Устройство для связи двух энергосистем

 

Изобретение относится к электротехнике . Цель изобретения - плавное поперечное регулирование напряжения при неизменном модуле коэффициента трансформации между синхронно работающими энергосистемами , а также соединение двух несинхронно работающих энергосистем, частоты которых отличаются не более чем на 1,5 Гц. Устр-во представляет собой два последовательно соединенных фазоповоротных тр-ра и блок 3 транспозиции фаз, подключенный к вторичным обмоткам 6 тр-ров. Вторичные обмотки 6 соединены по схеме «двойной зигзаг с двумя дополнительными обмотками 7 и 8 каждого из тр-ров. Дополнительные обмотки включены у одного тр-ра первая - согласно, вторая - встречно, а у другого - первая - встречно, а вторая согласно, или наоборот. Для статического поворота вектора напряжения для связи несинфазно работающих систем витки дополнительных обмоток подключаются с помощью обычного коммутатора регулятора под нагрузкой. В случае необходимости непрерывного поворота вектора напряжения для связи несинхронно работающих систем витки дополнительных обмоток подключаются с помощью тиристорных ключей. 2 з. п. ф-лы, 5 ил., 1 табл. оо о со to 0 д 2 Ьгki /л..„ ,г

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (ц4 Н02 J 3 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг, / иг

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3882236/24-07 (22) 10.04.85 (46) 07.05.87. Бюл. № 17 (?1) Сибирский научно-исследовательский институт энергетики (72) А. Х. Калюжный (53) 621.316.061 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 746810, кл. Н 02 J 3/04, 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СВЯЗИ ДВУХ

ЭНЕРГОСИСТЕМ (57) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения — плавное поперечное регулирование напряжения при неизменном модуле коэффициента трансформации между синхронно работающими энергосистемами, а также соединение двух несинхронно работающих энергосистем, частоты которых отличаются не более чем на

1,5 Гц. Устр-во представляет собой два по„„SU„„1309172 А1 следовательно соединенных фазоповоротных тр-ра и блок 3 транспозиции фаз, подключенный к вторичным обмоткам 6 тр-ров. Вторичные обмотки 6 соединены по схеме «двойной зигзаг» с двумя дополнительными обмотками 7 и 8 каждого из тр-ров. Дополнительные обмотки включены у одного тр-ра первая — согласно, вторая — встречно, а у другого — первая — встречно, а вторая согласно, или наоборот. Для статического поворота вектора напряжения для связи несинфазно работающих систем витки дополнительных обмоток подключаются с помощью обычного коммутатора регулятора под нагрузкой. В случае необходимости непрерывного поворота вектора напряжения для связи несинхронно работающих систем витки дополнительных обмоток подключаются с помощью тиристорных ключей. 2 з. п. ф-лы 5 ил 1 табл и, 13091

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для соединения двух энергосистем, входящих в единое энергообъединение и работающих несинфазно, а также для связи двух несинхронно работающих энергосистем, частоты в которых мало различаются между собой.

Цель изобретения — обеспечение плавного поперечного регулирования напряжения при неизменном модуле коэффициента трансформации между синхронно работающими энергосистемами, а также удешевление и осуществление соединения двух несинхронно работающих энергосистем, частоты которых отличаются не более чем на

1,5 Гц.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства для связи двух несинфазно работающих энергосистем; на фиг. 2 — принципиальная схема устройства для связи двух несинхронно работающих энергосистем; на фиг. 3 — векторная диаграмма напряжений на одном фазоповоротном трансформаторе; на фиг. 4 — поворот вектора напряжения, осуществляемый устройством при двух положениях блока транспозиции фаз (БТФ); на фиг. 5 — упрощенная схема устройства с блоком транспозиции фаз, состоящим из двух выключателей.

Устройство (фиг. 1) содержит два фазоповоротных трансформатора ФПТ-1 и ФПТ-2 и блок 3 транспозиции 3. Один из применяемых ФПТ является понижающим, а другой— повышающим. Блок 3 транспозиции фаз выполняется на пониженном напряжении и представляет собой три трехфазных выключателя 4.

Схемы соединения обмоток ФПТ-1 и

ФПТ-2 одинаковы. Обмотки 5 высокого напряжения А, В, С и А,, В, С соединены в звезду. Обмотки 6 низкого напряжения

А В С и А В С соединены с дополнительными обмотками 7 и 8 по схеме «двойной зигзаг». Каждая дополнительная обмотка 7 и 8 снабжена отпайками 9 — 22 и 9 - — 22 для продольно-поперечного регулирования, 10

ЗО имеет число витков, равное 1/3 от основной обмотки низкого напряжения и разделена на секции. На фиг. 1 и 2 представлен вариант выполнения дополнительных обмоток из шести секций. Для уменьшения ступени регулирования количество секций может быть увеличено. Секции допол нител ьных обмоток подключаются с помощью коммутирующих ключей регулятора под нагрузкой (РПН) (фиг. 1) или тиристорных выключателей (фиг. 2) .

На фиг. 1 и 2 и в.таблице указаны входные ключи 9 — 15 первых дополнительных

50 обмоток 7 и выходные — 9 — 15, входные ключи 16 — 22 вторых дополнительных обмоток 8 и выходные — 16 — 22 .

В зависимости от числа подключенных витков дополнительных обмоток, согласного или встречного включения этих обмоток

1- 2

1- 2 =

cose

LIi

LIi = — —.

cos0

Согласно фиг. 1, всегда LIi=-14. Следовательно, при любых углах 0 LI< — — LIq, т. е. продольное регулирование модуля напряжения отсутствует.

В общем случае напряжение 11 может быть не равно 11,. Так, например, возможен случай, когда LIi=500 кВ, а 14 =750 кВ.

Однако, поскольку у каждого из ФПТ число витков любой из дополнительных обмоток равно 1/3 от числа витков основной его вторичной обмотки, результирующий модуль коэффициента трансформации всего устройства будет неизменным при любом диапазоне изменения углов 0 уг 20 где Кр„- — — —— — const.

1-1 2

На фиг. 1 и 2 зафиксирован момент, когда ток протекает по трем из шести секций дополнительных обмоток. При этом на ФПТ1 в первой группе дополнительных обмоток

72

2 вектор напряжения обмотки низкого напряжения (ВН) может упираться в вершину любого из ромбов (фиг. 3). При этом возможно продольное и поперечное регулирОвание напряжения.

Поскольку в предлагаемом устройстве цель — изменение фазы, а не модуля, то коммутируют ключи РПН таким образом, чтобы число секций, подключаемых в каждой из дополнительных обмоток, было одинаково, а напряжение включения одной из дополнительных обмоток было согласное, а другой — встречное или наоборот. Тогда суммарный вектор напряжения, индуктируемого в обеих дополнительных обмотках, повернут относительно вектора напряжения основной обмотки на 90 и обеспечивает поворот вектора напряжения вторичной обмотки (LI) относительно первичной (U) (фиг. 3) . Изменяя число подключенных секций в дополнительных обмотках и направление их включения, осуществляют изменение угла О в диапазоне +-30 (фиг. 3).

Регулирование дополнительных обмоток в обоих ФПТ производится согласованно.

При этом числа подключенных секций в

ФПТ1 и ФПТ2 выбираются одинаковыми, а направления включения — противоположными. Тогда при повороте LI относительно

Ui на угол О, поворот 11 относительно U будет на угол й, а суммарный поворот 0 относительно 6 ь осуществляемый обоими

ФПТ, равен 20. Следовательно, поворот вектора L4 относительно 11 возможен в диапазоне +-60 .

Рассматривая для простоты приведенные трансформаторы, у которых числа витков основных первичных и вторичных обмоток одинаковы, имеем

13091

3 ток течет встречно (от зажимов к нейтрали), а во второй группе обмоток — согласно.

Поэтому на фиг. 3 вектор Ll>< повернут относительно LI, на + 15 . У ФПТ2 в первой группе дополнительных обмоток ток течет согласно, во второй — встречно, и вектор Ua > повернут относительно Uaz на угол — 15 .

Поскольку на фиг. 1 и 2 у блока транспозиции фаз включена первая группа выключателей (1), то вектора Q,> и 11, -овпадают, а вектор С1, повернут относительно Ua > 10 по часовой стрелке или на угол — 30 (фиг. 4)

БТФ при переключении с первой группы выключателей на вторую (II) поворачивает вектор И относительно Ui на — 120, а при переключении с первой группы на третью (III) вектор напряжения поворачивается на + 120 (или †2 ) как показано на фиг. 4.

На фиг. 2 показана схема устройства для связи двух несинхронно работающих энергосистем. Схема этого устройства анало- gp гична схеме, приведенной на фиг. 1. Отличное заключается в том, что все коммутации секции дополнительных обмоток у обоих

ФПТ осуществляются с помощью тиристоров. БТФ также состоит из тиристорных ком мутаторов. Все тир истор ные ком м утаторы выполнены по двухполупериодной схеме и переключаются циклически.

Порядок переключений для осуществления непрерывного поворота вектора С4 относительно Ui по часовой стрелке показан в таблице. При различии частот в связываемых энергосистемах на 0,5 Гц за 2 с должен быть проведен полный цикл- коммутации с 1 до 40 переключения (см. таблицу).

Согласно фиг. 1 и 2 и таблице при выбранном числе секций дополнительных обмоток одновременная коммутация одной секции на всех дополнительных обмотках меняет угол с шагом, равным приблизительно 10 .

Этот шаг можно уменьшить в четыре раза, если коммутации одной ступени производить не одновременно в четырех дополнительных 4р обмотках, в последовательно, первой обмотке ФПТ1, затем во второй обмотке ФПТ2, затем во второй обмотке ФПТ1, затем в первой обмотке ФПТ2. В случае преобразования частоты такая последовательность коммутации производится со сдвигом во времени. 4

При необходимости открыть К-ую группу тиристоров и закрыть (К вЂ” 1) -ю, сначала открывается К-я группа, а (К вЂ” 1)-я закрывается через некоторый интервал времени.

Последнее уменьшает коммутационные перенапряжения в дополнительных обмотках и сглаживает ступенчатость изменения угла.

При работе блока транспозиции фаз открытие одних его тиристоров и закрытие других производится в момент перехода тока через нуль и одновременно с перекоммутацией тиристоров на всех дополнительных обмотках (переключения 13 — 14, 26 — 27, 39 — 40 и т, д. в таблице).

72

Скорость переключения или количество переключений в единицу времени в устройстве зависит от разности частот связываемых энергосистем. Если в одной системе частота

j>, а в другой fz, то

U = Е/е"", U = Уе""", а преобразователь частоты должен обеспечить

Лцр)ц Л ц — г и+ 1ц к + >

В этом случае мощность, передаваемая из одной энергосистемы в другую через устройство, равна ц2

Р12 = — Ыпб, Х где U — модуль приведенного напряжения;

Х вЂ” суммарное индуктивное сопротивление обоих ФПТ; о — угол между векторами связываемых систем.

При изменении частоты в одной из систем это проявляется в изменении перетока мощности через устройство относительно заданного Р . Если P,+ Р )в, то преобразователь частоты компенсирует это изменение скорости переключений ЛV в зависимости от изменения перетока мощности

Л1 = — —: — ) Pi — Pi

Т где Рь Р т — мощности, протекающие через устройство в моменты времени

1и t+T;

T — интервал времени, через который сравниваются перетоки мощности.

При резком изменении частоты, связанном с аварийным возмущением в одной из систем, возможно кратковременное возникновение разности частот более Л/, и ограничение скорости коммутации К„р< Тогда допустим кратковременный асинхронный ход и обусловленные этим колебания активной мощности через устройство. Противоаварийная автоматика типа АЧР 1 снижает разность частот >f(f... и восстанавливает нормальное функционирование устройства.

Поэтому можно устройство не отключать, если частота восстанавливается и нет каскадного развития аварии.

Для управления перетоками мощности между двумя несинфазно работающими в энергообъединении системами в большинстве случаев (режимов) достаточно диапазона поперечного регулирования +60 . Необходимость в большем диапазоне углов и работе переключателя фаз появляется гораздо реже (один-два раза в неделю или в сезон)

Поэтому блок транспозиции фаз, выключатели которого работают лишь 10 — 20 раз в год или менее, можно удешевить по сравнению со схемой, представленной на фиг. 1.

13091

Фазоповоротный трансформатор 1 пф

ПоэиФаэоповоротный трансформатор II

Градусы ция

1 I 9-15 22-16

16-22

15-9

9-14 22-17

9-12 22-19

15-10 16-21

15-12 16-19

50, 4

9-9

22-22

15-15

16-16

10-9

21-22

14-15 17-16

-10

Предлагается в БТФ вместо трех установить два выключателя, каждый из которых с помощью трех трехфазных групп разъединителей позволяет обеспечить любое переключение фаз (фиг. 5). Пусть выключатель Bl через группу разъединителей Р11 соединяет одноименные фазы ФПТ1 и ФПТ2, а регулирование осуществляется в диапазоне 1-60 .

Если угол приближается к величине — 60, то заранее у отключенного выключателя В 2 замыкаются разъединители Р211 (фиг. 5) .

Когда угол О должен превысить величину — 60, включается В 2 и одновременно отключается В 1, благодаря чему осуществляется поворот на — 120 . Согласованно с этим переключением производятся необходимые переключения у РПН обоих ФПТ для ступенчатого изменения их сдвига фаз с — 60 на +60 (см. переход с позиции 13 на пози-1 цию 14 в таблице), чтобы результирующий угол на фазоповоротном устройстве остался неизменным. После выполненных коммутаций устройство обеспечивает регулирование углов с помощью РПН в диапазоне — (60— — 180) ". Если в процессе дальнейшей работы энергосистем угол увеличится до — (160— — 170), то у разомкнутого выключателя В 1 (вместо Pi I) замыкается разъединитель

P1lll. Если же угол не достигает 180, а начинает уменьшаться до 70 — 80, то у Bl замыкается вместо Pi III разъединитель Р11, а в нужный момент включается В!, отключается Вll и производятся соответствующие коммутации у РПН. Таким образом, предварительные коммутации раз ьединителей у отключенного выключателя позволяют в результате чередования работы двух выключателей обеспечить любой диапазон регулирования углов +-60, + (60 †1)о и (— 60 — 180) .

Применение принципа выполнения БФТ, описанного согласно фиг. 5, может быть использовано для повышения надежности работы БТФ, выполненного из трех трехфазных выключателей (фиг. 1) . Если к каждому из трех выключателей подключить три группы разъединителей (фиг. 5), то выход из строя или вывод в ремонт любого из этих выключателей приводит к схеме БТФ (фиг. 5} и не нарушает нормального функционирования всего устройства.!

О !

25 зо

72

Таким образом, применение предлагаемого устройства в различных его модификациях позволяет связать несинфазно или несинхронно работающие энергосистемы.

Формула изобретения

1. Устройство для связи двух энергосистем, работающих несинфазно, содержащее фазоповоротный трансформатор с регулятором год нагрузкой (РПН) и двумя дополнительными обмотками, имеющими отпайки для продольно-поперечного регулирования и соединенными со встречной обмоткой фазоповоротного трансформатора по схеме «двойной зигзаг» с числом витков в каждой дополнительной обмотке не менее 1/3 от числа витков вторичной обмотки фазоповоротного трансформатора, а также блок транспозиции фаз из трехфазных выключателей, подключенный последовательно к вторичной обмотке фазоповоротного трансформатора, отличающееся тем, что, с целью обеспечения плавного поперечного регулирования напряжения при неизменном модуле коэффициента трансформации между синхронно работающими энергосистемами, в него введен второй фазоповоротный трансформатор, аналогичный первому и подсоединенный вторично обмоткой к блоку транспозиции фаз последовательности, дополнительные обмотки фазоповоротных трансформаторов включены у одного фазоповоротного трансформатора первая — согласно, вторая встречно, у другого фазоповоротного трансформатора первая — встречно, вторая согласно или наоборот, причем на каждой из дополнительных обмоток включено одинаковое число секций, зависящее 0Т угла поворота фазы.

2. Устройство по и. 1, отличающееся тем, что, с целью удешевления, блок транспозиции фаз выполнен из двух трехфазных выключателей, к каждому из которых подключено по три трехфазных разъединителя.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью соединения двух несинхронно работающих энергосистем, частоты которых отличаются не более чем на 1,5 Гц, отпайки дополнительных обмоток присоединены к

РПН через тиристорные ключи, а блок транспозиции фаз представляет собой три трехфазных тиристорных коммутатора.

1309172

12-9

19-22 12-15 19-16 -30

16-22 19-15 22-16 -60

15-9

14 II 9-15 22-16

-60

9-12 22-19

-90

22-22

9-9

19-22 12-15 19-16 -150

12-9

15-9

16-22

27 I II 9-15 22-16

9-12

9-9

19-22 12-15 19-16

+90

16-22 19-15 22-16 +60

9-15 22-16

9-12 22-19

16-22 +60

40 1

12-9

15-9

22-19

22-22

Продолиеыие таблицы

15-19 16-22

15-12 16-19

15-15 16-16 -120

19-15 22-16 -180

15-9 16-22 -180

15-12 16-19 -150

15-15 16-16 -120

15-12 16-19 +30

1309172

БТ%

Составитель М. Поляков

Редактор А. Сабо Техрсд И. Верес Корректор T. Колб

Заказ 1444/49 Тираж 6! 9 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие. г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Устройство для связи двух энергосистем Устройство для связи двух энергосистем Устройство для связи двух энергосистем Устройство для связи двух энергосистем Устройство для связи двух энергосистем Устройство для связи двух энергосистем 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к системам распределения электроэнергии и резервного электроснабжения, а более конкретно к автономным системам электроснабжения (АСЭС) передвижных объектов, в частности радиоэлектронных комплексов, функционирующих в удалении от стационарных электрических сетей

Изобретение относится к системам распределения электроэнергии и резервного электроснабжения, а более конкретно - к универсальным системам электроснабжения (УСЭС) подвижных объектов, в частности радиоэлектронных комплексов, функционирующих в удалении от стационарных электрических сетей

Изобретение относится к области производства, преобразования и распределения электрической энергии, в частности к схемам или системам распределения электрической энергии, и может быть использовано для схем распределительных сетей переменного тока

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться для передачи электрической энергии в электрических сетях с изолированной нейтралью

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться для передачи электрической энергии в электрических сетях с изолированной нейтралью

Изобретение относится к системам распределения электроэнергии и резервного электроснабжения, а более конкретно к автоматизированным системам гарантированного электроснабжения стационарных объектов, в частности радиоэлектронных комплексов, размещенных в контейнерах, отдельных помещениях и функционирующих в местах, удаленных от населенных пунктов и стационарных электрических сетей

Изобретение относится к системам распределения электроэнергии и резервного электроснабжения

Изобретение относится к системам распределения электроэнергии

Изобретение относится к области электротехники, а именно к электроэнергетическому комплексу, снабжающему потребителя электрической и сопутствующей тепловой энергией

Изобретение относится к области электротехники, а именно к снабжающим потребителя электрической и сопутствующей тепловой энергией энергетическим комплексам
Наверх