Устройство для гибкой связи энергосистем

Изобретение относится к области электроэнергетики и предназначено для передачи электрической энергии по линиям переменного тока. Технический результат заключается в повышении надежности и качестве функционирования энергосистем и улучшении режима работы устройства. Для этого устройство содержит две асинхронизированные синхронные машины, установленные на валу, первичные цепи каждой из которых имеют линейный выключатель, одна из клемм которого подключена к своей энергосистеме, а другая их клемма соединена с соответствующей клеммой шунтирующего выключателя, силовой трансформатор и шинный выключатель, вторичные цепи каждой асинхронизированной синхронной машины содержат статический преобразователь частоты и систему управления, кроме того, оно снабжено съемной муфтой. 1 ил.

 

Изобретение относится к области электроэнергетики и предназначено для передачи электрической энергии по линиям переменного тока, а более конкретно - к электромеханическим преобразователям частоты для гибкой связи энергосистем как с различающимися, так и с одинаковыми частотами.

Известно устройство для связи энергосистем, выполненное на базе двух асинхронизированных синхронных машин с одним общим валом, описанное в авт. свид. СССР № 752610, МПК⁴ H 02 J 3/06, опубл. 1980 г., статорные обмотки которых подключены раздельно к энергосистемам. Системы управления таких асинхронизированных синхронных машин включает в себя измерители скорости вращения вала, частоты связываемых энергосистем и электрических параметров режима. Для каждой из машин устанавливается автоматический регулятор возбуждения. Для запуска такого устройства связи применяются статические преобразователи частоты в виде циклоконвертора.

Недостатком такого устройства является то, что при выводе в ремонт одной из асинхронизированных машин отключается от сети и другая машина, и передача электроэнергии по межсистемной связи прекращается.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому устройству связи является устройство (см. Авт. свид. СССР № 705596, МПК⁴ H 02 J 3/06, опубл. 1979 г.), содержащее две асинхронизированные синхронные машины на одном общем валу и турбину, используемую для пуска устройства связи, первичные цепи каждой из асинхронизированных синхронных машин имеют линейный выключатель, одна из клемм которого подключена к своей энергосистеме, а другая его клемма соединена с соответствующей клеммой шунтирующего выключателя, вторичные цепи каждой асинхронизированной синхронной машины содержат статический преобразователь частоты и систему управления. При переходе на синхронную работу объединяемых энергосистем устройство связи шунтируется включением выключателей и выдает в электрическую сеть реактивную мощность двумя своими машинами, размещенными на одном общем валу.

Недостатком этого устройства являются то, что при выводе из работы, например, в ремонт одной из асинхронизированных синхронных машин другая может выдавать реактивную мощность только в ту энергосистему, с которой она непосредственно связана через свой выключатель, и не может ее выдавать в ту из связываемых энергосистем, которая в наибольшей мере может нуждаться в этой реактивной мощности.

Технической задачей устройства гибкой связи энергосистем является повышение надежности и качества функционирования энергосистем и улучшение режима работы устройства.

Эта задача достигается тем, что в известное устройство для гибкой связи энергосистем, содержащее две асинхронизированные синхронные машины, установленные на валу, первичные цепи каждой из которых имеют линейный выключатель, одна из клемм которого подключена к своей энергосистеме, а другая его клемма соединена с соответствующей клеммой шунтирующего выключателя, вторичные цепи каждой асинхронизированной синхронной машины содержат статический преобразователь частоты и систему управления, снабжено съемной муфтой, вал асинхронизированных синхронных машин выполнен из двух частей, соединенных между собой съемной муфтой, каждая первичная цепь асинхронизированных синхронных машин снабжена силовым трансформатором и шинным выключателем, подключенным клеммой к высшей стороне силового трансформатора, а другой к точке соединения соответствующего линейного и шунтирующего выключателей, низшая сторона силового трансформатора подключена к статору асинхронизированной синхронной машины, система управления выполнена из двух блоков, каждый из которых подключен к соответствующему преобразователю частоты.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена блок-схема устройства для гибкой связи энергосистем.

Устройство для гибкой связи энергосистем 1 и 2, которая содержит асинхронизированные синхронные машины 3 и 4, установленные на валах 5 и 6. Первичная и вторичная цепи каждой асинхронизированной синхронной машины 3 и 4 выполнены идентичными. Каждая первичная цепь содержит силовой трансформатор 7 или 8, шинный выключатель 9 или 10 и линейный выключатель 11 или 12. Клемма линейного выключателя 11 подключена к линии электропередачи 13 энергосистемы 1, а клемма линейного выключателя 12 подключена к линии электропередачи 14 энергосистемы 2. Другая клемма линейного выключателя 11 соединена с клеммами шунтирующего выключателя 15 и шинного выключателя 9, при этом другая клемма шунтирующего выключателя 15 соединена с другой клеммой линейного выключателя 12, соединенного в свою очередь с клеммой своего шинного выключателя 10. Таким образом, через шунтирующий выключатель 15 осуществляется соединение энергосистем 1 и 2 между собой. Другая клемма шинного выключателя 9 или 10 подключена к высшей стороне своего силового трансформатора 7 или 8, низшая сторона которого соединена со статором соответствующей асинхронизированной синхронной машины 3 или 4.

Вторичная цепь каждой асинхронизированной синхронной машины 3 или 4 содержат включенные последовательно статический преобразователь частоты 16 или 17 и соответственно свой блок управления 18 или 19. Блоки управления 18 и 19 могут быть выполнены в виде автоматических регуляторов возбуждения.

Вал 5 асинхронизированной синхронной машины 1 соединен съемной муфтой 20 с валом 6.

Устройство для гибкой связи энергосистем работает следующим образом.

При работе устройства в режиме гибкой связи энергосистем с перетоком мощности между ними шинный 9 и линейный 11 и шинный 10 и линейный 12 выключатели замкнуты, шунтирующий выключатель 15 разомкнут, частота напряжения, вводимого во вторичные цепи асинхронизированных синхронных машин 3 и 4 от статических преобразователей частоты 16 и 17, формируется системой управления, состоящей из блоков управления 18 и 19 как разность между частотой напряжения в соответствующей энергосистеме 1 или 2 и частотой вращения валов 5 и 6 асинхронизировнаных синхронных машин 3 и 4, а также в функции параметров режима этих машин. Этим обеспечивается независимое регулирование частоты в объединяемых энергосистемах и отсутствие влияния колебания частоты в одной из систем на качество электроэнергии в другой системе.

В режиме, когда энергосистемы 1 и 2 работают синхронно, первичные цепи асинхронизированных синхронных машин 3 и 4 соединяются с этими энергосистемами 1 и 2 при помощи шинного 9 и линейного 11, и шинного 10 и линейного 12 выключателей, а также между собой при помощи шунтирующего выключателя 15, и поток мощности передается из одной системы в другую, минуя асинхронизированные синхронные машины 3 и 4, которые при этом разгружены по активной мощности и работают в режиме источника реактивной мощности как синхронный компенсатор.

В режиме синхронной работы энергосистем 1 и 2, когда шунтирующий выключатель 15 включен, при выводе из эксплуатации (в ремонт или для демонтажа) одной из асинхронизированных синхронных машин 3 или 4 отключается шинный выключатель 9, соединяющий машину 3 через силовой трансформатор 7 и линейный выключатель 11 с энергосистемой 1 или, в другом случае, отключается шинный выключатель 10, соединяющий машину 4 через трансформатор 8 и линейный выключатель 12 с энергосистемой 2, валы асинхронизированных машин 5 и 6 разъединяются с помощью съемной муфты 20, и оставляемая в работе асинхронизированная синхронная машина 3 или 4 переводится в режим синхронного компенсатора для выдачи реактивной мощности в обе энергосистемы 1 и 2.

В режиме несинхронной работы энергосистем 1 и 2 съемная муфта 20 разъединяет валы 5 и 6 асинхронизированных синхронных машин 3 и 4, оставленная в работе асинхронизированная синхронная машина 3 соединяется с соответствующей энергосистемой 1 размыканием шунтирующего выключателя 15 либо с другой энергосистемой 2 замыканием шинного 9, шунтирующего 15, линейного 12 выключателей и размыканием шинного 10, линейного 11 выключателей. Если в работе остается асинхронизированная синхронная машина 4, то для ее соединения с энергосистемой 2 размыкается шунтирующий выключатель 15, а для ее соединения с энергосистемой 1 размыкаются шинный 9, линейный 12 выключатели и замыкаются линейный 11, шинный 10, шунтирующий 15 выключатели, чтобы по линиям электропередачи 13 или 14 передавать реактивную мощность в ту из энергосистем 1 или 2, в которой имеется наибольшая потребность в этой реактивной мощности.

Использование в предлагаемом устройстве съемной муфты 20 обеспечивает разъединение валов 5 и 6 асинхронизированных синхронных машин 3 и 4 и тем самым устройство для гибкой связи энергосистем превращается в две асинхронизированные синхронные машины 3 и 4, независимо работающие друг от друга. Это позволяет при синхронной работе объединяемых энергосистем 1 и 2 шунтировать устройство гибкой связи, отключить от энергосистем одну из асинхронизированных синхронных машин, отделить ее от другой и вывести ее из эксплуатации в ремонт или для демонтажа. Оставляемая в работе одна из асинхронизированных синхронных машин 3 или 4 обеспечивает регулирование напряжения на межсистемной линии электропередачи, повышение ее надежности, пропускной способности и увеличение запаса по устойчивости, тем самым позволяет отказаться от применения дополнительных источников реактивной мощности.

При несинхронной работе соединение оставляемой в работе асинхронизированной синхронной машины устройства гибкой связи с той из энергосистем, которая в наибольшей мере нуждается в реактивной мощности, также позволяет отказаться от применения дополнительных источников реактивной мощности.

Включением шунтирующего выключателя 15 на высшей стороне трансформаторов 7 и 8 устройства гибкой связи в режимах синхронной работы объединяемых энергосистем 1 и 2 позволяет свести к нулю переток активной мощности через асинхронизированные синхронные машины 3 и 4 и тем самым уменьшить потери мощности и повысить КПД асинхронизированных машин и всего устройства для гибкой связи энергосистем.

Устройство для гибкой связи энергосистем, содержащее две асинхронизированные синхронные машины, установленные на валу, первичные цепи каждой из которых имеют линейный выключатель, одна из клемм которого подключена к своей энергосистеме, а другая их клемма соединена с соответствующей клеммой шунтирующего выключателя, вторичные цепи каждой асинхронизированной синхронной машины содержат статический преобразователь частоты и систему управления, отличающееся тем, что оно снабжено съемной муфтой, вал асинхронизированных синхронных машин выполнен из двух частей, соединенных между собой съемной муфтой, каждая первичная цепь асинхронизированных синхронных машин снабжена силовым трансформатором и шинным выключателем, подключенным клеммой к высшей стороне силового трансформатора, а другой к точке соединения соответствующего линейного и шунтирующего выключателей, низшая сторона силового трансформатора подключена к статору асинхронизированной синхронной машины, система управления выполнена из двух блоков, каждый из которых подключен к соответствующему преобразователю частоты.