FACTS (Flexible Alternative Current Transmission Systems ) — гибкие системы передачи переменного тока как физическая основа умных сетей

Развитие электроэнергетических сетей неизбежно оборачивается двумя проблемами. Во-первых, получившаяся сложнозамкнутая и многоуровневая система не может функционировать без жестких механизмов управления (автоуправления). Во-вторых, дальнейшее развитие системы требует вовлечения новых земель, что в условиях введения частной собственности на землю, оказывается весьма дорогим удовольствием. В сложившихся условиях весьма многообещающе выглядит идеология интеллектуальных сетей (Smart Grid), которая позволяет обеспечить управляемость и повысить передающую способность сетей. Ряд специалистов уже высказались в том ключе, что повышение интеллектуальности (управляемости) сетей является малобюджетной альтернативой строительства новых Л.Э.П.. Собственно, с некоторых пор движение в сторону управляемых сетей стало официально объявленной политикой российских сетевиков. 29 мая 2006 г. появился приказ РАО «ЕЭС России» №380 «О создании управляемых линий электропередачи и оборудования для них».

Что такое FACTS

В лексиконе российских энергетиков понятие «управляемые линии» фактически тождественно термину «гибкие линии» или FACTS (Flexible Alternative Current Transmission Systems — гибкие системы передачи переменного тока). В свою очередь FACTS можно считать подсистемой «умных линий» SmartGrid. Чаще всего SmartGrid разделяют на следующие направления:1) Экономически эффективные технологий малой и средней генерации, включая альтернативные источники.2) Новое поколение устройств автоматизации (АСУ ТП, РЗА и пр.).3) Информационно-технологических системы для центров управления энергосистем.4) Активное электротехническое сетевое оборудование (FACTS), способное гибко менять характеристики передачи или преобразования электрической энергии с целью оптимизации режимов сети сразу по нескольким критериям: пропускная способность, уровень технологических потерь, устойчивость, перераспределение потоков мощности, качество электрической энергии и пр.В данной статье разговор пойдет только о последней (по списку, но не по значимости) составляющей умных сетей – об оборудовании для гибких линий (они же FACTS). Его применение позволяет повысить пропускную способность линий (по некоторым оценкам – до 20%), обеспечить устойчивую работу энергетические системы, обеспечить заданные диспетчером параметры сети, что предотвращает потери электрической энергии (до 40%). FACTS.Как замечает заместитель генерального директора, научный руководитель ОАО «НТЦ электроэнергетики», научный руководитель ВНИИЭ Юрий Шакарян, управляемые электропередачи, благодаря высокому быстродействию силовой электроники, способны воздействовать на происходящие в электроэнергетических системах процессы в режиме on-line, благодаря чему электропередачи превращаются из пассивных средств транспорта электрической энергии в активные устройства управления режимами работы.Юрий Шакарян предлагает такой вариант деления устройств FACTS на группы:- различного рода статические преобразователи в электропередачах переменного тока;- вставки постоянного тока и электропередачи постоянного тока;- электромашинные комплексы, состоящие из электрических машин переменного тока или ТС в комбинации с устройствами силовой электроники.В данной статье рассматриваются только статические устройства – то есть представители первых двух групп. Всего существует несколько десятков устройств FACTS: статические синхронные компенсаторы, управляемые реакторы и конденсаторные батареи как с тиристорным, так и с механическим переключением и т.д. Наиболее же распространены сегодня устройства компенсации реактивной мощности, а так же устройства, выполняющие несколько функций, одной из которых опять же является компенсации реактивной мощности.Снижение перетоков реактивной мощности в сети позволяет снизить потери активной энергии и напряжения, регулировать напряжение в энергосистеме, снизить загрузку Л.Э.П. и ТС. К устройствам компенсации реактивной мощности относится следующее оборудование: кондесаторные батареи (БСК); шунтирующие реакторы; фильтры высших гармоник; статические тиристорные компенсаторы (СТК) и пр.

Управляемые шунтирующие реакторы

Управляемые шунтирующие реакторы (УШР) – наиболее широко внедряемые устройства FACTS. УШР обеспечивают регулирование напряжения (реактивной мощности) в режиме реального времени.В простейшем виде реактор – это катушка индуктивности, потребляющая реактивный ток индуктивного характера. УШР – это переменное индуктивное сопротивление, плавно регулируемое подмагничиванием ферромагнитных элементов магнитной цепи. Данное устройство дополнительно выполняет функции полупроводникового ключевого прибора, что достигается за счет работы магнитной системы реактора в области глубокого насыщения. На холостом ходу реактора величина потребляемой реактивной мощности не превышает 3% номинального значения. Для увеличения загрузки реактора необходимо дополнительное подмагничивания магнитной системы. Оно происходит при подключении регулируемого источника постоянного напряжения к обмоткам управления (находятся на стержнях, установленных по два на фазу). Поток подмагничивания, в соседних стержнях направлен в разные стороны. Его нарастание вызывает насыщение стержней в соответствующие полупериоды тока, что в свою очередь, приводит к возникновению и возрастанию тока в сетевой обмотке. Изменение величины тока подмагничивания приводит к изменению тока сетевой обмотки, за счет чего обеспечивается плавное изменение уровней напряжения в точке подключения УШР и величина потребляемой им реактивной мощности.Шунтирующие реакторы компенсируют избыток реактивной мощности, снижают ее переток, при этом уменьшается ток в линиях, снижаются активные потери. В транзитных сетях с резко переменным графиком нагрузки, кроме того сокращается число коммутаций неуправляемых устройств. Помимо оптимизации режима работы сетей, результатом работы УШР становится увеличение срока службы оборудования. Наибольший эффект установки УШР проявляется в сетях 220 килоВ и выше на межсистемных Л.Э.П. с реверсивными перетоками активной мощности, загрузка которых в течение суток может меняться от нуля до предельно допустимой по пропускной способности.

Рис. 1 УШР на подстанции «Кудымкар» сетей Пермэнерго

Статические компенсаторы реактивной мощности Статические компенсаторы реактивной мощности (СКРМ) основаны на использовании управляемых реакторов и конденсаторных батарей. При параллельном их включении мощность всего устройства равна алгебраической сумме мощностей реактора и конденсаторной батареи (рис. 2). Весьма полезным свойством компенсаторов реактивной мощности на базе УШР является возможность подключения в точку необходимой компенсации реактивной мощности без использования промежуточных устройств. Это особенно важно для создания гибких линий электропередач с применением плавно-регулируемых устройств компенсации реактивной мощности по концам линии. Перспективно использование СКРМ в сетях с реверсивными перетоками активной мощности, в системах со слабыми межсистемными связями и в протяженных распределительных сетях.

Рис. 2 Принципиальная схема СКРМ на базе УШР

Еще записи на эту же тему:



Страницы: 1 2

Один комментарий к “FACTS (Flexible Alternative Current Transmission Systems ) — гибкие системы передачи переменного тока как физическая основа умных сетей”

  • galloping_conductors | 16 Август, 2012, 23:27

    Давно бы следовало использовать СТАТКОМ’ы, еще в СССР !, ! Всё экономили, экономили а ведь это важный элемент системы умной сети «генерация-сети ВЛ- потребитель».
    Однако регулирование режимов передачи эл. и магнитной мощности зависит не только от наличия и баланса этих мощностей в энергосистеме + потребитель (конденсаторы), но и от конструкции самих ВЛ. И дело здесь не только в проблеме старения ВЛ. Речь идет о 10-50% -ом возможном уровне регулирования магнитной энергии на компактных ВЛ. Они тоже при этом должны быть умными как элемент этой единой системы! К сожалению у ведущих НИИИ решение этой проблемы ныне практически не прослеживается в печати. Особенно для ВЛ сверхвысокого напряжения. Вот два примера:
    1. Доктор механики Renaud KEUTGEN (Galloping Phenomena A Finine Element Approach.Universite de Liege Faculte des sciences appliqués. 1999. Deport legal: D/1999/0480/15. ISSN 0075-9333. These de doctorat), констатируя тяжелое положение из-за пляски на ВЛ 1100 кВ в Казахстане (см. дословный текст на стр.3 диссертации: ” For example, on the last five years galloping represented 20% of the dеmage of a 1100 kV transmission line situated in Kazakhstan”) не дает каких-либо рекомендаций по этому поводу, так как за рубежом нет решения проблемы.
    Однако решение есть в России, см. твиты и сайты автора http://пляска-вл.рф/ и http://umnaja-vl.ru/ .Есть даже положительное РЕШЕНИЕ секции НТС Центра электротехнического оборудования ”ОАО НТЦ электроэнергетики” по теме ”Совершенствование конструкций ВЛ с учетом фактора интенсивности пляски проводов” от 8 Июля 2010, г. Москва. Однако пока это решение не востребовано! А ведь речь идет об энергомосте Сибирь-Центр и др. см. твит: https://twitter.com/neotron7/status/236129446644555776 и блог Ржевского Сергей Семеновича,
    http://umnajavl.livejornal.com/

    2. На втором упомянутом выше сайте перечислены 12 технических проблем умных ВЛ России. Кто займется этими проблемами, если даже в планах НИОКР их нет! Ситуация повторяется та же, что была лет 20 тому назад со СТАТКОМом, только теперь с ВЛ!

Оставить комментарий (Зарегистрируйтесь и пишите коментарии без CAPTCHи !)

 
© 2008-2018 EnergyFuture.RU Профессионально об энергетике. All rights reserved. Перепечатка материалов разрешается при условии установки активной гиперссылки на EnergyFuture.RU.