В этом примере показано использование трехфазных блоков для изучения отказа типа «фаза-земля» и однополюсного повторного включения 735-kV линии передачи.
Г. Сибиль (Гидро-Квебек)
Две параллельные линии напряжением 735 кВ длиной 200 км передают 3000 МВт мощности от генерирующей установки (12 генераторов мощностью 350 МВА) в эквивалентную сеть с уровнем короткого замыкания 20 ГВА.
Генерирующая установка моделируется с помощью упрощенной синхронной машины (субпереходное реактивное сопротивление 0,22 pu). Машина подключена к сети передачи через трансформатор 13,8 кВ/735 кВ Wye-Delta.
Модели линий являются линиями распределенных параметров. Предполагается, что линии транспонируются, а их параметры R, L, C/km задаются в компонентах положительной и нулевой последовательности. Каждая линия компенсируется двумя шунтирующими реакторами по 200 Мварс каждый, соединенными на концах линии. Применение повторного замыкания одного полюса на этом уровне напряжения становится возможным благодаря использованию нейтральных индуктивностей для двух шунтирующих реактивов линии 2. В противном случае «вторичный ток дуги», который индуцируется в неисправность (главным образом из-за емкостной связи между двумя фазами звука и фазой сбоя), был бы слишком высоким, чтобы допустить затухание дуги после открытия прерывателей линии на фазе сбоя. Если вы откроете два блока шунтирующего реактивного сопротивления линии 2, посмотрите, как вычисляется оптимальная индуктивность нейтрали.
Отказ типа «фаза-земля» применяется в середине линии 2. Для нанесения разлома вдоль линии эта линия моделируется на двух участках по 100 км. Как только неисправность обнаруживается защитными реле (здесь не моделируется), на два линейных выключателя фазы сбоя посылается команда на открытие. Выключатели остаются открытыми в течение определенного «мертвого времени», обычно около 0,5 с, в течение которого обычно гаснет дуга, затем два выключателя повторно закрываются.
При отключении двух прерывателей линии на фазе сбоя ток отказа прерывается, но небольшой ток продолжает протекать по дуге. Если этот ток вторичной дуги слишком велик (обычно выше 50 А), то дуга не может погаснуть, и прерыватель будет снова замыкаться на неисправность.
Дуга моделируется фиксированным или нелинейным сопротивлением R = f (Iarc_rms). Дуга гаснет, когда ее среднеквадратичный ток падает ниже порогового значения (обычно 50 А), определенного в блоке модели дуги. Откройте блок «Модель дуги» и просмотрите параметры дуги. Среднее сопротивление дуги программируется как экспоненциальная функция среднеквадратического тока. Среднее сопротивление дуги увеличивается, когда среднеквадратичный ток дуги уменьшается, так что время затухания тока дуги ниже порогового значения сокращается. (При заданных параметрах Rarc = 0,1 Ом и 30 Ом соответственно для токов 1kA и 100А). Блок модели дуги представляет собой маскированный блок. Используйте команду «Look under mask» для просмотра реализации модели дуги.
Откройте блоки, имитирующие два прерывателя линии. Узнайте, как запрограммирована последовательность открытия/повторного закрытия линии. Неисправность возникает при t = 1 цикле. Затем команда открытия посылается на оба выключателя при t = 4 циклах (3 цикла обнаружения + время открытия). Два выключателя повторно закрываются при t = 34 циклах после времени покоя 30 циклов, в течение которого дуга, создающая неисправность, должна погаснуть.
Запустите моделирование и просмотрите сигналы напряжения и тока на 4-следовом осциллографе.
Проверьте три напряжения и тока фазы на землю на передающем конце линии 2 и ток, протекающий в неисправность. Машина была инициализирована для подачи 3220 МВт при напряжении 1 pu, чтобы чистая мощность 3000 МВт протекала в линию 1 и линию 2. Таким образом, токи линии, протекающие в каждую линию, составляют 15pu/100 МВА, как наблюдается на трассе 2.
Ток отказа (I_arc) измеряется в амперах. Он достигает 22 кА в течение первого цикла, затем он падает до очень небольшого значения после 3 циклов, когда открываются два прерывателя линии. Используйте зумирование по оси Y для просмотра тока вторичной дуги. Он содержит медленно затухающий компонент постоянного тока и основной компонент (пик 12 А). Поскольку его среднеквадратичное значение ниже 50 А, дуга гаснет при первом пересечении нулевого значения тока.
Теперь откройте меню блока Модель дуги (Arc Model) и измените модель дуги на фиксированное сопротивление (0,1 Ом). Перезапустите моделирование. Обратите внимание на то, что компонент постоянного тока тока дуги предотвращает истечение дуги, так что линия теперь повторно закрывается на разломе. Можно также подавить нейтральное реактивное сопротивление в двух блоках шунтирующего реактивного сопротивления и увидеть воздействие на ток вторичной дуги.