Инверторная подстанция электропередачи постоянного тока Советский патент 1980 года по МПК H02J1/00 

(54) ИНВЕРТОРНАЯ ПОДСТАНЦИЯ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

I

Изобретение относится к технике высоковольтных электропередач постоянного тока преимущественно инверторных подстанций.

Известны инверторные подстанции мощных и высоковольтных электропередач постоянного тока, содержащие в каждом преобразовательном блоке два моста, каждый из которых присоединен к щинам переменного тока подстанции параллельно, каждый через свою трансформаторную группу, с различным соединением схемных обмоток, что и обеспечивает 12-ти фазное преобразование блока. Параллельно работающие в полюсе преобразовательные блоки взаимно резервируются в сбоей работе. 12-ти фазное преобразование позволяет устранить гармоники тока 5-7 порядка на стороне переменного тока подстанции.

Для щунтирования гармоник тока более высоких порядков (11 -13 и выще), а также для покрытия реактивной мощности, потребляемой подстанцией, на щинах подстанции присоединены соответственно рассчитанные конденсаторные батареи-фильтры (КБФ), а также синхронные компенсаторы (СК), требуемые в данной схеме инверторной подстанции также для поддержания устойчиПОСТОЯННОГО ТОКА

вости работы инверторных преобразователей на приемную энергосистему 1 и 2.

Однако присоединение всех мостов подстанции к щинам системы через силовые трансформаторы специального исполнения 5 приводит к тому, что подстанция работает с больщим потреблением реактивной мощности, обусловленным большими реактивными сопротивлениями мостовых трансформаторов (до 20-25%) и соответственно большими углами коммутации до 28-30°. 10 Это приводит к увеличению мощности мостовых трансформаторов, суммарная мощность которых (мВА) обычно превыщает суммарную мощность мостов (мВт) на 30-40у/о.

Требуемая большая мощность мостовых трансформаторов и компенсирующих устройств (КБФ и. СК) увеличивает стоимость подстанции, увеличивает потери и снижает КПД ее работы.

Мостовые трансформаторы имеют на

своих схемных обмотках подпор постоянного

20 напряжения, что увеличивает требования к

их изоляции, усложняет их конструкцию и

увеличивает стоимость.

Необходимые для щунтирования гармоник токи и покрытия потребляемой реактивной мощности - конденсаторные батареи на шинах подстанции имеют весьма невыгодные динамические характеристики выдачи реактивной мощности (квадратичное ее снижение при посадках напряжения в системе) , что приводит к резкому снижению устойчивости работы подстанции на приемную систему и возможным аварийным ее нарушениям даже при весьма кратковременных толчках напряжения в системе. Этим обусловлена обычно имеющаяся необходимость установки и присоединения на шины подстанции мощных синхронных компенсаторов для повышения надежности работы подстанции, если в приемной системе нет больших генерирующих мощностей вблизи подстанции. Коммутация синхронных компенсаторов на высоковольтные илины подстанции (системы), осуществляемая- через соответствующие отдельные повысительные трансформаторы или через третичные обмотки мостовых трансформаторов, дополнительно увеличивает установленную мощность трансформаторов, усложняет и удорожает подстанцию.

Цель изобретения - упрощение подстанции и повышение надежности ее работы.

Указанная цель достигается тем, что инверторная подстанция передачи постоянного тока, содержащая параллельные цепи из последовательно соединенных преобразователей, связанные с приемной энергосистемой, причем к преобразователям, примыкающим к полюсу, подсоединены первые выводы трансформаторов, снабжена конденсаторными батарея.ми, причем в каждой из параллельных цепей одна конденсаторная батарея подсоединена между преобразовательным мостом, примыкающим к земле, и приемной энергос15стемой, а вторая конденсаторная батарея включена между выводом конденсатора, присоединенным к преобразователю, и вторым выводам трансформатора.

На чертеже представлена схема устройCTisa.

Схема содержит преобразовательные мосты 1, полюс 2 подстанции, шины 3 прие.мной системы, мостовые трансформаторы 4, среднюю точку 5 подстанции, фазовые конденсаторные батареи 6, конденсаторные ба тареи 7 фильтров.

Конденсаторная батарея 8 включена последовательно с трансформатором. Мосты 1, примыкающие к полюсу 2, присоединяются к шинам 3 системы через мостовые трансформаторы 4, мосты 1, примыкающие к р. у. средней точки 5, присоединены к системе только через фазовые конденсаторные батареи 6, таким образом количество мостовых трансформаторов уменьшено вдвое.

Присоединение мостов также через фазовые конденсаторные батареи снижает угльгкоммутации этих мостов в 3-4 раза и соответственно снижает потребление

ИМИ реактивной мощности, что позволяет дополнительно снизить мощность мостовых трансформаторов подстанции. Таким образом, в обоих приводимых вариантах исполнения снижена более, чем вдвое, мощность мостовых трансформаторов с их активными и реактивными потерями и снижено потребление подстанцией реактивной мощности. Компаундирующий эффект последовательных фазовых конденсаторных батарей улучшает внешние характеристики инверторной подстанции и радикально повышает устойчивость работы на энергосистему, что позволяет отказаться от установки на подстанции синхронных компенсаторов и соответствующего увеличения трансформаторной мощности подстанции для их коммутаций. ,

При реактивном сопротивлении фазовых конденсаторных батарей (1/.ос), через которые присоединяются мосты, и соответственно при их мощности около 60-65% от мощности мостов мостовые преобразователи в предложенной схеме работают без потребления извне реактивной мощности с возможной малой ее выдачей в систему.

При этих же параметрах фазовых батарей конденсаторы таких батарей дополнительно выдерживают постоянную составляющую напряжения, налагающуюся на батареи в результате работы моста, примыкающего к земле.

Что касается конденсаторных батарей0 фильтров на шинах системы, то они должны быть выбраны из расчета шунтирования гармоник 13 и выше и требуемой выдачи реактивной мощности в систему при номинальном режиме.

В предложенной схеме оба моста каскада

5 присоединяются к системе через одну общую для них группу фазовых конденсаторных батарей 6, проводящую .ток обоих мостов блока и воспринимающую постоянную составляющую напряжения от работы мосл та, примыкающего к земле, равную по величине половине выпрямленного напряжения моста.

Постоянное напряжение, возникающее между двумя мостами блока (равное величине напряжению моста), воспринимается

5 трансформатором. Назначение трехфазной конденсаторной батареи 8 малого реактивного сопротивления и мощности, включенной последовательно с трансформатором, - компенсация индуктивного сопротивления трансформатора.

Применение устройства позволяет снизить суммарную мощность мостовых трансформаторов подстанции более, чем вдвое, снизить потребление реактивной мощности подстанцией, уменьшить суммарную мощS ность компенсирующих устройств (конденсаторных батарей), повысить устойчивость работы на приемную энергосистему инверторных блоков при отсутствии синхронных

компенсаторов и соответствующего его увеличения мощности трансформаторов подстанции для их коммутации, снизить стоимость подстанции, повысить ее КПД.

Формула изобретения

Инверторная подстанция электропередачи постоянного тока, содержащая параллельные цепи из последовательно соединенных преобразователей, связанные с приемной энергосистемой, причем к преобразователям, примыкающим к полюсу, подсоединены первые выводы трансформаторов, отличающаяся тем, что, с целью упрощения

подстанции и повыщения надежности ее работы, она снабжена конденсаторными батареями, причем в каждой из параллельных цепей одна конденсаторная батарея подсоединена между преобразовательным мостом, примыкающим к земле, и приемной энергосистемой, а вторая конденсаторная батарея включена между выводом конденсатора, присоединенным к преобразователю, и вторым выводам трансформатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Electrizitat Wirtschaft. 1973, 72, № 22.

2.Jnga-shaba, Energy project news «Energy Jnternational. 1975, 12, № 7.

-€