Электроэнергетика Казахстана

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Анализ существующей схемы электрической сети НЭС Республики Казахстан

Анализ особенностей существующей схемы, режимов, аварийности, причин нарушения устойчивости выполнен по исходным данным, представленным Заказчиком, а также по результатам ранее выполненных работ по исследованиям устойчивости и управляемости режимов НЭС Республики Казахстан.

Схема НЭС Республики Казахстан по состоянию 01.01.2012 год представлена на рисунке 1.1.1. Электрические связи Национальной сети представлены системообразующей сетью линий электропередачи 220-500-1150 кВ, обеспечивающих параллельную работу электростанций Казахстана, связь с энергосистемами сопредельных государств и передачу электроэнергии от энергопроизводящих организаций до оптовых потребителей.

В настоящее время конфигурация сети НЭС Республики Казахстан по-прежнему представляется в виде трехлучевой схемы с явно выраженным генерирующим центром из крупных электростанций Павлодарской области. НЭС Республики Казахстан делится на три зоны Северную, Южную и Западную. Причем Западная зона делится на две части (Актюбинскую и Уральскую, Атыраускую и Мангистаускую), Атырауская, Уральская и Мангистауская зона не связаны с НЭС Республики Казахстан электрической сетью по территории Республики.

НЭС Республики Казахстан работает параллельно с ЕЭС России и ОЭС Центральной Азии. Регулирование частоты осуществляется ЕЭС России в диапазоне (50 0,05) Гц. При параллельной работе с РФ участки ВЛ 500 кВ на Севере и Востоке Республики Казахстан используются для передачи транзитных реверсивных потоков электроэнергии между Восточной частью РФ и Уралом. Параллельная работа НЭС Республики Казахстан с Центральной Азией позволяет использовать участки Южной части НЭС Республики Казахстан для передачи транзитной электроэнергии Кыргызстана своим потребителям в восточной части Кыргызстана.

Рисунок 1.1.1 - Карта-схема электрических сетей 110-500 кВ ЕЭС Республики Казахстан по состоянию 01.01.2012 год



2. Режим работы электрической сети НЭС Республики Казахстан по существующей расчетной схеме

Планирование режимов в ЕЭС Республики Казахстан в условиях ОРЭМЭ осуществляется на основе договоров на куплю-продажу, передачу электрической энергии, диспетчеризацию и регулирование электрической мощности. По этим договорам составляются балансы мощности нагрузки и генерации, которые затем используются для составления балансовых перетоков между крупными узлами НЭС Республики Казахстан и энергоузлами сопредельных государств.

Данные по планируемым балансам используются для расчетов базовых режимов. В базовых режимах зимнего максимума и летнего минимума по транзиту Север-ЮГ перетоки мощности направлены по межсистемным связям с Севера на Юг Республики Казахстан, по северному транзиту осуществляются транзитные перетоки между Уралом и Сибирской частью РФ, по южному транзиту осуществляются транзитные перетоки с Центральной Азией. В западной части НЭС Республики Казахстан перетоки мощности направлены по связи 220 кВ из РФ в Уральскую и Атыраускую области.

В связи с тем, что отчётный 2012 год еще не закончился, в таблице 1.1.1 приведен баланс мощности по основным энергозонам ЕЭС Казахстана за контрольный день зимнего месяца 2011г..

Анализ таблицы показывает, что в зимний максимум в целом по Казахстану генерация электроэнергии станциями ЕЭС Казахстана составляет 12 445 МВт, потребление составляет 12 620 МВт, то есть общий дефицит равен 166 МВт, который покрывается за счет сальдо-перетоков из соседних ОЭС.

Кроме этого внутри НЭС Республики Казахстан имеются регионы с существенным дефицитом мощности, который покрывается за счет перетоков мощности внутри НЭС в основном из северной зоны. Так в Южной зоне Казахстана дефицит составляет 1 312 МВт, в Костанайской и Актюбинской областях более 500 МВт.

Результаты расчета уровней напряжения приведены в таблице 1.1.2.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Таблица 1.1.1. - Баланс электроэнергии ЕЭС Республики Казахстан на 21 декабря 2011 года

МВт
ЕЭС РК	0	1	2	3	4	5	6	7	8
Генерация по ЕЭС	11973	11585	11529	11459	11508	11648	11569	11780	11804
Потребление ЕЭС	12258	11897	11669	11519	11537	11598	11690	11992	12442
Сальдо-переток	77	305	132	54	22	-59	113	205	630
Потери ЕЭС	1038	1020	990	965	976	1000	1037	1046	1100
в т.ч. в сети КЕГОК	464	488	484	467	481	486	503	472	512
СЕВЕРНАЯ ЧАСТЬ ЕЭС РК	0	1	2	3	4	5	6	7	8
Генерация	8759	8446	8382	8355	8316	8468	8410	8587	8615
Потребление	7666	7535	7487	7451	7363	7429	7460	7625	7850
Сальдо-переток	-1293	-912	-895	-904	-953	-1039	-950	-963	-765
Потери	423	440	437	416	429	428	447	416	454
в т.ч. в сети КЕГОК	312	339	341	323	335	332	344	309	344
ЮЖНАЯ ЧАСТЬ ЕЭС РК	0	1	2	3	4	5	6	7	8
Генерация	1562	1490	1498	1453	1533	1528	1527	1575	1564
Потребление	2767	2584	2473	2340	2461	2470	2554	2704	2875
Сальдо-переток	1204	1094	975	887	929	943	1027	1130	1311
Потери	502	467	445	440	437	462	480	522	537
в т.ч. в сети КЕГОК	139	135	130	131	132	140	145	152	160
ЗАПАДНАЯ ЧАСТЬ ЕЭС РК	0	1	2	3	4	5	6	7	8
Генерация	1652	1649	1650	1651	1659	1652	1631	1618	1626
Потребление	1826	1779	1710	1728	1713	1698	1675	1663	1717
Сальдо-переток	166	123	52	71	46	37	36	38	83
Потери	114	113	108	109	109	110	110	107	108
в т.ч. в сети КЕГОК	13	14	12	13	14	14	14	10	7
9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19
11989	12183	12287	12247	12256	12095	12051	11856	12210	12259	12576
12712	13009	12844	12785	12658	12577	12522	12440	12682	13162	13245
715	819	570	531	395	475	464	511	466	894	660
1156	1231	1141	1143	1117	1113	1112	1111	1076	1160	1204
513	580	504	501	472	474	476	480	446	468	501
9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19
8740	8934	9011	8996	8966	8791	8723	8527	8833	8836	9162
7935	8188	8024	7978	7814	7743	7719	7598	7927	8092	8064
-805	-746	-965	-1018	-1152	-1048	-1004	-992	-904	-743	-1098
472	537	443	449	422	418	419	420	411	417	449
345	404	328	323	297	299	300	305	286	286	317
9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19
1620	1619	1658	1635	1659	1668	1695	1702	1747	1776	1787
2988	2965	2985	2969	3019	2998	2993	3042	2961	3215	3280
1368	1345	1327	1334	1360	1330	1298	1340	1213	1440	1493
574	584	589	585	586	586	583	582	555	632	641
162	167	167	170	167	167	167	167	152	177	176
9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19
1629	1630	1618	1616	1630	1636	1632	1628	1630	1648	1627
1789	1856	1835	1838	1825	1836	1810	1800	1795	1854	1901
152	220	208	215	188	193	170	163	157	198	265
110	111	109	109	109	109	110	109	109	111	114
7	9	8	8	8	8	9	8	8	5	8

Размещено на http://www.allbest.ru/

Таблица 1.1.2 - Значения напряжения по ПС 500 кВ ЕЭС Казахстана и ОЭС соседних государств по результатам расчетов зимнего максимума за 2012 год

Тип	Название	U_номкВ	U_расчкВ	Откл в %
Нагр	ЭГРЭС-2,500	500	513,32	5,00%
Нагр	ЕЭК 500	500	513,92	2,66%
Нагр	НУРА 500	500	493,21	2,78%
Нагр	РУБЦ.500	500	505,04	-1,36%
Нагр	ИРТЫШСКАЯ	500	512,91	1,01%
Нагр	КЭЗ-1.2	500	510,36	2,58%
Нагр	Граница	500	553,14	2,07%
Нагр	УК500-500	500	503,48	10,63%
Ген	АГАДЫРЬ-500	500	504	0,70%
Нагр	ЖЕЗК-500	500	485,07	0,80%
Ген+	ЮКГРЭС-500	500	512,85	-2,99%
Нагр	Фрун-500	500	502,32	2,57%
Нагр	АА-500	500	502,83	0,46%
Нагр	ЖАМ-500	500	507,48	0,57%
Нагр	ШЫМ-500	500	508,41	1,50%
Нагр	БАРНАУЛ	500	512,66	1,68%
Нагр	АЛТАЙ	500	518,06	2,53%
Нагр	КИРГИЗЭН	500	513,98	3,61%
Ген	ЭКВ. СИБ.	500	500	2,80%
Нагр	ЗАРЯ	500	512,19	0,00%
Нагр	ЮРГА	500	515,52	2,44%
Нагр	НОВО-АНЖЕР.(2реа	500	517,9	3,10%
Нагр	НАЗАР.ГРЭС	500	507,23	3,58%
Нагр	С-Ш.ГЭС	500	518,87	1,45%
Нагр	ИТАТ	500	512,49	3,77%
Нагр	БЕЛОВ.ГРЭС	500	515,43	2,50%
Нагр	НОВОКУЗН.	500	524,99	3,09%
Нагр	АБАКАН-500	500	511,65	5,00%
Нагр	ОЗНАЧЕННОЕ	500	516,2	2,33%
Нагр	ТОМСКАЯ	500	512,61	3,24%
Нагр	ЮЖНАЯ	500	525,8	2,52%
Ген	РЕФ. ГРЭС	500	520	5,16%
Нагр	КОЗЫРЕВО	500	521,45	4,00%
Нагр	БУГУЛЬМА	500	523,59	4,29%
Нагр	БЕКЕТОВО	500	511,36	4,72%
Нагр	УФИМСКАЯ	500	510,04	2,27%
Нагр	КРОПАЧЕВО	500	513,5	2,01%
Нагр	ЗЛАТОУСТ	500	508,13	2,70%
Нагр	БЕРКУТ	500	511,26	1,63%
Нагр	ИРТЫШСКАЯ	500	517,12	2,25%
Нагр	ТЮМЕНЬ	500	515,99	3,42%
Нагр	ЛУГОВАЯ	500	516,67	3,20%
Нагр	ДЕМЬЯНСКАЯ	500	522,24	3,33%
Нагр	НЕЛЫМ	500	521,73	4,45%
Нагр	МАГИСТРАЛЬ	500	521,02	4,35%
Нагр	СОМКИНО	500	521,84	4,20%
Ген	СУРГУТ.ГРЭС1	500	521	4,37%
Нагр	ПЫТЬ-ЯХ	500	523,88	4,20%
Ген	СУРГУТ.ГРЭС2	500	525	4,78%
Нагр	КУСТОВАЯ	500	516,4	5,00%
Нагр	ХОЛМОГОРЫ	500	534,54	3,28%
Нагр	ТРАЧУКОВО	500	521,23	6,91%
Нагр	СИБИРСКАЯ	500	520,83	4,25%
Нагр	БЕЛОЗЕРНАЯ	500	516,9	4,17%
Ген	НВ ГРЭС	500	520	3,38%
Нагр	ШАГОЛ	500	522,54	4,00%
Нагр	МАГНИТОГОР.	500	520,74	4,51%
Нагр	АЛАБЕЛЬ	500	507,03	4,15%
Ген	ТОКТ.ГЭС	500	522	1,41%
Нагр	ЛЕНИНСК.	500	510,11	4,40%
Ген	С-Д.ГРЭС	500	500	2,02%
Нагр	ТАШКЕНТ	500	504,57	0,00%
Ген	Н-АНГР.ГРЭС	500	502	0,91%
Нагр	БАЛАК.	500	544,42	0,40%
Нагр	Куйбышевская	500	525,07	8,88%
Ген	Бараб	500	520	5,01%

Как следует из таблицы 1.1.2 , уровни напряжения в режиме зимнего максимума в сети 220-500 кВ ЕЭС Казахстана в целом соответствуют допустимым.

Однако имеют места следующие факты:

По ПС транзита 500-220 кВ Север-Юг ЕЭС Казахстана Нура, Агадырь, ЮКГРЭС, Алматы, Жезказган, наблюдаются колебания напряжения от 550 до 400 кВ по причине резких изменений перетоков активной мощности от минимальных до предельных по устойчивости величин, что связано с грубыми нарушениями режима со стороны энергосистем ОЭС Центральной Азии;

Отключения-включения реакторов 500 кВ, особенно на ПС Агадырь и ЮКГРЭС от автоматики и вручную достигают 2-3 раза за сутки на каждой из ПС, однако этого недостаточно для поддержания допустимых уровней напряжения.

Аналогичные колебания напряжения происходят на ПС шунтирующей сети 220кВ ПС ЮКГРЭС, Агадырь, Жезказган, Кумколь, Кзыл-Ординская, Балхашская, Моинты, Каражингиль, Сары-Шаган, Мын-Арал, Чиганак, Кияхты, Жидели, Чу, где напряжения колеблются от 250 до 200 кВ, что приводит к массовым жалобам на низкое напряжения, особенно потребителей железной дороги, Жезказганского и Балхашского горно-металлургических комбинатов, частым остановкам Кумкольской ГТЭС; ПС 500-220 кВ транзита Казахстан-Урал ПС Есиль, Кокчетав, ЦГПП, Сокол, Кустанай, Жетыгара, где также по причине транзитных перетоков между ОЭС Сибири и ОЭС Урала напряжения колеблются от 535 до 470 кВ, что приводит к отключению-включению реакторов на ПС Есиль, Кокчетав, ЦГПП от автоматики или вручную до 1 раз в сутки на одной из ПС;

ПС 220 кВ транзита Уральск-Атырау МАЭК также имеют место значительные колебания напряжения от 250 до 210 кВ в зависимости от перетока мощности по транзиту. Недостаточная компенсация зарядной мощности линий до сих пор не позволяет включить в работу вторую цепь 220 кВ МТЭС-3 - Бейнеу, что снижает допустимые перетоки и надежность работы транзита.Сохраняются недопустимые уровни напряжения на ПС Бейнеу при малых перетоках мощности по транзиту МАЭК-Атырау, что приводит к необходимости вывода в резерв одной из ВЛ-220 кВ МАЭК-Бейнеу.



3. Использование современных технологий для повышения пропускной способности сети и интеллектуальных энергетических систем

Электроэнергетика Казахстана на современном этапе претерпевает значительные изменения как в структуре энергосистемы (увеличение плотности потоков мощности по линиям электропередачи, усложнение конфигурации электрических сетей, рост генерирующих мощностей) так и в области рынка (функционирует рынок электроэнергии, планируется ввод рынка мощности). Данные изменения приводят к появлению новых требований предъявляемых к НЭС Казахстана в части увеличения пропускной способности существующих сетей, повышению их управляемости, стабилизации режимных параметров (уровней напряжения, потоков реактивной мощности, устойчивости параллельной работы и др.), повышению надежности и живучести системы.

Проблема недостаточной пропускной способности традиционно решается путём строительства дополнительных электрических сетей и применения более высоких классов напряжения, что требует больших капитальных затрат. Однако, данные мероприятия как правило не решают, а порой даже усугубляют проблемы связанные с управляемостью сетей и стабилизации режимных параметров.

Для решения описанных проблем в мировой практике на протяжении длительного времени разрабатывается концепция так называемых «интеллектуальных электрических сетей» (перевод с англ. - Smart Grids) и её наиболее распространенного направления так называемых «гибких передач переменного тока» (перевод с англ. - FACTS Flexible AC Transmission Systems).

Термин управляемые (гибкие) системы электропередачи переменного тока -Flexible Alternative Current Transmission System (FACTS) введен в обращение Институтом электроэнергетики EPRI (США).

FACTS является одной из наиболее перспективных электросетевых технологий, суть которой состоит в том, что электрическая сеть из пассивного устройства транспорта электроэнергии превращается в устройство, активно участвующее в управлении режимами работы электрических сетей. Благодаря этому удается «в темпе процесса» управлять значением пропускной способности линии электропередачи, перераспределять между параллельными линиями электропередачи потоки активной мощности, оптимизируя их в установившихся режимах и перенаправлять их по сохранившимся после аварий линиям электропередачи, не опасаясь нарушения устойчивости, тем самым обеспечивая повышение надежности электроснабжения потребителей.

К устройствам FACTS первого поколения (FACTS-1) относят устройства, обеспечивающие регулирование напряжения (реактивной мощности) и обеспечивающие требуемую степень компенсации реактивной мощности в электрических сетях (статический компенсатор реактивной мощности (СТК), реактор с тиристорным управлением, стационарный последовательный конденсатор с тиристорным управлением, фазосдвигающий трансформатор и др.).

К новейшим FACTS второго поколения (FACTS-2) относят устройства, обеспечивающие регулирование режимных параметров на базе полностью управляемых приборов силовой электроники (IGBT транзисторы, IGCT - тиристоры и др.). FACTS-2 обладают новым качеством регулирования - векторным, когда регулируется не только величина, но и фаза вектора напряжения электрической сети (синхронный статический компенсатор (СТАТКОМ) , синхронный статический продольный компенсаторреактивной мощности на базе преобразователя напряжения (ССПК), объединённый регулятор потоков мощности (ОРПМ), ВПТН, ФПУ, асинхронизированный синхронный компенсатор в том числе с маховиком (АСК), асинхронизированный синхронный электромеханический преобразователь частоты (АС ЭМПЧ), фазовращающий трансформатор(ВФТ).

Виды устройств FACTS:

Все устройства FACTS делятся на статические и электромашинные системы.

1) К статическим относятся:

· управляемые шунтирующие реакторы (УШР), реализованные по принципу магнитного усилителя (УШРП) или трансформаторного типа (УШРТ или реактор-трансформатор) с тиристорным управлением;

· реакторы, коммутируемые вакуумными выключателями (ВРГ);

· статические тиристорные компенсаторы реактивной мощности (СТК), состоящие из одной или нескольких тиристорно-реакторной групп и набора фильто-компенсирующих цепей;

· синхронные статические компенсаторы реактивной мощности типа СТАТКОМ на базе преобразователя напряжения с параллельным подключением к сети;

· синхронные статические продольные компенсаторы реактивной мощности на базе преобразователя напряжения (ССПК);

· объединенный регулятор перетока мощности на основе преобразователей напряжения параллельного и последовательного включения, объединённых по цепям постоянного тока (ОРПМ);

· управляемые тиристорами устройства продольной емкостной компенсации (УУПК);

· управляемые фазоповоротные устройства (ФПУ) на базе фазосдвигающих трансформаторов с тиристорным управлением или РПН;

· вставки постоянного тока на базе преобразователей напряжения (ВПТН);

· токоограничивающие устройства на основе технологии FACTS (для ограничения токов короткого замыкания).

2) Группу электромашинных систем образуют:

· асинхронизированные синхронные компенсаторы (АСК);

· асинхронизированные электромашинные преобразователи частоты (АС ЭМПЧ) на основе двух асинхронизированных машин (АСМ) на одном валу либо на основе асинхронизированной (АСМ) и синхронной машин (СМ) на одном валу;

· фазовращающийся трансформатор-вращающаяся машина с питанием статора и ротора от сетей с различной частотой с дополнительным двигателем на валу (ВФТ).

Таблица 1. Классификация управляемых систем передачи переменного тока в электрических сетях

Наименование	Обозначение
Статический тиристорный компенсатор	СТК
Синхронный статический компенсатор реактивной мощности на базе преобразователя напряжения	СТАТКОМ
Управляемый шунтирующий реактор с подмагничиванием	УШР
Реакторные группы, коммутируемые выключателями	ВРГ
Асинхронизированный синхронный компенсатор в том числе с маховиком	АСК
Неуправляемое устройство продольной компенсации	УПК
Управляемое устройство продольной компенсации	УУПК
Фазовращающийся трансформатор вращающаяся машина с питанием статора и ротора от сетей с различной частотой с дополнительным двигателем на валу	ВФТ
Синхронный статический продольный компенсатор реактивной мощности на базе преобразователя напряжения	ССПК
Объединенный (параллельно-последовательный) регулятор потоков мощности	ОРПМ
Фазосдвигающий трансформатор, управляемый тиристорами тиристорами	ФПУ
Асинхронизированный синхронный электромеханический преобразователь частоты	АС ЭМПЧ
Вставка постоянного тока на полностью управляемых приборах силовой электроники	ВПТН
Токоограничивающие устройства (Ограничители токов короткого замыкания )	ТОУ



Технические характеристики устройств FACTS и рекомендации по их применению при проектировании и реконструкции объектов в НЭС Казахстана

№ п.п.	Название	Характеристика устройства	Область применения
1	2	3	4
1	Реакторные группы, коммутируемые выключателями (ВРГ)	Ступенчато-регулируемые реакторы, подключаемые к третичной обмотке автотрансформаторов (трансформаторов) посредством вакуумных элегазовых выключателей с числом коммутаций 5000 - 10000, временем включения/отключения выключателя .t = 0,02 - 0,12с, задержки в системе измерения и регулирования 0,01- 0,02с.	Применяются для компенсации зарядной мощности линий электропередачи и в узлах нагрузки для поддержания напряжения в допускаемых пределах в установившихся режимах. ВРГ предназначены для плавного регулирования напряжения (реактивной мощности) при мощностях, протекающих по линиям электропередачи, не превышающих натуральную. Предпочтительная область применения- распределительные сети.
2	Управляемый шунтирующий реактор с подмагничиванием постоянным током (УШР)	Состав устройства и принцип действия: выполняется на основе трансформатора с масляным охлаждением, в составе УШР на общем сердечнике сетевая обмотка реактора, компенсирующая обмотка, обмотка управления, и вне бака с УШР тиристорное выпрямительное устройство и фильтр. Быстродействие УШР определяется степенью форсировки и расфорсировки подмагничивания постоянным током и мощности выпрямительного устройства.	УШР предназначены для плавного регулирования напряжения (реактивной мощности) при мощностях, протекающих по линиям электропередачи. не превышающих натуральную. УШР могут устанавливаться как на линиях электропередачи (линейные УШР), так и на шинах подстанции. Предпочтительная область применения- распределительные сети.
		Состав устройства и принцип действия: индуктивный реактор с воздушным охлаждением и тиристорный вентиль с масляным или водяным охлаждением,	Для повышения устойчивости и пределов передаваемой по линиям электропередачи мощности. Обеспечивают регулирование напряжения (реактивной мощности) при мощностях
3	Статические тиристорные компенсаторы (СТК)	образующие тиристорно-реакторную группу (ТРГ) с плавным регулированием угла зажигания тиристоров; параллельно с ТРГ подключена конденсаторная батарея (КБ) и фильтро-компенсирующие цепи (ФКУ), подключается к сети ВН через третичную обмотку НН автотрансформатора или через блочный повышающий трансформатор НН/ВН. Минимальная величина постоянной времени регулирования реактивной мощности составляет р. = 0,01 - 0,02с.. Диапазон регулирования реактивной мощности обеспечивается выбором мощности ТРГ, КБ, ФКУ.	в линиях электропередачи как ниже, так и выше натуральной. Предпочтительная область применения: распределительные и магистральные сети, межсистемные связи для целей глубокого регулирования реактивной мощности и обеспечения устойчивости. Не эффективны в слабых сетях.
4	Статический компенсатор реактивной мощности на базе преобразователя напряжения (СТАТКОМ)	Состав и принцип действия: преобразователь напряжения выполняется, как правило, на силовых транзисторах, обеспечивающий генерацию и потребление реактивной мощности в диапазоне ±100% установленной мощности устройства, подключение к сети ВН через третичную обмотку НН автотрансформатора или через отдельный повышающий трансформатор НН/ВН. Является базовым статическим устройством FACTS-второго поколения, позволяющих реализовывать быстродействующее векторное регулирование в энергосистемах.	Применяются для динамической стабилизации напряжения, увеличения пропускной способности электропередачи, уменьшение колебаний напряжения, повышение устойчивости при электромеханических переходных процессах, улучшение демпфирования энергосистемы. Применяется в любых электрических сетях, особенно эффективен в слабых сетях.
5	Асинхронизированные компенсаторы (АСК)	Являются комплексами, состоящими из асинхронизированных электрических машин переменного тока и статических преобразователей частоты. обеспечивают возможность осуществления векторного регулирования напряжения в энергосистемах Асинхронизированные компенсаторы (АСК) обладают высокой перегрузочной способностью (двукратная перегрузка по току в течение 300сек., диапазон регулирования мощности ±100%. Является базовым электромашинным устройством FACTS-второго поколения, позволяющих реализовывать векторное регулирование в энергосистемах. Возможно применение с маховиками на валу.	Применяются для динамической стабилизации напряжения, увеличения пропускной способности электропередачи, уменьшение колебаний напряжения, повышение устойчивости при электромеханических переходных процессах, улучшение демпфирования энергосистемы. Применяется в любых электрических сетях, особенно эффективен в слабых сетях. АСК с маховиком на валу эффективен при питании резко-переменных нагрузок, для демпфирования низкочастотных электромеханических колебаний.
6	Неуправляемое устройство продольной компенсации (УПК)	УПК функционируют посредством добавления емкостного напряжения для компенсации падения напряжения в линии на индуктивности, т.е. уменьшают реактивное сопротивление линии электропередач, генерируемая конденсатором, пропорциональна квадрату тока. Следовательно, последовательный конденсатор обладает саморегулирующим действием. При увеличении нагрузки системы реактивная мощность, генерируемая последовательным конденсатором, также увеличивается.	Применяется для повышения пропускной способности линии электропередач и динамической устойчивости благодаря установке последовательного конденсатора
7	Управляемое устройство продольной компенсация (УУПК)	Конфигурации УУПК включают в себя управляемые реакторы, соединенные параллельно с секциями батареи конденсаторов. Такая комбинация позволяет достичь плавное управление емкостным сопротивлением собственной (основной) частоты в пределах широкого диапазона.	Регулирует сопротивление ЛЭП, увеличивает пропускную способность, обеспечивает перераспределение мощностей по параллельным линиям электропередачи, демпфирует низкочастотные колебания мощности.
8	Фазоповоротное устройство (ФПУ)	Устройства, переключаемые посредством выключателей или тиристорных ключей отпайки трансформаторов, обеспечивающие регулирование фазы напряжения.	Применяется для оптимизации потоков мощности по параллельным ЛЭП, повышения пропускной способности.
9	Вставка постоянного тока на основе СТАТКОМов (ВПТН)	Вставка на базе двух СТАТКОМ, объединенных общим звеном постоянного тока и включаемых в рассечку линий электропередачи, связывающих две электрические системы. Обеспечивают регулирование как активной, так и реактивной мощности в широких пределах.	ВПТН применяется для несинхронного объединения любых энергосистем, где требуется регулирование реактивной мощности в широком диапазоне, в том числе и по межсистемным связям, относящих к категории «слабых».Обеспечивается надежное электроснабжение потребителей, уменьшаются объемы отключения потребителей ПА, появляется возможность оперативного обмена аварийным резервом мощности между частями ЕЭС обеспечивается возможность работы в автономном режиме. Вставка на базе двух СТАТКОМ, объединенных общим звеном постоянного тока может связываться также линией постоянного тока (воздушной или кабельной).
10	Электромашинные преобразователи частоты (АС ЭМПЧ)	Две асинхронизированные машины с жестко связанными валами, работающие при различных частотах энергосистемы являются электромеханическим аналогом вставки постоянного тока, состоящей из двух СТАТКОМ. Обладает высокой перегрузочной способностью. В отличие от ВПТН обе части энергосистемы электрически не связаны.	Область применения АС ЭМПЧ такая же, что и ВПТН. Особенно эффективен АС ЭМПЧ при питании нагрузок чувствительных к посадкам напряжения и потребителей с импульсной нагрузкой.
11	Объединенный регулятор потоков активной и реактивной мощности (ОРПМ)	Объединенный регулятор потоков активной и реактивной мощности, образуемый посредством параллельно - последовательного включения в рассечку линий электропередачи преобразователей типа СТАТКОМ либо АСЭМПЧ, в котором одна из асинхронизированных машин включается в сеть параллельно, другая последовательно. Регулируются: величина напряжения, фазовый угол и величина сопротивления линии.	ОРПМ применяется для комплексного регулирования активной и реактивной мощности и импеданса линии электропередачи. Предпочтительные области применения :межсистемные связи с особо сложными случаями обеспечения устойчивости ЭЭС.
12	Вращающийся трансформатор (ВФТ)	Вращающийся трансформатор вращающаяся машина с питанием статора и ротора от сетей с различной частотой с дополнительным двигателем на валу	ВФТ применяется для несинхронного объединения энергосистем, где имеются устройства регулирования реактивной мощности, в том числе и по межсистемным связям, относящих к категории «слабых».
13	Токоограничивающие устройства (Ограничители тока короткого замыкания) (ТОУ)	Токоограничители на основе технологии FACTS Схема последовательной компенсации, управляемой тиристорами, которая ограничивает ток аварии ,в этой схеме конденсатор включен последовательно, управляемый тиристором реактор включен параллельно, который, в течение нормальной работы отключен и емкость обеспечивает требуемую компенсацию сопротивления линии.	ТОУ применяются для: - сохранения существующего на станциях и подстанциях коммутационного оборудования при введении новых мощностей или подключении новых линий; - упрощения коммутационного оборудования на вновь строящихся объектах; - повышения надежности питания промышленных предприятий за счет поддержания напряжения при глубоком ограничении токов КЗ; - повышения динамической устойчивости энергосистем за счет уменьшения эквивалентного индуктивного сопротивления и (или) введения активного; - снижение электродинамических и тепловых воздействий на оборудование за счет ограничения ударного и установившегося значения тока КЗ.

Факторы технико-экономического эффекта в электроэнергетических системах применения устройств FACTS

1. Повышение управляемости режимов работы ЭЭС

Включение в состав ЭЭС устройств FACTS способствует повышению управляемости режимов работы ЭЭС, увеличению степени компенсации зарядной мощности электрической сети и переводу потоков активной мощности в линии с большим классом напряжения. Появляется возможность аккумулирования электроэнергии непосредственно в электрической сети с возвратом е. в ЭЭС.

Благодаря этому создаются технические возможности для более полного использования пропускной способности существующих электрических сетей, вплоть до предела по нагреву проводов линий электропередачи, повышается статическая и динамическая устойчивость синхронной работы генераторов и нагрузки и улучшается качество электроэнергии. Расширяются возможности оперативной и автоматической нормализации и оптимизации параметров режимов работы ЭЭС.

2. Повышение пропускной способности линий электропередач

Более полное использование пропускной способности существующих электрических сетей, в частности отдельных межсистемных и межгосударственных связей, может обеспечить:

· передачу дополнительной электроэнергии из избыточных энергосистем с более низкими тарифами в дефицитные с вытеснением там менее экономичных источников энергии;

· увеличение выдачи активной мощности электростанций, за сч.т повышения максимально-допустимых перетоков мощности.

Это может позволить рассмотреть вопрос о переносе сроков ввода генерирующих мощностей и строительства новых высоковольтных линий электропередачи (ЛЭП) с целью увеличения пропускной способности электрических сетей, а в отдельных случаях, возможно, и отказе от этих мероприятий. При этом генерирующая компания может получить дополнительную выручку на электростанциях от продажи электроэнергии, а сетевая компания - экономию затрат на строительство и эксплуатацию новых ЛЭП, а также дополнительную выручку за предоставляемые транспортные услуги по передаче электроэнергии в дефицитные районы.

В принимающей дефицитной энергосистеме или энергоузле выгода может быть получена за счет вытеснения замыкающих генерирующих мощностей с большими удельными расходами топлива и (или) использующих дорогое топливо, что приводит к снижению тарифов у потребителей.

3. Повышение статической и динамической устойчивости ЭЭС

Повышение устойчивости синхронной работы генераторов и нагрузки снижает вероятность нарушения нормальной работы ЭЭС и соответственно способствует уменьшению частоты срабатывания противоаварийной автоматики (ПА), предотвращающей эти нарушения. Кроме того, появляется возможность снизить дозировки управляющих воздействий ПА, уменьшив тем самым объем отключений нагрузки и генераторов. Результатом этого является:

· снижение потребности в аварийном резерве в ЭЭС;

· уменьшение ущербов на электростанциях от недовыработки электроэнергии;

· уменьшение компенсационных выплат потребителям за перерывы электроснабжения;

· экономия топлива на повторные пуски энергоблоков электростанций, отключенных ПА.

4. Повышение качества электроэнергии

Работа устройств FACTS обеспечивает частичное или полное исключение негативного влияния, вызываемого превышением нормативных значений таких показателей качества электроэнергии, как установившееся отклонение и размах изменения напряжения, несимметрия и степень искажения синусоидальности напряжения, длительность провалов напряжения. Он проявляется как у потребителя, так и в энергосистеме: на электростанциях и в электрических сетях.

5. Нормализация параметров режимов работы ЭЭС

Нормализация параметров режимов работы ЭЭС обеспечивает стабилизацию напряжения на сетевом оборудовании и оборудовании подстанций, облегчение режимов работы турбогенераторов по реактивной мощности, разгрузку от реактивной мощности линий электропередач и сетевых трансформаторов и может иметь своими последствиями:

· снижение темпов износа оборудования;

· снижение потока отказов оборудования с соответствующим уменьшением числа технологических нарушений (ТН);

· снижение активных потерь в линиях электропередач и сетевых трансформаторах.

6. Системный эффект от применения устройств FACTS для электроэнергетической системы в целом.

Экономический эффект от применения устройств FACTS носит системный характер и проявляется одновременно как у потребителя электроэнергии, так и в энергосистеме: на электростанциях и в электросетевом хозяйстве. Все три составные части его неразрывно связаны, поскольку являются результатом одних и тех же мероприятий. В конечном итоге этот эффект заключается: в снижении ущерба от упущенной коммерческой выгоды и уменьшении размеров штрафных платежей по договорным обязательствам у всех участников рынка электроэнергии; экономии затрат на реновацию, планово-предупредительные и восстановительные ремонты всех видов оборудования; сокращении ущербов от безвозвратных потерь средств производства.

4. Аналитический обзор современного состояния элементов активно-адаптивной сети и аппаратуры релейной защиты и автоматики

4.1 Анализ основных элементов активно-адаптивной сети

Элементы ААС являются определяющими в реализации технологии ААС на практике. Элементы ААС можно условно разделить на следующие группы:

1. Устройства регулирования (компенсации) реактивной мощности и напряжения, подключаемые к сетям параллельно, - поперечные компенсаторы.

2. Устройства регулирования параметров сети (сопротивление сети), подключаемые в сети последовательно, - продольные компенсаторы.

3. Устройства, сочетающие функции первых двух групп, - устройства продольно-поперечного включения или комбинированные компенсаторы.

4. Устройства ограничения токов КЗ.

5. Накопители электрической энергии.

6. Преобразователи рода тока.

Первые три группы устройств относят к технологии управляемых систем электропередачи переменного тока - Flexible Alternative Current Transmission System (FACTS). Отдельные типы устройств и технологии FACTS используются также в группах устройств 4, 5 и 6.

FACTS является одной из наиболее перспективных электросетевых технологий, суть которой состоит в том, что электрическая сеть из пассивного устройства транспорта электроэнергии превращается в устройство, активно участвующее в управлении режимами работы электрических сетей.

Благодаря этому удается «в темпе процесса» управлять значением пропускной способности линии электропередачи, перераспределять между параллельными линиями электропередачи потоки активной мощности, оптимизируя их в установившихся режимах и перенаправлять их по сохранившимся после аварий линиям электропередачи, не опасаясь нарушения устойчивости, тем самым обеспечивая повышение надежности электроснабжения потребителей.

Технология использования ААС открывает новые возможности по управлению мощностью и повышению пропускной способности как существующих, так и новых или усовершенствованных линий передач. Это обусловлено возможностями регуляторов гибких линий по управлению взаимосвязанными параметрами, влияющими на работу систем - последовательное и параллельное сопротивления, токи, напряжения, углы сдвига фаз.

4.2 Принцип действия и устройство статических поперечних компенсаторов

Поперечная компенсация используется для увеличения пропускной способности и управления напряжением линий передачи.

К статическим синхронным компенсаторам относятся статические компенсаторы реактивной мощности (SVC) и статические синхронные компенсаторы (STATCOM).

Статический компенсатор реактивной мощности (СКРМ, Static Var Compensator - SVC): параллельно включенный статический генератор или поглотитель реактивной мощности, предназначенный для управления определенными параметрами энергосистемы (как правило, напряжением на шине) посредством изменения значений емкостного или индуктивного тока на его выходе.

SVC является обобщающим термином для таких устройств, как:

· TCR (Thyristor-Controlled Reactor - реактор с тиристорным управлением);

· TSR (Thyristor-Switched Reactor - реактор с тиристорным переключением);

· TSC (Thyristor-Switched Capacitor - конденсатор с тиристорным управлением).

Размещение шунтирующего элемента в средней точке линии позволяет регулировать напряжение в этой точке, обеспечивая его равенство с напряжениями на концах линий, что в свою очередь приводит к повышению уровня передаваемой мощности.

Подключение поперечного компенсатора к концу линии параллельно нагрузке позволяет регулировать напряжение на этом конце с целью предотвращения нестабильности напряжения, вызванной колебаниями нагрузки или отключениями линий.

С помощью поперечной компенсации можно повысить пределы динамической устойчивости и улучшить демпфирование колебаний мощности путем управления потокораспределением мощности во время или после действия динамических возмущений.

Реактор с тиристорным управлением (TCR): параллельно включенная индуктивность с тиристорным управлением, эффективное реактивное сопротивление которой плавно изменяется с помощью управления частичной проводимостью тиристорного вентиля.

Простейший однофазный TCR показан на рисунке 1. Ток реактора может быть изменен от максимального значения до нуля методом управления углом регулирования. То есть продолжительность интервала проводимости регулируется задержкой закрытия тиристорного вентиля в зависимости от максимального значения напряжения в каждом полупериоде (рисунок 1). При амплитуда максимальна, а при - равна нулю, и во время этого полупериода ток не протекает. Подобный эффект может быть достигнут непосредственным изменением значения индуктивности.

Рисунок 1 - Реактор с тиристорным управлением

Реактор с тиристорным переключением (TSR) состоит из тех же элементов, но используется только при фиксированных значениях углов и , т.е. обеспечивает либо полную проводимость, либо ее отсутствие. Реактивный ток пропорционален прилагаемому напряжению. С помощью нескольких TSR можно обеспечить ступенчатое управление реактивной проводимостью.

TSR: параллельно включенная индуктивность с тиристорным управлением, эффективное реактивное сопротивление которой изменяется ступенчато с помощью полного открытия или полного закрытия тиристорного вентиля.

Максимальное значение передаваемой мощности может быть увеличено в два раза путем включения TSR или TCR в среднюю точку линии и обеспечения равенства напряжений на ее концах, как показано на рисунке 2.

Рисунок 2 - Линия с SVC в средней точке



Передаваемая мощность равна

(1)

Так как передаваемая мощность без SVC равна

,

то максимальная передаваемая мощность увеличивается в два раза от

до .

Из рисунке 1 можно увидеть, что управление по углу регулирования обуславливает несинусоидальную форму тока в реакторе. Таким образом, в дополнение к желаемому току основной гармоники (fundamental current) появляются также гармонические составляющие. При совпадении полупериодов положительных и отрицательных значений тока формируются только нечетные гармоники с амплитудами

, (2)

где

В трехфазных системах, как правило, используется соединение трех однофазных реакторов с тиристорным управлением по схеме треугольника. В симметричном режиме гармонические токи порядков, кратных трем (3-го, 9-го, 15-го и т.д.), циркулируют в пределах TCR и не уходят в систему. Амплитуды остальных гармоник, генерируемых реакторами, могут быть уменьшены различными методами.

Один из методов основан на использовании параллельно включенных TCR, значения коэффициентов каждого из которых в -раз меньше требуемого общего значения. Управление реакторами происходит последовательно, т.е. управление с задержкой происходит только на одном из -реакторов, в то время как остальные работают в режиме либо полного открытия, либо полного закрытия в зависимости от требуемого общего значения реактивной мощности. Таким образом, происходит уменьшение амплитуды каждой гармоники в -раз в зависимости от максимального значения тока основной гармоники.

Дальнейшее уменьшение гармоник возможно за счет использования соединения по схеме треугольник трех или более TCR с подходящими сдвигами фаз напряжений. На практике используются 18 или более импульсные схемы, являющиеся более дорогими и сложными.

Если гармоники, генерируемые TCR, не могут быть сокращены за счет применения рассмотренных схем в достаточной степени, используются фильтры подавления гармоник. Как правило, такими фильтрами являются LC и LCR цепи, включенные параллельно с TCR и настроенные на подавление доминантных гармоник.

Конденсатор с тиристорным переключением (TSC): параллельно включенный конденсатор, эффективное реактивное сопротивление которого изменяется ступенчато с помощью полного открытия или полного закрытия тиристорного вентиля.

Схема однофазного TSC приведена на рисунке 3. Цепь TSC отключается при нулевом значении тока. В этот момент времени заряд конденсатора достигает своего максимального значения, которое в идеальном случае остается неизменным, а напряжение на закрытом тиристоре изменяется синфазно прилагаемому АС напряжению.

Рисунок 3 - Конденсатор с тиристорным переключением

Однако, как правило, вследствие постепенного разряда конденсатора при закрытии тиристора напряжение на его зажимах не остается постоянным. В целях минимизации динамических возмущений при подключении TSC необходимо осуществлять повторное его включение в момент равенства АС напряжения и напряжения на конденсаторе, т.е. когда напряжение на тиристоре равно нулю. Однако и в этом случае остаются переходные процессы, вызванные ненулевым значением в момент включения, которые при отсутствии реактора приведут к возникновению мгновенного тока в конденсаторе (). Взаимовлияние между конденсатором и токо- (и ) ограничивающим реактором вызывает колебания тока и напряжения.

Из этих рассуждений следует, что метод управления углом регулирования не применим к конденсаторам. Переключение конденсаторов необходимо осуществлять в конкретный момент времени каждого периода при выполнении условий, обеспечивающих минимальные переходные процессы. Поэтому схема TSC способна обеспечивать только ступенчатое изменение реактивного тока (максимальное или нулевое значение). Таким образом, TSC может рассматриваться как единичная емкостная проводимость, которая либо подключена к системе, либо полностью отключена. Ток конденсатора изменяется в зависимости от прикладываемого напряжения. Для формирования более плавного изменения тока можно использовать несколько параллельно включенных TSC.

Статический синхронный компенсатор (ССК, Static Synchronous Compensator - STATCOM), работающий в режиме поперечного SVC, значения емкостного или индуктивного тока на выходе которого могут изменяться с помощью независимого системного АС напряжения.

STATCOM является управляемым источником реактивной мощности. Он обеспечивает поддержание заданного значения напряжения посредством поглощения или возвращения реактивной мощности в точке включения без использования внешних реакторов или конденсаторных батарей большой мощности. На рисунке 4 приведена стандартная схема преобразователя напряжения.

Рисунок 4 - Статический синхронный компенсатор

DC напряжение от конденсатора подается на преобразователь, на выходе которого формируются управляемые трехфазные напряжения с системной частотой. Управление перетоком реактивной мощности между преобразователем и АС системой осуществляется путем изменения амплитуды выходного напряжения . При превышении значения выходного напряжения системного формируется опережающий ток, т.е. STATCOM работает в емкостном режиме, и происходит генерация реактивной мощности. При уменьшении значения выходного напряжения ниже системного, формируется запаздывающий ток, и STATCOM работает в индуктивном режиме. В этом случае происходит поглощение реактивной мощности. При равенстве напряжений перетока мощности не происходит.

На практике в преобразователе происходят потери энергии. За счет внутренних потерь в преобразователе DC конденсатор расходует накапливаемую энергию. При отставании на малый угол выходных напряжений преобразователя от системных, происходит поглощение небольшого количества активной мощности из АС системы для компенсации внутренних потерь в преобразователе.

Для управления перетоком реактивной мощности путем увеличения или уменьшения напряжения на конденсаторе можно также использовать механизм регулировки угла запаздывания фаз.

Вместо конденсатора может быть использован накопитель DC энергии. В этом случае с помощью преобразователя можно управлять перетоком как реактивной, так и активной мощности, что может быть использовано для эффективного демпфирования колебаний мощности, поддержания максимального значения требуемой мощности, а также обеспечения надежности передачи при критических нагрузках.

Вывод формулы для передаваемой активной мощности достаточно сложен. Используя переменные, определенные на рисунке 5 и законы Кирхгоффа, могут быть записаны следующие уравнения:

, (3)

. (4)



a) б)

Рисунок 5 - Двухмашинная система с STATCOM

Приравнивая правые части (3) и (4), получим формулу для тока

, (5)

откуда напряжение определяется в виде:

, (6)

где - напряжение на зажимах STATCOM при его отключении, т.е. при . Сдвиг на относительно может быть использован для выражения в виде

. (7)

Выражение (6) может быть переписано следующим образом

. (8)

Применяя закон синусов к диаграмме, показанной на рисунке 5 б), получим следующие два уравнения:

, (9)

, (10)

откуда вытекает формула для :

.(11)

Выражение для передаваемой активной мощности соответствует выражению

. (12)

Для исключения применим закон косинусов:

. (13)

Подстановка (13) и (8) в (12) с выполнением некоторых алгебраических операций приводит к окончательной формуле определения передаваемой активной мощности:



. (14)

Зависимость передаваемой мощности от транспортного угла показана на рисунке 6.

Рисунок 6 - Зависимость передаваемой мощности STATCOM от транспортного угла

Электромашинным аналогом STATCOM является асинхронизированный компенсатор (АСК). АСК содержит на роторе две обмотки и специальную (векторную) систему регулирования возбуждения. АСК можно также отнести к базовым устройствам электромашинных элементов FACTS. АСК обеспечивает возможность регулирования реактивной мощности в пределах ± 100 %. Обладает способностью регулирования не только величины, но и фазы вектора напряжения. Обладает высокой перегрузочной способностью (двух-трехкратная перегрузка в течение 300 сек.). Возможна работа с переменной частотой вращения и маховиком с целью улучшения динамических свойств системы.



4.3 Сравнение поперечных компенсаторов

SVC и STATCOM характеризуются одинаковыми возможностями по компенсации мощности, при этом основы их функционирования фундаментально различаются. STATCOM работает как параллельный источник синхронного напряжения, в то время как SVC - как параллельное управляемое реактивное сопротивление. Данное различие определяет преимущества STATCOM в функциональности, эффективности и гибкости реализации схем на его основе по сравнению с SVC.

В линейном диапазоне вольтамперная характеристика (рисунок 7) и возможности по компенсации мощности STATCOM и SVC аналогичны. Однако в нелинейном диапазоне STATCOM способен осуществлять регулирование выходного тока сверх максимальных диапазонов емкости и индуктивности независимо от системного АС напряжения, в то время как максимально достижимый компенсационный ток SVC линейно уменьшается с уменьшением АС напряжения. Таким образом, STATCOM является более эффективным по сравнению с SVC в задачах стабилизации напряжения при действии значительных возмущений, во время которых отклонения напряжения могут находиться далеко за пределами линейного диапазона работы компенсатора. Способность STATCOM к поддержанию полностью емкостного выходного тока при низких системных напряжениях также определяет его преимущества по сравнению с SVC в задачах обеспечения динамической устойчивости.

a) б)

Рисунок 7 - Вольтамперные характеристики STATCOM (a) и SVC (б)

Достижимое время переходного процесса и полоса пропускания замкнутого контура стабилизации напряжения STATCOM также значительно лучше, чем у SVC.

В задачах обеспечения компенсации активной мощности STATCOM способен взаимодействовать с соответствующими накопителями энергии (конденсаторами большой емкости, батареями и т.п.). SVC в принципе не обладает такой возможностью. STATCOM обладает большим быстродействием, чем SVC.

электропередача ток тиристорный компенсатор

4.4 Принцип действия и устройство статических продольных компенсаторов

Продольная компенсация является высокоэффективным средством как для управления потоком мощности, так и для повышения устойчивости. С помощью продольной компенсации может быть значительно уменьшено полное эффективное сопротивление линии передачи, влияющее на значение передаваемой мощности (). Такая способность к управлению мощностью может быть эффективно использована для повышения динамической устойчивости и обеспечения демпфирования колебаний.

Последовательный (продольный) конденсатор (добавочная емкость) с тиристорным переключением (Thyristor-Switched Series Capacitor - TSSC)

Основным элементом TSSC является конденсатор, включенный параллельно обходному вентилю, как показано на рисунке 8.

Рисунок 8 - Кривая напряжения на конденсаторе для основного элемента TSSC

Подключение конденсатора в линию осуществляется при закрытии вентиля тиристора в момент времени, когда ток равен нулю. Для минимизации тока перегрузки (импульсного тока) открытие вентиля происходит в момент времени, когда напряжение на конденсаторе равно нулю. Таким образом, возможно осуществить задержку открытия вентиля вплоть до одного полного периода колебаний.

При подключении конденсатора во время первого полупериода происходит его заряд от нуля до максимального значения и разряд от максимального значения до нуля во время второго полупериода. Данные процессы показаны на рисунке 9.

Рисунок 9 - Последовательный конденсатор с тиристорным управлением

TSSC состоит из нескольких таких элементов, соединенных последовательно (рисунок 9). Степень продольной компенсации регулируется ступенчато путем уменьшения или увеличения количества подключенных конденсаторов. TSSC может быть использован для управления потоком мощности и демпфирования колебаний мощности.

TSSC можно рассматривать как управляемое реактивное сопротивление, включенное последовательно реактивному сопротивлению линии, как показано на рисунке 10 а). Степень компенсации определяется как отношение реактивного сопротивления, вводимого TSSC, к реактивному сопротивлению линии

.(15)

a) б)

Рисунок 10 - a) Двухмашинная система с TSSC и б) Зависимость передаваемой мощности от транспортного угла

Передаваемая активная мощность определяется из формулы:

. (16)

Зависимость передаваемой активной мощности от транспортного угла для TSSC приведена рисунке 10 б). Можно заметить, что максимальная передаваемая мощность зависит от значения .

Последовательный (продольный) конденсатор (добавочная емкость) с тиристорным управлением (Thyristor-Controlled Series Capacitor - TСSC)

TCSC: компенсатор емкостного сопротивления, состоящий из последовательно включенной конденсаторной батареи и шунтирующего реактора с тиристорным управлением, предназначенного для бесступенчатого изменения емкостного сопротивления.

Схема TCSC приведена на рисунке 11. Коэффициент , характеризующий работу TCSC, определяется как отношение резонансной частоты (частоты настройки) к частоте сети: