ВЫСОКОВОЛЬТНАЯ ТРЕХФАЗНАЯ ВОЗДУШНАЯ ЛИНИЯ Российский патент 2020 года по МПК H02J3/26 

Изобретение относится к технике передачи электроэнергии переменным током, а именно к высоковольтным воздушным линиям.

Известна высоковольтная трехфазная воздушная линии (Справочник по проектированию линий электропередачи. Под ред. М. А. Реута и С.С. Рокотяна. - М.: Энергия, 1980. - с. 189-192, рис. 9-2.), содержащая фазы с горизонтальным расположением в пространстве, которые транспонируются для снижения несимметрии, создаваемой линией.

Недостаток указанной линии состоит в том, что в тяжелых условиях прохождения трассы (горная или болотистая местность) транспозиционные опоры существенно усложняют и удорожают линию.

Известна также высоковольтная трехфазная воздушная линии (Высоковольтная трехфазная воздушная линия. / Красильникова Т.Г. Приоритет изобретения 13 июля 2009 г. Патент на изобретение №2414033. Зарегистрировано в Государственном реестре изобретений РФ 10 марта 2011 г. - Прототип), содержащая фазы с горизонтальным расположением в пространстве без использования транспозиции, снижение несимметрии в которой осуществляется путем установки в крайние фазы линии по ее концам батарей конденсаторов.

Недостаток указанной линии состоит в том, что одновременно со снижением коэффициента несимметрии по токам обратной последовательности происходит увеличение коэффициента несимметрии по нулевой последовательности, что приводит к снижению эффективности этого изобретения.

Задачей предлагаемого изобретения является снижение коэффициентов несимметрии как по обратной, так и нулевой последовательностям.

Поставленная задача достигается тем, что в известном устройстве, содержащем фазы с горизонтальным расположением в пространстве, использование батарей конденсаторов исключается, а симметрирование режима осуществляется за счет установки в средней части линии элемента взаимной индукции (ЭВИ) между крайними фазами. ЭВИ включается постоянно, осуществляя снижение коэффициентов несимметрии как по обратной, так и по нулевой последовательностям.

На фиг. 1 приведена структурная схема симметрированной высоковольтной трехфазной воздушной линии, на фиг. 2 даны графики зависимости коэффициентов несимметрии по напряжению от множителя ξ.

На фиг. 1 приведена структурная схема симметрированной высоковольтной трехфазной воздушной линии, содержащая фазы (1, 2, 3) с горизонтальным расположением в пространстве. В средней части линии между крайними фазами (1, 3) включен ЭВИ (4).

В нетранспонированной линии существует значительное различие для сопротивлений взаимной индукции между крайними фазами и средней фазой и между крайними фазами

где X_max - сопротивление взаимной индукции между средней и крайними фазами (Х₂₁=Х₂₃); X_min - сопротивление взаимной индукции между крайними фазами (Х₁₃); - длина линии.

Это различие и является основной причиной несимметрии в линии. Включение ЭВИ в средней части линии выравнивает в целом для линии суммарные сопротивления взаимной индукции между фазами. Сопротивление ЭВИ выбирается так, чтобы обеспечить минимальный уровень несимметрии

где ξ, - множитель, при оптимальном значении которого имеет место минимальный уровень несимметрии.

На фиг. 2 приведены графики зависимости коэффициентов несимметрии, обусловленной самой линией, от множителя ξ для линии напряжением 500 кВ и длиной 500 км. Для этой линии оптимальное значение множителя составляет ξ_опт=1,0. Учитывая, что Ом, соответственно получим при ξ_опт=1,0 оптимальное сопротивление Х_ЭВИ=21,5 Ом. При этом коэффициенты несимметрии по обратной и нулевой последовательностей составят К_u2=0,96%, К_u0=1,24%, что не превышает допустимый уровень несимметрии К_uдоп=2,0%.

Отметим, что для прототипа с использованием батарей конденсаторов К_u2=0,86%, К_u0=6,6%, т.е. коэффициент несимметрии нулевой последовательностей имеет недопустимое значение.

На этой же фигуре приведены коэффициенты несимметрии для случая транспонированной линии, которые также находятся в допустимых пределах. При этом коэффициенты по обратной последовательности для транспонированной и нетранспонированной (при использовании ЭВИ) линий находятся практически на одном уровне.

Приняв, что в максимальном режиме работы линии передается натуральная мощность, оценим необходимую мощность ЭВИ согласно

где I_нат - натуральный ток линии.

Соответственно для линии напряжением 500 кВ и длиной 500 км мощность ЭВИ оказывается сравнительно небольшой, составляя Q_ЭВИ=25 Мвар.

При изменении длины линии значение оптимального множителя остается неизменным ξ_опт=1,0. А это означает, что сопротивление и мощность ЭВИ изменяются пропорционально длине линии.

Как показал анализ для линий более высоких классов напряжения 750 и 1000 кВ, различие для сопротивлений взаимной индукции между крайними фазами и между средней фазой и крайними фазами остается практически таким же, как для линии 500 кВ.

То же самое касается и значения оптимального множителя, которое не выходит за пределы ξ_опт=1,0-11. Таким образом, для линий одной и той же длины сопротивление ЭВИ можно принимать одинаковым для линий разных классов напряжения. Естественно, что мощность ЭВИ будет различной, определяясь величиной натурального тока для линии соответствующего класса напряжения.

Так как взаимные индуктивности между крайними фазами меньше, чем взаимные индуктивности между средней и крайней фазами, то с целью их уравнивания ЭВИ должны включаться именно между крайними фазами.

Изобретение относится к технике передачи электроэнергии переменным током, а именно к высоковольтным воздушным линиям. Сущность изобретения состоит в том, что к высоковольтной трехфазной воздушной линии, содержащей фазы с горизонтальным расположением в пространстве, в ее средней части между крайними фазами включается элемент взаимной индукции. Предложенная линия позволяет обеспечить технический результат, заключающийся в поддержании уровня несимметрии как по обратной, так и нулевой последовательности в нормальном режиме на допустимом уровне 2% для линий сверхвысокого напряжения при их различной длине. 2 ил.

Высоковольтная трехфазная воздушная линии, содержащая фазы с горизонтальным расположением в пространстве без использования транспозиции, отличающаяся тем, что в средней части линии между крайними фазами устанавливается элемент взаимной индукции.