y.H. Flexible Power Transmission: The HVDC Options. – Wiley. – 374 p.

6.Виджей К. Суд, HVDC and FACTS Controllers: применение статических преобразователей в энергетических системах: Пер. с англ.: НП «НИИА», 2009. – 344 с., ил.

7.Кочкин В.И., Шакарян Ю.Г. Применение гибких (управляемых) систем электропередачи переменного тока в энергосистемах. – М.: ТОРУС ПРЕСС, 2011. – 312 с.: ил..

8.Narain G. Hingorani, Laszlo Gyugyi. Understanding FACTS. – IEEE Press, 2000. – 444 p.

Дополнительная литература

В. Воронин, М. Гаджиев, Р. Шамонов. Направления развития системы регулирования напряжения и реактивной мощности в ЕНЭС http://www.masters.donntu.edu.ua/2013/etf/karpenko/library/article3.htm

96

			ПРИЛОЖЕНИЕ А
	Таблица А.1. Терминология устройств FACTS и их основные функции
	Наименование устройства FACTS		Наименование в соответствии со		Функции
			стандартом IEEE
	Статический синхронный компенсатор		Static Synchronous Compensator	Регулирование		напряжение,
	(СТАТКОМ без накопителя)		(STATCOM without storage)	компенсация	реактивной	мощности,
				демпфирование		колебаний,
				стабилизация напряжения
	Статический синхронный компенсатор		Static Synchronous Compensator	Регулирование		напряжение,
	(СТАТКОМ с накопителем, системой		(STATCOM with storage, BESS,	компенсация	реактивной	мощности,
				демпфирование		колебаний,
	накопления	энергии на базе батареи
			SMES)	стабилизация напряжения, повышение
	конденсаторов, сверхпроводниковым
				динамической устойчивости
	магнитным	накопителем энергии и
	т.д.)
	Статический	тиристорный	Static VAR Compensator (SVC,	Регулирование		напряжение,
	компенсатор (СТК, УШР, ТУК)		TCR, TCS, TRS)	компенсация	реактивной	мощности,
				демпфирование		колебаний,
				стабилизация напряжения, повышение
				динамической устойчивости
						97

Тиристорно-управляемый тормозной		Thyristor-Controlled Braking Resis-		Демпфирование		колебаний,
резистор (ТУТР)		tor (TCBR)		повышение		динамической
				устойчивости
Синхронный статический продольный		Static Synchronous Series Compen-		Регулирование	тока,	демпфирование
компенсатор (ССПК без накопителя)		sator (SSSC without storage)		колебаний, стабилизация напряжения,
				повышение		динамической
				устойчивости, ограничение тока КЗ
Синхронный статический продольный		Static Synchronous Series Compen-		Регулирование	тока,	демпфирование
компенсатор (ССПК с накопителем)		sator (SSSC with storage)		колебаний, стабилизация напряжения,
				повышение		динамической
				устойчивости
Тиристорно-		Thyristor-Controlled/Switched	Series	Регулирование	тока,	демпфирование
управляемый/переключаемый		Capaci-		колебаний, стабилизация напряжения,
последовательный	конденсатор	tor (TCSC, TSSC)		повышение		динамической
(ТУПК, ТППК)				устойчивости, ограничение тока КЗ
Тиристорно-		Thyristor-Controlled/Switched	Series	Регулирование	тока,	демпфирование
управляемый/переключаемый		Reac-		колебаний, стабилизация напряжения,
последовательный	реактор (ТУПР,	tor (TCSR, TSSR)		повышение		динамической
ТППР)				устойчивости, ограничение тока КЗ

98

Тиристорно-управляемый			Thyristor-Controlled Phase-Shifting	Управление	активной		мощностью,
фазоповоротный	трансформатор		Transformer (TCPST or TCPR)	демпфирование			колебаний,
(ТФПТ)				стабилизация напряжения, повышение
				динамической устойчивости
Объединенный	регулятор	потока	Unified Power Flow Controller	Управление	активной	и	реактивной
мощности			(UPFC)	мощностью, напряжения, компенсация
				реактивной мощности,		демпфирование
(ОРПМ)
				колебаний, стабилизация напряжения,
				повышение		динамической
				устойчивости, ограничение тока КЗ
Тиристорно-управляемый			Thyristor-Controlled Voltage Limiter	Ограничение	напряжения			в
ограничитель напряжения (ТОПН)			(TCVL)	переходных режимах
Тиристорно-управляемый регулятор			Thyristor-Controlled Voltage Regu-	Управление	реактивной		мощностью,
напряжения (ТРН)			lator (TCVR)	напряжением,		демпфирование
				колебаний, стабилизация напряжения,
				повышение		динамической
				устойчивости
Устройство	управления		Interline Power Flow Controller	Управление	реактивной		мощностью,
распределением	мощности	между	(IPFC)	напряжением,		демпфирование
линиями				колебаний, стабилизация напряжения,
				повышение		динамической
				устойчивости

99

Устройство междуфазного управления	Interphase Power Controller ( IPC)	Управление	активной и реактивной
мощностью		мощностью,	напряжением,
		компенсация реактивной мощности
Высоковольтная передача постоянного	High Voltage Direct Current (HVDC)	Независимое	от частоты управление
тока (ВВПТ)		мощностью, напряжением, повышение
		устойчивости

СТАТКОМ, ССПК, ОРПМ, IPFC как правило выполнены на базе источников напряжения в основе которых схемы на биполярных транзисторах с изолированным затвором (IGBT) или Коммутируемых тиристорах с изолированным затвором (IGCT)

100