ЭЛЕКТРОГИДРОАККУМУЛИРУЩИЙ ТРАНСФОРМАТОР (ЭГАТ) И СПОСОБ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЭГАТ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2019 года по МПК H02J3/34 H02M7/86 

Группа изобретений относится к области электроэнергетики и представляет собой электрогидроаккумулирующий трансформатор, один из вариантов которого содержит гидроаккумулирующую электростанцию с обратимыми гидроагрегатами постоянного тока, подключаемыми через трансформаторы постоянного тока к энергосистеме постоянного тока, и обратимыми гидроагрегатами переменного тока, подключаемыми через трансформаторы переменного тока к энергосистеме переменного тока, а другой из вариантов которого содержит гидроаккумулирующую электростанцию с обратимыми гидроагрегатами переменного тока разных промышленных частот. Электрогидроаккумулирующий трансформатор предназначен для осуществления связи между энергосистемой постоянного тока и энергосистемой переменного тока или для осуществления комплексной связи связи между энергосистемами постоянного тока и переменного тока разных промышленных частот с повышением общей эффективности и надежности комплексной энергосистемы.

Из существующего уровня техники известны гидроаккумулирующие электростанции с обратимыми гидроагрегатами переменного тока, подключаемые к высоковольтным сетям переменного тока через повышающие высоковольтные трансформаторы или автотрансформаторы переменного тока. Однако из уровня техники не известны гидроаккумулирующие электростанции с обратимыми гидроагрегатами постоянного тока, подключаемые к высоковольтным сетям постоянного тока через повышающие высоковольтные трансформаторы постоянного тока по причине отсутствия таковых. А также, из уровня техники, не известны универсальные гидроаккумулирующие установки с обратимыми гидроагрегатами постоянного и переменного токов, способные не только аккумулировать электроэнергию и выдавать запасенную энергию в сеть, но и выполнять функцию преобразовательной установки для связи между энергосистемой постоянного тока и энергосистемой переменного тока или энергосистемами переменного тока разных промышленных частот.

Таким образом, присутствует актуальной задача создания универсальной гидроаккумулирующей установки, с обратимыми гидроагрегатами постоянного и переменного токов, способной не только аккумулировать электроэнергию и выдавать запасенную энергию в сеть, но и выполнять функцию преобразовательной установки для связи между энергосистемой постоянного тока и энергосистемой переменного тока или энергосистемами переменного тока разных промышленных частот.

Задачей достижения технического результата, на который направлена заявленная группа изобретений, является создание универсальной гидроаккумулирующей установки, с обратимыми гидроагрегатами постоянного и переменного токов, способной не только аккумулировать электроэнергию и выдавать запасенную энергию в сеть, но и выполнять функцию преобразовательной установки для связи между энергосистемой постоянного тока и энергосистемой переменного тока или энергосистемами переменного тока разных промышленных частот.

Указанная задача (достижение технического результата) решается тем, что предложен электрогидроаккумулирующий трансформатор, характеризующийся тем, что содержит, как минимум, одну гидроаккумулирующую электростанцию, содержащую равное количество гидроагрегатов постоянного и переменного тока равной мощности, как минимум, одну высоковольтную подстанцию постоянного тока с трансформаторами постоянного тока, к которым подключены гидроагрегаты постоянного тока, как минимум, одну высоковольтную подстанцию переменного тока с трансформаторами переменного тока, к которым подключены гидроагрегаты переменного тока.

Технический результат достигается также в способе функционирования электрогидроаккумулирующего трансформатора (далее - ЭГАТ), заключающийся в том, что при использовании для связи между энергосистемами постоянного и переменного токов варианта ЭГАТ с гидроагрегатами постоянного тока, которые через трансформаторы постоянного тока подключены к энергосистеме постоянного тока и с гидроагрегатами переменного тока, которые через трансформаторы переменного тока подключены к энергосистеме переменного тока и, например, при дефиците мощности в энергосистеме переменного тока, гидроагрегаты постоянного тока включаются в насосном режиме работы, перекачивая воду из нижнего водоема в верхний водоем, а гидроагрегаты переменного тока включаются в генераторном режиме работы, сливая воду из верхнего водоема в нижний водоем и таким образом, электрическая энергия из энергосистемы постоянного тока через трансформатор постоянного тока и гидроагрегаты постоянного тока в насосном режиме трансформируется в энергию запаса воды в верхнем водоеме, которая затем трансформируется в энергию переменного тока, через гидроагрегаты переменного тока в генераторном режиме, и далее передается через трансформатор переменного тока в энергосистему переменного тока, а для обратной трансформации энергии при дефиците мощности в энергосистеме постоянного тока, гидроагрегаты переменного тока включаются в насосном режиме работы, перекачивая воду из нижнего водоема в верхний водоем, а гидроагрегаты постоянного тока в генераторном режиме, при котором электрическая энергия постоянного тока через трансформатор постоянного тока передается в энергосистему постоянного тока, а для связи между энергосистемой постоянного тока и двумя энергосистемами переменного тока разных промышленных частот используются два ЭГАТ с гидроагрегатами постоянного и переменного токов, в первом из которых используются гидроагрегаты переменного тока первой промышленной частоты, а во втором используются гидроагрегаты переменного тока второй промышленной частоты и при этом оба ЭГАТ с гидроагрегатами постоянного и переменного токов подключаются между собой по стороне постоянного тока и к энергосистеме постоянного тока, а к энергосистеме первой промышленной частоты подключается первый ЭГАТ с гидроагрегатами постоянного и переменного токов первой промышленной частоты, а к энергосистеме второй промышленной частоты подключается второй ЭГАТ с гидроагрегатами постоянного и переменного токов второй промышленной частоты и алгоритм работы по такой схеме аналогичен вышеописанному, то есть гидроагрегаты, подключенные к энергосистеме избыточной мощности работают в насосном режиме, а гидроагрегаты, подключенные к энергосистеме недостаточной мощности работают в генераторном режиме, осуществляя, таким образом, передачу мощности между энергосистемами.

Сущность группы изобретений поясняется чертежами фиг. 1.

На чертеже фиг. 1 представлены функциональные схемы возможных вариантов исполнения электрогидроаккумулирующего трансформатора - универсальной гидроаккумулирующей установки, с обратимыми гидроагрегатами постоянного и переменного токов, способной не только аккумулировать электроэнергию и выдавать запасенную энергию в сеть, но и выполнять функцию преобразовательной установки для связи между энергосистемой постоянного тока и энергосистемой переменного тока или между энергосистемой постоянного тока и энергосистемами переменного тока разных промышленных частот. На чертеже фиг. 1-а- представлена функциональная схема электрогидроаккумулирующего трансформатора, способного выполнять функцию преобразовательной установки для связи между энергосистемой постоянного тока и энергосистемой переменного тока, содержащего одну гидроаккумулирующую электростанцию с верхним и нижним водоемами, которые соединены технологическими водоводами с гидроагрегатом переменного тока 2, который по электрической схеме подключен через трансформатор переменного тока 1 к системе шин (СШ ~) переменного тока 3, и с гидроагрегатом постоянного тока 4, который по электрической схеме подключен через трансформатор постоянного тока 5 к системе шин (СШ=) постоянного тока 6.

На чертеже фиг. 1-b- представлена функциональная схема возможного варианта исполнения универсальной гидроаккумулирующей установки, способной выполнять функцию преобразовательной установки для связи между энергосистемой постоянного тока и двумя энергосистемами переменного тока разных промышленных частот, содержащей первый электрогидроаккумулирующий трансформатор 8, в котором используются гидроагрегаты переменного тока первой промышленной частоты, которые подключены к системе шин переменного тока энергосистемы первой промышленной частоты 7, а гидроагрегаты постоянного тока подключены к системе шин постоянного тока 9, и содержащей второй электрогидроаккумулирующий трансформатор 13, в котором используются гидроагрегаты переменного тока второй промышленной частоты, которые подключены к системе шин переменного тока энергосистемы второй промышленной частоты 15, а гидроагрегаты постоянного тока подключены к системе шин постоянного тока 14, которая подключена через линию связи постоянного тока 10 к системе шин постоянного тока 9 и через линию связи постоянного тока 11 к системе шин постоянного тока энергосистемы постоянного тока 12.

Работа электрогидроаккумулирующего трансформатора по схеме на чертеже фиг. 1-а- осуществляется следующим образом. При дефиците мощности в энергосистеме переменного тока (СШ ~), гидроагрегат постоянного тока 4 включаются в насосном режиме работы, перекачивая воду из нижнего водоема в верхний водоем, а гидроагрегат переменного тока 2 включаются в генераторном режиме работы, сливая воду из верхнего водоема в нижний водоем. Таким образом, электрическая энергия из энергосистемы постоянного тока (СШ=) через трансформатор постоянного тока 5 и гидроагрегат постоянного тока 4 в насосном режиме трансформируется в энергию запаса воды в верхнем водоеме, которая затем трансформируется в энергию переменного тока, через гидроагрегат переменного тока 2 в генераторном режиме, и далее передается через трансформатор переменного тока 1 в энергосистему переменного тока (СШ ~). Для обратной трансформации энергии при дефиците мощности в энергосистеме постоянного тока, гидроагрегат переменного тока 2 включаются в насосном режиме работы, перекачивая воду из нижнего водоема в верхний водоем, а гидроагрегат постоянного тока 4 включаются в генераторном режиме, при котором электрическая энергия постоянного тока через трансформатор постоянного тока 5 передается в энергосистему постоянного тока (СШ =).

Работа универсальной гидроаккумулирующей установки с двумя электрогидроаккумулирующими трансформаторами для связи между энергосистемой постоянного тока и двумя энергосистемами переменного тока разных промышленных частот по схеме на чертеже фиг. 1-b- осуществляется следующим образом.

При избытке мощности в энергосистеме постоянного тока 12 и дефиците мощности в энергосистеме первой промышленной частоты 7 и в энергосистеме второй промышленной частоты 15, переток мощности постоянного тока будет направлен по линии связи постоянного тока 10 к системе шин постоянного тока 9 первого электрогидроаккумулирующего трансформатора 8 и по линии связи постоянного тока 11 к системе шин постоянного тока 14 второго электрогидроаккумулирующего трансформатора 13. Алгоритм работы первого электрогидроаккумулирующего трансформатора 8 и второго электрогидроаккумулирующего трансформатора 13 аналогичен вышеописанному по чертежу фиг. 1-а- и соответственно после трансформации постоянного тока в переменный ток, перетоки мощности будут направлены в энергосистему первой промышленной частоты 7 и в энергосистему второй промышленной частоты 15. При других вариантах баланса мощности в энергосистемах постоянного и переменного токов разных частот алгоритм работы аналогичен описанному.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является создание электрогидроаккумулирующего трансформатора - универсальной гидроаккумулирующей установки, с обратимыми гидроагрегатами постоянного и переменного токов, способной не только аккумулировать электроэнергию и выдавать запасенную энергию в сеть, но и выполнять функцию преобразовательной установки для связи между энергосистемой постоянного тока и энергосистемой переменного тока или энергосистемами переменного тока разных промышленных частот.

Группа изобретений относится к области электроэнергетики и представляет собой электрогидроаккумулирующий трансформатор, содержащий гидроаккумулирующую электростанцию с обратимыми гидроагрегатами постоянного тока, подключаемыми через трансформаторы постоянного тока к энергосистеме постоянного тока, и обратимыми гидроагрегатами переменного тока, подключаемыми через трансформаторы переменного тока к энергосистеме переменного тока. Технический результат заключается в осуществлении связи между энергосистемой постоянного тока и энергосистемой переменного тока с повышением общей эффективности и надежности комплексной энергосистемы. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

1. Электрогидроаккумулирующий трансформатор, характеризующийся тем, что содержит как минимум одну гидроаккумулирующую электростанцию, содержащую равное количество гидроагрегатов постоянного и переменного тока равной мощности, как минимум одну высоковольтную подстанцию постоянного тока с трансформаторами постоянного тока, к которым подключены гидроагрегаты постоянного тока, как минимум одну высоковольтную подстанцию переменного тока с трансформаторами переменного тока, к которым подключены гидроагрегаты переменного тока.

2. Способ функционирования электрогидроаккумулирующего трансформатора (далее - ЭГАТ), заключающийся в том, что при использовании для связи между энергосистемами постоянного и переменного токов варианта ЭГАТ с гидроагрегатами постоянного тока, которые через трансформаторы постоянного тока подключены к энергосистеме постоянного тока и с гидроагрегатами переменного тока, которые через трансформаторы переменного тока подключены к энергосистеме переменного тока и, например, при дефиците мощности в энергосистеме переменного тока, гидроагрегаты постоянного тока включаются в насосном режиме работы, перекачивая воду из нижнего водоема в верхний водоем, а гидроагрегаты переменного тока включаются в генераторном режиме работы, сливая воду из верхнего водоема в нижний водоем, и, таким образом, электрическая энергия из энергосистемы постоянного тока через трансформатор постоянного тока и гидроагрегаты постоянного тока в насосном режиме трансформируется в энергию запаса воды в верхнем водоеме, которая затем трансформируется в энергию переменного тока, через гидроагрегаты переменного тока в генераторном режиме, и далее передается через трансформатор переменного тока в энергосистему переменного тока, а для обратной трансформации энергии при дефиците мощности в энергосистеме постоянного тока, гидроагрегаты переменного тока включаются в насосном режиме работы, перекачивая воду из нижнего водоема в верхний водоем, а гидроагрегаты постоянного тока в генераторном режиме, при котором электрическая энергия постоянного тока через трансформатор постоянного тока передается в энергосистему постоянного тока, а для связи между энергосистемой постоянного тока и двумя энергосистемами переменного тока разных промышленных частот используются два ЭГАТ с гидроагрегатами постоянного и переменного токов, в первом из которых используются гидроагрегаты переменного тока первой промышленной частоты, а во втором используются гидроагрегаты переменного тока второй промышленной частоты и при этом оба ЭГАТ с гидроагрегатами постоянного и переменного токов подключаются между собой по стороне постоянного тока и к энергосистеме постоянного тока, а к энергосистеме первой промышленной частоты подключается первый ЭГАТ с гидроагрегатами постоянного и переменного токов первой промышленной частоты, а к энергосистеме второй промышленной частоты подключается второй ЭГАТ с гидроагрегатами постоянного и переменного токов второй промышленной частоты и алгоритм работы по такой схеме аналогичен вышеописанному, то есть гидроагрегаты, подключенные к энергосистеме избыточной мощности работают в насосном режиме, а гидроагрегаты, подключенные к энергосистеме недостаточной мощности, работают в генераторном режиме, осуществляя, таким образом, передачу мощности между энергосистемами.