пїњ

’ј–ј “≈–»—“» » ѕ–≈ƒ≈Ћ№Ќќ  ќћѕј “Ќџ’ ”ѕ–ј¬Ћя≈ћџ’ —јћќ ќћѕ≈Ќ—»–”ёў»’—я ¬џ—ќ ќ¬ќЋ№“Ќџ’ Ћ»Ќ»… Ќјѕ–я∆≈Ќ»≈ћ 330-500  ¬

PROBLEMELE ENERGETICIIREGIONALE 3(23) 2013 ELECTROENERGETICA ’ј–ј “≈–»—“» » ѕ–≈ƒ≈Ћ№Ќќ  ќћѕј “Ќџ’ ”ѕ–ј¬Ћя≈ћџ’ —јћќ ќћѕ≈Ќ—»–”ёў»’—я ¬џ—ќ ќ¬ќЋ№“Ќџ’ Ћ»Ќ»…
Ќјѕ–я∆≈Ќ»≈ћ 330-500 к¬
ѕостолатий ¬.ћ., —услов ¬.ћ.
»нститут энергетики јЌ ћолдовы јннотаци€. ќпределена оптимальна€ конфигураци€ расположени€ фаз двухцепных компактных управл€емых самокомпенсирующихс€ высоковольтных линий электропередачи ( ”—¬Ћ) напр€жением 330-500 к¬ по условию достижени€ максимально допустимой величины напр€женности электрического пол€ на поверхности расщепленных фаз при заданной их конструкции. –ассчитаны параметры данных линий при крайних значени€х углового сдвига (9) между системами векторов напр€жений цепей. ѕоказано, что величина волнового сопротивлени€  ”—¬Ћ без применени€ специальных фазоповоротных устройств (‘ѕ”) (то есть при 9=0∞) минимальна и составл€ет (дл€ каждой фазы) дл€ варианта 330 к¬ с проводами 3хј—-300/39-196 ќм, а дл€ 500 к¬ с проводами в фазе 6хј—-240/39 - 162 ќм. ¬еличина натуральной мощности
рассмотренных линий (на обе цепи) при номинальном напр€жении при этом максимальна и составл€ет 1118 ћ¬т (дл€ линии 330 к¬) и 3080 ћ¬т (дл€ линии 500 к¬). ѕри переводе линий в режим угла 9 = 180∞ (с помощью специальных ‘ѕ”) волновое сопротивление максимально, а пропускна€ способность минимальна. ќтношение максимальной величины натуральной мощности к минимальной при этом (регулировочный диапазон) достигает значени€ до 1,5.
 лючевые слова:  омпактность, управл€емость, самокомпенсаци€, лини€
электропередачи, волновое сопротивление, натуральна€ мощность, оптимизаци€ конструкции, напр€женность электрического пол€.
CARACTERISTICILE LINIILOR DIRIJATE ІI DE AUTOCOMPENSARE EXTREM DE COMPACTE
DE TENSIUNE INALTA 330-350 kV Postolatii ^ћ., Suslov ^ћ.
Institutul de Energetica al Academiei de Іtiin^e a Moldovei Rezumat. Este determinate configuratia optima a fazelor liniilor electrice dirijate compacte cu circuital dublu, autocompensate, de tensiune inalta 330-500 kV ( KUSVL), cu conditia atingerii valoarii maxime admisibile a tensiunii campului electric pe suprafata fazelor divizate pentru designul lor definit. Sunt calculati parametrii acestor linii pentru valorile extreme ale decalajului de faza (9) intre sistemele vectoriale ale tensiunelor circuitelor. Este aratat, ca valoarea impedantei caracteristice a KUSVL fara utilizarea dispozitivelor speciale de rotatie a fazei (adica la 9 = 0 ∞) este minimala, Іi constitue (pentru fiecare faza) pentru optiunea liniei cu tensiunea 330 kV Іi fire 3AS-300/39 -196 Ohmi, iar pentru linia 500 kV cu conductoarele de faza 6AS-240/39 - 162 Ohmi. Valoarea puterii characteristice liniilor considerate (pentru ambele circuite) la tensiunea nominala este cea maxima Іi constituie 1118 MW (pentru linia 330 kV ) Іi 3080 MW (pentru linia 500 kV). La trecerea liniei la unghiul 9 = 180∞ (cu ajutorul aparatelor speciale de decalaj de faza) impedanta characteristics este maximala, iar capacitatea de transmisie -minima. Relatia intre valoarea maximala a capacitatii de transmisie Іi valoarea minimala (coeficientul de reglare) atinge valori de pana la 1,5.
Cuvinte-cheie: Compacta, dirijabila, auto-compensare, linia de transmisie a puterii electrice, puterea caracteristica, optimizarea de constructie, intensitatea campului electric.
CHARACTERISTICS OF POWER SELF-COMPENSATED TRANSMISSION LINES EXTREMELY
COMPACT 330-350 kV Postolatii V^., Suslov V.M.
Power Engineering Institute of Moldova Academy of Sciences Abstract. The optimal configuration of phases placement of double circuit compact controlled self-compensated high-voltage power lines (KUSVL ) with the voltage of 330-500 kV at the condition of achieving of the maximum admissible value of the electric field tension on the surface of split phase at a given design was determined. The parameters of these lines at the extreme values of the angular shift (9) between the circuitsТ systems voltages were calculated. It was shown, that the surge impedance of KUSVL without special phase-shifting transformers (e.g. 9 = 0∞) is minimal, and is equal (for each phase) for the option of 330 kV and wires 3AS-300/39 - 196 ohms, and for voltage of 500 kV and phase conductors 6AS-240/39 -162 ohms. The magnitude of transmission capacity of
PROBLEMELE ENERGETICII REGIONALE 3(23) 2013 ELECTROENERGETICA considered line (for both circuits) at rated voltage is maximal and equal to 1118 MW (for 330 kV line) and 3080 MW (for 500 kV line). At changing of line to the mode of angle 9 = 180∞ (with special phase-shifting transformer) surge impedance is maximal and the transmission capacity minimal. Ratio of the maximal value of transmission capacity to the minimal (regulation range) reaches values of up to 1.5.
Keywords: Compact, controllability, self-compensation, power transmission line, surge-impedance power, design optimization, the electric field strength.
¬ведение
  насто€щему времени выполнен большой комплекс работ в области управл€емых самокомпенсирующихс€ высоковольтных линий электропередач (”—¬Ћ) различных классов напр€жени€ с различной конфигурацией расположени€ фаз на опоре [1-3]. ¬ этих работах показано, что величина натуральной мощности ”—¬Ћ в 1,4-1,6 раза больше, чем у обычных линий того же класса напр€жени€ (в расчете на одну цепь).  роме того, ”—¬Ћ позвол€ют путем изменени€ углового сдвига между системами векторов напр€жений цепей регулировать их эквивалентные параметры до 1,5-кратной величины. ¬ выполненных ранее работах, в основном, исследовались варианты линий с горизонтальным расположением фаз при попарном сближении фаз разных цепей и при общеприн€тых рассто€ни€х между остальными фазами.
÷ель работы
¬ насто€щей работе исследованы новые конфигурации ”—¬Ћ с предельно компактным расположением всех фаз линии (по кругу) напр€жением 330- 500 к¬.
1. –езультаты исследований.
Ќа примере двухцепных  ”—¬Ћ классов напр€жени€ 330-500 к¬ выполнены оптимизационные расчеты взаимного расположени€ фаз при задании максимально допустимой величины напр€женности электрического пол€ на поверхности проводов дл€ всех фаз (при недопущении коронного разр€да при нормальных климатических услови€х эксплуатации, в соответствии с требовани€ми ѕ”Ё).
¬ качестве рассматриваемых прин€ты  ”—¬Ћ 330 к¬ с проводами в фазах 3хј—-330/39 и  ”—¬Ћ-500 к¬ с проводами 6хј—-240/39. –ассматриваемые варианты новых предельно компактных конфигураций расположени€ фаз данных вариантов  ”—¬Ћ представлены на рис 1-2. Ќа них буквами ј, ¬,— обозначены фазы 1-й цепи, а буквами јТ, BТ, CТ - фазы
2-й цепи.  онфигураци€ расположени€ фаз прин€та по кругу. ѕри этом сближенными €вл€ютс€ фазы разных цепей, а одноименные фазы разных цепей максимально возможно, дл€ данной конфигурации, удалены друг от друга.
–ис. 1. ƒвухцепна€ компактна€ –ис. 2. ƒвухцепна€ компактна€
”—¬Ћ -330к¬ ”—¬Ћ Ч500к¬
ќптимизации проводилась в среде EXCEL по специально разработанному алгоритму. —уть данного алгоритма состоит в следующем.
¬ качестве исходных дл€ каждого варианта линии вз€ты следующие данные:
1) ћаксимальна€ нормативна€ напр€женность электрического пол€ на поверхности проводов фаз.
2) Ќоминальное напр€жение линии.
3) –адиусы проводов.
4)  оличество составл€ющих и радиус расщеплени€ фаз.
5) —трелы провесов фаз.
6)  оординаты расположени€ фаз на опорах (’ - беретс€ относительно центральной оси опоры, а Y - относительно поверхности земли).
—уть разработанного алгоритма состоит в следующем:
1. ‘иксируетс€ конструкци€ расщепленных фаз.
2. ‘иксируетс€ габарит линии.
3. «адаетс€ первоначальное расположение фаз линии.
4. «адаетс€ требуемое ограничение на минимальную величину сближени€ фаз между собой.
5. «адаетс€ условие симметрии расположени€ фаз.
6. «адаетс€ требуемое ограничение на максимальную величину напр€женности электрического пол€ на поверхности проводов фаз линии.
7. ¬ыполн€етс€ оптимизаци€ взаимного расположени€ фаз по критерию максимизации напр€женностей электрического пол€ на поверхности всех проводов всех фаз линии с учетом всех заданных ограничений. (ѕри этом обеспечиваетс€ максимально возможна€ и равна€ между собой рабоча€ емкость всех фаз).
–езультаты оптимизационных расчетов приведены в таблицах 1-2, а параметры при крайних углах сдвига систем векторов напр€жений цепей (0∞-180∞) в таблицах 1-4.
–яќЅ№≈ћ≈№≈ ≈ ≈ ќ≈“√—ѕ  ≈ќё Ћ№≈ 3(23) 2013 ≈№≈—“ ќ≈ ≈ ќ≈“√—ј Ёквивалентные параметры и характеристики  ”—¬Ћ приведены в нижних част€х таблиц.
ƒл€ указанных оптимизированных вариантов емкостна€ проводимость и индуктивное сопротивление приведены дл€ каждой фазы на единицу длины линий, а волновое сопротивление и натуральна€ мощность на каждую цепь линий.
“аблица 1
“аблица оптимизации двухцепной  ”—¬Ћ-330 к¬ с проводами 3хј—-330/39
Ќормативна€ напр€женность, к¬/см 28
Ќоминальное напр€жение, к¬ 363
–адиус провода, мм 12
 оличество расщеплений фазы 3
–адиус расщеплени€ фазы, м 0,25
—трела провеса, м 20,5
 оординаты проводов, м
Ќачальные (до оптимизации)  онечные (после оптимизации)
’ -1,5 4,5 -1,5 1,5 -4,5 1,5 -1,91 3,708 -1,92 1,917 -3,71 1,907
” 34 31 28,5 28,5 31 34 35,17 31,84 28,5 28,5 31,84 35,17
≈мкостна€ проводимость, мк—м/км 5,41
»ндуктивное сопротивление, ќм/км 0,21
¬олновое сопротивление, ќм 195,9
Ќатуральна€ мощность, ћ¬т 672,8
“аблица 2
“аблица оптимизации параметров двухцепной  ”—¬Ћ-500 к¬ с проводами 6хј—-
240/39
Ќормативна€ напр€женность, к¬/см 28
Ќоминальное напр€жение, к¬ 525
–адиус провода, мм 10,8
 оличество расщеплений фазы 6
–адиус расщеплени€ фазы, м 0,4
—трела провеса, м 23
 оординаты проводов, м
Ќ ачальные (до оптимизации)  онечные (после оптимизации)
’ -1,5 4,5 -1,5 1,5 -4,5 1,5 -1,91 3,708 -1,92 1,917 -3,71 1,907
” 34 31 28,5 28,5 31 34 35,17 31,84 28,5 28,5 31,84 35,17
≈мкостна€ проводимость, мк—м/км 6,51
»ндуктивное сопротивление, ќм/км 0,17
¬олновое сопротивление, ќм 162,2
Ќатуральна€ мощность (на цепь) ћ¬т 1699,6
“аблица 3
ѕараметры оптимизированной  ”—¬Ћ-330 к¬ с проводами 3хј—-330/39
Ќоминальное напр€жение, к¬ 330
”гол сдвига фаз между цеп€ми 0
–адиус троса, мм 5,7
–адиус провода, мм 12
 оличество расщеплений фазы 3
–адиус расщеплени€ фазы, м 0,25
—трела провеса, м 20,5
јбсцисса тросов и проводов, м
-5 5 -1,9 3,7 -1,9 с* ,7 - о,
ќрдината троса/ов и проводов, м
40 40 35 32 28,5 28,5 32 35
ѕараметры  ”—¬Ћ при угле сдвига ( )аз напр€жений между цеп€ми, равном 0 ∞.
ћодуль напр€женности электрического пол€ (к¬/см) 25,94 25,58 25,31 25,31 25,58 25,94
≈мкостна€ проводимость, мк—м/км 5,45
»ндуктивное сопротивление, ќм/км 0,207
¬олновое сопротивление, ќм 194,8
Ќатуральна€ мощность, ћ¬т 559
”гол сдвига фаз между цеп€ми, град. 180
ѕараметры  ”—¬Ћ при угле сдвига ( )аз напр€жений между цеп€ми, равном 180 ∞.
ћодуль напр€женности электрического пол€ (к¬/см) 18,44 18,13 18,16 18,16 18,13 18,44
≈мкостна€ проводимость, мк—м/км 3,88
»ндуктивное сопротивление, ќм/км 0,294
¬олновое сопротивление, ќм 275,2
Ќатуральна€ мощность ( на цепь), ћ¬т 395,7
“аблица 4
ѕараметры оптимизированной  ”—¬Ћ-500 к¬ с проводами 6хј—-240/39
Ќоминальное напр€жение, к¬ 500
”гол сдвига фаз между цеп€ми 0
–адиус троса, мм 5,7
–адиус провода, мм 10,8
 оличество расщеплений фазы 6
–адиус расщеплени€, м 0,4
—трела провеса, м 23
јбсцисса тросов и проводов, м
-9,5 9,5 -2,5 5,5 -2,5 2,5 -5,5 2,5
ќрдината тросов и проводов, м
44,5 44,5 39 35 31 31 35 39
ѕараметры  ”—¬Ћ при угле сдвига ( )аз напр€жений между цеп€ми, равном 0 ∞.
ћодуль напр€женности электрического пол€ (к¬/см) 26,69 26,54 26,7 26,7 26,54 26,7
≈мкостна€ проводимость, мк—м/км 6,50
»ндуктивное сопротивление, ќм/км 0,171
¬олновое сопротивление, ќм 162,4
Ќатуральна€ мощность (на цепь), ћ¬т 1540
”гол сдвига фаз между цеп€ми 180
ѕараметры  ”—¬Ћ при угле сдвига ( )аз напр€жений между цеп€ми, равном 180 ∞.
ћодуль напр€женности электрического пол€ (к¬/см) 18,32 17,42 18,59 18,59 17,42 18,32
≈мкостна€ проводимость, мк—м/км 4,42
»ндуктивное сопротивление, ќм/км 0,258
¬олновое сопротивление, ќм 241,5
Ќатуральна€ мощность (на цепь), ћ¬т 1035
2. –егулировочный диапазон изменени€ параметров  ”—¬Ћ классов напр€жени€ 330500 к¬
Ќовое качество ”—¬Ћ любого типа состоит возможность в достаточно широких пределах регулировать их эквивалентные параметры путем изменени€ углового сдвига систем векторов напр€жений цепей в пределах от 0 до 180 градусов.  оличественной характеристикой этой возможности €вл€етс€ регулировочный диапазон, который определ€етс€ соотношением эквивалентных параметров этих линий при двух предельных величинах этого угла (0 и 180 градусов).
”казанный диапазон определ€етс€ коэффициентом, равном отношению волновых сопротивлений по формуле:
кД =
180 2.
– 0
2 в ,
где 2в - волновое сопротивление линии (на цепь) при 9=180∞,
2^ - волновое сопротивление линии (на цепь) при 9=0∞, к– - коэффициент регулировани€.
«десь следует отметить следующее.
»з данных, приведенных выше в соответствующих таблицах, видно, что указанный коэффициент регулировани€ находитс€ в пределах 1,4-1,5, что свидетельствует о том, что диапазон регулировани€  ”—¬Ћ не уступает этому же показателю дл€ ранее рассмотренным вариантам ”—¬Ћ с горизонтально расположенными попарно сближенными фазами.
ќсобенностью данного варианта €вл€етс€ противоположный характер изменени€ пропускной способности при регулировании угла сдвига систем векторов напр€жений цепей (максимум пропускной способности у  ”—¬Ћ при угле 9=0∞, а минимум - при угле 9=180∞; а у ”—¬Ћ с горизонтальным расположением попарно сближенных фаз - максимум пропускной способности при 9=180∞, а минимум - 9=0∞.)
 роме того, достоинствами  ”—¬Ћ с круговым расположением фаз €вл€ютс€ во первых то, что максимальна€ пропускна€ способность достигаетс€ при естественном (без применени€ дополнительных фазосдвигающих устройств) нулевом сдвиге систем векторов напр€жений цепей, а во вторых то, что обеспечиваетс€ максимально возможна€ компактность линии в целом, особенно в отношении величины ее полосы отчуждени€ (под строительство).
¬ыводы
1. ѕредлагаема€ нова€ компактна€ конструкци€ двухцепной ”—¬Ћ с максимально возможно сближенными фазами, расположенными по кругу, при противосто€нии одноименных фаз разных цепей €вл€етс€ наиболее компактной по сравнению с другими вариантами ”—¬Ћ.
2. –егулировочный диапазон данного варианта не уступает другим вариантам
”—¬Ћ.
3. ќсобенностью вариантов  ”—¬Ћ €вл€етс€ то, что максимум пропускной способности у них достигаетс€ при угле 9=0, а минимум - при угле 9=180∞, т.е.  ”—¬Ћ с круговым расположением фаз обладает противоположным характером изменени€ пропускной способности при регулировании угла сдвига систем векторов напр€жений цепей по сравнению с ”—¬Ћ с горизонтальным расположением фаз.
Ћитература
[1] ё.Ќ. јстахов, ¬.ћ. ѕостолатий, ».“.  омендант, √.¬. „алый. ”правл€емые линии электропередачи. ѕод редакцией профессора ¬.ј. ¬еникова.  ишинев, ЂЎтиинцаї, 1984.
[2] ¬.ћ. ѕостолатий, ≈.¬. Ѕыкова. Ёффективность применени€ управл€емых самокомпенсирующихс€ высоковольтных линий электропередачи и фазорегулирующих устройств трансформаторного типа. Ёлектричество, є2, 2010, стр. 7-14.
[3] Ўакар€н ё.√., “имашева Ћ.¬.,  ареева —.Ќ., ѕостолатий ¬.ћ., Ѕыкова ≈.¬., —услов ¬.ћ. “ехнические аспекты создани€ и режимные особенности работы в энергосистемах компактных управл€емых ¬Ћ 220-500 к¬. Ђ“–ј¬Ё ї, 8-9 но€бр€ 2011.
—ведени€ об авторах
ѕостолатий ¬.ћ., гл.н.с., академик јЌ ћолдовы, д.т.н. ќбласть научных интересов: энергетические системы, управл€емые линии электропередачи переменного тока повышенной пропускной способности, проблемы передачи энергии, режимы энергетических систем, переходные электромеханические процессы, электрические станции, теплоэнергетика, экономика энергетики, вопросы управлени€ энергетическим комплексом.
—услов ¬.ћ., окончил  ишиневский политехнический институт в 1972 г. Ќаучный сотрудник, область научных интересов св€зана с электропередачами переменного тока повышенной пропускной способности, их вли€нием на окружающую среду, режимами энергетических систем, переходными электромеханическими процессами,
моделированием в энергетических системах.

пїњ