Компенсация параметров дальних электропередач

Технически работоспособными являются относительно короткие ЛЭП, пропускная способность которых ограничена.
Обеспечить заданные уровни пропускной способности, отличных от естественных, можно за счёт изменения параметров ЛЭП с помощью средств компенсации.
Компенсированные линии – такие линии, у которых средствами компенсации добиваются сокращения волновой длины или эквивалентной длины (при наличии сосредоточенной емкости).
Разделяют продольную и поперечную компенсацию. Под продольной компенсацией понимается изменение индуктивности линии, под поперечной - изменение её ёмкости.
Индуктивной компенсацией называют компенсацию с помощью реакторов, ёмкостной - компенсацию с помощью конденсаторных батарей.

Рассмотрим продольную компенсацию, равномерно распределенную вдоль линии.

Рассмотрим поперечную компенсацию, равномерно распределенную вдоль линии.

Относительные изменения волновых параметров линии
при использовании продольной и поперечной компенсации.

Основные схемы компенсации линий.
1. Продольная компенсация ёмкостью.
2. Поперечная компенсация индуктивностью.
3. Смешанная компенсация.

Настроенные ЛЭП – такие линии, у которых с помощью средств настройки достигается увеличение волновой длинны.
Основные схемы настройки линий.
2. Настройка поперечной ёмкостью.
1. Настройка продольной индуктивностью.
3. Смешанная настройка.

Линии с устройствами продольной компенсации (УПК).
Как показала эксплуатация, УПК являются надёжным и эффективным средством увеличения пропускной способности ЛЭП.
Место, количество и мощность УПК должны определяться с учётом следующих факторов:
устойчивость системы ;
распределение напряжения вдоль линии и возможность его регулирования;
наличие переключательных пунктов и подстанций;
условие селективной работы релейной защиты.

Варианты включения УПК на параллельных линиях.
1. В серединах участков линий.
2. На стыках участков линий.
3. Комбинация.
При отключении одного участка, ток в другом удваивается т.е. необходим запас мощности УПК.
При отключении одного из участков, меняется степень компенсации.
Наиболее гибкий и удобный. Конденсаторы разбиты на 2
группы.

Одновременно с увеличением пропускной способности при увеличении степени компенсации, возрастает и ток КЗ. Чтобы это предотвратить, стараются выполнить условие: ток короткого замыкания после УПК должен иметь индуктивный характер. Поэтому при установке УПК в середине ЛЭП принимают
Следует отметить, что эффект от УПК зависит и от того, где установка расположена на линии. Расчёты показывают, что учёт сопротивлений трансформаторов и генераторов требует приближение УПК к началу линии.

Факторы, ограничивающие компенсацию при включении УПК в середине линии.
степень компенсации выбирается из условий устойчивости системы;
при наличии УПК увеличиваются потери, т.е. кпд линии падает;
применение УПК на линии в ряде случаев может привести к самовозбуждению и самораскачиванию синхронных машин;
степень компенсации может ограничиваться условиями работы релейной защиты.

Наибольший эффект от установки УПК получается в том случае, когда напряжение до батареи равно напряжению после неё. Это может быть достигнуто, когда реактивная мощность до и после УПК будут иметь равные значения и противоположные направления.
УПК должны быть расположены в точке потокораздела реактивной мощности т.е. в серединах и на стыках участков линий.
Векторная диаграмма линии с УПК середине линии, при степени компенсации Кс=0,25 и активно-индуктивном характере тока.

Определение параметров УПК.
Рассмотрим расположение УПК на одной из промежуточных подстанций.
УПК собирают из отдельных конденсаторов, параметры которых известны.
Если принять, что номинальные ток и напряжение батареи равны току и номинальному напряжению электропередачи, то
Ёмкость и мощность батареи определяются соединением конденсаторов:
- число параллельно соединённых элементов;
- число последовательно соединённых элементов.
где Хс и Qc – ёмкостное сопротивление и мощность одного конденсатора.

Выбор степени компенсации производится с учётом факторов:
минимум затрат;
обеспечение требуемой пропускной способности.
Согласно ПУЭ, должно быть обеспечено 20% запаса по устойчивости.
Учитывая, что
можно найти необходимое значение λЛ:

Разомкнутые линии
Разомкнутая линия – такая двухцепная линия, у которой провода одноименных фаз расположены на одной опоре.
Разомкнутые ЛЭП используют естественное ёмкостное сопротивление для компенсации индуктивного сопротивления линии. Первый провод присоединяется только к п/ст А, а второй – только к В. При некоторой длине линии ёмкость проводов полностью компенсирует индуктивное сопротивление линии.
Разомкнутые ЛЭП работают в условиях, близких резонансу токов.
Для выравнивания плотности тока необходимо изменять сечение, оно будет больше у головного участка и меньше к концу линии.