В работе исследуются особенности холостого хода компенсированной ЛЭП СВН с подключением реакторных пунктов в разных точках ЛЭП, например, в конце (рис. 128), а также некомпенсированных ЛЭП.
| Рис. 128 |
Часть 1
Рассмотрим пример выполнения расчетов по части 1 хода выполнения работы для следующих исходных данных: номинальное напряжение ЛЭП Uном = 750 кВ, марка провода – 4´АС–500/64; длина ЛЭП l = 700 км.
Определим по табл.10 погонные параметры для заданной марки провода: r 0 = 0,015 Ом/км, х 0 = 0,303 Ом/км, b 0 = 3,9×10-6 См/км, g 0 = 2,95×10-8 См/км.
Важно! Обратите внимание: в программе Lepsnv3.exe и, соответственно, в табл. 10 и следующих расчетах для обозначения погонных параметров схемы замещения используются обозначения, отличные от принятых в разделе 2.4.1. (вместо R 0 использовано r 0, 
– х 0, 
– b 0, G 0 – g 0).
| Таблица 10 | ||||
| Марка провода | r 0, Ом/км | х 0, Ом/км | b 0×10-6, См/км | g 0×10-8, См/км |
| 3´АС–300/66 | 0,033 | 0,310 | 3,970 | 2,600 |
| 3´АС–330/43 | 0,029 | 0,308 | 3,600 | 2,280 |
| 3´АС–400/51 | 0,024 | 0,306 | 3,623 | 2,000 |
| 3´АС–500/64 | 0,020 | 0,304 | 3,645 | 1,360 |
| 5´АС–240/56 | 0,024 | 0,308 | 3,760 | 2,844 |
| 5´АС–300/66 | 0,020 | 0,288 | 4,110 | 2,436 |
| 5´АС–400/51 | 0,015 | 0,286 | 4,130 | 2,027 |
| 4´АС–400/93 | 0,019 | 0,289 | 4,130 | 1,920 |
| 4´АС–500/64 | 0,015 | 0,303 | 3,900 | 2,951 |
| 8´АС–300/48 | 0,012 | 0,266 | 4,433 | 2,268 |
| 8´АС–330/43 | 0,011 | 0,270 | 4,380 | 2,072 |
Осуществим расчет волновых параметров линии без учета потерь.
Коэффициент изменения фазы a0:
рад/км.
Волновая длина линии l:
рад.
Волновое сопротивление ЛЭП без учета потерь zВ:
Ом.
Определим распределение напряжения вдоль разомкнутой некомпенсированной линии передачи. Наибольшее напряжение имеет место на открытом конце линии:
кВ
Полученное значение больше максимально допустимого:
кВ,
поэтому для осуществления допустимого режима холостого хода передачи необходимы компенсирующие устройства.
Распределение напряжения (рис. 129) по длине ЛЭП при отсчете координаты х от начала ЛЭП (см. рис. 128) рассчитывается по формуле:
.
| Рис. 129 |
Рассчитаем потери активной мощности в ЛЭП. Потери мощности в ЛЭП от протекания зарядных токов:
МВт.
Потери мощности на корону:
МВт.
Итого, суммарные потери активной мощности в ЛЭП:
МВт.
Определим длину ЛЭП, при которой в режиме холостого хода без компенсирующих устройств будет обеспечен допустимый уровень напряжения. В этом случае:
,
откуда, с учетом того, что U 1 = Uном:
км.
Определим необходимую мощность реакторного пункта в конце линии при компенсации половины зарядной мощности, генерируемой половиной ЛЭП. Желаемая проводимость реакторов:
См.
Соответственно, желаемая мощность:
МВар.
При такой мощности реакторов будет наблюдаться симметрия режима, точка потокораздела в этом случае находится в середине линии, где будет наблюдаться максимальное напряжение:
кВ.
Как видно, результат расчета максимального напряжения превышает предельно допустимое значение кВ. Однако следует учитывать, что это величина несколько завышена в сравнении действительной из-за неучета потерь активной мощности в расчете волновых параметров ЛЭП, в то время как величина потерь в действительности существенна и по результатам расчета составляет 43,262 МВт.
Распределение напряжения (рис. 130) по длине ЛЭП для случая компенсации половины зарядной мощности при отсчете координаты х от начала ЛЭП рассчитывается по формуле:
.
Как видно из рис. 130, компенсация с выбором мощности реакторного пункта равной 
обеспечивает строго симметричную эпюру напряжения с максимумом в середине ЛЭП и строгим равенством напряжений U 1 и U 2 номинальному значению.
| Рис. 130 |
Пусть в качестве компенсирующих устройств мы можем выбирать заземляющие реакторы из перечня, представленного в табл. 11. – типа РОДЦ – реакторы однофазные с дутьевым охлаждением (с принудительной циркуляцией масла).
| Таблица 11 | ||
| Марка реакторной группы | Реактивная мощность одной фазы Q, МВар | Номинальное напряжение, кВ |
| 3´РОДС–60/525 | 
| |
| 3´РОДС–110/787 | 
| |
| 3´РОДС–300/1200 | 
|
По номинальному напряжению и максимальному соответствию найденной желаемой мощности выбираем для рассматриваемого примера реакторный пункт из трех групп 3´РОДС–110/787, подключаемых в конце ЛЭП, с общей мощностью:
МВар.
Важно! Ограниченный выбор компенсирующих реакторов обусловлен использованием указанных в табл. 11 разновидностей в программе Lepsnv3.exe. В реальных расчетах выбор осуществляется по условию 
из всех доступных к использованию разновидностей реакторов.
При выборе мощности реакторного пункта больше найденной расчетной желаемой мощности будет иметь место некоторая перекомпенсация линии, а точка потокораздела реактивной мощности сместится ближе к началу ЛЭП. Определим распределение напряжения при установке выбранных реакторов. Действительная проводимость реакторов:
См.
Длина компенсируемого участка (точка потокораздела от начала ЛЭП) составляет:
На расстоянии от начала линии, равном lком, будет наблюдаться максимальное напряжение, равное:
кВ.
Найденное значение Umax меньше кВ, следовательно, установка реакторов выбранной мощности в конце ЛЭП ограничивает уровень напряжения до допустимого значения. Определим величину напряжения в конце ЛЭП:
кВ.
Т.о., при реализации выбранного варианта компенсации – с подключением реакторного пункта в конце ЛЭП – будет иметь место понижение напряжения ниже номинального значения на разомкнутом конце линии из-за бóльшей по сравнению с расчетным желаемым значением мощности QP .
Распределение напряжения (рис. 131) по длине ЛЭП для выбранного варианта компенсациипри отсчете координаты х от начала ЛЭП рассчитывается по формуле:
.
Как и следовало ожидать, из-за выбора мощности реакторного пункта больше расчетного желаемого значения, эпюра напряжения утратила симметричность – максимум смещен к началу ЛЭП и имеет место перекомпенсация – напряжение в конце ЛЭП меньше номинального и составляет расчетную величину 705,909 кВ (см. рис. 131).
| Рис. 131 |
Рассмотрим случай компенсации с установкой двух реакторных пунктов – в середине и конце ЛЭП – для компенсации каждой из них трети волновой длины передачи. Желаемая проводимость каждого пункта реакторов в этом случае составит:
См.
Соответственно, желаемая мощность:
МВар.
По номинальному напряжению и максимальному соответствию найденной желаемой мощности выбираем для рассматриваемого примера реализацию каждого реакторного пункта в виде двух групп 3´РОДС–110/787, с общей мощностью:
МВар.
Как видно, и в этом случае будет иметь место перекомпенсация ЛЭП, однако ввиду меньшей разницы между расчетной мощностью реакторного пункта и желаемой мощностью можно ожидать меньшее понижение напряжения от номинального значения в конце ЛЭП [5, 9, 26].
Часть 2
Модельные эксперименты по части 2 хода работы выполняются в программе Lepsnv3.exe. После ввода исходных данных для моделирования ЛЭП выбор исследуемого режима осуществляется в поле Число компенсирующих пунктов (рис. 132– а) – ноль соответствует ЛЭП без компенсации, 1 и 2 – числу компенсирующих пунктов.
| Рис. 132 |
| а) |
| б) |
В режиме моделирования ЛЭП без компенсации необходимо получить распределение напряжения по длине ЛЭП для заданной длины и для рассчитанной в первой части работы допустимой длины lдоп, при которой в режиме холостого хода без компенсирующих устройств будет обеспечен допустимый уровень напряжения (на графике в Lepsnv3.exe отображается голубой пунктирной линией).
Если число компенсирующих реакторных пунктов выбрано не равным нулю, то на схеме ЛЭП появляется условное изображение реактора (реакторов). Щелчок правой кнопкой мыши по изображению реактора вызывает диалоговое окно задания типа и количества реакторных групп (рис. 132– б). Щелчок по кнопке «ОК» приводит к сохранению параметров реакторов и выполнению расчета режима. Результаты расчета выводятся в виде графиков в окне Графика и в виде расчетных значений параметров режима – в окне Результаты расчета пункта меню Расчет. Так, на рис. 133 показано полученное распределение напряжения по длине линии для расчетного примера части 1 хода выполнения работы при подключении двух реакторных групп и окно с результатами расчета параметров режима. Результат расчета величины напряжения на открытом конце ЛЭП (U 2) отображается непосредственно на схеме ЛЭП.
| Рис. 133 |
Для указания координаты подключения реакторной группы используется задатчик с перетаскиваемым маркером для приближенного задания координаты подключения (см. рис. 132– б) и кнопок 
для точного задания. Расположение выбранного реактора (в километрах от начала ЛЭП) показывается в индикаторе в правом нижнем углу задатчика.
Выбор вида зависимости, отображаемой в окне Графика программы Lepsnv3.exe выполняется в окне меню, вызываемого щелчком правой кнопки мыши [23].
Варианты индивидуальных заданий
| № | Номинальное напряжение Uном, кВ | Марка провода | Длина линии l, км |
| 1. | 8´АС–330/43 | ||
| 2. | 5´АС–240/56 | ||
| 3. | 8´АС–300/48 | ||
| 4. | 4´АС–400/93 | ||
| 5. | 4´АС–500/64 | ||
| 6. | 4´АС–500/64 | ||
| 7. | 5´АС–400/51 | ||
| 8. | 8´АС–330/43 | ||
| 9. | 3´АС–300/66 | ||
| 10. | 4´АС–500/64 | ||
| 11. | 3´АС–400/51 | ||
| 12. | 8´АС–300/48 | ||
| 13. | 5´АС–300/66 | ||
| 14. | 8´АС–330/43 | ||
| 15. | 3´АС–300/43 | ||
| 16. | 5´АС–240/56 | ||
| 17. | 4´АС–400/93 | ||
| 18. | 5´АС–300/66 | ||
| 19. | 4´АС–400/93 | ||
| 20. | 3´АС–400/51 | ||
| 21. | 5´АС–240/56 | ||
| 22. | 5´АС–300/66 | ||
| 23. | 3´АС–400/51 | ||
| 24. | 3´АС–300/66 | ||
| 25. | 5´АС–400/51 | ||
| 26. | 5´АС–400/51 | ||
| 27. | 8´АС–300/48 | ||
| 28. | 3´АС–300/43 |
Задания на защиту работы
Целью защиты лабораторной работы является проверка самостоятельности ее выполнения и понимания полученных результатов. В процессе защиты работы студент должен по заданию преподавателя продемонстрировать умения:
- понимание особенностей режима холостого хода линий дальней электропередачи и причин повышения напряжения на разомкнутом конце некомпенсированной линии;
- знание методов, используемых для предотвращения повышения напряжения в режиме холостого хода ЛЭП и малых нагрузок;
- знание условий выбора мощности реакторов, устанавливаемых на линии, и понимание влияния места расположения реакторов на распределение напряжения вдоль линии;
- выполнение любого расчета хода выполнения работы для измененных исходных данных.
