Сверхдальние воздушные линии электропередачи с продольной самокомпенсацией

Установки продольной компенсации являются неотъемлемым элементов сверхдальних передач переменного тока. Для целей организации продольной компенсации в предыдущих работах авторов предложен способ использования собственной ёмкости – построение разомкнутой линии электропередачи с расщеплённой фазой, составляющие которой электрически изолированы друг от друга таким образом, что часть составляющих подключена только к шинам источника питания, а часть – только к шинам потребителя. В настоящей работе рассмотрен вопрос определения оптимальной конфигурации расщеплённой фазы.

Цель проекта: определение действительных границ применимости предложенной в конструкции разомкнутой ВЛ.
Задачи:
1. Определение первичных параметров линии
2. Построение математической модели разомкнутой ВЛЭП
3. Определение оптимального количества и положения составляющих расщепленной фазы

Одним из способов продольной компенсации – уменьшения продольной индуктивности воздушной линии – является настройка линии на резонанс напряжений или резонанс токов. Эта идея быа предложен в работах И.И. Соловьёва и А.А. Вульфа [1]. Позднее, профессором Н.Ф. Ракушевым в работе [2] был предложен способ реализации данной идеи – разомкнутая линия электропередачи, каждая фаза которой состоит из двух изолированных друг от друга проводников, один из которых (прямая составляющая) подключен к шинам передающей подстанции, а второй (встречная составляющая) – к шинам приёмной. При достаточной длине линии взаимная емкостная проводимость, созданная между прямой и обратной составляющий, могла бы полностью скомпенсировать собственную индуктивность линии.

Для анализа эффективности применения разомкнутых линий электропередачи использовались методы математического моделирования в среде MATLAB/Simulink с использованием библиотеки элементов SimScape SimPowerSystems. Исходными данными для анализа являлись геометрические конфигурации опор воздушных линий и параметры проводов марки АС.

В работе проведен расчет значений эффективных длин общего участка разомкнутой воздушной линии электропередач для различных конфигураций расщепленной фазы и трех классов напряжений. Эффективные значения длин общего участка разомкнутой ВЛЭП напрямую зависит от расстояния между составляющими расщепленной фазы, а также количества и расположения составляющих расщепленной фазы.

Установлено, что наименьшее значение длины полной самокомпенсации в разомкнутой линии достигается при максимально возможном, с учётом механической и электрической прочности внутрифазных распорок, сближении составляющих расщеплённой фазы. Внутрифазная продольная ёмкость разомкнутой линии определяется числом взаимных емкостных связей между составляющими расщеплённой фазы, образующимися прямыми и встречными проводниками. Вследствие этого при проектировании разомкнутых линий следует уменьшать сечением одиночной составляющей расщеплённой фазы и увеличивать число самих составляющих.

Получено подтверждение следующих предположений:

• при меньшем расстоянии между составляющими расщепленной фазы наблюдается меньшее значение эффективной длины общего участка;
• с увеличением количества составляющих расщепленной фазы эффективная длина общего участка уменьшается;
• при чередовании прямых и встречных составляющих расщепленной фазы наблюдается уменьшение эффективной длины общего участка.

1.Вульф А. А. Проблема передачи электрической энергии на сверхдальние расстояния по компенсированным линиям. – М.: Госэнергоиздат, 1945. – 83 с.
2.Ракушев Н.Ф. Сверхдальняя передача энергии переменным током по разомкнутым линиям. М.: Госэнергоиздат, 1957. – 160 с.
3.Пат. 130458 РФ, МПК8 H 02 J 3/20. Разомкнутая трёхфазная воздушная линия электропередачи переменного тока / В.Г. Гольдштейн, Е.М. Шишков; ФГБОУ ВПО "СамГТУ". № 2013103649/07; заявл. 28.01.2013; опубл. 20.07.2013, Бюл. №20.
4.Шишков Е.М., Гольдштейн В.Г., Кривихин И.Н. Математическая модель самокомпенсированной воздушной линии электропередачи. // Сборник докладов VI Международной НТК “ЭЭГМ”. – Иваново. – 2015. – С. 620-623.
5.E. Shishkov, V. Goldstein, I. Krivihin, "Open Overhead Transmission Lines", Applied Mechanics and Materials, Vol. 792, pp. 293-299, 2015

installations of longitudinal compensation are an integral part of extremely long-range transmission of alternating current. In last author`s research papers for the purposes of organization of longitudinal compensation was suggested method of using own capacitance – constructing open line of electrical transmission with split phase, which components are electrical insulated from each other in such a way, that a part of components is connected only to powersupply rail, and another part – only to consumer rail. In this work we consider optimum configuration of split phase. For analysis of open transmission line efficiency, we used methods of math simulation in evaluation environment MATLAB/Simulink using library elements SimScape SimPowerSystems. We used geometrical configurations of transmission line towers and characteristics of aluminium-steel conductors as initial data for analysis. We managed to identify the most effective split phase of open transmission line configurations basing on the minimum length of full self-compensation in different types of operating regimes. We gave recommendations about exploitation of open transmission lines for different voltage types. We found out that the minimum value of full self-compensation length in open transmission line attained with maximum approach of split phase components, keeping in mind mechanical and electrical strength of interphase spacer blocks. Interphase longitudinal capacitance of open transmission line measured by quantity of bilateral capacitance’s couples between components of split phase, formed by forward and opposite conductor. As result for projection of open transmission line we should reduce wire section of single phase component and increase number of components.