Устройство для связи двух энергосистем переменного токк

 

СПИ

ИЗОБ (iiI 6ОО662

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКО (61) Дополнительно (22) Заявлено 09.03 с присоедшген (23) Приоритет (43) Опубликовано (45) Дата опублико (5)) М. Кл.- эН 02J 3/06

Государственный комитет

Совета Министров СССР

<о лелем иэобретений и открытий (53) УДК 621.314.52 (088.8) (72) Авторы изобретения

Ю. Г. Шакарян, Н. H. Блоцкий, Р. С. Цгоев, В, А. Веников и H. И. Зеленохат

Всесоюзный научно-исследовательский институт электроэнергетики и Московский ордена Ленина энергетический институт (71) Заявители (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СВЯЗИ ДВУХ ЭНЕРГОСИСТЕМ

ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Изобретение относится к области энергетики, в частности к электромеханическим преобразователям для связи источников переменного тока.

В настоящее время объединяют отдельные энергосистемы в единую систему. Однако во многих случаях межсистемные связи оказываются настолько маломощными, что системы не могут оказать существенпого влияния на режим одна другой, и взаимная синхронная работа часто оказывается невозможной, вместе с тем нежелательна и раздельная работа, так как при этом в какой-то из пих создается дополнительный дефицит.

Кроме того, существуют электрические системы, в которых частота меняется из-за колебаний мощных нагрузок. При объединении этих систем с системами с повышенными требованиями к качеству электроэнергии возникают трудности взаимной синхронной работы.

В таких случаях возможно применение вставок постоянного тока, построенных па высоковольтных тиристорных блоках.

Вставка постоянного тока состоит пз двух преобразователей частоты, способных работать как в выпрямительном, так и в ипверторном режимах. Преобразователи частоты соединены между собой линией постоянного тока. Такая вставка постоянного тока включается в рассечку линии электропередачи.

Недостатком такого устройства являются дороговизна и сложность конструкции.

Кроме того, требуются дополнительные источники реактивной мощности для устойчивой работы преобразователей частоты и для покрытия нужд нагрузок.

Известно устройство для связи и регулирования двух энергосистем, содержащее межсистемную линию электропередачи. Для повышения надежности и экономичности объединенной энергосистемы оно снабжено по крайней мере одним энергоблоком, выполненным в виде двух генераторов, установленных

15 на валу одной турбины, один из которых подключен к однои из объединенных энергосистем, а другой к межсистемной линии передачи.

Кроме того, при связи энергосистем с раз20 нымп частотами установленные на общем валу синхронные генераторы выполнены с разным числом пар полюсов, соответствующим номинальным частотам объединяемых систем.

25 Недостатком такого устройства является необходимость соединения валов электрических машин с турбиной. Кроме того, оно обеспечивает лишь жесткую связь между системами, т. е. не позволяет асинхронный ход

30 одной системы относительно другой без на600662

3 рушения Hop ra. IbHoÉ электрической связи между ними.

Одним из решений задачи гибкой связи между системами или какими-либо другими источниками переменного тока является построение устройства с применением асинхронизированной синхронной машины в частности для гибкой связи трехфазной сети 50 Гц и однофазной сети 1б /3 Гц.

Это устройство содержит однофазную снн«ронную машину и асинхронизирова иную синхронную машину, валы которых жестко соединены.

Для осуществления асинхронизировапной синхронной гибкой связи сетсй ротор питается от управляемого преобразователя частоты.

Постоянство определенного значения передаваемой мощности в указанном диапазоне скольжения между сетями достигается соответствующим управлением преобразователя.

При уменьшенной частоте вращения агрегата некоторая величина активной мощности должна быть отведена через контактные кольца АСМ в сеть 50 Гц, при повышенной частоте вращения соответственно наоборот.

Для преобразователя частоты это означает, что он должен в зависимости от обстоятельств работать выпрямителем илп инвертором.

Недостатком устройства является нерациональное использование свойств машин каскада. Действительно, синхронная машина (СМ) включена в сеть с худшим качеством электроэнергии (16 /з Гц), а асинхронизированная синхронная машина (АСМ) включена в сеть стабильной частоты (50 Гц) . Как известно, при прочих равных условиях качество напряжения СМ лучше, чем у АСМ (у АСМ возбуждение осуществляется по двум осям). Это означает, что не удается сохранить хотя бы один источник с высоким качеством электроэнергии.

Асинхронная машина с фазным ротором и тиристорным преобразователем частотыухудшает качество энергии в сети со стабильной частотой (50 Гц), так как на практике не удается создать идеально симметричную систему обмоток на роторе, следствием чего является появление в сети токов обратной последовательности.

Кроме того, так как валы машины электромеханического преобразователя соединены жестко, суммарная инерционная постоянная роторов возрастает, При быстром изменении частоты в сети

16 /3 Гц (сеть с большим диапазоном отклонений частоты) синхронная машина ухудшает качество энергии и тем больше, чем больше суммарная инерционная каскада в целом, так как роторы не успевают изменять свое пространственное положение в соответствии с полем статора синхронной машины.

4

Прп указанном выше подключении машин электромеханическогo преобразователя его

C B O H C T B H Н С П О. I Ii 3 l IO I C 5I I I L ОПтИМаЛЬНО.

Цель изобретения — улучшение качества передаваемой электроэнергии.

Это достигается тем, что в предлагаемом устройстве, содержащем синхронную машину и аспнхронпзированную синхронную машину, снабженную управляемым преобразователем частоты и регулятором, один из входов которого соединен с датчиком частоты системы переменного тока, к которой подключена асинхронизировапная синхронная машина, а выходы преобразователя частоты соединены с обмотками ротора последней, статорные обмотки синхронной машины подключены к системе переменного тока стабильной частоты, статорные обмотки асинхронизированной синхронной машины — к системе переменного тока с переменной частотой. Другой вход регулятора асинхронизированной синхронной машины соединен с датчиком частоты системы переменного тока стабильной частоты.

На чертеже показана блок-схема.

Устройство содержит синхронную машину

1, асинхронизированпую синхронную машину

2, регулятор 3 АСМ, управляемый преобразователь 4 частоты АСМ, датчики 5 частоты системы со стабильной частотой, датчик 6 частоты системы с переменной частотой, Статорные обмотки синхронной машины 1 соединены с энергосистемой со стабильной частотой. Статорные обмотки АСМ 2 соединены с энергосистемой с переменной частотой.

Б оды регулятора 3, предназначенного для формирования сигналов управления работой преобразователя 4 частоты, соединены с датчиками частоты 5 и 6 обеих систем (ьс, и кс, ). Выход регулятора 3 соединен с преобразователем 4 частоты, преобразующим напряжение источника возбуждения в напря>кение требуемой частоты. Выход преобразователя 4 частоты соединен с роторными обмотками АСМ 2.

Полагаем, что диапазон изменения частоты второй системы (о„. ) значительно меньше, чем первой системы (сос, ), т. е. с"с, ((Aсос, (1) поэтому вторую систему (ос ) будем считать источником со стабильной частотой.

Известно, что свойства каскада, содержащего синхронную машину, определяются последней. Поэтому качество энергии, которой обмениваются системы, определяется тем, как стабильна скорость вращения роторов каскада <ор, т. е. равенством — с., ° (2)

Скорость вращения АСМ 2 р — ®®0 (3)

При этом частоту напряжения возбуждения формируют в регуляторе 3 как (Df Nc — (сс, (4) 600662

2О

ЗΠ— Сг

Подставляя выражение (4) н выражении (3), получают равенство (2), т. (. то, что и требуется для обеспечения хорошего качества передачи электроэнергии между двумя энергосистем а ми.

Сигналы о величине частот систем (,, и о,, = датчиков частот 5, 6 поступают в регулятор

3. Регулятор формирует сигналы управления с частотой (ч;=(0c, (oc Эти сигналы управляют работой преобразователя 4 частоты, выполненного, например, на тиристорах, преобразующего напряжения источника возбуждения в напряжение с частотой жт — — о„— (в,,.

Это напряжение, приложенное к обмоткам возбуждения АСМ, обеспечивает сохранение равенства частот вращения ротора вр и системы стабильной частоты (1,,, т, е. выполнение равенства (2).

Вследствие того, что синхронная машина включена в сеть со стабильной 1астотой, суммарная инерционная постоянная благоприятствует сохранению постоянной скорости вращения.

АСМ практически безынерционна в пределах потолочного напряжения возбуждения н управляема с частотой в; по соотношению (4), будет следовать изменениям частоты в сети с переменной частотой, сохраняя скорость вращения вала равной скорости вращения поля сети о„. Так как предлагаемое устройство всегда обеспечивает выполненис соотношения (2), т. е. то оно можса быть llcllîcII,.I0â lll0 для получения строг0 с(абильной частоты и 1 зажима«

СМ для какого-либо автономного потребителя. Для этого нсобкодимо заменить датчик частоты сети 5 с частотой (, на источник эталонной частоты, например кварцевый генератор.

Формула изобретения

Устройство для связи двух энергосистем переменного тока, содержащее син«ронную машину и асинкронизированную синхронную машину, статорные обмотки которых подключены к указанным системам переменного тока, причем асинкронизированная C! III«po! I!I