Промежуточная подстанция для подключения к дальней электропередаче переменного тока Советский патент 1993 года по МПК H02J3/20 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к схемам сетей электропередач переменного тока большой протяженности, и может быть использовано для промежуточных подключений нагрузок, станций, систем к длинным линиям переменного тока без необходимости поддержания стабильности напряжения в промежуточных точках электропередачи.

Схема прототипа содержит два силовых трансформатора с последовательным соединением их вторичных обмоток, при этом

один из трансформаторов выполнен с коэффициентом трансформации

,

(1.1)

00

го

GJ О х| CJ

а другой, вторичная обмотка которого шунтирована, элементом реактивного сопротивления, выполнен с коэффициентом трансформации

К2 +

Х3 k В

(1.2)

где К - общий коэффициент трансформации подстанции,

В, D - параметры четырехполюсника схемы замещения электропередачи.

В схеме имеется также элемент реактивного сопротивления 4 в цепи рассеяния шунтированного трансформатора. Подобранный должным образом, он обеспечивает отсутствие перенапряжений в рабочих режимах электропередачи от холостого до натурального.

Цель изобретения - повышение пропускной способности электропередачи.

Развитие известной схемы применительно к промежуточному исполнению подстанции, не снижающему пропускную способность электропередачи достигается включением шунтированного трансформатора 2 последовательно в известную линию и обеспечением резонансного характера контура приведенное к вторичной обмотке сопротивление рассеяния последовательного трансформатора - шунтирующее реактивное сопротивление - дополнительное реактивное сопротивление рассеяния.

Обеспечение заданной величины входного сопротивления для подключаемых нагрузок, станций, систем достигается введением в цепь обменного тока элемента реактивного сопротивления и удешевление получившейся схемы из реактивных сопротивлений достигается за счет установки элемента реактивного сопротивления на одной ступени напряжения с сопротивлениями, а также реализацией получившейся Т-образной схемы из этих сопротивлений с помощью неравноплечего сдвоенного реактора и уменьшенного емкостного сопротивления, включенного в цепь его промежуточного отвода.

На фиг.1 и 2 представлены схемы предлагаемой промежуточной подстанции.

На фиг.1 (две равноценные модификации) первичная обмотка трансформатора 1 включена между фазой и нейтралью. Первичная обмотка трансформатора 2 включена в линию последовательно. Вторичные обмотки трансформаторов соединены последовательно, причем вторичная обмотка трансформатора 2 шунтирована элементом 3 реактивного сопротивления (емкость), Рассеяние этого трансформатора дополнительно увеличено с помощью элемента 4 реактивного сопротивления так, чтобы обеспечивалось условие резонанса:

Х2 + Хз + Х4 О

(2)

D - параметры четырехполюсника схемы замещения электропередачи от промежуточной подстанции до приемного конца.

В точке соединения сопротивлений 3 и

4 в цепь обменного тока включен элемент 5 реактивного сопротивления, с помощью которого обеспечивается заданная величина входного сопротивления.

К зажимам 6 присоединена промежуточная нагрузка (станция, система). Подстанция включена в разрез линии зажимами 7,8.

На фиг.2 представлены две соответствующие модификации промежуточной подстанции, где сопротивления 4, 5 и частично 3 реализуются с помощью неравноплечего сдвоенного реактора. Здесь: 1 - параллельный трансформатор; 2 - последовательный трансформатор; 3 - остаточное емкостное

сопротивление шунта, включенное в цепь

промежуточного отвода реактора; 4,5- плечи реактора.

Обеспечиваются те же, что у схемы фиг.1. результирующие величины сопротив- лений:

( Хзс + Хм ),

Х4 X + Хм. X5 XL5 + XM,

(3.1) (3.2) (3.3)

35

где Хм, XLS собственные индуктивные сопротивления плечей реактора;

Хм kcVxL4 -XLS

(4)

Хм - взаимное индуктивное сопротивление плечей;

kc - коэффициент магнитной связи обмоток;

Хзс - величина остаточной части емкостного сопротивления шунта.

Схема замещения соответствует фиг.1.

Все модификации схемы подстанции, приведенные на фиг.1,2, работают одинаково, поэтому достаточно рассмотреть работу только одной из них.

При нагрузке линии по ее приемному концу током lo напряжение и ток в точке 7 линии равны

55L)7 AU0+j В10,

С Uo + DI0

(5.1) (5.2)

Использование: с целью удешевления подстанции, создающей эффект прямого подключения к приемному концу ЛЭП. Сущность изобретения: подстанция содержит два силовых трансформатора, один из которых подключен к линии параллельно, а второй включен в нее последовательно. Вторичные обмотки трансформаторов соединены последовательно. С помощью сдвоенного неравноплечего реактора и емкостного сопротивления Xs, включенного в цепь его промежуточного отвода, создается эффект изменения сопротизлений рассеяния образующих схему трансформаторов и создается сопротивление Хэ, шунтирующее вторичную обмотку последовательного трансформатора. Коэффициент трансформации параллельного трансформатора выполняется равным .a последовательного трансформатора К2 Х9/КВ и обеспечивается резонансное условие Х2 +Хд 0, где К - общий коэффициент трансформации подстанции; В, D - раметры четырехполюсника замещения участка ЛЭП от места подключения подстанции до приемного конца; Х2 - результирующее (с добавкой) сопротивление рассеяния последовательного трансформатора. 2 ил. (Л С

Коэффициенты трансформации транс- Форматоров соответствуют (1.1), (1.2), где В,

(для упрощения, здесь и далее активные сопротивления не учитываются)

+ k,6) +J. u0 ,(8)тропоредачи.

Хз

51823073б

При наличии промежуточного отборатов 3 и 5 Так создается эффект заданной

мощности (IG 0) ток в первичной обмоткеблизости промежуточной нагрузки (станпараллельного трансформатора равенции, системы) к приемному концу линии

1ц kile k D le(6)5С учетом резонанса (2) режим на зажимах 0 подстанции соответствует передаче

Соответственно, по первичной обмотке результирующего (с учетом отбора) приве- последовательно трансформатора протека- денного тока под однородной линии ет ток

10 ЛЯ У7+, J 3 fLl21 l7+ll1 JCUo+J k2

+ D(l0 + kl6)(7) + j B(i0 + kl6)(13.1)

По вторичной обмотке этого трансфер- 15 IB I + С U0+ матора протекает трансформированный ток

)D(l0bkl6)(13.2)

|22 - kBD ( I +

2ХзТаким образом наличие подстанции не

20 сказывается на транзитных свойствах элек- юредачи.

Формула изобретения который, складываясь с током le, дает в шунтирующем элементе 3 реактивного сопро- 251 Промежуточная подстанция для под- тивления падение напряжения . ключения к дальней элект|юпередаче переменного тока, содержащая доз силовых

А 11з + J Хз (le + I22 ) -k В С Do +, трансформатора, вторичные обмотки которых соединены последовательно, первич+ j k В D 10 + j (Хз + k2 В D ) le (9)30 пая обмотка одного из трансформаторов

включена между фазой и землей, а второю Вторичное напряжение параллельного между зажимами для подключения последо- трансформатора равновательно с линией электропередачи, и элемент реактивного сопротивления, причем

Ui2 -k Uv - j ( Xi + Xs) le 35 коэффициенты трансформации трансформаторов выбраны из условия компенсации

k A D Do + j k В D I0 - J ( Xi+переменных составляющие вторичных напряжении, отличающаяся тем, что, с

+ Xs)le(Ю)целью повышения пропускной способности

40 электропередачи, подстанции снабжена

Результирующее вторичное напряже- вторым элементом реактивного сопротив- ние подстанции равноления, который включен последовательно с

вторичной обмоткой последовательного

Ue t)i2 -Д 11з k ( AD трансформатора, первый элемент пеактив45 ного сопротивления включен параллельно

+ В С ) Uo - j ( Xi+ Хз + k2 В D -указанным последовательно соединенным

вторичной обмотке последовательного

+ Xs) le k U0 - j X вх IG .(11)трансформатора и второго элемента реактивного сопротивления, а третий реактивобеспечивая эффект присоединения 50 ный элементы подключен к точке промежуточной нагрузки (станции, систе- соединения первого и второго реактивных мы) к приемному концу линии () черезсопротивлений, причем величина и знак

реактивное входное сопротивлениеэпементов реактивных сопротивлений выбраны пз условия получения резонанса в

XBX Xi + Хз + Xs + k2BD(12) 55 контуре приведенное к вторичной обмотке

сопротивление рассеяния последователь- Величина этого сопротивления может ного тртнсформатрра - первый элемент ре- быть получена, в принципе, любой за счет активного сопротивления - второй элемент должного подбора сопротивлений элемен- реактивного сопротивления.

vt,i,

. Л.Г

Фссг.1

сдвоенного реактора и емкостного сопротивления, включенного в цепь до его промежуточного отвода.

Mr.lt

vr.i.

iWe 5

v,,i,

3

4

if i,

Uc.Ic

. 2.