Оптимізація завантаження перетворюючих агрегатів

Оптимізація режимів роботи випрямлячів тягових підстанцій постійного струму

Відповідно до нормативних документів при експлуатації електроустановок повинні здійснюватися заходи, що знижують споживання реактивної потужності. Такі організаційно-технічні заходи, як правило, не вимагають капітальних додаткових витрат і тому доцільні в усіх випадках. На тягових підстанціях постійного струму понизити споживання реактивної потужності можна при раціональнішій експлуатації перетворюючих агрегатів [Бородулин, 1983 372 /id].

В результаті аналізу виразів (……дати ссилки) встановлено, що реактивне тягове навантаження підстанції постійного струму залежить від наступних основних чинників:

- міри завантаження тягових агрегатів;

- різниці між фактичним значенням напруги на шинах 6; 10 і 35 кВ і номінальним паспортним значенням напруги обмоток перетворювальних трансформаторів;

- типу перетворювальних трансформаторів (напруга короткого замикання і струму холостого ходу).

Розглянемо ряд можливих способів часткового зниження реактивних тягових навантажень підстанцій постійного струму

Впливати на міру завантаження окремих випрямних агрегатів і таким чином знижувати споживану ними реактивну потужність можна, змінюючи автоматично склад (число) працюючих агрегатів залежно від навантаження. Технічно регулювання робочої потужності тягової підстанції здійснюється застосуванням пристроїв автоматичного включення і відключення резерву (ABOР). Зниження споживання реактивної потужності у такий спосіб пояснює рис. 13.2. Тут точкам перетину кривих відповідає значенню струму навантаження, при якому споживання реактивної потужності однакове як при роботі одного, так і двох агрегатів. Якщо при збільшенні навантаження другий агрегат включити в роботу при струмі, що відповідає точці a, то реактивна потужність зменшиться.

Рис. 13.2.Залежність реактивної потужності, споживаної одним (N = 1) і двома (N= 2) претворювальними агрегатами з трансформатором ТМРУ-16000/10

Зменшення реактивної потужності забезпечується також, якщо своєчасно відключити другий агрегат при зменшенні струму навантаження нижче значення, визначуваного точкою а. Завданням оптимізації в даному випадку є визначення струмових уставок регулювання, при яких мінімізуються не лише втрати потужності в перетворюючих агрегатах, але і резельтуючі втрати активної потужності на перетворення, включаючи втрати, що викликаються передачею реактивної потужності через перетворюючий, знижуючий трансформатори і по мережах енергосистеми. В якості супутнього ефекту при цьому досягається деяке зменшення реактивної потужності, що споживається агрегатами.

Струмові уставки АВОР, що відповідають мінімальному споживанню реактивної потужності перетворюючими агрегатами, можливо визначити з умови. В результаті отримаємо

(13.13)

Розрахунки показують (таблиця. 11.1), що струмові уставки регулювання, обрані по мінімуму споживання реактивної потужності, значно нижче за уставок, що відповідають мінімуму втрат активної потужності в агрегатах.

Тому слід очікувати, що при визначенні результуючого оптимуму і спільному використанні цих двох критеріїв дійсно оптимальні уставки АВОР займуть деяке проміжне положення між граничними значеннями, приведеними в табл. 13.1

Таблиця 13.1.
Оптимальні уставки АВОР

Тип перетворюючого трансформатора	Струмові уставки I1, I2 А, за критерієм мінімуму
споживання реактивній потужності	втрат активної потужності в агрегатах
ТМРУ-16000/10
ТМПУ-16000/10ЖУ1
ТДП-12500/10ЖУ1
2 х ТМПУ-6300/35ЖУ1
2 х ТМРУ-6200/35
ТДРУ-20000/10Ж

Оптимізація струмових уставок АВОР з одночасним обліком втрат активної потужності в агрегатах і втрат, що викликаються передачі реактивної потужності, робиться по мінімуму так званих приведених втрат:

(13.14)

де - постійні втрати потужності в перетворюючому агрегаті; - складова втрат, обумовлена сумарною пороговою напругою вентилів при номінальному струмі навантаження ; - коефіцієнт навантаження агрегату; - сумарні втрати потужності в агрегаті (втрати в обмотках трансформатора і зрівняльного реактора, в індивідуальних згладжуючих реакторах, а також втрати у вентилях, зумовлені їх динамічними опорами) при номінальному навантаженні; і - втрати активної потужності в знижувальних, перетворюючих трансформаторах тягової підстанції і в мережах енергосистеми, що викликаються передачею реактивної потужності.

Методи розрахунку складових , і широко висвітлені в літературі з питань перетворювальної техніки і тут не розглядаються. Втрати в трансформаторах від потоків реактивної потужності визначаються по формулі

(13.15)

де Q - поточне значення реактивного тягового навантаження підстанції, MB∙А; і - втрати короткого замикання відповідно в знижуючому і в перетворюючому трансформаторах, кВт; і - номінальні потужності відповідно знижуючого і перетворюючого трансформаторів, MB∙A; - число знижуючих трансформаторів, що одночасно живлять тягове навантаження; - число трансформаторів у складі перетворюючого агрегату; N - число паралельно працюючих перетворюючих агрегатів.

При використанні формули (13.15) найбільш ускладнений розрахунок складової втрат пов'язаної з передачею реактивної потужності по мережах енергосистеми. Ці ускладнення визиваються складністю живлячої енергосистеми, до якої підключені тягові підстанції. Завдання вирішується досить просто лише для радиальных схем живлення. У складних мережах визначення складової істотно ускладнюється і стає можливим лише за допомогою сучасних обчислювальних засобів. Тому в даному випадку доцільно звернутися до результатів подібних розрахунків, які виконувалися у Всерадянському науково-дослідному інституті електроенергетики (ВНИИЭ) при рішенні завдань ком-пенсации реактивної потужності.

Залежність додаткових втрат потужності в мережі енергосистеми від реактивного навантаження Q виражається формулою [Бородулин, 1983 372 /id]

(13.16)

Коефіцієнти апроксимації , і , можна визначити за даними, що приведені в [Бородулин, 1983 372 /id], використовуючи наступні співвідношення:

(13.17)

де і - розрахункові коефіцієнти, значення яких наведено в [Жежеленко, 1977 373 /id];

- питома вартість втрат активної потужності і електроенергії, яка приймається по [Бородулин, 1983 372 /id].

У формулі (13.17) розрахунковий коефіцієнт

(13.18)

де d - розрахунковий коефіцієнт [Бадер, 2002 369 /id]; Р - розрахункове активне навантаження тяги, що визначається по витраті електроенергії підстанцією на тягу потягів за середню добу місяця з найбільшим електроспоживанням.

Внаслідок залежності коефіцієнта від активного навантаження споживача струмові уставки регулювання, що розраховуються по мінімуму приведених втрат, залежать від добової переробки електроенергії підстанцією на тягу потягів. Коефіцієнти , d і питома вартість втрат С₀, крім того, мають різні значення залежно від району об'єднаної енергосистеми. Проте виконані розрахунки показують, що відмінність в уставках регулювання, розрахованих для різних районів енергосистеми, не перевищує 4% [Бадер, 2002 369 /id].

Розрахунок уставок регулювання доцільно виконувати графо- аналітичним методом в такій послідовності. При відомих початкових даних по рівнянню (13.15) будують криву залежності від струму навантаження для одного агрегату (N= 1). Використовуючи цю криву, будують залежність для двох агрегатів, що працюють паралельно. При побудові враховують, що втрати потужності у разі паралельної роботи двох агрегатів з сумарним навантаженням I_п дорівнюють подвоєному значенню втрат в одному агрегаті при навантаженні I_п/2. По точці перетину кривих N = 1, N =2 визначають навантаження підстанції I_п/2, при якій економічно доцільне підключення другого агрегату на паралельну роботу. При необхідності аналогічним чином може бути знайдений струм навантаження, при якому слід вводити в роботу третій агрегат.

Результати розрахунку уставок регулювання для найбільш поширених типів перетворюючих агрегатів з урахуванням мінімуму приведених втрат активної потужності представлені в таблиці. табл. 13.2.

Тут значення постійного струму I1, 2 на включення другого агрегату дані при різних витратах електроенергії підстанцією на тягу потягів Асут. Уставка на відключення агрегату зазвичай приймається в 1,3- 1,4 разу меншою струму включення.

Зіставлення даних, приведених в табл. 13.1 та табл. 13.2, підтверджує, що рекомендована методика визначення струмових уставок АВОР дає компромісне рішення між двома приватним оптимумом: мінімумом споживання реактивної потужності і мінімумом втрат активної потужності в перетворюючих агрегатах, причому доля кожного з цих критеріїв залежить від добової переробки електроенергії Асут.

Таблиця 13.2.
Струмові уставки АВОР залежно від добової переробки електроенергії

Тип перетворюючого трансформатора	Уставки АВОР, А, при Асут, МВт ·год
ТМРУ-16000/10
ГМПУ-І6000/10ЖУІ
ГДП-12500/10ЖУ1
2 х ТМПУ-6300/35ЖУ1
2 х УТМРУ-6300/35Ж
2 х ТМРУ-6200/35
2 хТМР-5600/35
ТДРУ-20000/10Ж

Уставки АВОР, приведені в табл. 11.2, відповідають такій постановці проблем, при якій мінімізуються результуючі втрати активної потужності на перетворення (включаючи втрати в мережах системи в знижувальних трансформаторах і перетворюючих агрегатах). На цій основі можливе подальше уточнення струмових уставок регулювання за допомогою збільшення числа чинників (теплового старіння напівпровідникових вентилів, зміни втрат в тяговій мережі при різному числі працюючих агрегатів та ін.), що враховуються.

Дата добавления: 2017-01-13