ОДНОЦЕПНАЯ ЛИНИЯ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ ВЫСОКОГО ИЛИ СВЕРХВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ Российский патент 2022 года по МПК H02J3/26 

Изобретение относится к технике передачи электроэнергии переменным током, а именно к линиям электропередачи высокого или сверхвысокого напряжения.

Известны одноцепные линии электропередачи переменного тока (Дальние электропередачи 500 кВ. Сборник статей под ред. А.М. Некрасова и С.С. Рокотяна. «Энергия», М. − Л., 1964 – с. 199, рис .4.), широко используемые во всём мире.

Недостаток указанных линий состоит в том, что при возникновении наиболее вероятных однофазных устойчивых повреждений линия должна отключаться полностью. Это обстоятельство даёт преимущество линиям постоянного тока, которые при однополюсных устойчивых повреждениях могут работать на одном полюсе с передачей 50% максимальной мощности. Существует ряд возможностей повышения пропускной способности одноцепных линий электропередачи переменного тока, таких как использование компактных линий повышенной натуральной мощности, применение установок продольной компенсации, при которых вопрос надёжности лишь обостряется, поскольку при устойчивых однофазных повреждениях одноцепная линия должна отключаться полностью.

Известна также линия электропередачи, одна из фаз которой выполнена в виде двух параллельно работающих полуфаз, при этом одна из полуфаз в аварийных режимах используется как резервная фаза (Авторское свидетельство US № 1330686 A1, Способ перевода на повышенное напряжение двухцепной воздушной линии электропередачи, 1987-08-15 – Прототип), включаемая вместо поврежденной рабочей фазы при возникновении повреждения на ней.

Как показали проведенные расчёты, недостаток указанной линии электропередачи состоит в том, что из-за совершенно разной конструкции фаз возникает недопустимая несимметрия режима. Так, например, для линии 500 кВ длиной 400 км коэффициент несимметрии по току обратной последовательности для схемы составляет 16,7 %, что значительно превышает приемлемый уровень в 6 %, который допускается для турбогенераторов отправной станции.

Задачей (техническим результатом) предлагаемого изобретения является обеспечение приемлемого уровня несимметрии как в исходном нормальном режиме, так и в послеаварийных режимах, возникающих при устойчивых однофазных повреждениях на линии.

Поставленная задача достигается за счет того, что в нормальных режимах в обычные рабочие фазы включаются в их средней части устройства продольной компенсации (УПК) со степенью компенсации порядка 50%; при устойчивом повреждении одной из полуфаз она отключается и происходит переход на послеаварийный режим работы с шунтированием выключателями УПК в обычных рабочих фазах, а при устойчивом повреждении одной из обычных рабочих фаз она отключается и происходит переход на послеаварийный режим работы с шунтированием выключателем УПК в остающейся в работе обычной рабочей фазе.

На фиг.1 - фиг.4 представлена предлагаемая линия электропередачи высокого или сверхвысокого напряжения. На фиг.1 показана схема расположения рабочих фаз над землей. Полуфазы (1) и обычные рабочие фазы (2) на фиг.1 имеют одинаковые число составляющих и шаг расщепления, при этом сечение отдельных составляющих в полуфазах примерно в два раза меньше, чем в обычных рабочих фазах. На фиг.2 изображена схема для симметрирования нормального режима путем включения в средней части обычных рабочих фаз установок продольной компенсации (УПК) (3) со степенью компенсации порядка 50%. В нормальном режиме УПК (3) расшунтированы с помощью выключателей (4).

Кроме того, пропускная способность, которую обеспечивает схема на фиг.2 применительно к линии 500 кВ длиной 400 км, составляет 2140 МВт, что превышает пропускную способность одноцепной традиционной линии, равную 1190 МВт, в 1,8 раза. Для линий напряжением 330 и 500 кВ, пропускная способность которых ограничивается условием по устойчивости, в общем случае соотношение между пропускной способностью предлагаемой линии и одноцепной традиционной линии находится в пределах 1,7 – 2,0 раза.

Для линий напряжением 110 и 220 кВ, пропускная способность которых ограничивается допустимым отклонением напряжения на шинах нагрузки, соотношение между пропускной способностью предлагаемой линии и одноцепной традиционной линии не превышает 1,5 раза.

При устойчивом повреждении одной из полуфаз (1) она отключается выключателями (5), и линия продолжает работать в послеаварийном режиме с возможностью передачи не менее 50% мощности исходного максимального режима (фиг.3). Чтобы обеспечить допустимый уровень несимметрии, необходимо зашунтировать УПК (3) выключателями (4), как это показано на фиг.3.

В случае устойчивого повреждения одной из обычных рабочих фаз (2) она отключается выключателями (6), и вместо неё включается выключателями (7) соответствующая полуфаза (1), отключенная выключателями (5) от другой полуфазы. Чтобы обеспечить допустимый уровень несимметрии, необходимо в этом случае зашунтировать УПК (3) выключателем (4) в обычной рабочей фазе, остающейся в работе, как это показано на фиг.4. Таким образом, в послеаварийном режиме возможно осуществить передачу такой же мощности, как и в предыдущем случае.

Техническим результатом изобретения является обеспечение приемлемого уровня несимметрии как в исходном нормальном режиме, так и в послеаварийных режимах, возникающих при устойчивых однофазных повреждениях на линии, путём ввода или вывода из работы соответствующих устройств продольной компенсации.

Дополнительным результатом является то, что предлагаемая одноцепная линия электропередачи высокого или сверхвысокого напряжения обладает повышенной пропускной способностью и надёжностью по сравнению с одноцепной традиционной линией.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к передаче электроэнергии переменным током, а именно к линиям электропередачи высокого или сверхвысокого напряжения. Технический результат заключается в обеспечении симметрирования режима и увеличении пропускной способности линии по сравнению с традиционной линией. Сущность изобретения состоит в том, что в линии электропередачи, одна из фаз которой выполнена в виде двух параллельно работающих полуфаз, при этом одна из полуфаз в аварийных режимах используется как резервная фаза, в средней части линии в обычные рабочие фазы включаются установки продольной компенсации. Симметрирование послеаварийных режимов осуществляется путём вывода из работы соответствующих устройств продольной компенсации. Что касается надёжности предлагаемой схемы, то при устойчивом повреждении одной из полуфаз она отключается, и линия переходит на работу в послеаварийном режиме с возможностью передачи не менее 50% мощности исходного максимального режима. В случае устойчивого повреждения обычной рабочей фазы она отключается, и вместо неё включается в послеаварийном режиме одна из полуфаз. 4 ил.

Одноцепная линия электропередачи высокого или сверхвысокого напряжения, содержащая две обычные рабочие фазы и одну рабочую фазу, выполненную в виде двух параллельно работающих полуфаз, при этом одна из полуфаз в длительных послеаварийных режимах используется как резервная фаза, отличающаяся тем, что в нормальных режимах в обычные рабочие фазы включаются в их средней части устройства продольной компенсации (УПК) со степенью компенсации порядка 50%; при устойчивом повреждении одной из полуфаз она отключается и происходит переход на послеаварийный режим работы с шунтированием выключателями УПК в обычных рабочих фазах, а при устойчивом повреждении одной из обычных рабочих фаз она отключается и происходит переход на послеаварийный режим работы с шунтированием выключателем УПК в остающейся в работе обычной рабочей фазе.