(54) ВЫСОКОВОЛЬТНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ
СЕТЬ
1
Изофетение относится к электротехнике, в частности к схемам работы высоковольтных сетей в неполнофаэном режиме.
Известна высоковольтная сеть, со держащая генератор, трансформаторы впи автотрансформаторы, линию электропередачи, снабженную соответствующей коммутационной аппаратурой, и комплексную нагрузку. В этой высоковольтной сети в послеаварийных либо ремонтных режимах to осуществляется передача энергии t переводом сети в неполнофазный режим l.
Недостатком таких ВЫСОКОЕЮПЬТНЫХ се- тей является невозможность передачи бот ших величин мощности по условию допуск 15 тимой не симметрии в питающих генераторах и комплексной нагрузке за счет появления значительных токов обратной пооледовательности.
Наиболее близкой к предлагаемой яв,- 20 ляется высоковольтная сеть, содержащая .трансформатор и линию электро1юредачи, в цепь вторичной обмотки трансформатора, соединенной в треуголь1Пйс, включе-
;ны параллельно соединенные конденсатор и коммутационный аппарат, причем при неполнофазном режиме происходит раошунтирование конденсатора в соответствуют щей фазе для компенсации индуктивного сопротивления С2.
Недостатке втой сети является то, что эффект симметрирования достигается только для схемы с оаноцепной радиальной линией, работающей в блоке с двухобмоточным траисформаторс««.
Цель изобретения - расширенве области применения.
Поставленная цель достигается в высоковольтной электрической сети, содержащей трансформаторы с заземленной нейтралью, линию электропередачи и по крайней мере одио устройство для симметрирования веполнофазного режима, состоящее по крайней мере из одной цепи GB параллельно соединенных коноенсатора в коммутационного аппарата, благодаря тому, что аайтрЗль по крайней мере однск го трансформатора заземлена через уст3942ройство для сш 1метрирования неполнофазного режима, при этом сопротивление конденсатора на промышленной частоте равно по модулю 1/3 индуктивного сопротивления цепм нулевой последовательности в которую включен конденсатор. Параллельно конденсаторам включены заш.итные элементы с пороговой характеристикой срабатывания. В неполнофазном режиме указанная линия подсоединена к обмотке трансформатора, другая обмотка которого, собран- ная в треугольник, подсоединена к электрической сети. У части трансформаторов сети, питающихся от шин трансформатора, в нейтрали которого установлены конденсаторы, между нейтральным выводом и контуром заземления подстанции установлены па- раллельно защитный элемент с пороговой характеристикой срабатывания и коммутационный аппарат. На фиг. 1 показана предлагаемая высоковольтная сеть; на фиг. 2 - та же высоковольтная сеть, в которой параллельно конденсаторам и коммутационным аппаратам включены защитные элементы-, на фиг. 3 - высоковольтная сеть, содержащая на приемном (передающем) конце линии электропередачи два автотрансфору1атора. или трехобмоточных трансформатора, подключенных к разным секциям сборных шин в которой и неполнофазнсы режиме работы Линии электропередачи они питаются от выделенной секции шин через один иа имеющихся на подстанции автотрансформаторов (трехобмоточных трансформаторов который получает питание от системы через обмотку соединенную в треугольник. На фиг. 4 - высоковольтная сеть, в которой у части трансформаторов сети, питающихся от шин автотрансформатора, в нейтрали которого установлень конде саторы, между нейтральным выводом и контуром заземления подстанции установлены параллельно защитный элемент с пороговой характеристикой срабатывания и коммутационный аппарат. Высоковольтная электрическая сеть (фиг. 1) состоит из генератора (источника питания) 1, трансформатора (автотрансформатора) 2, установленного да передающей подстанций и подключенного к шинам 3 этой подстанции. К этим же шинам подключена нагрузка 4 и высоковольтная линия 5, соединяющая с по .мощью коммутационных аппаратов 6 и 7 шины 3 переда мцей подста1Ш1ги с шинами 8 прпокпюи шдсташпш, на которой 94 установлен трансформатор (автотрансформатор) 9, шггающий нагрузку 1О. От шин 8 приемной подстанции питается также нагрузка 11. Посредством коммутационных аппаратов 12 к линии 5 присоединен трансформатор (автотрансформатор) 13 промежуточного отбора, к которому подключена нагрузка 14. В точках 15,16 и 1 7 поврежде нная фаза отключе на соот- ветственно от шин 3 передающей подстанции, от трансфор 1атора (автотрансформатора ) 13 промежуточного отбора и от шин 8 приемной подстанции. В рассечку глухозаземленных нейтралей трансформаторов (автотрансформаторов) 2, 9 „13 включены конденсаторы 18 и коммутационные аппараты 19.. Параллельно конденсаторам 18 и коммутационным аппаратам 19 высоковольт- ной электрической сети (фиг. 2) установлены защитные элементы 20 с пороговой характеристикой срабатывания. в нормальном режиме работы ВЛ фазами коммутационные аппараты 6, 7, 12 и 19 включены. При аварийном повреждении одной из фаз высоковольт цой линии 5 (фиг, 1), при необходимости организации пофазного ремонта или пофазной плавки гололеда поврежденная фаза; с помощью коммутационных аппаратов 6, 7 и 12 отключается как от шш 3 и 8, так и от обмотки ВН трансформатора (автотрансформатора) 13 промежуточного отбора мощности. При этом мощность передается по оставшимся в работе двум фазам ВЛ и земле. В этом случае при включенных коммутационных аппаратах 19 режим работы высоковольтной сети аналогичен неполнофазному режиму работы сети с глухозаземленной нейтралью. С целью устранения недостатков, присущих данному режиму, в рассечку глухозазем ленных нейтралей включены конденсаторные батареи 18. Известно, что появление токов обратНой последовательности существенно утяжеляет условия: работы вращающихся машин нагрузки и источника питания. Соотношения между токами обратной и нулевой последовательности обратно пропорциональны входным комплексным сопротивлениям эквивалентных схем этих последовательностей, определенных . относительно мест продольной несимметрии 15, 16 и 17 реальной высоковольтной сети. Важно учесть, что входные сопротивления схемы нулевой последовательности носят, в основном, индуктивный характер. 5 CmDKeHvie токов обратной последовательности может быть достигнуто за счет сн жения эквивалентных входных сопрот шле НИИ схемы нулевой последовательности относительно мест разрыва реальной сети Так как реальные сопротивления нулевой последовательности отдельных элементов сети определяются параметрами этих элементов и для конкретней сети неизменны, то снижение величин входных сопротивлений схемы нулевой последовательности достигнуто за счет включения в нейтрали соответствующих трансформаторов батарей конденсаторов. Электричес кое сопротивление этих конденсаторов на промышленной частоте в вдеале должно равняться по модулю 1 /3 индуктивного сопротивления той ветви эквивалентной схемы замещения нулевой последователь ности, в рассечку которой включена емкость конденсаторов. При этом модули входных сопротивлений схемы нулевой последовательности уменьшаются, что обеспечивает существенное улучшение режима работы реаль ной сети. После восстановления нормального режима работы высоковольтной сети конденсаторов батареи, после некоторых видоизменений в схеме их соедине ния могут быть использованы как обычные конденсаторы поперечной либо продольной компенсации реактивной мощности высоковольтной сети. Следует указать, что реализация вы соковольтной сети в соответствии с прин ципиальной схемой (фиг. 1} требует уста новки конденсаторов завьпиенной мощности и изменяет параметры аварийнь1х ре.жимов сети. Вариант сети, в котором реализованы все достоинства нормального режима и п мере возможности устранены недостатки, связанные с утяжением аварийных режимов, представлен на фиг. 2. При появлении на конденсаторах пере- напряжений аварийного режима защитный элемент 20 (фиг. 2) срабатывает и шунтирует конденсаторную батарею, препятствуя ее повреждению и обеспечивая условия протекания аварийных режимов, аналогичные как для схемы сети .без ко денсаторов. Коммутационный аппарат 19 служит; для обеспечения ввода и вывода батареи из работы, а также для гашения электрической дуги в защитном элементе 20 при его срабатывании. В высоковольтной сети, реализован ной в соответствии с фиг. 1 и 2, пос09редством установки конденсаторов 18 достигается компенсация индуктивного сопротивления только для одного элемента схемы замещения нулевой последовательности. При наличии разветвленной нагрузки, питающейся от щин, к которым подключен трансформатор (автотрансформатор) 2, 21, 9 и 22, более эффекттжными являются варианты высоковольтной сети, представленные на фиг.. 4 и 5. На фиг. 3 на приемной и передающей подстанциях установлено по два автотраноформатора (трехобмоточных трансформатора) 2 и 21, 9 и 22, подключенных при этом к отдельным секциям 3 и 23, 8 и 24, шин, и питающих нагрузки 4, 25, 26, 10, 11 и 27. В неполнофазном режиме линии электропередачи 5 коммутационные аппараты 28, 29, ЗО vi 31 отключены. Коммутационные аппараты 32, 33, 34 и 35 включены. У трансформатора 36 сети, питающегося от шин автотрансфор матора 13 и питающего нагрузку 37, в нейтрали установлены конденсаторы 18. У трансформатора 36 сети, установленном на противоположном конце линии электропередачи 38, отходящей от щин автотрансформатора 13, в нейтрали которого установлены конденсаторы 18, между нейтральным выводом и контуром заземления установлены параллельно ком мутационный аппарат 19 и защитный элемент 20 с пороговой характеристикой срабатывания. При реализации высоковольтной сети в неполнофазном режиме работы линии электропередачи 5 выключатели 28, 29, ЗО и 31 отключены, выключатели 32, 33, 34 и 35 включены. Таким образом обеспечивается питание линии электропередачи от вьзделенной секции шин через один из-имеющихся на подстанции автотрансформаторов или трехобмоточных трансформаторов, который, в свою очередь, питается от .системы через обмот ку, соединенную в треугольник. В данном случае в отличие от вариантов высоковольтной сети, приведенных на фиг. 1 и 2, обеспечивается компенсация индуктивного сопротивления ветви схемы нулевой последовательности. При установке конденсаторов 18 в нейтрали автотраноформатора 21 обеспечивается компенсация индуктивного сопротивления ветви схемы нулевой последовательности, включая индуктивности автотрансформатора 21 и части линии эле ктроперэедачи 5 до точки несимметрии 16. При установке ковденсаторов в нейтрали автотрансформатора 22 обеспечивается компенсация индуктивного сопротивления автотрансформатора 22 и части линии электропередачи 5 до точки несимметрии 16.
Значения эквивалентных входных сопротивлений схемы нулевой последовательности относительно мест разрыва по cpaEнению с вариантами высоковольтной се - ти (фиг. 1 и 2) значительно уменьшают ся.
При наличии эквивалентной нагрузки, питающейся от обмотки среднего напрян жения автотрансформатора 13 через трансформаторы с заземленной нейтралью установка конденсаторов в 1дайтрали а&тотрансфо1Е атора 13 нецелесообразна, поскольку в этом случае конденсаторы не оказывают существенного влияния на режим работы высоковольтной сети.
Установка конденсаторов 18 в нейтрали трансформатора 36 щунтирует зкв валентную нагрузку 14 за счет компенсации индуктивности трансфо латора 36 в схеме нулевой последовательности, что существенно улучшает режим.
Установка конденсаторов 18 в нейтрали автотрансформатора. 13 целесообразна в том случае, если существует возмож. ность заземления нейтралей всех траноформаторов нагрузки, литающихся от обмотки среднего напряжения автотраноформатора 13 через искровой прсмелсу- ток. В качестве примера на фкг. 5 показано заземпениэ через искровой проме жуток 2О нейтрали трансформатора 36 нагрузки, питающегося от обмотки среднего .напряжения автотрансформатора 13 через линию электропередачи 38. Конденсаторы 18 установлены в этом случае в нейтрали автотрансформатора 13 и обеспечивают компенсацйо его иадук- тивного сопротивления нулевой последовательности.
Реализацияпредпопагаемого изобретения позволит резко повысить надежность работы высоковольтных трехфазных се тей, что в ряде . .случаев позволит отказаться от сооружения дополнительных воздушных линий.
Формула изобретения
и по крайней мере одно устройство для симметрирования веполнофазного режима, состоящее по крайней мере из одной цепи из параллельно соединенных конденсатора и коммутационного аппарата, отличающаяся тем, что, с целью раоширения области применения, нейтраль по крайней мере одного трансформатора заземлена через устройство для симметрирования иеполнофазного режима, при этом сопротивление конденсатора на промышленной частоте равно по модулю 1/3 индуктивного сопротивления цепи нулевой последовательности, в которую включен конденсатор.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
/ iXj)
жпп
in
26
20
1
