1. Моделирование в реальном времени потоков ГИТ в электрической сети для ситуационной осведомленности оператора системы.

2. Достоверные максимальные сценарии, такие как описанные в Главе 4.

3. Поддержка исследований потока нагрузки и оценки рабочих пределов, описанных в главе 9.

Рисунок 33: Пример потери реактивной мощности 1-фазной трансформаторной батареи 500/16,7кВ 100-летнего эталонного шторма:

(а) 5кВ с высокой проводимостью, и (б) 20В/км с низкой проводимостью

8.5 Расчет гармоник после воздействий гит

Как указывалось в предыдущих главах, когда трансформатор входит в полупериодное насыщение, токи намагничивания становятся большими и искаженными, что эквивалентно тому, что трансформатор вводит гармоники в сеть ВН. Наличие гармоник является потенциальной проблемой для защитной ретрансляции (см. Главу 6). Существенные гармонические токи также могут оказывать неблагоприятное воздействие на банки конденсаторов с шунтирующей компенсацией (см. Главу 7).

В настоящее время инструменты для расчета гармоник как функции потоков ГИТ относительно ограничены моделями анализа переходных процессов с помощью одной из программ электромагнитных переходных процессов или методами аппроксимации. Моделирование электромагнитных переходных процессов, как правило, является сложным и не очень подходит для моделирования полномасштабного взаимодействия ГИТ и насыщения трансформатора.

Однако симуляторы следующего поколения облегчат эту проблему благодаря двумерному графическому пользовательскому интерфейсу, способному представлять сложную сеть и оценивать гармонические напряжения. Тем не менее, было бы целесообразно, чтобы инженер по планированию качественно осознавал наличие гармоник и их потенциальное влияние. Гармоники тока намагничивания для конструкции трансформатора могут быть точно выполнены для разных уровней ГИТ с использованием фактических параметров конструкции трансформатора.

8.6 Оценка производительности оборудования

Чтобы оценить рабочие характеристики основных силовых устройств в условиях GIC, необходимо знать напряжения, налагаемые на оборудование, и их характеристики выдерживаемого воздействия при воздействии этих напряжений.

Определение напряжений, а именно ГИТ во время события ЭМВ, может быть рассчитано с использованием руководящих принципов, обсуждаемых в этой главе и Приложении 8, с использованием максимально вероятных сценариев, обсужденных в Главе 4, или вариаций, основанных на моделировании силовой сети, обсуждаемой в следующем разделе. Тем не менее, такие максимально вероятные угрозы еще не являются отраслевым стандартом для использования производителем оборудования для тестирования производительности в условиях достоверных и воспроизводимых нагрузок ГИТ. Тем не менее, эти уровни опасности могут использоваться планировщиками для определения воздействий и принятия мер по смягчению, сбалансированных с риском для надежности и общих целей организации.

Как обсуждалось, возможности ГИТ в зависимости от нагрузки основного оборудования, такого как трансформаторы, не могут быть обобщены, потому что эффекты зависят от конструкции и конструктивных особенностей трансформатора и будут различаться в зависимости от длительности импульсов ГИТ. Также характеристики ГИТ основного оборудования, такого как трансформаторы, не могут быть обобщены, потому что эффекты зависят от конструкции. Другая трудность заключается в том, что не существует стандартов испытаний, по которым можно было бы выдержать оборудование. Это область, которая все еще требует большой работы. Ассоциациям по стандартизации промышленных трансформаторов (IEEE / IEC) предлагается разработать такие стандарты.

Таким образом, с точки зрения производительности оборудования, консервативное использование инженерных решений в сочетании с производителями информационного оборудования, которые используются для поддержки этого решения, должно использоваться для оценки последствий событий ЭМВ.

8.7. Подходы к моделированию и анализу энергосистемы

Моделирование энергосистемы и анализ событий ЭМВ включает в себя сравнение энергосистемы в стационарных условиях и при воздействии потоков ГИТ. Для контекста, система питания работает в нормальных условиях, когда:

• Генерация обеспечивает нагрузку и потери.

• Величины напряжения на шине находятся в допустимых пределах.

• Генерация работает в установленных пределах реальной и реактивной мощности.

• Линии передачи и трансформаторы не перегружены.

• Все вышеперечисленные условия соблюдаются после принятых непредвиденных обстоятельств, таких как неисправность шины или неправильное срабатывание защитной реле.

8.7.1 Анализ распределения потоков Многие из потенциальных отрицательных последствий события Гуд вызваны трансформатор полупериодного насыщения, что приводит к инжекции гармоник в сетях высокого напряжения и эффективной мощности реактивных потерь в сильно насыщенных трансформаторов. Связь между распределением потоков ГИТ в сети и производительность системы в стационарных условиях химически активных потерь мощности. Как указано в главе 8, отношения между потоками ГИТ в обмотке трансформатора, и эффективной потери реактивной мощности зависит от типа трансформатора (например, два‐три обмотки, количество сердечников и др.) и конструкции трансформатора (например, однофазный, трехфазный). Используя отношения, такие как те, предлагаемых в районе ДВ. Аль., и Марти Эт. Аль., реактивные потери мощности каждого трансформатора в системе могут быть рассчитаны и смоделированы в программе потока нагрузки как статические реактивной нагрузки, подключенной к трансформатору. Стоимость этих дополнительных реактивных нагрузок изменения ГИТ, которая меняется в зависимости от направления и величины геоэлектрического поля во время ЭМВ.

Не существует простого способа предсказания поведения энергосистемы при всех возможных событиях ЭМВ и конфигурациях системы. Однако существуют способы сократить количество исследований, необходимых для приемлемого уровня. Например:

• Определить направления геоэлектрического поля, вызывающие наибольшие потери реактивной мощности в ключевых участках сети. Эти ключевые части системы, но, как правило, известны опытным инженерам-проектировщикам.

• Предположить, что оборудование не уязвимым и максимально увеличить поле геоэлектрических пока после резервного напряжения или перегрузки требует управляющего воздействия.

• Как только ограничения и сценариев с точки зрения оперативно-служебной деятельности были выявлены уязвимости оборудования, если известно (например, эффекты от одной из более широко срабатывания) могут быть включены.

Предложенные выше подходы не явлются рекомендацией или руководством. Скорее, это свидетельствует о том, что при распределении потоков ГИТ, и связанными с этим потерями реактивной мощности известны (или обоснованно оценить), определяющих поведение системы становится значительный, но управляемый силой системный анализ проблемы.

8.7.2. Гармонический анализ Как обсуждалось выше, полупериод насыщения трансформатора может вводить значительное количество гармоник в высоковольтную сеть. В дополнение к возможной неправильной работе реле, обсуждаемой в главе 6, и потенциальному повреждению/отключению генератора, обсуждаемым в главе 7, в принципе существует потенциал для гармонического резонанса. Наиболее распространенным способом проведения исследований гармонического резонанса является использование программ электромагнитных переходных процессов (EMTP). Это не тривиальное упражнение. Тем не менее, это важный класс исследований, потому что система питания обычно не подвергается устойчивому сочетанию четных и нечетных гармоник.

8.7.3 Меры по смягчению воздействия Имеются недорогие, с низким риском, спецификации оборудования, которые могут повысить устойчивость к событиям ЭМВ. Например:

• Указывать значения выдерживаемых ГИТ на новых трансформаторах. До тех пор, пока отраслевые стандарты не сформируются до среднего значения

• Указывая уровни и протоколы испытаний, уровни сопротивления должны быть определены на основе системных исследований. Обратите внимание, что производители трансформаторов могут быть не в состоянии провести испытание на стойкость к потоку ГИТ. Для такого теста требуются два автотрансформатора, включенных параллельно на испытательном стенде, между которыми циркулирует постоянный ток. MVAr, требуемый для двух насыщенных трансформаторов, находится за пределами возможностей большинства трансформаторных установок.

• Запросить производителей оценить потоки ГИТ в зависимости от нагрузочной способности конструкции трансформатора для высоких пиковых уровней коротких импульсов ГИТ, а также умеренных уровней длительных уровней потока ГИТ. Используйте эти характеристики для рабочих процедур.

• Определите датчики нагрева в критических частях трансформатора.

• Указать больший запас по сопротивлению перегрузкам по току батарей шунтирующих конденсаторов.

• Укажите полную действующую среднеквадратичную защиту конденсаторной батареи.

• Включите инициируемое оператором принудительное охлаждение на трансформаторах как стандартную рабочую меру для событий ЭМВ K7 или выше (или прямого измерения ГИТ или температуры трансформатора, если доступно). Это позволило бы сэкономить время, работая с трансформаторами при более низких температурах до события.

• Контроль гармоник опроса на IED, используемых в дифференциальной защите трансформатора. Это косвенный, но простой способ контроля уровня ГИТ на трансформаторах независимо от типа и конструкции.

8.8 Выводы Комбинация повышенного поглощения реактивной мощности и введенных гармоник в систему с помощью насыщенных трансформаторов изменяет наихудший сценарий из-за малой вероятности, события ЭМВ высокой величины, на один из нестабильности напряжения и последующего падения напряжения. Поглощение реактивной мощности от насыщенных трансформаторов может привести к снижению напряжения системы. Отключение поддержки реактивной мощности от конденсаторных батарей и SVC из-за высоких гармонических токов в то время, когда насыщенные трансформаторы увеличивают потребность в ВАР, создает сценарий падения напряжения. Это именно то, что вызвало крупную неисправность энергосистемы Квебека в 1989 году.

Планировщики и операторы нуждаются в технических инструментах для моделирования потоков ГИТ и разработки смягчающих решений по мере необходимости. Разработка этих инструментов включает в себя комбинацию расчетов потока ГИТ для различных системных условий и конфигураций, тестовых волновых фронтов, представляющих события ЭМВ для различных широт и структур проводимости грунта, и подходящих моделей теплового оборудования.