Mesures pour améliorer la stabilité et le fonctionnement continu des lignes électriques sur de longues distances

La stabilité du fonctionnement parallèle de la ligne électrique joue le rôle le plus important dans la transmission de l'énergie électrique sur de longues distances. Selon les conditions de stabilité, la capacité de transmission de la ligne augmente proportionnellement au carré de la tension, et donc l'augmentation de la tension de transmission est l'un des moyens les plus efficaces pour augmenter la charge sur un circuit et ainsi réduire le nombre de circuits parallèles .

Dans les cas où il est techniquement et économiquement impossible de transmettre de très grandes puissances de l'ordre de 1 million de kW ou plus sur de longues distances, alors une augmentation très importante de la tension est nécessaire. Dans le même temps, cependant, la taille de l'équipement, son poids et son coût, ainsi que les difficultés de sa production et de son développement, augmentent considérablement. À cet égard, des mesures ont été développées ces dernières années pour augmenter la capacité des lignes de transmission, ce qui serait bon marché et en même temps assez efficace.

Du point de vue de la fiabilité de la transmission de puissance, il importe de savoir comment stabilité statique et dynamique du fonctionnement en parallèle... Certaines des activités discutées ci-dessous sont pertinentes pour les deux types de stabilité, tandis que d'autres concernent principalement l'un d'entre eux, qui sera discuté en -bas.

Vitesse hors vitesse

Le moyen généralement accepté et le moins cher d'augmenter la puissance transmise est de réduire le temps d'extinction de l'élément endommagé (ligne, sa section séparée, transformateur, etc.), qui se compose du temps d'action protection relais et le temps de fonctionnement de l'interrupteur lui-même. Cette mesure est largement appliquée aux lignes électriques existantes. En termes de vitesse, de nombreuses avancées importantes ont été réalisées ces dernières années, tant dans la protection des relais que dans les disjoncteurs.

La vitesse d'arrêt n'est importante que pour la stabilité dynamique et principalement pour les lignes de transmission interconnectées en cas de défauts sur la ligne de transmission elle-même. Pour les transmissions d'énergie en bloc, où un défaut sur la ligne entraîne l'arrêt du bloc, la stabilité dynamique est importante en cas de défauts dans le réseau de réception (secondaire) et il est donc nécessaire de veiller à l'élimination la plus rapide du défaut dans ce réseau.

Application de régulateurs de tension à grande vitesse

Dans le cas de courts-circuits dans le réseau, dus au passage de courants importants, il y a toujours l'une ou l'autre baisse de tension. Des creux de tension peuvent également se produire pour d'autres raisons, par exemple lorsque la charge augmente rapidement ou lorsque l'alimentation du générateur est coupée, ce qui entraîne une redistribution de l'énergie entre les stations individuelles.

Une diminution de la tension entraîne une forte détérioration de la stabilité du fonctionnement en parallèle... Pour éliminer cela, une augmentation rapide de la tension aux extrémités de la transmission de puissance est nécessaire, ce qui est obtenu en utilisant des régulateurs de tension à grande vitesse qui affectent l'excitation des générateurs et augmenter leur tension.

Cette activité est l'une des moins chères et des plus efficaces. Cependant, il est nécessaire que les régulateurs de tension aient une inertie, et de plus, le système d'excitation de la machine doit fournir le taux de montée nécessaire de la tension et son amplitude (multiplicité) par rapport à la normale, c'est-à-dire la dite plafond ".

Amélioration des paramètres matériels

Comme mentionné ci-dessus, la valeur totale résistance de transmission comprend la résistance des générateurs et des transformateurs. Du point de vue de la stabilité du fonctionnement en parallèle, l'important est la réactance (la résistance active, comme mentionné ci-dessus, affecte la puissance et la perte d'énergie).

La chute de tension aux bornes de la réactance d'un générateur ou d'un transformateur à son courant nominal (courant correspondant à la puissance nominale), rapportée à la tension normale et exprimée en pourcentage (ou parties d'unité), est l'une des caractéristiques importantes d'un générateur ou transformateur.

Pour des raisons techniques et économiques, les générateurs et les transformateurs sont conçus et fabriqués pour des réponses spécifiques optimales pour un type de machine donné. Les réactances peuvent varier dans certaines limites, et une diminution de réactance s'accompagne généralement d'une augmentation de taille et de poids, et donc de coût.Cependant, l'augmentation du prix des générateurs et des transformateurs est relativement faible et économiquement pleinement justifiée.

Certaines des lignes de transmission existantes utilisent des équipements avec des paramètres améliorés. Il faut également noter qu'en pratique, dans certains cas, on utilise des appareils à réactifs standards (typiques), mais avec une puissance légèrement supérieure, calculée notamment pour un facteur de puissance de 0,8, alors qu'en fait selon le mode de transmission de la puissance , devrait être égal à 0, 9 — 0,95.

Dans les cas où la puissance est transmise à partir de la centrale hydroélectrique et que la turbine peut développer une puissance supérieure à la puissance nominale de 10%, et parfois même plus, puis à des pressions supérieures à celle calculée, une augmentation de la puissance active donnée par le générateur est possible.

Changement de postes

En cas d'accident, l'une des deux lignes parallèles fonctionnant en schéma connecté et sans sélection intermédiaire, elle tombe complètement en panne et donc la résistance de la ligne électrique est doublée. La transmission de deux fois plus de puissance sur la ligne de travail restante est possible si elle a une longueur relativement courte.

Pour les lignes de grande longueur, des mesures spéciales sont prises pour compenser la chute de tension dans la ligne et la maintenir constante à l'extrémité réceptrice de la transmission de puissance. À cette fin, puissant compensateurs synchronesqui envoient de la puissance réactive à la ligne qui compense partiellement la puissance réactive en retard causée par la réactance de la ligne elle-même et des transformateurs.

Cependant, de tels compensateurs synchrones ne peuvent pas garantir la stabilité de fonctionnement d'une transmission de puissance longue.Sur les lignes longues, pour éviter une réduction de la puissance transmise en cas d'arrêt d'urgence d'un circuit, des pôles de commutation peuvent être utilisés, qui divisent la ligne en plusieurs sections.

Des jeux de barres sont disposés aux postes de commutation, auxquels des sections distinctes des lignes sont connectées à l'aide d'interrupteurs. En présence de pôles, en cas d'accident, seule la section endommagée est déconnectée, et donc la résistance totale de la ligne augmente légèrement, par exemple, avec 2 pôles de commutation, elle n'augmente que de 30%, et pas deux fois, comme ce serait le cas en l'absence de postes de commutation.

En termes de résistance totale de l'ensemble de la transmission de puissance (y compris la résistance des générateurs et des transformateurs), l'augmentation de la résistance sera encore moindre.

Séparation des fils

La réactance d'un conducteur dépend du rapport de la distance entre les conducteurs au rayon du conducteur. En règle générale, à mesure que la tension augmente, la distance entre les fils et leur section, et donc le rayon, augmente également. Par conséquent, la réactance varie dans des limites relativement étroites et, dans les calculs approximatifs, elle est généralement prise égale à x = 0,4 ohms / km.

Dans le cas de lignes avec une tension de 220 kV et plus, le soi-disant phénomène est observé. "Couronne". Ce phénomène est associé à des pertes d'énergie, particulièrement importantes par mauvais temps.Afin d'éliminer les pertes corona excessives, un certain diamètre de conducteur est nécessaire. A des tensions supérieures à 220 kV, on obtient des conducteurs denses avec une section si importante qu'elle ne peut être économiquement justifiée.Pour ces raisons, des fils de cuivre creux ont été proposés et ont trouvé une certaine utilisation.

Du point de vue de la couronne, il est plus efficace d'utiliser à la place des fils creux - fendus... Un fil fendu est constitué de 2 à 4 fils séparés situés à une certaine distance les uns des autres.

Lorsque le fil se fend, son diamètre augmente et par conséquent :

a) les pertes d'énergie dues à la couronne sont considérablement réduites,

b) sa résistance réactive et ondulatoire diminue et, par conséquent, la puissance naturelle de la ligne électrique augmente. La puissance naturelle de la ligne augmente approximativement lors de la séparation de deux brins de 25 à 30%, de trois à 40%, de quatre à 50%.

Compensation longitudinale

À mesure que la longueur de la ligne augmente, sa réactance augmente en conséquence et, par conséquent, la stabilité du fonctionnement en parallèle se détériore considérablement. La réduction de la réactance d'une longue ligne de transmission augmente sa capacité de charge. Une telle réduction peut être obtenue le plus efficacement en incluant séquentiellement des condensateurs statiques dans la ligne.

De tels condensateurs dans leur effet sont opposés à l'action de l'auto-inductance de la ligne, et donc à un degré ou à un autre ils la compensent. Par conséquent, cette méthode porte le nom général compensation longitudinale... En fonction du nombre et de la taille des condensateurs statiques, la résistance inductive peut être compensée pour l'une ou l'autre longueur de ligne. Le rapport de la longueur de la ligne compensée à sa longueur totale, exprimé en parties d'unité ou en pourcentage, est appelé le degré de compensation.

Les condensateurs statiques inclus dans la section de la ligne de transmission sont exposés à des conditions inhabituelles qui peuvent se produire lors d'un court-circuit à la fois sur la ligne de transmission elle-même et à l'extérieur de celle-ci, par exemple dans le réseau de réception. Les plus graves sont les courts-circuits sur la ligne elle-même.

Lorsque de grands courants de secours traversent les condensateurs, la tension dans ceux-ci augmente considérablement, bien que pendant une courte période, mais cela peut être dangereux pour leur isolation. Pour éviter cela, un entrefer est connecté en parallèle avec les condensateurs. Lorsque la tension aux bornes des condensateurs dépasse une certaine valeur présélectionnée, l'écart est coupé et cela crée un chemin parallèle pour que le courant de secours circule. L'ensemble du processus se déroule très rapidement et après son achèvement, l'efficacité des condensateurs est à nouveau restaurée.

Lorsque le degré de compensation ne dépasse pas 50%, alors l'installation la plus appropriée est batteries de condensateurs statiques en milieu de ligne, tandis que leur puissance est quelque peu réduite et que les conditions de travail sont facilitées.