Устройство для связи двух энергосистем Советский патент 1979 года по МПК H02J3/04 

Изобретение относится к области передачи электрической энергии по линиям переменного тока, а более конкретно представляет собой совокупность статического (звенос постоянного тока) и электромеханического преобразователя частоты и предназначено для связи энергосистем с различающимися частотами.

Известны устройства для связи электроэнергетических систем, пре./1ставляющиё собой совмещение выпрямительной и инверторной подстанций при нулевой -длине постоянного тока .1.

В комплект оборудования даннцх устройств входят силовые трансформаторы, фильтры высших гармонических состав яющих, источники- реактивно.й мощносги, реакторы, разрядники и аппаратура управления вентилями. В качестве источников реактивной мощности используются синхронные компенсаторы или батареи статических конденсаторов. На.личие .фильтров высших.гармоник и источников реактивной монхности в составе оборудования является существенным недостатком и увелцчивает и без

t

того высокие расчетные затратыустройств связи. .- ,

В известном устройстве ре.активная мощность, потребляемая как выпрямлтельиым; так и инверторным звеном, составляет приблизительно 50% от передаваемой активной, мощности и на ее выдачурассчитаны устанавливаемые синхронные компенсаторы. Фильтрь высших гармоник, обеспечивают необходимое качество электроэнергии,- &

на основной частоте выдают также и реактивную мощность. Установка потребляющих большую мощность фильтров высших гар-. МОНИК и электрических машин, являющиеся источниками реактивной -и потребителями активной мощности, оказывается существенным недостатком данного устройства и снижает возможности его эффективного, применения.

Целью настоящего изобретения является уменьшение мощности устанавливаемых

фильтров высших гармоник, более эффективное использование устанавливаемых источников реактивной мощности и улучшение экономических no {aзaтeлeй устройства связи в целом.

Указанная цель достигается благодаря ому, что устройство для связи двух энергоистем, содержащее силовые трансформаоры, первичные обмотки которых подсоединены к шинам энергосистем, а ко вторичным которых подсоединены выпрями- j ельно-инверторное звено, фильтры высшие гармонических составляющих и электричесКйе мащины в качестве источника реактивной мощности, снабжено регулируемым преобразователем частоты, дополнительными трансформаторами и формирователям час- О тоты напряжения возбуждения, указанные электрические мащины выполнены с-двумя обмотками возбуждения и их роторы объединены общим валом,при этом первичная обмотка каждого -дополнительного гране- j форматора подсоединена k той же обмотке соответствующего силового трансформатора, что и электрическая машина, а вторичная обмотйа каждого дополнительного трансформатора подсоединена К соответствующему преобразователю частоты, КО входу ю которого подсоединен формирователь частоты напряжения возбуждения, а. к выходу подсоединены обмотки возбуждения соответствующей электрической машины.. .

На чертеже представлена схема устрой- jj ства...-. , ;:.;л; .,,.

Устройство СВЯЗИ состоит из подключаемУх к сети через силовые трансформаторы i выпрямительно-инверт.орногр звена 2 и элект рических машин 3, объединейных обашм валом 4, обмотки. возбуждения 5 которых 30 соединены через преобразователи частоты 6 с формирователями частоты напряжения возбуждения 7. Преобразователи частоты 6 посредством трансформаторов 8 соединены с щинамй низшего напряжения силовыхтран- jj сформаторов 1. Часть фильтров высших гармоник 9 подключена к шинам низшего напряжения силовых трансформаторов 1, а другая часть -г- кщинам высшего напряжения тех же трансформаторов. ,.-.. В устройстве для связи двух энергосистем W происходит разделение активной мощности Р на две составляющие - Ри Р протекающйе соответственно через вьшрямительно-инверторное звено 2 и электромеханический преобразователь частотьь .образуемый элект- j рическими машинами 3. В выпрямительноинверторном звене 2 управление гютоком мощности Р осуществляется с помощью регулирования угла зажигания вентилей (тиристоров) , а в электромеханическом преобразователе регулирование Р происходит ja; счет изменяющегося по гармоническому закону напря})ения возбуждения с частотой:

t6 .:, :

где fc.- ч;астота напряжения статора;

-чистота вращения ротора; ,,

частота напряжения возбуЖ, дения. При изменении частоты в связываемых

энергосистемах (вопределенном диапазоне регулированием возбуждения электрических машин 3 по данному закону обеспечивается устойчивость работы преобразователя и со храняются перетоки активной и реактивной мощности, при этом изменяется скорость враш.ения вала 4 и запасенная им-кинетическая энергия. Наличие двух обмоток возбуждения 5 позволяет обеспечить раздельное управление каких-либо двух независимых параметров режима, т. е. кроме активной мощности Р можно управлять потоком реактивной мощности. В зависимости от направления перетока мощности одна из электрических машин 3 работает в двигательном, а другая - в генераторном режиме. При изменении направления перетока передаваемой мощности в силу обратимости электрических машин они будут работать то в двигательном, то в генераторном режимах. Гармонический закон управления возбуждением электрических машин 3 формируется в преобразователе частоты 6, куда подается питание от трансформатора 8 и сигналы изменения частоты напряжения возбуждения от формирователя 7. При coscf 0,8 электрических -машин 3 выдаваемая реактивная Мощность составляет:

Q l cosV-Р. 0,бР. ,

По .условию работы вьгпрямительно-инверторного звена 2 его элементы потребляют реактивную мощность

Q 0,5 Р.

Следовательно, если РЬ:р.,то имеется некоторый резерв реактивной мощности, равный 0,1Р, для каждой .электрической машины 3 преобразователя. Эта мощность, в зависимости от режима, может передаваться в энергосистему.

В отличие от известного устройства, в данном устройстве связи возможно управление, как протекающей активной,.так и реактивной мощностью. При наличии резерва реактивной мощности .(s;0,l Р можно управлять режимом Межсистемной электропередачи. У.меньшение активной мощности, протекающей через вьшрямительно-инверторное звено до Р Р-Pf позволило снизить мощность устанавливаемых фильтров высщих гармонических составляющих. Частотный пуск электромеханических Tipeo6paзователей может.осуществляться без какихлибо дополнительных пусковых устройств подключением к сети через параллельно работающее выпрямительно-инверторное звено.

Формула изобретения

Устройство для связи двух Энергосистем, содержащее силовые трансформаторы, первичные обмотки котфрых подсоедине.ны к шинам:: энергосистем, ко вторичным обмоткам которых подсоединены выпрямительноинверторное звено, фильтры высших гармонических составляющих и электрические машины в качестве источника реактивной мощности, отличающееся тем, .что, с целью уменьшения мощности фильтров высших гармонических и повышения качества электроэнергии в примыкающих энергосистемах, оно снабжено регулируемыми преобразователями, частоты, дополнительными трансформаторами и формирователями частоты напряжения возбуждения, указанные электрические машины выполнены с двумя обмотками возбуждения и их роторы объединены общим валом, при этом первичная обмотка каждого дополнительного трансформатора подсоединена к той же обмотке соответствующего силового трансформатора, что и электрическая машина, а вторичг ая обмотка каждого дополнительного трансформатора подсоединена к соответствующему преобразователю частоты, ковходу которого подсоединен формирователь частоты напряжения возбуждения, а к выходу подсоединены обмотки возбуждения соответствующей электрической машины.,

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Электрические системы. Под ред

В. А. Веникова, т. 3. М., «Высшая школа, 1972, с. 368.