Лекция. Интеллектуальные электрические сети

Содержание лекции: интеллектуальные и гибкие системы электропередачи переменного тока (FACTS). Системный эффект от применения устройств FACTS для электроэнергетической системы.

Цель лекции: ознакомить с современными технологиями повышения устойчивости и устройствами продольного и поперечного регулирования реактивной мощности.

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» [14] (перевод с англ. –Smart Grids).

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

Технологии управляемых систем электропередачи переменного тока – Flexible Alternative Current Transmission System (FACTS) являются 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.

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 компенсатор реактивной мощности на базе преобразователя напряжения (ССПК), объединённый регулятор потоков мощности (ОРПМ), ВПТН, ФПУ, а синхронизированный синхронный компенсатор, в том числе с маховиком (АСК), а синхронизированный 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);

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

Факторы технико-экономического эффекта применения устройств FACTS в электроэнергетических системах.

1) Повышение управляемости режимов работы ЭЭС.

2) Повышение пропускной способности линий электропередач.

3) Повышение статической и динамической устойчивости ЭЭС.

4) Повышение качества электроэнергии.

5) Нормализация параметров режимов работы ЭЭС.