Высоковольтная электрическая сеть

 

1. ВЫСОКОВОЛЬТНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СЕТЬ, содержащая повышающий и понижающий трансформаторы сзаземленной нейтралью, линию электропередачи и устройство для симметрирования неполнофазного режима, состоящее по крайней мере из одной цепи из параллельно соединенных конденсатора и коммутационного аппарата, в которой, нейтраль понижающего трансформатора заземлена через устройство для симметрирования неполнофазного режима, при этом сопротивление koндeнcaтopa на промышленной частоте не превьшает по модулю 1/3 индуктивного .сопротивления цепи нулевой последовательноети , в которую включен конденсатор, отличающаяся тем, что, с целью расширения области применения, параллельно фазам трансформатора через коммутационный аппарат подключен дополнительный конденсатор. 2.Сеть по п. 1, отличающая с я тем, что дополнительный конденсатор подключен со стороны обмотки высокого напряжения понижающего трансформатора. 3.Сеть по п. 1, о т л и ч а ю (/) щ а я с я тем, что дополнительный конденсатор подключен со стороны С обмотки низкого напряжения понижающего трансформатора. 4.Сеть по п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что дополнительный конденсатор подключен со стороны обмотки высокого напряжения повышающего трансформатора. 00 5.Сеть по п. 4, отличаюх щаяся тем, что дополнительный ел конденсатор подключен со стороны обvl мотки низкого напряжения повышающего трансформатора.

СООЗ СОВЕТСКИХ

- СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

Al и9: БН<ш щ Н 02 Л 3/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНЯТИЯМ

ПРИ ГНКТ СССР

1 (21) 3397785/24-07 (22), 19.02.82 (46) 07.08.91 Бюл. у 29 (71) Львовский политехнический инсти тут им. Ленинского Комсомола и Главное управление эксплуатации энерго- систем Забайкалья, Дальнего Востока и Крайнего Севера (72) Л.А.Никонец, В.Н..Стряпан, Н.И,Иванова и И.Н. Кравченко (53) 621.316.337(088.8) (56) Рудь В.Ф. "Электроснабжение двумя фазами по сетям с заземленной нейтралью. — Труды Саратовского института механизации сельского хозяйства, вып. 70, 1967.

Авторское свидетельство СССР по заявке Ф 2632543/27-07, кл. Н 02 3 3/00, 1979. (54)(57) 1. ВЫСОКОВОЛЬТНАЯ ЭЛЕКТРИ-

ЧЕСКАЯ СЕТЬ, содержащая повышающий и понижающий трансформаторы с- заземленной нейтралью, . линию электропередачи и устройство для симметрирования неполнофазного режима, состоящее по крайней мере из одной цепи из параллельно соединенных конденсатора и коммутационного аппарата, в которой.. нейтраль понижающего трансформатора заземлена через устройство для сим«

Изобретение относится к электро- технике, в частности, к схемам работы высоковольтных сетей в. неполнофазном режиме, 2 метрирования неполнофазного режима, при этом сопротивление конденсатора на промышпенной частоте не превышает по модулю 1/3 индуктивного .сопротивления цепи нулевой последовательнос- . ти, в которую включен конденсатор, отличающаяся тем, что, с целью расширения области применения, параллельно фазам трансформатора через коммутационный аппарат подключен дополнительный конденсатор.

2. Сеть по п. 1, о т л и.ч а ющ а я с я тем, что дополнительный конденсатор подключен со стороны обмотки высокого. напряжения понижающе- го трансформатора.

3. Сеть по п. 1 о т л и ч а ющ а я с я тем, что дополнительный конденсатор подключен со стороны обмотки низкого напряжения понижающего трансформатора.

4. Сеть по и. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что дополиительныи конденсатор подключен со стороны обмотки высокого напряжения повышающего трансформатора.

5. Сеть по. п. 4, о т л и ч а ющ а я с я тем, что дополнительный конденсатор подключен со стороны обмотки низкого напряжения повышающе» го трансформатора.

Целью изобретения является расширение области применения высоковольтной сети за счет уменьшения степени несимметрии напряжений и токов.

1048967

На фиг. представлена высоковольтная электрическая сеть с дополнительным конденсатором, подключенным параллельно фазам понижающего транс5 форматора со стороны обмотки высокого напряжения; на фиг. 2 — высоковольтная электрическая сеть с дополнительным конденсатором, подключенным параллельно фазам понижающего трансформатора со стороны обмотки низкого напряжения; на фиг. 3 — высоковольтная электрическая сеть, аналогичная высоковольтной сети, изображенной на фиг. I, в которой параллельно 15 фазам повышающего трансформатора со стороны обмотки высокого напряжения через коммутационный аппарат подключен дополнительный конденсатор; на фиг. 4 — высоковольтная электрическая 20 сеть, аналогичная сети, изображенной на фиг. 3, в которой дополнительный конденсатор подключен со стороны обмотки низкого напряжения.

Высоковольтная электрическая сеть (фиг. 1) состоит из источника питания 1, трансформатора (автотрансформатора) 2, установленного на передающей подстанции и подключенного к источнику питания 1, высоковольтной линии 3, подключенной со стороны передающей подстанции к обмоткам высокого напряжения трансформатора 2, а со стороны приемной подстанции — к обмоткам высокого напряжения транс35 форматора 4. K обмоткам низкого напряжения трансформатора 4 подключена нагрузка 5. Между нейтральным выводом обмотки высокого напряжения трансформатора 4 и контуром заземпения 6 40 приемной подстанции подключены параллельно соединенные конденсатор 7 и коммутационный аппарат 8. Нейтраль обмотки высокого напряжения трансформатора 2 подключена к контуру за- 45 земления 9 передающей подстанции, Между выводами линии и выводами обмоток высокого напряжения трансформаторов 2 и 4 установлены коммутационные аппараты 10 и 11 соответственно. Дополнительный конденсатор 12 с

50 помощью коммутационного аппарата 13, имеющего пофазное управление, подключен параллельно особой фазе обмотки высокого напряжения трансформатора 4.

Принцип действия представленной на фиг. 1 высоковольтной сети заключается в следующем.

При устойчивом повреждении одной из фаз линии 3, при пофазном ремонте одной из фаэ или при пофазной плавке гололеда отключают соответствующую фазу коммутационных аппаратов 10 и 11.

При этом высоковольтная электрическая сеть переводится в неполнофазный режим работы. С целью уменьшения сопротивления нулевой последовательности электрической сети и, как следствие, уменьшения токов обратной последовательности отключают коммутационный аппарат 8. Таким образом, за счет протекания тока нулевой последовательности через конденсатор 7 достигается частичная или полная компенсация индуктивного сопротивления нулевой последовательности. Результирующее сопротивление схемы нулевой последовательности относительно точек разрыва электрической сети становится чисто активным, а его величина уменьшается в несколько раэ. Важной особенностью неполнофазного режима работы электрической сети с включенным конденсатором 7 является поворот векторов токов обратной последовательности примерно на 60-90 по отношению к вектору тока прямой последовательности. Дальнейшего уменьшения тока обратной последовательности можно добиться за счет подключения конденсатора 12 с помощью коммутационного аппарата 13 к особой фазе обмотки высокого напряжения трансформатора

2. Подключение конденсатора 12 параллельно особой фазе вызывает в электрической сети появление равных по величине и фазе дополнительных токов прямой, обратной и нулевой последовательностей. Величина этих токов зависит от сопротивления конденсатора

12 на промышленной частоте. Фаза этих токов в основном определяется фазой напряжения прямой последовательности, возбужденного на особой фазе трансформатора 2. Составляющая нулевой последовательности емкостного тока в основном замыкается по обмоткам трансформатора 2 и практически не оказывает никакого влияния на перераспределение токов нулевой последовательности электрической сети.

Вектор составляющей обратной последовательности емкостного тока на-, ходится практически в противофазе с вектором тока обратной последовательности нагрузки. При соответствующем

j 048967

25 ничем не отличается от рассмотренно30 источника питания 1.

На фиг. 4 представлена высоковольтная сеть, схема соединения которой идентична схеме (фиг. 2) электричес35 кой сети, РассмотРенной Ранее.

Дополнительно параллельно особой фазе трансформатора 2 со стороны обмотки низкого напряжения подключена конденсаторная батарея 21 с помощью

40 коммутационных аппаратов 22-25. Принцип работы высоковольтной сети фиг. 4 аналогичен принципу работы высоковольтной сети, изображенной на фиг.3.

К преимуществам схемы включения кон4 денсаторной батареи 21 (фиг. 4) по сравнению со схемой включения конденсаторной батареи 19 (фиг. 3) является меньшая стоимость коммутационных аппаратов, а также лучшие условия

gp комплектации конденсаторной батареи

21 на базе стандартных конденсаторов, выпускаемых электропромышпенностью.

Технико-экономическая целесообразность создания предлагаемой высоковольтной сети обосновывается сопоставлением дополнительных капитальных затрат на сооружение конденсаторных батарей и ущерба, связанного с недоотпуском электрической энергии повыборе величины сопротивления конденсатора 12 можно добиться практи1 чески полной компенсации токов обратной последовательности нагрузки..

Составляющая прямой последовательности емкостного тока конденсатора 12 вызывает перераспределение потоков реактивной мощности по элементам электрической сети и компенсирует падение напряжения на суммарном активном сопротивлении нулевой последовательности электрической сети ° Важной особенностью работы рассматриваемой высоковольтной сети является необходимость одновременного использования как конденсатора 12, так и конденсатора 7.

Включение только конденсатора 12 без использования конденсатора 7 не может привести к уменьшению токов обрат- 20 ной последовательности в цепи нагрузки, так как в этом случае векторы обратной последовательности тока нагрузки и тока конденсатора 12 будут сдвинуты один по отношению к другому на угол 90

В заключение следует отметить, что удалось создать высоковольтную сеть, обеспечивающую при работе в неполно- . фазном режиме условия работы лотре бителей, практически не отличающиеся от условий работы потребителей в обыч ном трехфазном симметричном режиме.

На фиг. 2 представлена высоковольтная сеть, схема соединения которой идентична схеме (фиг. 1) электричес- кой сети, рассмотренной ранее, Единственным отличием является схема включения дополнительной конденсаторной батареи 14. К одному выводу конденсаторной батареи 1 4 подключены два однофазных коммутационных аппарата 15 и 16, другие выводы которых подключены к двум выводам обмотки низкого напряжения трансформатора 4. К другому выводу конденсаторной батареи подключены аналогичные коммутацион ные аппараты 17 и 18„ причем другой вывод коммутационного аппарата 17 подключен к третьему выводу обмотки низ кого напряжения трансформатора 4, а другой вывод коммутационного аппарата

18 подключен к тому же выводу обмотки низкого напряжения трансформато ра 4, что и вывод коммутационного аппарата 16.

Принцип работы высоковольтной электрической сети, изображенной на фиг,2 ничем не отличается от рассмотренно- го выше применительно к высоковольтной сети фиг ° 1.

Преимуществом схемы включения конденсаторной батареи 14 (фиг. 2) по сравнению со схемой включения кондеllсаторной батареи 12 (фиг. 1) является меньшая стоимость коммутационных .аппаратов, а также лучшие уСловия комплектации конденсаторной батареи

14 на базе стандартных конденсаторов, выпускаемых электропромышленностью.

На фиг. 3 представлена высоковольтная сеть, схема соединения которой идентична схеме фиг. 1 электрической сети, рассмотренной ранее. Дополнительно установлена конденсаторная батарея 19, которая с помощью коммутационного аппарата 20 с пофазным управлением подключена к особой фазе обмотки высокого напряжения трансформатора 2.

Принцип работы высоковольтной электрической сети, изображенной на фиг.3 го выше применительно к высоковольтной сети фиг. 1.

Включение конденсатора 19 дополнительно обеспечивает компенсацию токов обратной последовательности в фазах

1048967 требителям из-за устойчивых однофазных замыканий.

Известно, что доля устойчивых однофазных замыканий в общем количестве устойчивых замыканий составляет от 60 до 807.

Таким образом, в первом приближении одноцепную линию с предлагаемыми симметрирующими устройствами можно считать эквивалентной по надежности с двухцепной линией на одних опорах.

Мощность дополнительных симметрирующих устройств можно оценить из следующих соображений. При допусти- 1 мой неснмметрии на шинах нагрузки в

27 ток обратной последовательности

?, как известно, составляет величину порядка 67, Учитывая, что для предлагаемой схемы включения конденсатор- gg ных батарей реальный ток через бата-. рею составит 3I, величину емкостно-! ro сопротивления батареи можно опре,делить из уравнения

U)

Х =

3I2

Приравнивая I допустимому ТоК обратной последовательности, равному в относительных единицах 0,06 окончательно получаем

1 с 3 0,06

Таким образом, мощность батареи

8 Д хс нли в относительных единицах

12

8= — -- " 0 07.

5(43)

Из приведенных выкладок видно, что для увеличения пропускной способности злектрической сети в неполнофазном режиме в 2 раза, достаточно предусмотреть батарею мощностью в 7Х от передаваемой. Так, например, при передаче по линии 220 кВ длиной

100 км в неполнофазном режиме мощностью в 30 МВт мощность дополнительной батареи составит $=0,07- 10=

=2,1 NBAp.

1048957

$ °

)е

)(a »

1048967

Корректор Л,Патай

Редактор О.Филиппова Техред И.Дидык

Заказ 3435

Тираж 323

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьггиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101