تدابير لتحسين الاستقرار والتشغيل المستمر لخطوط الكهرباء لمسافات طويلة

يلعب استقرار التشغيل المتوازي لخط الطاقة الدور الأكثر أهمية في نقل الطاقة الكهربائية عبر مسافات طويلة. وفقًا لظروف الاستقرار ، تزداد سعة نقل الخط بالتناسب مع مربع الجهد ، وبالتالي فإن زيادة جهد النقل هي إحدى أكثر الطرق فعالية لزيادة الحمل على الدائرة وبالتالي تقليل عدد الدوائر المتوازية .

في الحالات التي يكون فيها من غير العملي تقنيًا واقتصاديًا نقل قوى كبيرة جدًا تصل إلى مليون كيلوواط أو أكثر عبر مسافات طويلة ، عندئذٍ يلزم زيادة كبيرة جدًا في الجهد. ومع ذلك ، في الوقت نفسه ، يزداد بشكل كبير حجم المعدات ووزنها وتكلفتها ، فضلاً عن الصعوبات في إنتاجها وتطويرها. في هذا الصدد ، تم تطوير إجراءات في السنوات الأخيرة لزيادة قدرة خطوط النقل ، والتي ستكون رخيصة وفي نفس الوقت فعالة للغاية.

من وجهة نظر موثوقية نقل الطاقة ، من المهم مدى الاستقرار الثابت والديناميكي للتشغيل المتوازي ... بعض الأنشطة التي تمت مناقشتها أدناه ذات صلة بكلا النوعين من الاستقرار ، في حين أن البعض الآخر مخصص بشكل أساسي لأحدهما ، والذي سيتم مناقشته في الداخل.

السرعة خارج السرعة

الطريقة المقبولة عمومًا والأرخص لزيادة القدرة المرسلة هي تقليل الوقت اللازم لإيقاف تشغيل العنصر التالف (الخط ، قسمه المنفصل ، المحول ، إلخ) ، والذي يتكون من وقت الإجراء حماية التتابع ووقت تشغيل المفتاح نفسه. يتم تطبيق هذا المقياس على نطاق واسع على خطوط الكهرباء الحالية. فيما يتعلق بالسرعة ، تم إحراز تقدم كبير في السنوات الأخيرة في كل من حماية المرحل وقواطع الدائرة.

سرعة التوقف مهمة فقط للاستقرار الديناميكي وبشكل أساسي لخطوط النقل المترابطة في حالة حدوث أعطال في خط النقل نفسه. بالنسبة لعمليات نقل الطاقة ، حيث يؤدي عطل على الخط إلى إغلاق الكتلة ، يكون الاستقرار الديناميكي مهمًا في حالة حدوث أعطال في شبكة الاستقبال (الثانوية) وبالتالي من الضروري العناية بأسرع إزالة للخطأ في هذه الشبكة.

تطبيق منظمات الجهد العالي السرعة

في حالة الدوائر القصيرة في الشبكة ، بسبب تدفق التيارات الكبيرة ، هناك دائمًا انخفاض واحد أو آخر في الجهد. يمكن أن تحدث انخفاضات الجهد أيضًا لأسباب أخرى ، على سبيل المثال ، عندما يزداد الحمل بسرعة أو عند إيقاف تشغيل طاقة المولد ، مما يؤدي إلى إعادة توزيع الطاقة بين المحطات الفردية.

يؤدي انخفاض الجهد إلى تدهور حاد في استقرار التشغيل المتوازي ... وللتخلص من ذلك ، يلزم زيادة سريعة في الجهد في نهايات نقل الطاقة ، والتي يتم تحقيقها باستخدام منظمات الجهد عالية السرعة التي تؤثر إثارة المولدات وزيادة توترها.

هذا النشاط هو من أرخص الأنشطة وأكثرها فعالية. ومع ذلك ، فمن الضروري أن يكون لمنظمات الجهد القصور الذاتي ، وبالإضافة إلى ذلك ، يجب أن يوفر نظام الإثارة الخاص بالماكينة المعدل اللازم لارتفاع الجهد وحجمه (تعدده) مقارنةً بالعادي ، أي. ما يسمى ب سقف ".

تحسين معلمات الأجهزة

كما ذكر أعلاه ، القيمة الإجمالية مقاومة الإرسال يشمل مقاومة المولدات والمحولات. من وجهة نظر ثبات العملية الموازية ، فإن الشيء المهم هو التفاعل (المقاومة النشطة ، كما ذكر أعلاه ، تؤثر على الطاقة وفقدان الطاقة).

يعد انخفاض الجهد عبر مفاعلة المولد أو المحول في تياره المقنن (التيار المقابل للطاقة المقدرة) ، المشار إليه بالجهد العادي ويُعبر عنه كنسبة مئوية (أو أجزاء من الوحدة) ، أحد الخصائص المهمة لـ مولد أو محول.

لأسباب تقنية واقتصادية ، تم تصميم المولدات والمحولات وتصنيعها لاستجابات محددة مثالية لنوع معين من الآلات. يمكن أن تختلف التفاعلات ضمن حدود معينة ، ويكون الانخفاض في المفاعلة ، كقاعدة عامة ، مصحوبًا بزيادة في الحجم والوزن ، وبالتالي في التكلفة.ومع ذلك ، فإن الزيادة في أسعار المولدات والمحولات صغيرة نسبيًا ومبررة اقتصاديًا بالكامل.

تستخدم بعض خطوط النقل الحالية معدات ذات معلمات محسنة. وتجدر الإشارة أيضًا إلى أنه في الممارسة العملية ، في بعض الحالات ، يتم استخدام المعدات ذات المواد المتفاعلة القياسية (النموذجية) ، ولكن بقدرة أعلى قليلاً ، محسوبة بشكل خاص لعامل القدرة البالغ 0.8 ، بينما في الواقع وفقًا لطريقة نقل الطاقة ، من المتوقع أن تكون مساوية لـ 0. 9 - 0.95.

في الحالات التي تنتقل فيها الطاقة من المحطة الكهرومائية ويمكن أن يطور التوربين طاقة أكبر من الاسمية بنسبة 10٪ ، وأحيانًا أكثر من ذلك ، ثم عند ضغوط تتجاوز القيمة المحسوبة ، زيادة في الطاقة النشطة التي يمنحها المولد ممكن.

تغيير الوظائف

في حالة وقوع حادث ، يعمل أحد الخطين المتوازيين في مخطط متصل وبدون اختيار وسيط ، فإنه ينهار تمامًا وبالتالي تتضاعف مقاومة خط الكهرباء. يمكن نقل ضعف الطاقة على خط العمل المتبقي إذا كان طوله قصيرًا نسبيًا.

بالنسبة للخطوط ذات الطول الكبير ، يتم اتخاذ تدابير خاصة للتعويض عن انخفاض الجهد في الخط والحفاظ عليه ثابتًا عند الطرف المستقبل لنقل الطاقة. تحقيقا لهذه الغاية ، قوية المعوضات المتزامنةالتي ترسل طاقة رد الفعل إلى الخط الذي يعوض جزئيًا عن القدرة التفاعلية المتأخرة الناتجة عن تفاعل الخط نفسه والمحولات.

ومع ذلك ، لا يمكن أن تضمن هذه المعوضات المتزامنة استقرار التشغيل لنقل الطاقة الطويل.في الخطوط الطويلة ، لتجنب انخفاض القدرة المرسلة في حالة الإغلاق الطارئ لدائرة واحدة ، يمكن استخدام أعمدة التبديل ، والتي تقسم الخط إلى عدة أقسام.

يتم ترتيب Busbars في أعمدة التبديل ، حيث يتم توصيل أقسام منفصلة من الخطوط بمساعدة المفاتيح. في حالة وجود أعمدة ، في حالة وقوع حادث ، يتم فصل القسم التالف فقط ، وبالتالي تزداد المقاومة الإجمالية للخط بشكل طفيف ، على سبيل المثال ، مع أقطاب تبديل 2 ، تزداد بنسبة 30 ٪ فقط ، وليس مرتين ، كما سيكون مع عدم وجود تبديل بين الوظائف.

من حيث المقاومة الكلية لنقل الطاقة بالكامل (بما في ذلك مقاومة المولدات والمحولات) ، ستكون الزيادة في المقاومة أقل.

فصل الأسلاك

تعتمد مفاعلة الموصل على نسبة المسافة بين الموصلات إلى نصف قطر الموصل. مع زيادة الجهد ، كقاعدة عامة ، تزداد أيضًا المسافة بين الأسلاك والمقطع العرضي لها ، وبالتالي نصف القطر. لذلك ، تختلف المفاعلة ضمن حدود ضيقة نسبيًا ، وفي الحسابات التقريبية ، عادةً ما تُؤخذ مساوية لـ x = 0.4 أوم / كم.

في حالة الخطوط ذات الجهد الكهربائي 220 كيلو فولت وأكثر ، يتم ملاحظة ما يسمى بالظاهرة. "تاج". ترتبط هذه الظاهرة بفقدان الطاقة ، وخاصة في الأحوال الجوية السيئة ، وللتخلص من الخسائر المفرطة في الإكليل ، يلزم وجود قطر معين للموصل. عند الفولتية التي تزيد عن 220 كيلو فولت ، يتم الحصول على موصلات كثيفة ذات مقطع عرضي كبير بحيث لا يمكن تبريرها اقتصاديًا.لهذه الأسباب ، تم اقتراح أسلاك نحاسية مجوفة ووجدت بعض الاستخدام.

من وجهة نظر الإكليل ، يكون الاستخدام أكثر فاعلية بدلاً من الأسلاك المجوفة المنقسمة ... يتكون السلك المنفصل من 2 إلى 4 أسلاك منفصلة تقع على مسافة معينة من بعضها البعض.

عندما ينقسم السلك ، يزداد قطره ونتيجة لذلك:

أ) يتم تقليل خسائر الطاقة بسبب الهالة بشكل كبير ،

ب) تقل مقاومته التفاعلية والموجة ، وبالتالي تزداد القوة الطبيعية لخط الطاقة. تزداد القوة الطبيعية للخط تقريبًا عند تقسيم خيطين بنسبة 25-30٪ ، بثلاثة - حتى 40٪ ، بأربعة - بنسبة 50٪.

تعويض طولي

مع زيادة طول الخط ، تزداد تفاعله وفقًا لذلك ، ونتيجة لذلك ، يتدهور استقرار العملية الموازية بشكل كبير. يؤدي تقليل تفاعل خط النقل الطويل إلى زيادة قدرته على التحمل. يمكن تحقيق هذا التخفيض بشكل أكثر فاعلية من خلال تضمين المكثفات الساكنة في الخط بالتتابع.

تكون هذه المكثفات في تأثيرها معاكسة لتأثير الحث الذاتي للخط ، وبالتالي فهي تعوض عنه بدرجة أو بأخرى. لذلك ، هذه الطريقة لها الاسم العام التعويض الطولي ... اعتمادًا على عدد المكثفات الساكنة وحجمها ، يمكن تعويض المقاومة الاستقرائية بطول واحد أو آخر من الخط. تسمى نسبة طول الخط المعوض إلى طوله الإجمالي ، معبراً عنها بأجزاء من وحدة أو كنسبة مئوية ، درجة التعويض.

تتعرض المكثفات الثابتة المدرجة في قسم خط النقل لظروف غير عادية يمكن أن تحدث أثناء دائرة قصر سواء على خط النقل نفسه أو خارجه ، على سبيل المثال في شبكة الاستقبال. أخطر الدوائر القصيرة على الخط نفسه.

عندما تمر تيارات الطوارئ الكبيرة عبر المكثفات ، يزداد الفولتية فيها بشكل كبير ، وإن كان ذلك لفترة قصيرة ، ولكن يمكن أن يكون ذلك خطيرًا على عزلها. لتجنب ذلك ، يتم توصيل فجوة هوائية بالتوازي مع المكثفات. عندما يتجاوز الجهد عبر المكثفات قيمة معينة محددة مسبقًا ، يتم قطع الفجوة وهذا يخلق مسارًا متوازيًا لتدفق تيار الطوارئ. تتم العملية برمتها بسرعة كبيرة وبعد اكتمالها يتم استعادة كفاءة المكثفات مرة أخرى.

عندما لا تتجاوز درجة التعويض 50٪ ، يكون التركيب الأنسب البنوك مكثف ثابت في منتصف الخط ، بينما تقل قوتها إلى حد ما وتسهل ظروف العمل.