Řízený bočníkový reaktor

Řízený bočníkový reaktor  je zařízení pro řízenou kompenzaci jalového výkonu v hlavních elektrických sítích. Řízená bočníková tlumivka označuje zařízení pro kompenzaci příčného jalového výkonu [1] , která jsou zapojena paralelně k elektrické soustavě za účelem změny jalových parametrů střídavých elektrických vedení (TL) a jalového výkonu spotřebovaného v soustavě.

Příčiny

Jedním z hlavních technických problémů ve vývoji moderních elektrizačních soustav je problém účinného nuceného řízení toků energie hlavními elektrickými sítěmi. V současné době byla na základě moderních obvodů a prvků výkonové elektroniky vyvinuta řada účinných zařízení FACTS (Flexible AC Transmission System) https://en.wikipedia.org/wiki/Flexible_AC_transmission_system navržených k realizaci takového řízení. Jedním ze zařízení FASTS jsou řízené bočníkové reaktory (CSR), které plní širokou škálu úkolů v energetických systémech. Na rozdíl od tradičního bočníkového reaktoru (SR), který je pasivním prvkem sítě a je navržen tak, aby kompenzoval přebytečný nabíjecí výkon ve vedení extra vysokého napětí (EPL) [2] , CSR je aktivní prvek, který také umožňuje ovládat režimy energetického systému. Je však třeba poznamenat, že CSR mají mnohem složitější konstrukci než CSR, a proto vyžadují vysoké náklady na jejich instalaci a provoz. Jejich aplikace proto vyžaduje v každém konkrétním případě studii proveditelnosti.

Obecný popis problému

Četné pokusy zajistit přepínání SR bez vážných následků v mnoha zemích skončily neúspěchem. Faktem je, že se zavedením režimů hlavních elektrických sítí musí být zapínání a vypínání bočníkových reaktorů prováděno alespoň jednou týdně a ve většině případů častěji - až denně. Typickým případem takového spínání je například denní změna výkonu, při které spínací frekvence SR vede k vyčerpání zdrojů spínacího zařízení. Při každé takové operaci se spustí životnost spínačů a reaktor je vystaven spínacímu přepětí a v důsledku toho se izolace reaktoru rychle opotřebuje. Odstavení bočníkových reaktorů je navíc nebezpečné pro celou elektrickou síť, neboť při náhlém odpojení vedení se vynucená složka přepětí bez bočníkových reaktorů ukáže mnohem vyšší, než je maximální přípustná hodnota. Vezmeme-li v úvahu všechny tyto úvahy, téměř všechny země opustily přepínání bočních reaktorů, což určuje potřebu analyzovat způsob přenosu elektřiny vedením za přítomnosti řízených bočníkových reaktorů. Proto je proveditelnost použití CSR pro vysokonapěťová přenosová vedení rozumným a slibným opatřením ke zlepšení účinnosti hlavních elektrických sítí.

Parametrická optimalizace provozních režimů hlavních elektrických sítí podle kritéria ztrát činného výkonu

Na základě principů systémového přístupu lze elektrizační soustavu reprezentovat jako soubor sítí pro různé účely a jmenovité napětí, které tvoří určité hierarchické úrovně pro energetické toky. Rozdělení energetických toků mezi sítěmi je spojeno s projevem základního principu nejmenší akce, který je v elektrotechnice realizován prostřednictvím Kirchhoffových zákonů. Proto při přirozeném rozložení energetických toků mezi sítěmi budou její ztráty nejmenší. Ale při použití sinusového střídavého proudu tento závěr platí pro plný výkon. Ekonomický režim s minimálními ztrátami činného výkonu, který nás při posuzování účinnosti transportu energie zajímá, je přitom nastaven pouze v podmíněném okruhu aktivních odporů. Studie ukázaly, že přirozený režim je výrazně (1,4-1,5krát) horší než ekonomický z hlediska ztrát a zároveň jsou sítě nižšího napětí přetěžovány toky transportu energie, které jsou pro ně nedostatečné, což snižuje propustnost celého elektrického systému. Jedním z opatření, které zajišťuje snížení ztrát elektrické energie, je optimalizace provozních režimů vedení VVN z hlediska napětí a jalového výkonu. V takové formulaci problému jsou přenosová vedení EHV uvažována izolovaně pro tři nejběžnější režimy provozu: minimální, maximální a provozní režimy přenosu výkonu. Analytické výrazy pro stanovení ztrát činného výkonu ve vedení obsahují složky ztrát naprázdno a ztrát nakrátko. Ty jsou příslušně přímo a nepřímo úměrné druhé mocnině napětí na sběrnicích koncových rozvoden, což umožňuje zvolit optimální úroveň napětí. To poskytuje minimální součet složek těchto ztrát. Analýza provozních režimů elektrických přenosových vedení EHV s řízenými bočníkovými reaktory ukázala, že v případě aplikace CSR dochází ke kompenzaci nabíjecího výkonu a regulaci toku výkonu.

Poznámky

  1. IEC TS 63042-101:2019 UHV AC přenosové systémy - Část 101: Regulace napětí a návrh izolace
  2. IEC TR 63042-100:2016 UHV AC přenosové systémy – Část 100: Obecné informace

Literatura