Устройство для объединения энергосистем

 

ц 5545И

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 25.11.74 (21) 2077778/07 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.04.77. Бюллетень № .14

Дата опубликования описания 23.05.77 (51) М. Кл 2 Н 02J 3/34

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.315.052.5 (088.8) (72) Авторы изобретения (71) Заявители

А. С. Зеккель, Л. А. Кощеев, И. Б. Набутовский и В. М. Суханов

Научно-исследовательский институт постоянного тока и Всесоюзный институт трансформаторостроения (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЪЕДИНЕНИЯ ЭНЕРГОСИСТЕМ

Изобретение относится к области электроэнергетики, а именно к способам и устройствам для повышения надежности работы объединенных энергосистем, Известно, что при объединении мощных энергосистем относительно слабыми межсистемными связями возникают трудности с регулированием перетока мощности по этим связям, особенно при возникновении аварийных режимов в энергообъединениях. Эти трудности могут быть преодолены объединением энергосистем гибкими связями, обеспечивающими возможность параллельной работы при различных частотах объединяемых энергосистем.

Известна гибкая связь с применением вставки постоянного тока, выполняемой в виде совмещенных на одной подстанции выпрямителя и инвертора, а также вставки с использованием асинхронной машины двойного питания или специального двигатель-генератора.

Однако предлагаемые вставки постоянного тока отличаются относительной сложностью и высокой стоимостью оборудования, а в асинхронной машине двойного питания имеются трудности токосъема с ротора при больших мощностях установки, и необходимо применение трансформаторов.

Известно устройство для объединения энергосистем, содержащее реакторы с подмагничиванием, осуществляющие циклическое чередование фаз объединяемых энергосистем и число которых кратно числу фаз электропередачи. Это устройство является наиболее близким к изобретению.

Однако в этом устройстве, в котором осуществлена связь каждой фазы одной энергосистемы со всеми фазами другой посредством переменных индуктивностей (реакторов), при полном подмагничивании («замыкании») одной из групп реакторов и минимальном сопротивлении этой группы к двум остальным («разомкнутым») группам, индуктивное сопротивление которых должно быть как можно боль15 шим, оказывается приложенным повышенное напряжение, величина которого достигает двойного фазного. Вследствие того, что индуктивное сопротивление реакторов падает как при увеличении тока подмагничивания, так и

20 при увеличении приложенного напряжения, сопротивление неподмагниченных («разомкнутых») реакторов существенно уменьшается, что приводит к весьма значительному росту реактивной мощности, потребляемой установ25 кой. При этом соответственно уменьшается взаимная проводимость между объединяемыми энергосистемами и, следовательно, предельная передаваемая активная мощность.

Этот дефект принципиально не устраним без

30 значительного (в 2 — 3 раза) увеличения габа554591 ритной мощности установки, вызванного необходимостью работы при низких индукциях в железе реакторов и в соответствии с этим увеличения объема железа.

Однако тут вступает в силу обратный эффект: при работе с низкими индукциями в

«разомкнутых» группах необходимо иметь черезвычайно большой (до 100-кратного) диапазон регулирования сопротивления реакторов, чтобы обеспечить необходимое сопротивление подмагниченного реактора. Совмещение

10 этих требований представляет сложную и до сего времени не решенную техническую задачу.

С целью повышения надежности и снижения 15 потерь реактивной мощности в предлагаемом устройстве для объединения энергосистем, содержащем ферромагнитные элементы с подмагничиванием, осуществляющие циклическое чередование фаз объединяемых энергосистем 20 и число которых кратно числу фаз электропередачи, в качестве указанных ферромагнитных элементов использованы группы подмагничиваемых трансформаторов, причем.к фазам одной из объединяемых энергосистем подсоеди- 25 иены пофазно последовательно соединенные первичные обмотки. одноименных фаз различных групп трансформаторов, причем указанные последовательно соединенные обмотки различных фаз соединены, например, «в звезду» с заземленной нейтралью, а к фазам другой из объединяемых энергосистем подсоединены соединенные последовательно вторичные обмотки разноименных фаз одной группы трансформаторов; при этом последовательно соединенные вторичные обмотки соединены, например, в звезду с заземленной нейтралью, а обмотки управления различных групп соединены между собой последовательно, образуя симметричную систему напряжений.

Изобретение пояснено чертежами, где на фиг. 1 схематически изображено предлагаемое устройство. Оно содержит магнитопроводы

1 — 9 трансформаторов; первичные рабочие обмотки 10 — 18; вторичные рабочие обмотки 45

19 — 27 и обмотки управления 28 — 36.

Схема соединения обмоток (28 — 36) управления предлагаемого устройства показана на фиг. 2. Зажимы Аь Вь С соединяются с соответствующими фазами одной из объединяемых энергосистем, зажимы А2, В2, С2 с фазами второй энергосистемы, зажимы А„, В„и C„— зажимами источника трехфазного напряжения с автоматически регулируемым напряжением. 55

Для пояснения принципа действия устройства рассмотрим случай его включения между двумя системами шин, напряжения которых

U< и U неизменны по амплитуде. Предположим, что при максимальном значении напря- 60 жения на обмотке управления рабочий магнитный поток полностью вытесняется на пути рассеивания. Тогда при максимальном напряжении, приложенном к зажимам В и Cу (фиг. 2) угол между векторами напряжений 65

U< и U> равен нулю. При независимом от управления изменении угла между этими векторами, передаваемая мощность будет изменяться по синусоидальной характеристике и достигнет максимума при угле 90 . Аналогичные, но сдвинутые на 120 и 240 характеристики передаваемой мощности могут быть получены при максимальном напряжении управления, приложенном к зажимам соответственно: одновременно А„ и C„, одновременно

А„и В„.

При непрерывном изменении угла со скоростью, определяемой разностью частот объединяемых энергосистем, соответствующим изменением напряжения управления можно обеспечить заданное постоянное значение передаваемой мощности.

Одна из возможных схем предлагаемого устройства с трехстержневым магнитопроводом приведена на фиг, 3.

Это устройство содержит трехстержневые магнитопроводы 1 — 3, первичные рабочие обмотки 4 — 12, вторичные рабочие обмотки 13—

21, обмотки управления 22 — 30.

Принцип работы устройства совершенно аналогичен рассмотренному выше.

Следует заметить, что соединение фазных групп обмоток управления в «звезду», показанное на фиг. 2 и 3,— условно. Это соединение может быть выполнено и в «треугольник», что исключает возможность попадания напряжения нулевой последовательности на зажимы А„, В, CÄ вЂ” при коротких замыканиях на землю в цепи рабочих обмоток.

Использование продольного подмагничивания магнитопроводов не связано в данном случае с появлением существенных по амплитуде четных гармонических в рабочем токе.

Это объясняется тем, что последовательно с рабочей обмоткой насыщенного трансформатора всегда имеется не менее одной рабочей обмотки ненасыщенного трансформатора с большим сопротивлением ветви намагничивания.

Предложенное устройство реверсивно. Применение его позволяет передавать мощность из одной системы в другую, несмотря на несовпадение частот.

Формула изобретения

Устройство для объединения энергосистем, содержащее ферромагнитные элементы с подмагничиванием, осуществляющие циклическое чередование фаз объединяемых энергосистем и число которых кратно числу фаз электропередачи, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и снижения потерь реактивной мощности, в качестве указанных ферромагнитных элементов использованы группы подмагничиваемых трансформаторов, причем к фазам одной из объединяемыхэнергосистем подсоединены пофазно последовательно соединенные первичные обмотки одноименных фаз различных групп трансформаторов, причем указанные последовательно сое.

55459i

6 диненные обмотки различных фаз соединены, например «в звезду» с заземленной нейтралью, а к фазам другой из объединяемых энергосистем подсоединены соединенные последовательно вторичные обмотки разноименных фаз одной группы трансформаторов, причем последовательно соединенные вторичные оомотки соединены, например, «в звезду» с заземленной нейтралью, а обмотки управления различных групп соединены между собой

5 последовательно, образуя симметричную систему напряжений.

Составитель Л. Дементьева

Редактор М. Афанасьева Корректоры: Л. Котова и И. 11озняковская

Заказ 1103/3 Изд. № 399 Тираж 914 Подписное.

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр, Сапунова, 2