Беляев Андрей Николаевич
доктор технических наук, профессор

© Беляев А.Н., кафедра «Электрические системы и сети», СПбГПУ, 2012 г.

О себе

Научные исследования

Управляемые шунтирующие реакторы в сетях 110-500 кВ

выдержки из статьи Беляев А.Н., Смоловик С.В., Фролов О.В. Обоснование целесообразности установки управляемых реакторов на станциях для компенсации избыточной реактивной мощности // Материалы научно-практической конференции «Научные исследования и инновационная деятельность». СПб. СПбГПУ, 2007. с. 78-86.

 

Шунтирующие реакторы используются во всем мире в качестве одного из средств компенсации реактивной мощности на линиях электропередачи  высших классов напряжения. Известно, что наличие постоянно включенных реакторов из-за необходимости ограничения перенапряжений в режимах малой нагрузки ведет к снижению пропускной способности линий. Степень компенсации зарядной мощности линий реакторами составляет около 60%, а оставшаяся часть возложена на генераторы электрических станций, которые в режимах малых нагрузок работают в чрезвычайно неблагоприятных условиях, связанных с перегревом лобовых частей обмоток и ускоренной деградацией их изоляции. Все это приводит к необходимости более частого проведения капитальных ремонтов, что существенно увеличивает реальную стоимость турбоагрегатов. В частности, необходимость установки именно управляемых устройств поперечной компенсации возникла на Игналинской АЭС.

Открытое распределительное устройство 330 кВ Игналинской атомной электростанции является узловым распределительным пунктом Литовской энергосистемы, которая входит в ОЭС Северо-Запада. Через шесть ВЛ-330 кВ (одна из которых в габаритах 750 кВ), подключенных шинам ОРУ, осуществляется связь с энергосистемами Литвы, Латвии и Белоруссии.

Поддержание допустимых уровней напряжения и его стабилизация в узловых точках энергосистемы является одной из приоритетных задач в обеспечении надежности работы оборудования. До 2008 года регулирование напряжения в сети 330 кВ вызывало определенные трудности из-за ограниченности выбора инструментов управления. Избыток реактивной мощности, генерируемой линиями электропередачи в Игналинском энергоузле (до 500 МВар), приводил к необходимости поиска средств для ограничения уровней напряжения во время суточного и летнего минимумов.

В этой связи уровни реактивной мощности и напряжения в Игналинском узле регулировались с помощью двух турбогенераторов (ТГ-3, ТГ-4) ИАЭС, которые по этой причине работали в режиме недовозбуждения и потребляли до 280 МВАр. Величина потребления генераторами реактивной мощности ограничивалась условиями устойчивости энергосистемы и обычно не превышали 150 МВАр.

Во время ремонтов единственного работающего второго энергоблока ИАЭС приходилось включать в работу в режиме синхронных компенсаторов гидрогенераторы на Плявинской ГЭС на реке Даугава или регулировать потоки реактивной мощности между энергосистемами Литвы, Латвии и Белоруссии с помощью диспетчерских средств.

В соответствии с международными соглашениями одним из условий вхождения Республики Литва в Европейское сообщество являлось закрытие Игналинской атомной электростанции с последующим возможным строительством на ее площадке новых энергоблоков. При этом в течение не менее 7-10 лет ОРУ-330 кВ остается без регулируемых средств компенсации реактивной мощности, которая генерируется вышеуказанными линиями передач и в минимумах нагрузки приводит к недопустимым превышениям рабочих напряжений.

В этой связи исследовалась целесообразность установки управляемого шунтирующего реактора на примере конкретной электрической станции (Игналинская АЭС) с учетом взаимодействия различных регулируемых устройств.

Разработана обобщенная расчетная методика получения областей D-разбиения для произвольных параметров систем регулирования и конфигурации ЭЭС. На ее основе сформулированы условия обеспечения апериодической и колебательной статической устойчивости при установке управляемого шунтирующего реактора на шины крупной электростанции для компенсации реактивной мощности отходящих ЛЭП в условиях совместной работы УШР с АРВ генераторов. Показана нецелесообразность чрезмерного уменьшения эквивалентной постоянной времени системы регулирования УШР. Получено подтверждение положения о том, что система возбуждения генераторов станции адекватно демпфирует послеаварийные качания и вмешательства дополнительного устройства в этот процесс не требуется, а основной задачей, возлагаемой на управляемый реактор является компенсация избыточной зарядной мощности ЛЭП в нормальных режимах работы системы. На основании выполненных расчетов статической и динамической устойчивости сформулированы необходимые технические требования к системам регулирования УШР.