Устройство для объединения двух энергосистем Советский патент 1982 года по МПК H02J3/06 

1

Изобретение относится к энергетике, а именно к способам и устройствам повышения надежности работы объединенных энергосистем путем объединения систем гибкими связями, обеспечивающими возможность их параллельной работы при различных частотах.

Известно устройство для объединения энергосистем с различными частотами, включаемые в рассечку межсистемных связей, в котором каждая фаза одной из объединяемых систем подключена ко всем фазам другой энергосистемы посредством устройств с переменной индуктивностьюГ1.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для объединения двух энергосистем, содержащее трехфазные трансформаторы, первичные обмотки которых подсоединены к энергосистемам, и тиристоры, соединенные в треугольник и подключенные ко

вторичным обмоткам этих трансформаторов 2.

К недостаткам этого устройства относится большой переток реактивной мощности, превосходящий передаваемую активную мощность в УЗ раза, что приводит к необходимости иметь в объединенных энергосистемах дополнительные источники реактивной мощности, а также вынужденное ограничение потока активной мощности, который можно поддерживать постоянным на уровне не выше Уз/2 от пропускной способности устройства. Загрузка уст15 роиства большой реактивной мощностью и вынужденное ограничение потока активной мощности приводит к повышению установленной мощности его оборудования ;

Цель изобретения - уменьшение перетока реактивной мощности и снижение установленной мощности оборудо- , вания. 39 Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для объединения двух энергосистем, содержащем трехфазные трансформаторы, первичные обмотки которых подсоединены к энергосистемам, и тиристоры соединенные в треугольники и подключенные ко вторичным обмоткам трансформаторов, каждый из двух трехфазных трансформаторов снабжен дополнительной вторичной обмоткой и третичной обмоткой, причем первичные обмотки трехфазных трансформаторов подключены к различным энергосистемам, обе вторичные обмотки каждого из трехфазных трансформаторов соединены, друг с другом пофазно встречно-по|следовательно, а третичные обмотки одного трехфазного трансформатора соединены в звезду, а другого в треугольник, и каждая третичная обмотка одного тр ансформатора пофазно подключена к точке соединения встречных обмоток другого трансформатора. На фиг. 1 представлена принципиальная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - графики зависимостей активной и реактивной мощностей, проходящих через обмЬтки трансформаторов, от угла сдвига между напряжениями энергосистем. Устройство содержит два трехфазных четырехобмоточных трансформатора 1 и 2, первичные обмотки 3 и которых соединены в звезду и подключены к шинам 5 и 6 объединяемых энергосистем. Фазные выводы двух . вторичных обмоток 7 и 8 трансформато ра 1, в нейтрали которых включены тиристоры 9 и 10, соединенные в треугол ник, соединены между собой пофазно встречно-последовательно и присоедине ны к третичной обмотке 11 трансформато ра 2, соединенной в звезду, а фазные вы воды двух вторичных обмоток 12и 13тра форматора 2, в нейтрали которых вклю чены тиристоры и 15 соединенные в треугольник, соединены между собой пофазно встречно-последовател но и присоединены к третичной обмотке 16 трансформатора 1, соединенной треугольником. При номинальных напряжениях на ши нах 5 и 6 объединяемых энергосистем все вторичные обмотки 7 и 8, 12 и 13 и третичные обмотки 11 и 16 обоих трансформаторов 1 и 2 имеют одинаковые по величине линейные напряжения 4 В нейтрали вторичных обмоток 7,8 12 и 13Включены соответственно тиристоры 9,10,Н и 15. Когда тиристоры 9,10, k и 15 заперты, нейтраль соответствующей вторичной обмотки 7,8,12 и 13 разомкнута и эта обмотка не участвует в работе устройства. Когда на тиристоры 9,10, И и 15 подаются отпирающие импульсы управления, то в соответствующей вторичной обмотке 7,8,12 и 13 проходит ток, значение которого можно изменять регулируя фазу импульсов управления. Фазные выводы вторичной обмотки 7 соединены соответствующими фазными выводами вторичной обмотки 8 и фазные выводы вторичной обмотки 12 соединены соответствующими фазными выводами вторичной обмотки 13. При этом напряжения вторичных обмоток.7 и 8, а также вторичных обмоток 12 и 13 направлены встречно. Такое встречное включение двух вторичных обмоток 7,8 и 12,13 допустимо, так как при- работе устройства у одной из них разомкнута нейтраль. Соединенные между собой пофазно фазные выводы вторичных обмоток 7 и 8 трансформатора 1 соединены с соответствующими выводами третичной обмотки 11 трансформатора 2, включенной по схеме звезда. При синфазных напряжениях объединяемых энергосистем напряжения вторичной обмотки 7 и третичной 11 направлены согласно, а вторичной обмотки 8 и третичной 11 встречно. При сдвиге напряжений энергосистем на угол сЛ напряжения вторичной обмотки 8 и третичной 11 сдвинуты между собой на угол 180 Соединенные между собой пофазно фазные выводы вторичных обмоток 12 и 13 трансформатора 2 соединены с выводами третичной обмотки 16 трансформатора 1, включенной треугольником, причем это соединение выполнено так, чтрбы сдвиг между соответствующими линейными напряжениями третичной обмотки 16 с одной стороны и вторичных обмоток 12 и 13 с другой при синфазности напряжений объединяемых энергосистем составлял i 90°. При сдвиге напряжений энергосистем на угол с , как показано на фиг.1, вектор фазного напряжения I6g звезды отстает от фазного напряжения 12 на угол 90 + сЛ и от фазного напряжения 13R - на угол 270°- сА 5 Работа устройства зависит от зна чения угла сдвига сЛ между напряже ниями объединяемых энергосистем и автоматически регулируется путем отпирания, изменения угла регулирования и запирания тиристоров 9,10,1 и 15- Процесс работы устройства на всем диапазоне изменения угла сЛ от О до ЗбО при пропускании через устройство максималь ного и постоянного по величине пото „. ка активной мощности поясняется таб лицей. При изменении угла от О до отпираются импульсами управления тиристоры 9 и 1 и мощность передается через вторичные обмотки 7 и 12 и третичные 11 и 16 и 7-11. При этом тиристоры 9 полностью откры ты и поэтому изменение активной и ре активной,мощности происходит по еетественным (незарегулированным) угловым характеристикам (фиг.2) , сЛ, Q7. 1- COS f, ( го; 90, PI-..Q соответственноактивная и реактивная мощности, в относительных единицах. Отпирание тиристоров 1 производится с задержкой, причем угол регул рования изменяется в зависимости от угла сА таким образом, чтобы изменение активной мощности через вторичную обмотку 12 и третичную 16 происходи14ло по зарегулированной угловой характеристике (фиг.2). 16-11 1-smcy i ,90°. Изменение реактивной мощности при таком регулировании происходит по характеристике, (,,,1 , 90°. В результате через устройство в рас- - сматриваемом диапазоне изменения сгпроходит постоянный поток активной и реактивной мощности Р Ргб-11+ Р7--«-1 1-. Q Qib-f fT аа Ьазисную величину здесь принята пропускная способность устройства, равная 3 U /X, где U - фазное напряжение на шинах 5 и 6 одной из объединяемых энергосистем, X - приведенное к этим шинам суммарное индуктивное сопротивление короткого замыкания обоих трансформаторов 1 и 2 устройства. По таблице и графикам фиг.2 легко проследить за работой устройства в следующих диапазонах изменения угла сЛ 90 180°, 180°; 270° , 360°. Как видно из фиг.2, в результате поочередного регулирования тиристоров 9 Ю, 14 и 15 на спадающих частях угловых характеристик активной мощности через устройство во всем диапазоне изменения угла cf- передаются постоянные по величине потоки активной и реактивной мощности.

+ - тиристорь отпираются.

тиристоры заперты. 79 Величину активной мощности, пере даваемой через устройство, можно плавно изменять в пределах 0-1 с помощью соответствующего регулирования тиристоров 9, 10, 14 и 15Для передачи постоянной по величине активной мощности Р 1 надо вводи регулирование тиристоров 9, Ю, k и 15. начиная с тех точек, где нарас тающие угловые характеристики (c) достигают Рх). Соответственно будет изменяться и поток реактивной мощности. Формула изобретения Устройство для объединения двух энергосистем, содержащее трехфазные трансформаторы, первичные обмотки которых подключены к энергосистемам и тиристоры, соединенные в треуголь ник и подключенные ко вторичным обмоткам трансформаторов, отличающееся тем, что, с целью 1Н уменьшения перетока реактивной мощности и снижения установленной мощности оборудования, каждый из двух трехфазных трансформаторов снабжен дополнительной вторичной обмоткой и третичной обмоткой, причем первичные обмотки трехфазных трансформаторов подключены к различным энергосистемам, обе вторичные обмотки каждого из трехфазных трансформаторов соединены друг с другом пофазно встречно-последовательно, а третичные обмотки одного трехфазного трансформатора соединены в звезду, а другого в треугольник, и каждая третичная обмотка одного трансформатора пофазно подключена к точке соединения встречных обмоток другого трансформатора . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент Японии № l 7-28k83, кл. 58 А 2, 1972. 2.Патент Японии № i 8-39623, кл. 58 А 2, 1979.

«5

&l}

/JJ т 215 270 315 360 иг.1.