Устройство для связи и регулирования двух энергосистем Советский патент 1974 года по МПК H02J3/06 

1

Изобретение относится к области энергетики, а именно к созданию объединенных энергосистем любой мощности, и может применяться в тех энергосистемах, в которых необходимо обеспечить переток мощности из одной части в другую при отсутствии взаимного влияния электромагнитных процессов в них, и при объединении энергосистем с разными номинальными частотами.

Преимущества объединенных энергосистем общеизвестны. Они обусловлены возможностями непрерывного и реверсивного обмена мощностью. Но известны и недостатки: быстрый рост токов короткого замыкания, онережающий рост отключающей способности выключателей, усложнение и удорожание мероприятий по поддержанию запаса устойчивости; возможность распространения аварии, возникшей в одном месте энергосистемы, на все электрически связанные части объединенной энергетической системы; большие расходы средств на комненсащию реактивной мощности дальних электропередач, связывающих системы.

Известные устройства.связи энергосистем представляют собой просто линию электропередачи, подключаемую к обеим объединяемым энергосистемам. Этим создается электрическая связь систем, которой свойственны указанные выще недостатки.

Цель изобретения состоит в повышении надежности и экономичности энергосистем путем создания такой межсистемной энергетической связи, при которой потоки мощности могли

бы непрерывно проходить из одной энергосистемы в другую, а электрическое соединение систем отсутствовало бы.

Это достигается тем, что устройство межсистемной связи снабжено по крайней мере

одним энергоблоком, выполненным в виде двух синхронных генераторов на общем валу с одной турбиной, один из которых подключен к одной из объединяемых энергосистем, а другой к межсистемной линии электропередачи.

При связи энергосистем с разными номинальными частотами установленные на общем валу генераторы выполнены с разными числами пар полюсов, соответствующими частотам объединяемых энергосистем.

На фиг. 1 представлена схема связи энергосистем при одном энергоблоке межсисгемной связи с двумя генераторами на общем валу с турбиной; на фиг. 2 - то же при использовании двух таких энергоблоков; на фиг. 3 - схема нри глубоком регулировании напряжения межсистемной линии электропередачи с одним энергоблоком межсистемной связи, для связи и регулирования двух энергосистем. Устройство состоит из двух генераторов 1

Н 2, установленных на общем валу с одной

турбиной 3. Генератор 1 подключен к сборным шинам 4 распредустройства энергосистемы 5, а генератор 2 - к сборным шинам 6 межсистемной линии 7 электропередачи, другой конец которой подключен к энергосистеме 8. Как видно из фиг. 1, электрическая связь энергосистем 5 и 8 отсутствует. Существует только энергетическая связь через вал да1Н10го энергоблока ;1 и 2.

Генераторы 1 и 2 рассчитаны на длительную работу в режиме как генератора, так и двигателя. Остальные генераторы данной электростанции имеют обычную конструкцию и подключены к сборным шинам 4 и 6 через трехобмоточные трансформаторы или автотрансформаторы с выключателями в цепи каждой обмотки. Причем включен только один выключатель; к шинам 4, а второй отключен (фиг. 1), или к шинам 6 при отключенном выключателе от шин 4.

Описанное устройство может использоваться для осуществления регулирования напряжения на межсистемной линии электропередачи, независимого от напряжения в энергосистемах 5 и 8. Для этого на другом крнце линии 7 предусмотрено устройство регулирования напряжения в двух вариантах: н-а-фиг,-2 межсистемная линия подключена к энергосистеме 8 через энергоблок, состоящий из двух генераторов 9 и 10 на общем валу с турбиной 11 и аналогичный описанному выше (фиг. 1). Номинальная мощность генераторов Гй 10 выбрана в два раза больщей, чем генераторов 2 и 9; на фиг. 3 межсистемная линия 7 подключена к системе 8 через трансформатор с широким регулированием коэффициента трансформации любой известной конструкции.

Энергоблоки межсистемной связи (фиг. 1) работают следующим образом. Механическая мощность турбины 3, преобразованная в электрическую, генераторами может передаваться от генератора 1 в систему 5, от генератора 2 в систему 8, или одновременно в обе энергосистемы. Это зависит от того, в какой из систем имеет место дефицит мощности.

Если передаваемая в одну из энергосистем (пусть в 8) мощность превышает мощность турбины 3 блока межсистемной связи, то генератор 1 переходит в режим синхронного двигателя. Тогда мощность генератора 2 будет равна сумме мощностей турбины 3 и генератора 1, а номинальная мощность генератора 2 должна быть соответственно повыщенной в два раза. При обратном направлении потока мощности В режиме двигателя работает генератор 2, а в генераторном режиме- 1.

Таким способом обеспечивается передача мощности при синхронной связи энергосистем, не связанных электрически, благодаря чему объединенная энергосистема секционируется «а электрически несвязанные части и исключается влияние одной системы на переходные электромагнитные процессы в другой, а влияние на электро.механические переходные процессы демпфируется энергоблоком межсистемной связи.

Кроме того Лереводо.м генератора (пусть 2) в режим асинхронной машины создается возможность самостоятельного ведения режима отдельных энергосистем по частоте, по оптимальному распред,елепию .мощности при сохранении заданного межсистемного перетока мощности в желае.мом направлении. Автома10 тическийперевод генератора 2 .блока из режима синхронного в режим асинхронного генератора (или двигателя - при перетоке мощности из одной системы в другую) может послужить средством предотвращения аварий с

15 нарушением устойчивости межсистемных связей. И отдельные части энергосистемы можно объединить в единую энергосистему. Для осуществления глубокого регулирования напряжения необходимо иметь устройство регулирования на обоих концах линии межсистемной связи. Для реверсивной межсистемной связи, обеспечивающей передачу мощности как из системы 5 в систему 8, так и в обратном направлении, межсистемная связь осуществляется через два электромеханических звена (фиг. 2). Это возможно при установке на

обоил:...1сонцах-электропередачи энергоблоков с

двумя генераторами на одном валу с турбиной. Причем генераторы 1 и 10, подключае30 мые к близлежащей системе, должны быть двойной номинальной мощности по сравнению сГенераторами 2, 9 и с турбинами 3 и И. Для межсистемной связи, осуществляющей передачу мощности в основном в одном направлении

5 (пусть из системы 5 и 8) и значительно меньщую (или нулевую) мощность в обратном направлении, целесообразно предусматривать электромеханическую связь только на отправном конце ЛЭП (фиг. 3), а на приемном конце устанавливать трансформаторы с глубоки.м регулированием напряжения.

В обоих вариантах обеспечивается плавное и надежное регулирование напряжения на ли5 НИИ электропередачи в широких пределах: в первом путе.м регулирования .возбуждения генераторов 2 и 9 (фиг. 2); во втором путем регулирования возбуждения генератора 2 (фиг. 3) и коэффициента трансформации 0 трансформаторов на приемном конце электропередачи.

Предмет изобретения

5 1. Устройство для связи и регулирования двух энергосистем, содержащее межсистемную линию электропередачи, отличающееся те.м, что, с целью повышения надежности и экономичности объединенной энергосистемы, оно снабжено по крайней мере одним энергоблоком, выполненным в виде двух генераторов, установленных на валу одной турбины, один из которых подключен к одной из объединяемых энергосистем, а другой - ь

5 межсистемной линии электропередачи,

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что при связи энергосистем с разными частотами установленные на общем валу

синхронные генераторы выполнены с разным числом пар ПОЛЮСОВ, соответствующим номинальным частотам объединяемых систем.

РZP