Высоковольтная электрическая сеть Советский патент 1991 года по МПК H02J3/26 

Изобретение относится к электротехнике, в частности, к схемам работы высоковольтных сетей в неполнофазном режиме.

Целью изобретения является расширение области применения высоковольтной сети за счет уменьшения степени несимметрии напря/кений и токов. На фиг. 1 представлена высоковольтная электрическая сеть с дополнительным конденсатором, подключенны параллельно фазам понижающего трансформатора со стороны обмотки высокого напряжения; на фиг. 2 - высоковольтная электрическая сеть с дополнительным конденсатором, подключенны параллельно фазам понижающего трансформатора со стороны обмотки низкого напряжения; на фиг. 3 - высоковольтная электрическая сеть, аналоги ная высоковольтной сети, изображенной на фиг. 1, в которой параллельно фазам повьшающего трансформатора со стороны обмотки высокого напряжения через коммутационный аппарат-подключен дополнительный конденсатор; на фиг. 4 - высоковольтная электрическа сеть, аналогичная сети, изображенной на фиг. 3, в которой дополнительный конденсатор подключен со стороны обмотки низкого напряжения. Высоковольтная электрическая сеть ( фиг. 1) состоит из источника питания 1, трансформатора (автотрансформатора) 2, установленного на пере дающей подстанции и подключенного к источнику питания 1, высоковольтной линии 3, подключенной со стороны передающей подстанции к обмоткам высокого напряжения трансформатора 2, а со стороны приемной подстанции - к обмоткам высокого напряжения трансформатора 4. К обмоткам низкого напряжения трансформатора 4 подключена нагрузка 5. Между нейтральным выводо обмотки высокого напряжения трансфор матора 4 и контуром заземпения 6 приемной подстанции подключены параллельно соединенные конденсатор 7 и коммутационный аппарат 8. Нейтраль обмотки высокого напряжения трансформатора 2 подключена к контуру заземпения 9 передающей подстанции. Между вьшодами линии и вьшодами обмоток высокого напряжения трансформа торов 2 и 4 установлены коммутационные аппараты 10 и 11 соответственно. Дополнительный конденсатор 12 с помощью коммутационного аппарата 13, имеющего пофазное управление, подключен параллельно особой фазе обмотки высокого напряжения трансформатора 4. Принцип действия представленной на фиг. 1 высоковольтной сети заключ ется в следующем. 1 7 При устойчивом повреждении одной из фаз линии 3, при пофазном ремонте одной из фаз или при пофазной плавке гололеда отключают соответствующзто фазу коммутационных аппаратов 10 и 11. При этом высоковольтная электрическая сеть переводится в неполнофазный режим работы. С целью уменьшения сопротивления нулевой последовательности электрической сети и, как следствие, уменьшения токов обратной последовательности отключают коммутационный аппарат 8. Таким образом, за счет протекания тока нулевой последовательности через конденсатор 7 достигается частичная или полная компенсация индуктивного сопротивления нулевой последовательности. Результирующее сопротивление схемы нулевой последовательности относительно точек разрьша электрической сети становится чисто активным, а его величина уменьшается в несколько раз. Важной особенностью неполнофазного режима работы электрической сети с включенным конденсатором 7 является поворот векторов токов обратной последовательности примерно на 60-90 по отношению к вектору тока прямой последовательности. Дальнейшего уменьшения тока обратной последовательности можно добиться за счет подключения конденсатора 12 с помощью коммутационного аппарата 13 к особой фазе обмотки высокого напряжения трансформатора 2. Подключение конденсатора 12 параллельно особой фазе вызывает в электрической сети появление равных по величине и фазе дополнительных токов прямой, обратной и нулевой последовательностей. Величина этих токов зависит от сопротивления конденсатора 12 на промьшшенной частоте. Фаза этих токов в основном определяется фазой напряжения прямой последовательности, возбужденного на особой фазе трансформатора 2. Составляющая нулевой последовательности емкостного тока в основном замыкается по обмоткам трансформатора 2 и практически не оказывает никакого влияния на перераспределение токов нулевой последовательности электрической сети. Вектор составляющей обратной последовательности емкостного тока на- , ходится практически в противофазе с вектором тока обратной последовательности нагрузки. При соответствующем .

выборевеличины сопротивления конденсатора 12 можно добиться практически полной компенсации токов обратной последовательности нагрузки. .| Составляющая прямой последовательности емкостного тока конденсатора 12 вызывает перераспределение потоков реактивной мощности по элементам электрической сети и компенсирует падение напряжения на суммарном активном сопротивлении нулевой последовательности электрической сети. Важной особенностью работы рассматриваемой высоковольтной сети является необходимость одновременного использования как конденсатора 12, так и конденсатора 7. Включение только конденсатора 12 без использования конденсатора 7 не может привести к уменьшению токов обратной последовательности в цепи нагрузки, так как в этом случае векторы обратной последовательности тока нагрузки и тока конденсатора 12 будут сдвинуты один по отношению к другому на угол 90.

В заключение следует отметить, что удалось создать высоковольтную сеть, обеспечивающую при работе в неполно- . фазном режиме условия работы потре бителей, практически не отличающиеся от условий работы потребителей в обыч ном трехфазном симметричном режиме.

На фиг. 2 представлена высоковольтная сеть, схема соединения которой идентична схеме (фиг. 1) электрической сети, рассмотренной ранее.

Единственным отличием является схема включения дополнительной конденсаторной батареи 14. К одному выводу конденсаторной батареи 14 подключены два однофазных коммутационных аппарата 15 и 16, другие выводы которых подключены к двум выводам обмотки низкого напряжения трансформатора 4. К другому вьшоду конденсаторной батареи подключены аналогичные коммутационные аппараты 17 и 18, причем другой вывод коммутационного аппарата 17 подключен к третьему выводу обмотки низкого напряжения трансформатора 4, а другой вывод коммутационного аппарата 18 подключен к тому же выводу обмотки низкого напряжения трансформатора 4, что и вывод коммутационного аппарата 16.

Принцип работы высоковольтной электрической сети, изображенной на фиг,2 ничем не oтJп чaeтcя от рассмотренного выше применительно к пысоковолъгной сети фиг. 1.

Преимуществом схемы включения конденсаторной батареи 14 (фиг. 2) по сравнению со схемой включения конденсаторной батареи 12 (фиг. 1) япляатся меньшая стоимость коммутационных аппаратов, а также лучшие усГловия

0 комплектации конденсаторной батареи 14 на базе стандартных конденсаторе, выпускаемых электропромышленностью.

На фиг. 3 Представлена высоковольтная сеть, схема соединения которой

5 идентична схеме фиг. 1 электрической сети, рассмотренной ранее. Дополнительно установлена конденсаторная батарея 19, которая с помощью коммутационного аппарата 20 с пофазным управ0 лением подключена к особой фазе обмотки высокого напряжения трансформатора 2.

Принцип работы высоковольтной электрической сети, изображенной на фиг.З,

5.ничем не отличается от рассмотренного выше применительно к высоковольтной сети фиг. 1.

Включение конденсатора 19 дополнительно обеспечивает компенсацию токов

0 обратной последовательности в фазах источника питания 1.

На фиг. 4 представлена высоковольтная сеть, схема соединения которой идентична схеме (фиг. 2) электричес, кой сети, рассмотренной ранее.

Дополнительно параллельно особой фазе трансформатора 2 со стороны обмотки низкого напряжения подключена конденсаторная батарея 21 с помощью

0 коммутационных аппаратов 22-25. Принцип работы высоковольтной сети фиг. 4 аналогичен принципу работы высоковольтной сети, изображеннойна фиг.З. К преимуществам схемы включения кон5 денсаторной батареи 21 (фиг. 4) по сравнению со схемой включения конденсаторной батареи 19 (фиг. 3) является меньшая стоимость коммутационных аппаратов, а также лучшие условия

0 комплектации конденсаторной батареи 21 на базе стандартных конденсаторов, выпускаемых электропромышпенностью. Технико-экономическая целесообразностд создания предлагаемой высоковольтной сети обосновывается сопо5ставлением дополнительных капитальных затрат на сооружение конденсаторных батарей и ущерба, связанного с недоотпуском электрической энергии по- , требителям из-за устойчивых однофазных замыканий. Известно, что доля устойчивых однофазных замыканий в общем количестве устойчивых замыканий составляет от 60 до 80%. Таким образом, в первом приближении однЬцепную линию с предлагаемьп ш симметрирующими устройствами можно считать эквивалентной по надежности с двухцепной линией на одних опорах. Мощность дополнительных симметрирующих устройств можно оценить из следующих соображений. При допустимой несймметрии на шинах нагрузки в 2% ток обратной последовательности 1, как известно, составляет- величину порядка 6%. Учитьшая, что для пред лагаемой схемы включения конденсаторных батарей реальный ток через бата-г рею составит З, величину емкостного сопротивления батареи можно определить из уравнения V - Hl с- ЗЬ Приравнивая 12, допустимому току обратной последовательности, равному в относительных единицах 0,06 окончательно получаем V . .5 3-0,06 Таким образом, мощность батареи Ч с или в относительных единицах 5(Т Из приведенных выкладок видно, что для увеличения пропускной способности электрической сети в неполнофазном режиме в 2 раза, достаточно предусмотреть батарею мощностью в 7% от передаваемой. Так, например, при передаче по линии 220 кВ длиной 100 км в неполнофазном режиме мощностью в 30 МВт мощность дополнительной батареи составит ,07-10 ,2,1 МВАр.

-еа

n

zn fc

«O Чэ

HIITrn If -IHi

1. ВЫСОКОВОЛЬТНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СЕТЬ, содержащая повышающий и понижающий трансформаторы с- заземленной нейтралью, линию электропередачи и устройство для симметрирования неполнофазного режима, состоящее по крайней мере из одной цепи из параллельно соединенных конденсатора и коммутационного аппарата, в которой, нейтраль понижающего трансформатора заземлена через устройство для сим- метрирования неполнофазного режима, при этом сопротивление koндeнcaтopa на промышленной частоте не превьшает по модулю 1/3 индуктивного .сопротивления цепи нулевой последовательное- ти, в которую включен конденсатор, отличающаяся тем, что, с целью расширения области применения, параллельно фазам трансформатора через коммутационный аппарат подключен дополнительный конденсатор. 2.Сеть по п. 1, отличающая с я тем, что дополнительный конденсатор подключен со стороны обмотки высокого напряжения понижающего трансформатора. 3.Сеть по п. 1, о т л и ч а ю(/) щ а я с я тем, что дополнительный конденсатор подключен со стороны С обмотки низкого напряжения понижающего трансформатора. 4.Сеть по п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что дополнительный конденсатор подключен со стороны обмотки высокого напряжения повышающего трансформатора. 00 5.Сеть по п. 4, отличаюх щаяся тем, что дополнительный ел конденсатор подключен со стороны обvl мотки низкого напряжения повышающего трансформатора.

СЧ

1 гг h

w

Гэ

.

ч

(S

Э

«

MJ

J

rxj

J

е:

15