Способ ограничения вредного влияния на объекты окружающей среды биполярной электропередачи постоянного тока

 

Изобретение относится к биполярным электропередачам постоянного тока. Сущность изобретения: для ограничения вредного влияния на объекты окружающей среды биполярной электропередачи, регулирующее воздействие на регуляторы тока подстанций электропередачи формируют по величине и знаку, обеспечивающими протекание между заземленными средними точками подстанций тока небаланса в виде низкочастотного переменного тока. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано в биполярных электропередачах постоянного тока (ППТ).

Изобретение позволяет решить ряд технических проблем, связанных с защитой окружающей среды и собственного технологического оборудования передач от вредного коррозионного, осмотического и иного воздействия токов, протекающих в земле при эксплуатации ППТ, а также упростить конструкцию и повысить надежность рабочих заземлений этих передач.

Изобретение позволяет, в частности, уменьшить (или полностью устранить) электрокоррозию подземных (или подводных) сооружений и конструкций (трубопроводов, кабелей, фундаментов опор и др.), расположенных в зоне влияния рабочих заземлений ППТ, а также уменьшить намагничивание магнитопроводов трансформаторов с заземленными обмотками, входящих в состав ППТ и других электроэнергетических объектов, расположенных в той же зоне. Тем самым обеспечивается возможность снизить размеры опасной зоны вокруг рабочих заземлений ППТ и размеры заземлителей, уменьшить расходы на обеспечение защиты подземных (или подводных) металлических сооружений от электрокоррозии под действием токов ППТ, а также повысить надежность передачи, что достигается за счет более надежной работы ее технологического оборудования, повышения срока службы заземлителей и устранения вредного воздействия токов ППТ на грунт в результате электроосмотических процессов при работе заземлителей в анодном режиме.

Для оценки новизны и изобретательского уровня заявленного решения рассмотрим ряд известных технических средств аналогичного назначения.

Известен способ ограничения вредного коррозионного влияния ППТ, содержащий две разнополярных полуцепи с заземленной на концевых преобразовательных подстанциях средней точкой, регуляторы, датчики и блоки уставок тока полуцепей, согласно которому в стационарных режимах поддерживают равные значения уставок тока полуцепей (Поссе А. В. Схемы и режимы электропередач постоянного тока, Л. Энергия, 1973, с.149, рис. 7-1).

Недостаток указанного способа состоит в том, что в стационарных режимах через заземлители и землю протекает неконтролируемый ток небаланса, обусловленный статизмом регуляторов, неустраненными погрешностями датчиков тока и блоков уставок тока, небалансом высших гармоник тока в полуцепях, флуктуациями частоты и напряжения в примыкающих к ППТ сетях переменного тока и режимов работы систем управления преобразователей.

Известен способ ограничения вредного влияния на объекты окружающей среды и оборудование биполярной электропередачи постоянного тока с заземленными средними точками и по меньшей мере одной управляемой преобразовательной подстанцией, связанной с примыкающей сетью переменного тока, за счет подавления тока небаланса, согласно которому формируют дополнительное регулирующее воздействие на управляемые преобразователи (авт. св. СССР N 1774430, H 02 J 1/00, 1992). ППТ содержит на выпрямителе в каждой цепи регулируемые преобразователи с датчиками токов, подключенными к первым входам регуляторов, выходами соединенных с входами блоков управления преобразователей, причем вторые входы регуляторов соединены с блоками уставок, инерционный сумматор с разнополярными входами, соединенный с датчиками токов полуцепей, а также пороговый элемент и ключ, входы которых соединены с выходом сумматора, выход порогового элемента подключен к второму входу ключа, выходы которого подключены к третьим входам регулятора. Таким образом, сигнал, пропорциональный току небаланса, сглаживается и с запаздыванием непрерывно вводится в качестве корректирующей поправки к уставкам тока в регуляторы.

По наибольшему количеству сходных признаков и достигаемому при использовании результату данное техническое решение выбрано в качестве прототипа заявляемого изобретения.

Недостатками прототипа, не позволяющими достичь поставленной нами цели, является наличие при равных уставках тока небаланса со средним значением до 2 5% от номинального тока ППТ. Указанный ток небаланса возникает вследствие статизма регуляторов тока, погрешностей датчиков тока, а также из-за флуктуаций частоты и напряжения в примыкающей сети переменного тока и режимов систем управления (при большой постоянной времени инерционного сумматора), или из-за небаланса высших гармоник в полуцепях (при малой постоянной времени сумматора).

Задачей изобретения является снижение вредного влияния ППТ на окружающую среду за счет снижения величины среднего значения тока небаланса, протекающего по заземлителям и через землю в стационарных режимах работы.

Сущность заявляемого изобретения выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для достижения указанного выше технического результата.

Согласно изобретению в способе ограничения вредного влияния на объекты окружающей среды биполярной электропередачи постоянного тока с заземленными средними точками и по меньшей мере одной управляемой преобразовательной подстанцией, связанной с примыкающей сетью переменного тока, включающем формирование регулирующего воздействия на регуляторы тока подстанций, регулирующее воздействие формируют по величине и знаку, обеспечивающими протекание между заземленными средними точками электропередачи тока небаланса в виде низкочастотного переменного тока.

В этом заключается совокупность существенных признаков, обеспечивающая получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.

Кроме этого, заявленное решение имеет факультативные признаки, характеризующие его частные случаи, конкретные формы его материального воплощения, а именно, частоту переменного тока небаланса устанавливают равной или в целое нечетное число раз меньше частоты примыкающей сети переменного тока, но не ниже 1 Гц.

Заявленное техническое решение является новым, так как характеризуется наличием новой совокупности признаков, отсутствующих во всех известных нам объектах техники аналогичного назначения.

Первичный непосредственный технический результат, который может быть получен при реализации заявленной совокупности признаков, заключается в подавлении среднего значения тока небаланса биполярной ППТ, протекающего через землю. При этом переменный низкочастотный ток небаланса практически не вызывает анодного растворения материала заземлителей, электрокоррозии подземных сооружений, расположенных в опасной зоне, и электроосмотического переноса влаги в почве, приводящего к ее осушению. Намагничивающее воздействие переменного тока небаланса, оказываемое на магнитопроводы трансформаторов с заземленными обмотками, ограничивается индуктивным сопротивлением этих трансформаторов и присоединенных к ним линий электропередачи.

Наиболее эффективное ограничение электрокоррозионного и электроосмотического воздействия тока небаланса достигается, если его частота имеет значение не ниже 1 Гц. Установка частоты тока небаланса, равной или в целое нечетное число раз меньшей, чем частота примыкающей сети переменного тока, исключает возможность появления в фазных сетевых токах преобразователя нежелательных субгармонических составляющих, подмагничивающих магнитопроводы преобразовательных трансформаторов.

Данный технический результат не является следствием известных свойств, проявляемых известными из других объектов техники признаками, такими как формирование регулирующего воздействия, а является свойством только всей заявленной в первом пункте формулы совокупности признаков, в том числе таких полностью новых признаков, как особый вид формируемого воздействия.

Получение упомянутого технического результата обеспечивает появление в объекте изобретения в целом ряда новых полезных свойств, а именно снижение или устранение полностью электрокоррозии объектов окружающей среды, связанной с работой ППТ в нормальных стационарных режимах, электроосмотического осушения грунта, намагничивания магнитопроводов трансформаторов с заземленными обмотками.

Указанное позволяет признать заявленное техническое решение соответствующим критерию "изобретательский уровень".

В различных вариантах реализации заявленного способа достигается устранение тех или иных погрешностей, присущих известным способам и устройствам подавления тока небаланса.

Например, заявленный способ может быть реализован в биполярной электропередаче постоянного тока с заземленной на концевых преобразовательных подстанциях средней точкой, регуляторами тока и блоками уставок тока на выпрямительной подстанции посредством формирования уставок тока полуцепей в виде амплитудномодулированных сигналов. В таком устройстве протекает переменный ток небаланса, частота которого задается частотой амплитудной модуляции сигналов уставок, а снижение постоянной составляющей тока небаланса достигается за счет компенсации погрешности, обусловленной статизмом регуляторов.

Заявленный способ может быть также реализован на многоподстанционных ППТ, на преобразовательных подстанциях с несколькими параллельными ветвями в полуцепях и/или с ветвями, питающими разные приемные подстанции, как при аналоговой, так и при цифровой системе управления.

Возможность промышленного использования заявленного технического решения подтверждается результатами математического моделирования ППТ.

Использование заявленного решения по сравнению со всеми известными способами аналогичного назначения обеспечивает минимальное значение тока в земле и устраняет его нежелательные последствия.

Формула изобретения

1. Способ ограничения вредного влияния на объекты окружающей среды биполярной электропередачи постоянного тока с заземленными средними точками и по меньшей мере одной управляемой преобразовательной подстанцией, связанной с примыкающей сетью переменного тока, включающий формирование регулирующего воздействия на регуляторы тока подстанции, отличающийся тем, что регулирующее воздействие формируют по величине и знаку, обеспечивающими протекание между заземленными средними точками электропередачи тока небаланса в виде низкочастотного переменного тока.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что частоту переменного тока небаланса устанавливают равной или в целое нечетное число раз меньшей частоты примыкающей сети переменного тока, но не ниже 1 Гц.