ПОДХОДЯЩЕЕ ДЛЯ ДВУХЦЕПНЫХ ЛИНИЙ УСТРОЙСТВО ПРОДОЛЬНОЙ КОМПЕНСАЦИИ Российский патент 2019 года по МПК H02J3/18 H02M7/757 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области гибкой передачи электроэнергии переменным током (АС) и, в частности, относится к устройству продольной компенсации, подходящему для двухцепных линий.

Предпосылки создания изобретения

Оборудование для гибкой системы передачи электроэнергии переменным током (FACTS) можно разделить на устройства продольной компенсации, устройства поперечной компенсации и интегрированные устройства управления. Устройства поперечной компенсации могут быть непосредственно подключены к различным уровням электрических сетей, в то время как устройства продольной компенсации и интегрированные устройства управления должны быть подключены к электрическим сетям последовательно на одном конце, и, таким образом, их способы подключения должны быть изучены всесторонне с точки зрения критериев их надежности, гибкости и безопасности.

В устройствах продольной компенсации и интегрированных устройствах управления статический синхронный продольный компенсатор (SSSC), единый регулятор потоков мощности (UPFC), межлинейный регулятор потоков мощности (IPFC) и трансформируемый статический компенсатор (CSC) являются гибкими устройствами передачи электроэнергии, которые могут улучшить возможности передачи электроэнергии и управления системой; существует также единый регулятор качества электроэнергии (UPQC), который может улучшить качество электроэнергии в линиях. Помимо статического синхронного продольного компенсатора, другое устройство содержит два преобразователя и соответствующий трансформатор для выполнения функций развязки и преобразования. Поскольку статический синхронный продольный компенсатор обычно выполняется как дополнительный режим работы для других устройств, он также может быть включен в том же виде.

В настоящее время последовательно соединенные устройства продольной компенсации или интегрированные устройства управления подключаются к электрическим сетям через последовательные трансформаторы. Электрические сети напряжением 110 кВ и выше в Китае в основном используют двухцепную конструкцию линий, которая требует двух последовательных трансформаторов для подключения двух комплектов устройств продольной компенсации к двухцепным линиям соответственно, что неизбежно увеличивает занимаемую площадь и инвестиционные затраты, и в то же время многочисленные последовательные трансформаторы также увеличивают общие потери. Для электрических сетей с конструкциями, состоящими из еще большего количества цепей, занимаемая площадь и потери в оборудовании еще больше ограничат применение устройств продольной компенсации. С целью устранения вышеуказанных недостатков и улучшения экономичности доступа FACTS к электрической сети необходимо более подходящее для двухцепных линий устройство продольной компенсации.

Сущность изобретения

Целью настоящего изобретения является создание подходящего для двухцепных линий устройства продольной компенсации, которое выполнено с всесторонним учетом затрат, объема и потерь в оборудовании и удовлетворяет экономичности и надежности FACTS, подключенной к электрической сети.

Для достижения вышеуказанных целей решение согласно настоящему изобретению описывается следующим образом:

Устройство продольной компенсации для двухцепных линий содержит по меньшей мере один преобразователь напряжения и один трехфазный многообмоточный трансформатор, при этом по меньшей мере две обмотки трехфазного многообмоточного трансформатора подключены последовательно к двухцепным линиям соответственно, и по меньшей мере одна обмотка подключена к стороне переменного тока преобразователя напряжения.

Согласно подходящему для двухцепных линий устройству продольной компенсации три фазы по меньшей мере одной обмотки трехфазного многообмоточного трансформатора, который подключен к преобразователю напряжения, соединены звездой и заземлены непосредственно, соединены звездой и заземлены через резистор или соединены треугольником.

Согласно подходящему для двухцепных линий устройству продольной компенсации, если для трехфазного многообмоточного трансформатора используется трехфазная интегрированная конструкция, он содержит соединенную треугольником симметрирующую обмотку, которая работает без нагрузки.

Согласно устройству продольной компенсации для двухцепных линий при наличии множества преобразователей напряжения способы подключения преобразователей включают, помимо прочего: стороны переменного тока всех преобразователей напряжения соединяют параллельно и затем подключают к одной обмотке трансформатора; все преобразователи напряжения подключают к нескольким обмоткам трансформатора соответственно, и каждый преобразователь напряжения подключают к одной соответствующей обмотке трансформатора; все преобразователи напряжения делят на несколько групп, и каждую группу соединяют параллельно и затем подключают к одной из нескольких обмоток трансформатора.

Согласно устройству продольной компенсации для двухцепных линий между преобразователем напряжения и трансформатором расположены некоторые или все из следующих устройств, включая, помимо прочего: автоматические выключатели, изоляторы, разрядники и шунтирующие устройства.

Согласно устройству продольной компенсации для двухцепных линий шунтирующие устройства выполнены в виде межфазных или межлинейных систем переменного тока и содержат выключатель, тиристорный вентиль или искровой разрядник.

Согласно устройству продольной компенсации для двухцепных линий некоторые или все из следующих устройств расположены между многообмоточным трансформатором и линиями электропередачи, включая, помимо прочего: автоматические выключатели, изоляторы, разрядники и шунтирующие устройства.

Согласно устройству продольной компенсации для двухцепных линий устройство продольной компенсации может использоваться для многоцепных линий, и, соответственно, многоцепные линии подключаются к нескольким обмоткам трансформатора посредством последовательного соединения с расщепленной фазой.

Согласно устройству продольной компенсации для двухцепных линий устройство продольной компенсации может быть установлено самостоятельно в системе передачи электроэнергии, и устройство продольной компенсации может быть подключено к линии передачи электроэнергии как часть (помимо прочего) единого регулятора потоков мощности, трансформируемого статического компенсатора, статического синхронного продольного компенсатора, межлинейного регулятора потоков мощности или единого регулятора качества электроэнергии.

Благодаря использованию вышеупомянутого решения настоящее изобретение содержит только один последовательный трансформатор и может реализовать подключение двухцепных линий через несколько обмоток. Трансформатор делится на две части: обмотки на стороне вентиля и обмотки на стороне линии. При нормальной работе суммарный ток обмоток на стороне вентиля (преобразованный к стороне линии) равен суммарному току обмоток на стороне линии, тогда как при нормальной работе суммарный ток двухцепных линий всегда намного меньше двукратного номинального линейного тока. Поэтому суммарный ток всех преобразователей (преобразованный к стороне линии) необходимо выбирать только как максимально возможный рабочий линейный ток. Если устройство продольной компенсации используется для каждой линии цепи, ток преобразователя каждого устройства продольной компенсации (преобразованный к стороне линии) должен быть равен номинальному линейному току. Для двухцепных линий суммарный ток преобразователя двух устройств продольной компенсации равен двукратному номинальному линейному току; при использовании решения согласно настоящему изобретению суммарный ток преобразователя может быть намного меньше, чем двукратный номинальный линейный ток, то есть, при том же номинальном выходном напряжении емкость преобразователя согласно настоящему решению намного меньше, чем при традиционном решении, что повышает эффективность работы устройства продольной компенсации, экономит затраты на создание устройства, экономит занимаемую площадь и затраты на оборудование последовательного трансформатора и повышает экономичность и надежность FACTS, подключенной к электрической сети.

Краткое описание графических материалов

На фиг. 1 представлена принципиальная схема структуры соединений подходящего для двухцепной линии устройства продольной компенсации согласно настоящему изобретению.

На фиг. 2 представлена принципиальная схема способа подключения соединенной звездой и непосредственно заземленной обмотки на стороне преобразователя многообмоточного трансформатора согласно настоящему изобретению.

На фиг. 3 представлена принципиальная схема способа подключения соединенной треугольником обмотки на стороне преобразователя многообмоточного трансформатора согласно настоящему изобретению.

На фиг. 4 представлена принципиальная схема способа подключения многообмоточного трансформатора с симметрирующей обмоткой согласно настоящему изобретению.

На фиг. 5 представлена принципиальная схема способа соединения, при котором подключены несколько преобразователей, согласно настоящему изобретению.

На фиг. 6 представлена принципиальная схема способа соединения, перенесенного на трехцепную линию, согласно настоящему изобретению.

На фиг. 7 представлена принципиальная схема структуры соединений настоящего изобретения как составляющей части единого регулятора потоков мощности.

Подробное описание вариантов осуществления

Ниже в сочетании с прилагаемыми графическими материалами подробно описаны конкретные варианты осуществления настоящего изобретения.

В настоящем изобретении представлено подходящее для двухцепных линий устройство продольной компенсации, которое содержит по меньшей мере один преобразователь напряжения и один трехфазный многообмоточный трансформатор, при этом по меньшей мере две обмотки трехфазного многообмоточного трансформатора подключены последовательно к двухцепным линиям соответственно, и по меньшей мере одна обмотка подключена к стороне переменного тока преобразователя напряжения. Как показано на фиг. 1, преобразователь и двухцепные линии передачи электроэнергии подключены к трем обмоткам многообмоточного трансформатора соответственно, которые составляют минимальную конструкцию устройства.

Согласно вышеупомянутому подходящему для двухцепных линий устройству продольной компенсации три фазы по меньшей мере одной обмотки трехфазного многообмоточного трансформатора, который подключен к преобразователю напряжения, соединены звездой и заземлены непосредственно, соединены звездой и заземлены через резистор или соединены треугольником. На фиг. 2 и фиг. 3 показаны принципиальные схемы способов подключения соединенной звездой и непосредственно заземленной обмотки и соединенной треугольником обмотки на стороне преобразователя соответственно.

Согласно вышеупомянутому подходящему для двухцепных линий устройству продольной компенсации, если для многообмоточного трансформатора используют трехфазную интегрированную конструкцию, он содержит соединенную треугольником симметрирующую обмотку, которая работает без нагрузки. На фиг. 4 приведена принципиальная схема многообмоточного трансформатора с симметрирующей обмоткой.

Согласно вышеупомянутому подходящему для двухцепных линий устройству продольной компенсации при наличии множества преобразователей напряжения, способ подключения множества преобразователей включает, помимо прочего: стороны переменного тока всех преобразователей соединяют параллельно и затем подключают к одной обмотке трансформатора; все преобразователи подключают к нескольким обмоткам трансформатора соответственно, и каждый преобразователь подключают к одной соответствующей обмотке трансформатора; как показано на фиг. 5, все преобразователи делят на несколько групп, и каждую группу соединяют параллельно и затем подключают к одной из нескольких обмоток трансформатора.

Согласно вышеупомянутому подходящему для двухцепных линий устройству продольной компенсации между преобразователями и трансформаторами расположены, помимо прочего, некоторые или все из следующих устройств: автоматические выключатели, изоляторы, разрядники и шунтирующие устройства.

Согласно вышеупомянутому подходящему для двухцепных линий устройству продольной компенсации шунтирующие устройства выполнены в виде межфазных или межлинейных систем переменного тока и содержат выключатель, тиристорный вентиль или искровой разрядник.

Согласно вышеупомянутому подходящему для двухцепных линий устройству продольной компенсации между многообмоточным трансформатором и линиями электропередачи расположены, помимо прочего, некоторые или все следующие устройства: автоматические выключатели, рубильники, грозовые разрядники, шунтирующие устройства и некоторые или все устройства.

Согласно вышеупомянутому подходящему для двухцепных линий устройству продольной компенсации устройство продольной компенсации может применяться для многоцепных линий, и, соответственно, многоцепные линии подключаются к нескольким обмоткам трансформатора посредством последовательного соединения с расщепленной фазой. Как показано на фиг. 6, трехцепные линии подключаются к трем обмоткам трансформатора на стороне линии посредством последовательного соединения с расщепленной фазой соответственно, и два преобразователя соединяются параллельно и затем подключаются к одной обмотке трансформатора.

Согласно вышеупомянутому подходящему для двухцепных линий устройству продольной компенсации устройство продольной компенсации может быть установлено самостоятельно в системе передачи электроэнергии, и устройство продольной компенсации может быть подключено к линии передачи электроэнергии как часть (помимо прочего) единого регулятора потоков мощности, трансформируемого статического компенсатора, статического синхронного продольного компенсатора, межлинейного регулятора потоков мощности или единого регулятора качества электроэнергии. На фиг. 7 показано использование в качестве части единого регулятора потоков мощности.

Благодаря использованию вышеупомянутого решения, настоящее изобретение содержит только один последовательный трансформатор и может реализовать подключение двухцепных линий через несколько обмоток. Трансформатор делится на две части: обмотки на стороне вентиля и обмотки на стороне линии. При нормальной работе суммарный ток обмоток на стороне вентиля (преобразованный к стороне линии) равен суммарному току обмоток на стороне линии, тогда как при нормальной работе суммарный ток двухцепных линий всегда намного меньше двукратного номинального линейного тока. Поэтому суммарный ток всех преобразователей (преобразованный к стороне линии) необходимо выбирать только как максимально возможный рабочий линейный ток. Если устройство продольной компенсации используется для каждой линии цепи, ток преобразователя каждого устройства продольной компенсации (преобразованный к стороне линии) должен быть равен номинальному линейному току. Для двухцепных линий суммарный ток преобразователя двух устройств продольной компенсации равен двукратному номинальному линейному току; при использовании решения согласно настоящему изобретению суммарный ток преобразователя может быть намного меньше, чем двукратный номинальный линейный ток, то есть, при том же номинальном выходном напряжении емкость преобразователя согласно настоящему решению намного меньше, чем при традиционном решении, что повышает эффективность работы устройства продольной компенсации, экономит затраты на создание устройства, экономит занимаемую площадь и затраты на оборудование последовательного трансформатора и повышает экономичность и надежность FACTS, подключенной к электрической сети.

Технические решения согласно настоящему изобретению были описаны со ссылкой на вышеупомянутые варианты осуществления, которые являются просто иллюстрацией технического объема настоящего изобретения. Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что специалистами в данной области техники могут быть осуществлены любая модификация или эквивалентная замена в отношении конкретных вариантов осуществления изобретения, эти модификации или эквивалентные замены также подпадают под объем формулы изобретения.

Изобретение относится к области электротехники. Раскрывается сущность подходящего для двухцепных линий устройства продольной компенсации. Устройство содержит один последовательный трансформатор и один преобразователь. Один преобразователь и двухцепные линии электропередачи соответственно подключены к трем обмоткам одного последовательного трансформатора. В решении, представленном в настоящей заявке, устройство может быть установлено самостоятельно в системе передачи электроэнергии для использования в качестве статического синхронного продольного компенсатора, а также может использоваться в качестве компонента единого регулятора потоков мощности, трансформируемого статического компенсатора, межлинейного регулятора потоков мощности и единого регулятора качества электроэнергии для последовательного подключения к устройству системы передачи электроэнергии. Технический результат заключается в возможности сэкономить емкость преобразователя, повысить эффективность применения устройства продольной компенсации, снизить затраты и занимаемую площадь. 8 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Устройство продольной компенсации для двухцепных линий, отличающееся тем, что устройство содержит по меньшей мере один преобразователь напряжения и один трехфазный многообмоточный трансформатор, при этом по меньшей мере две обмотки трехфазного многообмоточного трансформатора подключены последовательно к двухцепным линиям соответственно, и по меньшей мере одна обмотка трехфазного многообмоточного трансформатора подключена к стороне переменного тока преобразователя напряжения.

2. Устройство продольной компенсации для двухцепных линий по п. 1, отличающееся тем, что три фазы по меньшей мере одной обмотки трехфазного многообмоточного трансформатора, который подключен к преобразователю напряжения, соединены звездой и заземлены непосредственно, соединены звездой и заземлены через резистор или соединены треугольником.

3. Устройство продольной компенсации для двухцепных линий по п. 1, отличающееся тем, что, если для трехфазного многообмоточного трансформатора применяется трехфазная интегрированная конструкция, трехфазный многообмоточный трансформатор содержит соединенную треугольником симметрирующую обмотку, которая работает без нагрузки.

4. Устройство продольной компенсации для двухцепных линий по п. 1, отличающееся тем, что при наличии множества преобразователей напряжения способы подключения преобразователей напряжения включают: стороны переменного тока всех преобразователей напряжения соединяют параллельно и затем подключают к одной обмотке трехфазного многообмоточного трансформатора; все преобразователи напряжения подключают к нескольким обмоткам трехфазного многообмоточного трансформатора соответственно, и каждый преобразователь напряжения подключают к одной соответствующей обмотке трехфазного многообмоточного трансформатора; все преобразователи напряжения делят на несколько групп, и каждую группу соединяют параллельно и затем подключают к одной из нескольких обмоток трехфазного многообмоточного трансформатора.

5. Устройство продольной компенсации для двухцепных линий по п. 1, отличающееся тем, что между преобразователем напряжения и трехфазным многообмоточным трансформатором расположены некоторые или все из следующих устройств: автоматические выключатели, изоляторы, разрядники и шунтирующие устройства.

6. Устройство продольной компенсации для двухцепных линий по п. 5, отличающееся тем, что шунтирующие устройства выполнены в виде межфазных или межлинейных систем переменного тока и содержат выключатель, тиристорный вентиль или искровой разрядник.

7. Устройство продольной компенсации для двухцепных линий по п. 1, отличающееся тем, что между трехфазным многообмоточным трансформатором и линиями электропередачи расположены некоторые или все из следующих устройств: автоматические выключатели, изоляторы, разрядники и шунтирующие устройства.

8. Устройство продольной компенсации для двухцепных линий по п. 1, отличающееся тем, что, если устройство продольной компенсации используется для многоцепных линий, многоцепные линии подключаются к нескольким обмоткам трехфазного многообмоточного трансформатора посредством последовательного соединения с расщепленной фазой.

9. Устройство продольной компенсации для двухцепных линий по п. 1, отличающееся тем, что устройство продольной компенсации может быть установлено самостоятельно в системе передачи электроэнергии и устройство продольной компенсации может быть подключено к линии передачи электроэнергии как часть объединенного регулятора потоков мощности, трансформируемого статического компенсатора, статического синхронного продольного компенсатора, межлинейного регулятора потоков мощности или единого регулятора качества электроэнергии.