ИЗОЛЯЦИЯ В СИСТЕМЕ ПЕРЕДАЧИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ Российский патент 2014 года по МПК H02M7/12 H02M7/48 

Область техники

Изобретение относится в основном к системам передачи электроэнергии. Более конкретно, данное изобретение относится к подстанции системы передачи электроэнергии.

Предшествующий уровень техники

В системах передачи электроэнергии, а в частности - в системах передачи электроэнергии постоянного током высокого напряжения (ПТВН), напряжения, используемые при передачах электроэнергии, становятся все выше и выше. В настоящее время во многих ситуациях используется напряжение 800 кВ. Однако сейчас предполагаются еще более высокие уровни, такие как 1000 кВ или даже 1200 кВ.

Использование таких высоких уровней приводит к проблемам разных типов. Некоторые такие проблемы обсуждали Davidson и de Préville в докладе “The Future of High Power Electronics in Transmission и Distribution Power Systems” («Будущее электроники больших мощностей в системах передачи и распределения электроэнергии»), сделанном на 13-й Европейской конференции по силовой электронике и ее приложениям (13th European Conference on Power Electronics и Applications), опубликованном в сборнике EPE 2009, 8-10 сентября 2009 г., стр. 1-14.

Проблемой одного конкретного типа является изоляция. Ее исследовали, например, U. Ǻström, B. Westman, V. Lescale и G. Asplund в докладе “Power transmission with HVDC at voltages above 600 кВ” («Передача электроэнергии ПТВН при напряжениях свыше 600 кВ»), опубликованном в сборнике “Inaugural IEEE PES 2005 Conference и Expositions in Africa”, Дурбан, Южная Африка, 11-15 июля 2005 г., стр. 44-50.

Также известно, что в таких системах предусматриваются вентили преобразовательных станций, воплощенные в форме некоторого количества взаимосвязанных преобразовательных вентильных элементов, устанавливаемых вне помещения. Такие элементы описаны, например, в EP 0754367 и US 5,371,651.

Как упоминалось выше, одной проблемой, возникающей при проектировании системы, которая должна работать при очень высоких напряжениях, является изоляция. Может потребоваться принятие экстраординарных мер, чтобы гарантировать изоляцию, которая сможет справиться с требуемыми уровнями напряжения, что делает оборудование более громоздким, связанных со значительными затратами на разработку и приведет к усложненным конструкциям проходных изоляторов и изоляции общего назначения.

Поэтому существует потребность в усовершенствовании способа выполнения изоляции, которая предназначена для оборудования систем передачи электроэнергии и которую можно использовать при очень высоких напряжениях, таких как напряжения на уровне 1000 кВ или выше.

Краткое изложение существа изобретения

Одна задача данного изобретения состоит в том, чтобы разработать подстанцию, где предусмотрена усовершенствованная изоляция, которую можно использовать при очень высоких напряжениях.

Эта задача в соответствии с данными изобретением решается посредством подстанции системы передачи электроэнергии, имеющей преобразователь для преобразования между переменным током и постоянным током, или наоборот, причем этот преобразователь содержит:

- первый набор последовательно подключенных преобразовательных вентильных элементов, совместно предусмотренных в фазовой ветви между первым и вторым потенциалом, причем абсолютное значение второго потенциала выше, чем абсолютное значение первого потенциала, и

- второй набор преобразовательных вентильных элементов в той же фазовой ветви между вторым и третьим потенциалом, причем абсолютное значение третьего потенциала выше, чем абсолютное значение второго потенциала. Второй набор содержит, по меньшей мере, один преобразовательный вентильный элемент, а все преобразовательные вентильные элементы второго набора предусмотрены внутри одного или более корпусов, размещенных на удлиненной изоляции мачтового типа, причем потенциал конца изоляции мачтового типа, на которой размещены корпуса, находится в диапазоне между вторым потенциалом и третьим потенциалом, а другой конец изоляции мачтового типа имеет потенциал «земли».

Настоящее изобретение обладает рядом преимуществ. Оно позволяет использовать существующее оборудование с изоляцией, адаптированной к известным потенциалам, для новых, более высоких потенциалов. Это снижает затраты на разработку. Если рабочие потенциалы являются высокими, то можно также уменьшить количество изоляции и сложность такого оборудования, как проходные изоляторы.

Краткое описание чертежей

В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов воплощения изобретения со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых:

Фиг. 1 схематически изображает систему передачи электроэнергии, включающую в себя первую и вторую подстанции, каждая из которых включает в себя, по меньшей мере, один трансформатор и преобразователь с преобразовательными вентильными элементами;

Фиг. 2 схематически изображает первый набор трансформаторов и первый и второй наборы преобразовательных вентильных элементов в первом варианте осуществления изобретения;

Фиг. 3 схематически изображает, как размещены и изолированы преобразовательные вентильные элементы согласно фиг. 2 в первом варианте осуществления изобретения;

Фиг. 4 схематически изображает первый набор трансформаторов и первый и второй наборы преобразовательных вентильных элементов во втором варианте осуществления изобретения; и

Фиг. 5 схематически изображает, как размещены и изолированы один трансформатор в первом наборе трансформаторов и пара преобразовательных вентильных элементов во втором наборе преобразовательных вентильных элементов во втором варианте осуществления изобретения.

Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения

Ниже, применительно к системам передачи электроэнергии, а затем - конкретнее и применительно к системе передачи электроэнергии постоянного тока высокого напряжения (ПТВН), будет описана подстанция согласно изобретению. Однако следует осознавать, что изобретение не ограничивается системой этого типа, а может быть применено к системе любого типа, где применяются преобразовательные вентили, например - также к системам переменного тока, таким, как гибкие системы передачи электроэнергии переменного тока (ГСПЭПТ).

На фиг. 1 схематически изображена работающая система постоянного тока высокого напряжения (ПТВН-система) для подключения между двумя системами передачи электроэнергии переменного тока. По этой причине ПТВН-система включает в себя первую и вторую подстанции 10 и 12, причем первая подстанция 10 включает в себя первый набор трансформаторов, примером которых является один трансформатор T1, и первый преобразователь 14 для преобразования между переменным током и постоянным током, причем этот преобразователь может быть выпрямителем. Первый набор трансформаторов T1 подключает первый преобразователь 14 к первой системе передачи электроэнергии переменного тока (не изображена). Первый преобразователь 14 подключен ко второму преобразователю 16 второй подстанции 12 посредством линии 18 электроснабжения постоянного тока. Второй преобразователь 16 тоже осуществляет преобразование между переменным током и постоянным током и может быть инвертором. Вторая подстанция 12 также включает в себя второй набор трансформаторов, примером которых является один трансформатор T2, и этот набор подключает второй преобразователь 16 ко второй системе передачи электроэнергии переменного тока (не изображена). Набор трансформаторов может включать в себя лишь один трансформатор, а также может включать в себя несколько трансформаторов. Использование нескольких трансформаторов в наборе упрощает получение высоких напряжений постоянного тока.

ПТВН-система, показанная на фиг. 1, является однополюсной системой. Описание изобретения будет приведено ниже в отношении такой системы. Вместе с тем, следует осознать, что изобретение также может быть выполнено в двухполюсной системе. Помимо этого, ПТВН-система может быть более сложной и включать в себя несколько больше линий электроснабжения и подстанций.

Оба преобразователя 14 и 16 могут быть преобразователями любого типа, такими как линейно коммутируемые преобразователи источника тока (ПИТ) или принудительно коммутируемые преобразователи источника напряжения (ПИН). В этом описании изобретения они представляют собой ПИТ. Однако следует осознавать, что тип используемого преобразователя не является самым важным признаком изобретения в той мере, в какой тот представляет собой преобразователь, осуществляющий преобразование между переменным током и постоянным током и включающий в себя преобразовательные вентильные элементы.

Теперь изобретение будет описано в отношении одной из подстанций, в данном случае - первой подстанции. Однако следует осознавать, что принципы данного изобретения применимы также к другим подстанциям, таким как вторая подстанция.

На фиг. 2 изображена электрическая принципиальная схема части первой подстанции 10, обеспечивающая базовую информацию, полезную для понимания первого варианта осуществления данного изобретения.

На фиг. 2 представлены первый и второй наборы S1 и S2 преобразовательных вентильных элементов. Эти преобразовательные вентильные элементы выполнены из полупроводниковых элементов, а в иллюстрируемых здесь вариантах - из тиристоров. Однако следует осознавать, что в качестве альтернативы можно предусмотреть преобразовательные вентильные элементы в форме выключателей, возможно - со встречно-параллельными диодами. Эти выключатели могут быть, например, биполярными транзисторами с изолированным затвором (БТИЗ), коммутируемыми по затвору запираемыми тиристорами (КЗЗТ) или запираемыми тиристорами (ЗТ). Кроме того, преобразовательный вентильный элемент может включать в себя более одного такого последовательно подключенного полупроводникового элемента.

На фиг. 2 изображено, что эти преобразовательные вентильные элементы подключены в преобразователе последовательно для формирования фазовой ветви, подключенной между «землей» и выходной клеммой +V_DC постоянного тока. На фиг. 2 изображена лишь одна такая фазовая ветвь, чтобы обеспечить более ясное понимание данного изобретения. Следует осознавать, что обычно большее количество таких ветвей - скажем, две - параллельно подключены друг к другу. В случае, если подключаемая система переменного тока представляет собой трехфазную систему, что является обычным делом, существуют три фазовых ветви. На фиг. 2 также показан первый набор трансформаторов, который включает в себя первый трансформатор T1A и второй трансформатор T1B. Первый и второй трансформаторы T1A и T1B оба имеют первичные обмотки, подключенные к первой системе передачи электроэнергии переменного тока, и вторичные обмотки, подключенные к фазным ветвям. Таким образом, в случае, если система переменного тока представляет собой трехфазную систему, у нее есть три первичных обмотки и три вторичных обмотки.

Система, как упоминалось ранее, также может быть двухполюсной системой, и в этом случае количество преобразовательных вентильных элементов может быть удвоено.

Как упоминалось ранее, преобразовательные вентильные элементы подключены друг к другу последовательно. Кроме того, на рассматриваемой примерной схеме имеется первый преобразовательный вентильный элемент CV1, заземленный на первом конце, а на втором, противоположном конце подключенный к первому концу второго преобразовательного вентильного элемента CV2. Второй преобразовательный вентильный элемент CV2 имеет второй конец, подключенный к первому концу третьего преобразовательного вентильного элемента CV3, второй конец которого подключен к первому концу четвертого преобразовательного вентильного элемента CV4. Второй конец четвертого преобразовательного вентильного элемента CV4 подключен к выходной клемме +V_DC постоянного тока. Поэтому первый трансформатор T1A подключен к узлу между первым и вторым преобразовательными вентильными элементами CV1 и CV2, а второй трансформатор T1B подключен к узлу между третьим и четвертым преобразовательными вентильными элементами CV3 и CV4.

Первый и второй преобразовательные вентильные элементы CV1 и CV2 в этом первом варианте осуществления образуют первый набор S1 преобразовательных вентильных элементов, а третий и четвертый преобразовательные вентильные элементы CV3 и CV4 образуют второй набор S2 преобразовательных вентильных элементов. Таким образом, в этом варианте осуществления имеются два преобразовательных вентильных элемента во втором наборе. Однако следует осознавать, что в этом втором наборе может быть больше или меньше преобразовательных вентильных элементов. Первый набор преобразовательных вентильных элементов на одном конце - на первом конце первого преобразовательного вентильного элемента CV1 - находится под первым электрическим потенциалом, а на другом, противоположном конце, являющемся концом, где первый набор подключен ко второму набору, т.е. в узле между первым и вторым наборами преобразовательных вентильных элементов, находится под вторым, более высоким потенциалом V2. Узел между вторым набором S2 преобразовательных вентильных элементов и выходной клеммой напряжения постоянного тока в данном случае находится под третьим, еще более высоким потенциалом V3.

Таким образом, первый набор S1 последовательно подключенных преобразовательных вентильных элементов предусмотрен полностью в фазовой ветви между первым и вторым потенциалами V1 и V2, а второй набор S2 преобразовательных вентильных элементов предусмотрен в той же фазовой ветви между вторым потенциалом и третьим потенциалом V3. В данном случае абсолютное значение третьего потенциала также выше, чем абсолютное значение второго потенциала, которое, в свою очередь, выше, чем абсолютное значение первого потенциала.

Как можно увидеть на фиг. 2, вторичная обмотка первого трансформатора T1A первого набора в этом первом варианте осуществления подключена к узлу между первым и вторым преобразовательными вентилями CV1 и CV2, имеющимися в фазовой ветви, а второй трансформатор T1B первого набора подключен к узлу между третьим и четвертым преобразовательными вентильными элементами CV3 и CV4. В системе передачи электроэнергии трехфазного переменного тока каждая вторичная обмотка должна быть подключена к соответствующей фазовой ветви таким образом.

В этом первом варианте осуществления изобретения V1 равен нулю, V2 равен 750 кВ, а V3 равен 1000 кВ.

Для такого высокого напряжения, как то, при котором обеспечивается третий потенциал, в настоящее время не существует проходных изоляторов или изолирующих устройств, адаптированных к этим высоким уровням потенциала. Однако существуют модульные преобразовательные вентильные элементы. Изобретение направлено на использование таких модульных преобразовательных вентильных элементов наряду со стандартным оборудованием подстанций, чтобы избежать необходимости проектирования новых изолирующих объектов, адаптированных для этих новых, повышенных уровней напряжения. Такой преобразовательный вентильный элемент описан, например, в документе EP 0754367, содержание которого включено сюда посредством ссылки.

На фиг. 3 схематически изображено, как это достигается в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения.

На фиг. 3 показано, что первый набор S1 преобразовательных вентилей предусмотрен в зале 20 вентилей, т.е. в здании, стены которого включают в себя экранирующий материал. Экран этого зала в этом варианте осуществления заземлен. Таким образом, первый набор преобразовательных вентильных элементов размещен в общей замкнутой камере, а именно в зале 20 вентилей, который находится под первым потенциалом V1. Кроме того, в стене зала имеется проходной изолятор 22, через который проводник проходит ко второму набору S2 преобразовательных вентильных элементов. Этот второй набор преобразовательных вентильных элементов предусмотрен в одном или более корпусах 28 преобразовательных вентильных элементов, в данном случае - в одном корпусе. Эти элементы во втором наборе, как правило, выполнены в соответствии с принципами, описанными в документе EP 0754367, содержание которого включено сюда посредством ссылки. Кроме того, корпус 28 в данном случае размещен на поверхности 26, опирающейся на некоторое количество опорных удлиненных изоляторов мачтового типа, или изолирующих опор 24, которые могут быть выполнены из фарфора или другого подходящего изолирующего материала. Опоры 24 стоят на грунте, и поэтому они находятся под первым потенциалом V1. Однако корпус 28 находится под потенциалом, который заключен в диапазоне между вторым и третьим потенциалами. В этом варианте осуществления корпус находится под вторым потенциалом V2. Это можно сделать посредством ввода в короб, подключенный к корпусу 28. Вывод из короба, в конце концов, находится под потенциалом V3, который получен за счет подключения к линии электроснабжения постоянного тока (не изображена). Вследствие этого второй набор S2 преобразовательных вентильных элементов, таким образом, предусмотрен над землей и экранирован экранированной коробкой 28, находящейся под вторым потенциалом V2, а первый набор S1 преобразовательных вентильных элементов в зале 20 вентилей экранирован экраном, находящимся под первым потенциалом V1. Преобразовательные вентильные элементы в первом наборе в зале 20 вентилей подают мощность при втором потенциале, который в этом варианте осуществления, равен 750 кВ.

Таким образом, все преобразовательные вентильные элементы второго набора размещены внутри одного или более корпусов 28, размещенных на удлиненной изоляции 24 мачтового типа, где потенциал конца упомянутой изоляции мачтового типа, на которой размещены корпуса, находится в диапазоне между вторым потенциалом и третьим потенциалом, а другой конец упомянутой изоляции мачтового типа находится под потенциалом «земли».

Уже существуют высоковольтные проходные изоляторы, выходящие из зала вентилей, рассчитанные, чтобы выдерживать потенциалы между первым и вторым потенциалами, а также еще более высокие потенциалы, такие, как 800 кВ. Таким образом, высоковольтный проходной изолятор 22, выходящий из зала вентилей, рассчитан, чтобы выдерживать разность между вторым и первым потенциалами, V2-V1. Это означает, что существуют высоковольтные проходные изоляторы, выполненные с возможностью выдерживать второй потенциал V2. Посредством добавления второго набора преобразовательных вентильных элементов, предусмотренных в одной или более экранированных коробках, устанавливаемых вне помещения, имеющих экран, находящийся под вторым потенциалом, создается возможность подавать электроэнергию на уровне V3 третьего, более высокого напряжения без необходимости разработки новых высоковольтных вводов и новой изоляции проводников, которые рассчитаны, чтобы выдерживать разность между третьим и первым потенциалами, V3-V1, но можно использовать изоляцию, выполненную с возможностью выдерживать гораздо меньший потенциал, а именно потенциал, который представляет собой разность между третьим и вторым потенциалами, V3-V2. Поэтому экранированный короб можно снабдить клеммой подключения для подключения к линии электроснабжения постоянного тока, причем эта клемма подключения проходит через проходной изолятор, выполненный с возможностью выдерживать напряжения, имеющие потенциал, который представляет собой разность между третьим и вторым потенциалами. Вышеописанные экранированные короба преобразовательных вентилей, несомненно, обладают этими свойствами.

Это означает, что при наличии вышеописанных уровней, изоляция, связанная с первым набором преобразовательных вентильных элементов в зале вентилей, рассчитана на 750 кВ, а изоляция, связанная со вторым набором преобразовательных вентильных элементов в экранированном коробе, должна быть рассчитана лишь на 250 кВ. Нет необходимости разрабатывать новые изоляции для различных подключений, необходимых при более высоком потенциале V3-V1, который в данном примере составляет 1000 кВ.

Здесь можно упомянуть о том, что можно использовать больше экранированных коробок для второго набора преобразовательных вентильных элементов, причем вход в каждую коробку можно сделать подключенным к своему собственному экрану. Можно также сделать так, что лишь первый или несколько таких коробов будет иметь такое подключение. Помимо этого, можно сделать так, что зал вентилей окажется не экранированным или экранированным при потенциале, отличающемся от потенциала «земли», например, составляющем (V2-V1)/2.

Теперь, в отношении фиг. 4, где схематически изображен альтернативный способ осуществления взаимосвязи преобразовательных вентильных элементов с первым набором трансформаторов, будет описан второй вариант осуществления данного изобретения. Помимо этого, на фиг. 4 преобразовательные вентильные элементы показаны как короба, а не как компоненты.

В этом варианте осуществления подстанция 10' включает в себя первый и второй наборы S1' и S2' преобразовательных вентильных элементов, подключенные друг к другу последовательно и подключенные между первым и третьим потенциалами V3 и V1. Первый набор S1 в этом варианте осуществления состоит из первого, второго, третьего и четвертого преобразовательных вентильных элементов CV1, CV2, CV3 и CV4, а второй набор S2 состоит из пятого, шестого, седьмого и восьмого преобразовательных вентильных элементов CV5, CV6, CV7 и CV8, причем первый преобразовательный вентильный элемент CV1 подключен к первому потенциалу V1, а восьмой преобразовательный вентильный элемент CV8 подключен к третьему потенциалу V3. Первый набор трансформаторов в данном случае включает в себя четыре трансформатора, причем первый трансформатор T1A в этом наборе подключен к узлу между первым и вторым преобразовательными вентильными элементами CV1 и CV2, a второй трансформатор T1B в наборе подключен к узлу между третьим и четвертым преобразовательными вентильными элементами CV3 и CV4; третий трансформатор T1C в наборе подключен к узлу между пятым и шестым преобразовательными вентильными элементами CV5 и CV6, а четвертый трансформатор T1D в наборе подключен к узлу между седьмым и восьмым преобразовательными вентильными элементами CV7 и CV8. Все эти трансформаторы подключены к первой системе передачи электроэнергии переменного тока и выполнены с возможностью работать на уровне V_AC напряжения переменного тока, который может быть уровнем 500 кВ. Поэтому имеется, по меньшей мере, один трансформатор, а в этом втором варианте осуществления - два трансформатора, подключенные между преобразовательными вентильными элементами во втором наборе преобразовательных вентильных элементов. В случае трехфазной системы переменного тока четвертый трансформатор T1D в наборе может иметь соединение «звездой» с фазными ветвями, а третий трансформатор T1C в наборе может иметь соединение «треугольником» с фазными ветвями.

Как и в первом варианте осуществления, первый конец первого преобразовательного вентильного элемента CV1 находится под первым потенциалом V1, узел между первым и вторым наборами преобразовательных вентилей находится под вторым потенциалом V2, а выходная клемма постоянного тока имеет третий потенциал V3. Однако в этом втором варианте осуществления узел между первым и вторым наборами преобразовательных вентильных элементов предусмотрен в узле между четвертым и пятым преобразовательными вентильными элементами CV4 и CV5, и это является более низким положением, чем в первом варианте осуществления. Это означает, что второй потенциал является половиной третьего потенциала в этом втором варианте осуществления и более высоким потенциалом, чем второй потенциал в первом варианте осуществления. Кроме того, в этом втором варианте осуществления потенциал между шестым и седьмым преобразовательными вентильными элементами CV6 и CV7 предусмотрен на уровне потенциала, который равен сумме второго и третьего напряжений, деленной на два, т.е. равен (V2+V3)/2.

В этом втором варианте осуществления первый набор преобразовательных вентильных элементов может быть предусмотрен внутри зала вентилей, как в первом варианте осуществления изобретения. Этот зал вентилей может быть снабжен экраном, подключенным к потенциалу, подобному первому потенциалу. Возможно также подключение к другому потенциалу, например, подобному потенциалу (V2+V1)/2, или отсутствие экранирования. Упомянутые элементы также можно предусмотреть как преобразовательные вентильные элементы в экранированных коробах, устанавливаемых вне помещения, либо отдельно, либо совместно, как описано в документе EP 0754367. В этом втором варианте осуществления преобразовательные вентильные элементы второго набора, т.е. пятый, шестой, седьмой и восьмой преобразовательные вентильные элементы CV5, CV6, CV7 и CV8 предусмотрены в экранированных коробах, а эти короба находятся под определенным потенциалом в соответствии с документом EP 0754367. Вместе с тем, трансформаторы, подключенные к этим преобразовательным вентилям, также находятся под некоторым потенциалом.

То, как это делается, будет подробнее описано в отношении фиг. 5.

На фиг. 5 изображен один трансформатор - четвертый трансформатор T1D, размещаемый на поверхности, лежащей на опорах 30 из изолирующего материала. Таким образом, трансформатор размещен на удлиненной изоляции мачтового типа, причем потенциал конца изоляции, где размещен трансформатор, находится в диапазоне между вторым потенциалом и средним значением между вторым и третьим потенциалами. Таким образом, эта поверхность, а тогда - и корпус трансформатора TD1, находится под высоким потенциалом, таким как второй потенциал V2. Седьмой и восьмой преобразовательные вентильные элементы CV7 и CV8 размещены в общем экранированном коробе, который установлен на поверхности, лежащей на изолирующих опорах 24, таким же образом, как в первом варианте осуществления. Этот потенциал может быть вторым потенциалом V2. Однако в этом варианте осуществления экран этого короба находится не под вторым потенциалом V2, как в первом варианте осуществления, а под потенциалом, который равен сумме второго и третьего напряжений, деленной на два. Таким образом, рассматриваемый потенциал составляет (V2 + V3)/2. Следовательно, упомянутый экран находится под потенциалом, который равен среднему значению между вторым и третьим потенциалами.

Точно так же можно обеспечить и нахождение третьего трансформатора, а также пятого и шестого преобразовательных вентильных элементов во втором наборе в экранированных коробках, под таким же потенциалом (V2+V3)/2 или V2, как описанный выше.

В вышеупомянутом примере первый потенциал V1 является нулевым, а третий потенциал V3 равен 1000 кВ. Вместе с тем, второй потенциал равен 500 кВ. Это означает, что короба преобразовательных вентильных элементов будут поддерживаться под потенциалом 750 кВ.

Чтобы разместить трансформатор на изоляторах мачтового типа, можно предусмотреть направляющие 32 от пандуса, и по этим направляющим можно перемещать трансформатор на изоляторы. Сразу же после размещения направляющие можно отводить.

Этот вариант осуществления также обладает преимуществом, заключающимся в том, что можно использовать изоляцию и высоковольтные вводы, которые рассчитаны для более низких напряжений, чем напряжение линии энергоснабжения постоянного тока. Максимум, на что должна быть спроектирована изоляция каждого короба, устанавливаемого вне камеры, - это выдерживать потенциал V3-V2. За счет наличия двух коробов преобразовательных вентилей, имеющих одинаковый потенциал (V3+V2)/2, можно дополнительно снизить требования к изоляции, делая ее выдерживающей потенциал (V3-V2)/2. Это также означает, что оба короба можно безо всякого риска размещать ближе друг к другу. Помимо этого, все преобразовательные вентильные элементы второго набора могут быть заключены в одном и том же коробе.

Настоящее изобретение можно изменять многими путями. Например, следует осознавать, что можно использовать уровни напряжений и потенциалов, отличающиеся от вышеописанных.

Следует также осознавать, что изобретение может быть применено к двухполюсной системе в соответствии с теми же самыми принципами. Это означает, что возможно наличие третьего набора преобразовательных вентильных элементов, соответствующего первому набору, и четвертого набора преобразовательных вентильных элементов, соответствующего второму набору, причем третий набор предусмотрен между первым и четвертым потенциалами, а четвертый набор предусмотрен между четвертым и пятым потенциалами. В этом случае четвертый потенциал соответствует второму потенциалу, а пятый потенциал соответствует третьему потенциалу. Тогда абсолютное значение четвертого потенциала выше, чем абсолютное значение первого потенциала, а абсолютное значение пятого потенциала выше, чем абсолютное значение четвертого потенциала. Следует также осознавать, что способ ограждения второго набора преобразовательных вентильных элементов в экранированных коробах во втором варианте осуществления применим ко второму набору преобразовательных вентильных элементов в первом варианте осуществления.

Из вышеизложенного рассмотрения, очевидно, что данное изобретение можно изменять множеством путей. Следовательно, надлежит понять, что данное изобретение ограничено только нижеследующей формулой изобретения.

Изобретение относится в основном к системам передачи электроэнергии, в частности к подстанции системы передачи электроэнергии. Технический результат заключается в разработке подстанции для работы при высоких напряжениях. Подстанция имеет преобразователь, содержащий первый набор последовательно подключенных преобразовательных вентильных элементов, предусмотренных между первым и вторым потенциалами, причем абсолютное значение второго потенциала выше, чем абсолютное значение первого потенциала, и второй набор преобразовательных вентильных элементов, содержащий, по меньшей мере, один преобразовательный вентильный элемент, предусмотренный между вторым и третьим потенциалом. Абсолютное значение третьего потенциала выше, чем абсолютное значение второго потенциала, а все преобразовательные вентильные элементы второго набора размещены внутри одного или более корпусов, размещенных на удлиненной изоляции мачтового типа. При этом потенциал конца изоляции мачтового типа, на котором размещены упомянутые корпуса, находится в диапазоне между вторым и третьим потенциалами, а другой конец упомянутой изоляции мачтового типа имеет потенциал «земли». 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Подстанция (10; 10') системы передачи электроэнергии, содержащая преобразователь (14) для преобразования между переменным током и постоянным током, причем преобразователь содержит:
- первый набор (S1; S1') последовательно подключенных преобразовательных вентильных элементов (CV1, CV2; CV1, CV2, CV3, CV4), совместно предусмотренных в фазовой ветви между первым (V1) и вторым (V2) потенциалами, причем абсолютное значение второго потенциала выше, чем абсолютное значение первого потенциала, и
- второй набор (S2; S2') преобразовательных вентильных элементов, предусмотренных в той же фазовой ветви между вторым и третьим потенциалом (V3), причем абсолютное значение третьего потенциала выше, чем абсолютное значение второго потенциала, а второй набор содержит, по меньшей мере, один преобразовательный вентильный элемент (CV3, CV4; CV5, CV6, CV7, CV8),
при этом
преобразовательные вентильные элементы первого набора (S1) преобразовательных вентильных элементов размещены в общей замкнутой камере (20), предусмотренной с первым потенциалом (V1),
преобразовательные вентильные элементы первого набора (S1) подключены к преобразовательным вентильным элементам второго набора (S2) через проходной изолятор (22), рассчитанный на выдерживание напряжений, имеющих потенциалы на уровне второго потенциала,
все преобразовательные вентильные элементы второго набора предусмотрены внутри одного или более корпусов (28), размещенных на удлиненной изоляции (24) мачтового типа, причем потенциал конца изоляции мачтового типа, на котором размещены корпуса, находится в диапазоне между вторым потенциалом и третьим потенциалом, а другой конец упомянутой изоляции мачтового типа имеет потенциал «земли», и
корпус, по меньшей мере, одного преобразовательного вентильного элемента во втором наборе подключен ко второму потенциалу (V2).

2. Подстанция по п.1, в которой преобразовательный вентильный элемент во втором наборе, подключенный к третьему потенциалу, снабжен клеммой подключения, обеспеченной через проходной изолятор, рассчитанный на выдерживание напряжений, имеющих потенциал, который равен разности между абсолютными значениями третьего и второго потенциалов.

3. Подстанция по п.1 или 2, в которой второй набор (S2') преобразовательных вентильных элементов включает в себя, по меньшей мере, два преобразовательных вентильных элемента (CV5, CV6, CV7, CV8), а каждый корпус второго набора преобразовательных вентильных элементов имеет потенциал на уровне среднего значения между вторым и третьим потенциалами.

4. Подстанция по п.1, дополнительно содержащая набор трансформаторов (T1A, T1B, T1C, T1D), причем в этом наборе трансформаторов есть, по меньшей мере, один трансформатор (T1C, T1D), подключенный между преобразовательными вентильными элементами во втором наборе преобразовательных вентильных элементов.

5. Подстанция по п.4, в которой каждый из трансформаторов, подключенных ко второму набору преобразовательных вентильных элементов, размещен на удлиненной изоляции (30) мачтового типа, причем потенциал конца изоляции, где размещены трансформаторы, находится в диапазоне между вторым потенциалом и средним значением между вторым и третьим потенциалами.

6. Подстанция по п.5, в которой трансформаторы размещены под вторым потенциалом.

7. Подстанция по п.5, в которой трансформаторы размещены под потенциалом, который равен среднему значению между вторым и третьим потенциалами.