Устройство для гибкой связи энергосистем Советский патент 1979 года по МПК H02J3/06 

Изобретение огносится к области производства и потребления электроэнергии, а более конкретно к электромеханическим преобразователям для связи источников переменного тока. В электроэнергетике для связи отдель ных энергосистем в единую систему известно применение электромеханичес1сих или статических вставок. Как показывают технико-экономические расчеты, в ряде случаев для связи энергосистем экономачески целесообразным является применение электромеханических устройств. Связь между системами, осуществляемая при помсщи электромеханических уст ройств, может быть жесткой, когда преобразователь состоит из двух синхронньпс машин, установленных на одном валу и подключенных к различным энергосистемам l, В этом случае преобразователь регули рует только распределение реактивньпс мощностей и колебания частоты, возн кающие в одной из систем, передаются В Другую систему, что является недостатком преобразователей с жесткой связью. В известных электромеханических устройствах для гибкой связи энергосистем, по крайней мере, одна из синхронных мащин преобразователя, установленных на одном валу и подключенных первичными цепями к различным энергосистемам, выполняется асинхройизированной. При этом во вторичную цепь асинхронизированной синхронной машины включается статический преобразователь частоты, который регулируется при помощи системы управления. Устройство для связи энергосистем, содержащее асинхронизированную машину, позволяет осуществлять независимое регулирование частоты в объединяемых энергосистемах и колебания частоты в одной из систем не передаются в другую систему 2. Недостатками известных устройств для гибкой связи энергосистем являются: необходимость применения отдельных устройств для запуска при вводе в эксплуатацию или из ремонта; низкая надежность, связанная с наличием узла конгактных колец на роторе асинхронизированной синхронной машины; неполное использование установленной мощности устройства в некоторых режимах работы. Известно также устройство для объединения энергосистем, состоящее из двух асйнхронизированных синхронных машин, обьединенньгх общим валом, в роторные цепи которых включены преобразователи частоты, управляемые при помощи регулятора З. Недостатками известного устройства являются: - неполное использование установлен ной мощности устройства в некоторых режимах работы объединенной энергосистемы, например, при отсутствии перетока мощности между системами или колебаний частоты, а также невозможность покрытия пиковых нагрузок в одной из систем при полной нагрузке в другой сис теме; - невозможность запуска устройства при i вводе в эксплуатацию без применения дополнительных пусковых устройств (разгонного двигателя или дополнительного преобразователя частоты с большим диапазоном регулирования). В период нор мальной эксплуатации неизбежен простой пускового устройства. Целью изобретения являются более полное использование установленной мсад- ности устройства для гибкой связи энерг систем во всех режимах работы, обеспечение возможности генерирования электр этгёрЬии йля покрытия пиковых нагрузок при высокой маневренности устройства, обеспечение пуска устройства, а также повышение эксплуатационной надежности. Для этого в известном устройст)вё для гибкой связи энергосистем, содержащем две асинхронизированные синхронные машины, установленные на общем ва лу, первичнью обмотки которых подключе ны к различным энергосистемам, два ст& тических преобразователя частоты, включенные во вторичные цепи асинхронизированных синхронных машин, и систему управле ния преобразователями, на общем валу асинхронизированных синхронных машин установлена турбина, а в элект рижских цепях, соединяющих первичные обмотки асинхронизированных синхронных машин с энергосистемами и между собой введены вь ключатели. На чертеже представлено предлагаемое устройство, блок-схема. Линии электропередачи 1 и 2 объединяемых энергосистем соединены с первичными цепями асинхронизированных синхронных машин 3 и 4 через выключатели 5и 6. Во вторичные цепи асинхронизированных синхронных машин включены статические преобразователи частоты 7-8, управление которыми осуществляется при помощи системы 9 управления. На общем валу асинхронизированных синхронных машин установлены турбины 10. Кроме того, первичные цепи асинхронизированных синхронных машин соединены между собой через выключатель 11. При работе устройства в режиме гибкой связи энергосистем с перетоком мсяцности между ними выключатели 5 и 6замкнуть, выключатель 11 разомкнут, частота напряжения, вводимого во вторичные цепи асинхронизированных синхронных 3 и 4 от статических преобразователей 7 и 8, формируется системой 9 управления как разность между частотой напряжения в соответствующей энергосистеме и частотой вращения вала устройства. Указанный закон регулирования обеспечивает независимое регулирование объединяемых энергосистем и отсутствие влияния колебания частоты в одной из систем на качество электроэнергии в другой системе. Установка турбины 10 на валу устройства позволяет осуществлять его запуск при вводе в эксплуатацию или лосле ремонта. Кроме того, наличие турбины позволяет использовать устройство для выработки электроэнергии в различных режимах работы объединенной энергосистемы с оптимальным использованием установленной мощности его элементов. В режиме, когда требуемая мощность перетока превышает установленную мощность машин устройства, первичные цепи асинхронизированных синх1 онных машин соединяются с системами 1 и 2 при помощи выключателей 5 и 6, а также между собой при помощи выключателя 11, и поток мощности передается из одной, системы в другую, минуя асинхронизированные синхронные машины 3 и 4, которые при этом работают в генераторном режиме и передают дополнительную мощность от турбины 10 в объединенную i энергосистему. , При необходимости покрытря острого i дефицита мощности в одной из систем 570 замыкается выключатель, соединяющий эту систему с соответствующей асинхронизированной синхронной мащиной, выключатель в цепи другой машины размыкается и первичные цепи обеих асинхронизированных машин соединяются выключателем 11. Тогда обе асинхронизированные синхронные машины работают в генераторном режиме на дефицитную систему. Например, при дефиците мощности в снсгеме 1 замыкаются выключатели 5 и 11, вывыключатель 6 разомкнут. В целях повышения эксплуатационной надежности путем исключения узла контактных колец на роторе асинхронизиро- ванных синхронньис машин последние могут быть выполнены бесконтактньтми, В бесконтактной асинхронизированной син- .хронной машине первичная и вторичная цепи расположены на статоре. Поэтому при использовании бесконтактной асинхронизированной синхронной машины, лишенной мощного узла контактных колец, повышается надежность и безопасность работы устройства и может быть расшви рен диапазон мощностей перетока между объединяемыми энергосистемами, а также диапазон отклонений частоты. Использование в предлагаемом устройстве турбины предполагает его установку на электростанции (ТЭС или ГЭС) что позволяет уменьшить капитальные затраты на сооружение отдельного здания, которое было бы необходимо при установке устройства на линии электропередач. Использование предлагаемого устройс ва для гибкой связи энергосистем прзв(лит отказаться от применения дополнительных пусковых усфойств,увеличитьдо,«, пустимые мощности перетока между систе мами. покрывать дефицит мошнос-п за счет 5966 турбины,содержащейся в устройстве, пойысить надежность и маневренность межсистемной связи при оптимальном исн польэованин установленной мощности оборудования, снизить капитальные затраты на установку оборудования. Формула изобретения Устройство для гибкой связи энергосистем, содержащее две асинхронизиро ванные синхронные машины, установпенные на рбщем валу, первичные цепи каждои из которых связаны со своей энергосистемой, а ко вторичным цепям которых подсоединены два статических преобразователя частоты, и систему управления преобразователями частоты, о т. л и- чающееся тем, что, с целью расширения диапазона работы устройства и обеспечения пуска устройства, оно снабжено турбиной, соединенной с общим валом, и выключателями, установленными между каждой из первичных цепей асинхронизированной синхронной машины и энергосистемой и между первичными цепями указанных машин. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1; В. И. Соколов, Н. Ф. Котеленц, Электромеханическая связь электрических систем с разной номинальной частотой. сб. Эффективность повышения частоты промышленного тока , изд. ШТИИНЦА, Кишинев, 1975. 2.К-Ябве&ем Generator- -еpunodee Netz Kupptynsomformers , Hdtteeiter-stromr-iclii г г тегп , AtQ-Wtt,Me7,1973.гсгг 3 Авторское свидетельство .и т с./п« № 502455, кл. Н О2 J 3/О6, 1974.