Способ передачи электроэнергии

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 4(51) Н 02 J 3/00

OllH GAHHE. ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ (21) 3626663/24-07 (22) 28.07.83 (46). 07.02.85. Бюл. -Р 5 (72) В.Т. Федин и Г..И. Селиверстов (71) Белорусский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт (53) 621.315.5.316.3.061(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР по заявке N - 2732456/24-07, кл. Н 02 G 7/00, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

9 566288, кл. Н 02 J 3/00, 1974. (54) (56) СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ, осуществляемый при помощи фазового сдвига векторов напряжений на трехфазной линии электропередачи, отличающийся тем,. что, с целью повьппения пропускной способности одноцепной линии электропередачи, осуществляют фазовый сдвиг в

0 пределах 180 векторов напряжений каждой из двух фаз относительно вектора напряжения третьей фазы.

1138881

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано в электротехнике при передаче электроэнергии по одноцепным трехфазным или двухфазным воздушным линиям элект- 5 ропередачи.

Известен, способ передачи электроэнергии с помощью электропередачи переменного тока, содержащей одноцепную трехфазную линию электропередачи, к 10 которой приложена симметричная система напряжений.

Недостаток таких способа и электропередачи заключается в отсутствии возможности изменения фазового сдвига 15 между векторами напряжений отдельных фаз линии электропередачи, в результате чего электропередача обладает недостаточной пропускной способностью.

Кроме того, в ней не имеется возмож- 20 ности оптимизации режима по напряже-, нию и реактивной мощности.

Известен способ передачи электроэнергии по электропередаче переменного тока, содержащей одноцепную трех- 25 фазную линию электропередачи, в которой провода расщепленных фаз расположены па концентрическим поверхностям и к которой приложена симметричная система напряжений (1j .

Однако такая электропередача не позволяет изменять фазовый сдвиг между векторами напряжений различных фаз и, в частности,.создавать сдвиг, рав0 ный 180 С, В результате чего электропередача обладает ограниченной про- ° пускной способностью.

Известна электропередача переменного тока, содержащая двухцепную линию электропередачи. В начале и в 40 конце каждой цепи линии электропередачи установлены фазосдвигающие устройства. На линии электропередачи провода одноименных фаз разных цепей сближены j2J .

Способ, реализуемый с помощью такой электропередачи, заключается в том, что на линии электропередачи создается фазовый сдвиг векторов напряжений одновременно всех фаз оцной цепи на одинаковый угол относительно векторов напряжений соответствующих фаз другой цепи. Путем воздействия на фазосдвигающие устройства можно добиться между напряжени- 55 ями сближенных проводов всех фаз разных цепей угла, равного 180

В этом случае электропередача обладает наибольшей пропускной способностью. Изменяя фазовый сдвиг между напряжениями сближенных проводов каждой пары фаз, можно оптимизировать режим электропередачи по напряжению и реактивной мощности при изменении нагрузки электропередачи.

Однако недостаток известных способа и электропередачи заключается в том, что фазосдвигающие устройства данной цепи линии воздействуют одновременно на векторы напряжения всех трех фаз этой цепи линии, создавая одновременно сдвиг векторов напряжений всех ваз на один и тот же угол.

При этом углы между векторами напряжений каждой пары фаз данной цепи остаются неизменными. В результате недостаточно используется фазовый сдвиг между векторами напряжений для повышения пропускной способности и оптимизации электропередачи. Поэтому такая электропередача обладает повышенной пропускной способностью только в случае выполнения ее двухцепной.

Целью изобретения является повышение пропускной способности одноцепной линии электропередачи.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу передачи электроэнергии, осуществляемому при помощи фазового сдвига векторов напряжений на трехфазной линии электропередачи, осуществляют фазовый сдвиг

О в пределах 180 векторов напряжений каждой из двух фаз относительно вектора напряжения третьей фазы.

На фиг. 1-4 изображены принципиальные электрические схемы электропередачи переменного тока, реализующей предлагаемый способ; на фиг.5-10варианты опор и изоляции проводов друг относительно друга и относительно земли; на фиг. 11 и 12 — векторные диаграммы, поясняющие работу электро" передачи.

Провода 1-3 (фиг. 1) фаз трехфазной линии электропередачи в начале и конце присоединены к трехфазным шинам А, В и С с помощью независимых фазосдвигающих устройств 4-6 в каждой фазе, осуществляющих фазовый сдвиг векторов напряжений соответствующих фаз. Со стороны передающей системы 7 устройства 4-6 обеспечивают на линии сдвиг векторов напряжений U, U U0 различных фаз друг относительно друга. В зависимости от

11388 режима нагрузки линии злектропереда чи угол между любой парой векторов

Может быть в пределах 0-180 . При о этом с помощью устройств 4-6 может одновременно изменяться также и вели- S чина векторов напряжений каждой из фаз линии.

С помощью фазосдвигающих устройств

4-6, установленных в конце линии электропередачи, обеспечивается сдвиг векто-1О ров напряжений в обратную сторону, в

:. результате чего на шины приемной системы 8 подается симметричная или несим,метричная система напряжений.

При таких независимых фазосдвигающих устройствах существенным является то, что они обеспечивают изменение положения вектора напряжений каждой фазы независимо от положения векторов напряжений другнх фаз.

Электропередача может быть выполнена с фиксированными фазовыми сдвигами напряжений двух фаз относительно напряжений третьей фазы. Наибольшая пропускная способность электропередачи обеспечивается в том случае, когда напряжения двух фаз сдвинуты относительно напряжения третьей фа зы на 180, т.е. по сравнению с симО метричной трехфазной системой напряжений напряжение одной фазы сдвинуто на +60, а другой — на -60 о О

Электропередача может быть выполнена также с регулирующими фазовыми сдвигами напряжений различных фаз.

Изменение фазового сдвига напря>кений различных фаз линии электропередачи может быть непрерывным или дискретным.

Для независимого изменения фазо- 40 вого сдвига напря>кений в каждой фазе линия снабжена системой автоматического управления режимом, в которую входят измерительно-информационные датчики 9 о параметрах передающей 7 45 и приемной 8 систем, датчики 10 о параметрах режима линии электропередачи, устройство 11 выработки управляющих воздействий и устройства 12-14 синхронного управления фазосдвига- 50 ющими устройствами по концам линии электропередачи. Отличительным является то, что каждое из устройств

i2-14 воздействует на фазосдвигающее устройство соответствующей од- 55 ной фазы. Так, например, устройство

12 синхронного управления воздей<твует на фазосдвигающие устройства 4, 81 4 установленные по концам линии в фа;зе А.

Fla фиг. 2 показан вариант электро1 передачи, в которой фазосдвигающие устройства 4 и 6 установлены только в двух фазах А и С линии электропередачи и которая может связывать между собой как две разные системы (например, передающую 7 и приемную 8), так и узлы нагрузок и источники питания одной системы. В систему автоматического управления режимом входят измерительно-информационные датчики 10 о параметрах режима лйнии электропередачи, - устройства 15 и 16 выработки управляющих воздействий, установленные на каждом конце линии электропередачи, и устройства 17 и 18 индивидуального управления фазосдвигающими устройствами 4 и 6 на передающем конце и устройства 19 и 20 индивидуального управления фазосдвигающими устройствами 4 и 6 на приемном конце. Устройства 15 и 16 работают по единым алгоритмам.

На фиг. 3 изображен вариант электропередачи, у которой выводы фазосдвигающих устройств 4 и 6 фаз А и С со стороны линии электропередачи объединены в общую точку и присоединены к проводу (или проводам) 1, 3, В этом случае изменение фазового сдвига между проводами ? и 1, 3 сближенных фаз

В и А, С обеспечивается с помощью фазосдвигающих устройств 5. При фиксированном угле фазового сдвига между векторами напряжений сближенных фаз В и А, С электропередача может быть выполнена без фазосдвигающих устройств 5, установленных в фазе В.

В электропередаче вместо фазосдвигающих устройств 4-6 одного из.концов линии электропередачи (дрязгой конец линии электропередачи через фазосдвигающие устройства 4-6 присоединен к трехфазным шинам А, В, С питающей стороны) могутобыть присоедине-. ны обычные трансформаторы для питания мощной однофазной нагрузки, что в этом случае вообще исключает на приемном конце линии обратное преобразование несимметричной системы фазных напряжений в симметричную. Отмеченное относится и к схемам, показанным на фиг. 1 и 2.

На,фиг. 4 показан вариант электро передачи с присоединением к линии злеккгропередачи в промежуточных точ1138881 ках мощных однофазных приемников: осветительной и двигательной нагрузок, тяговых подстанций электрифицированной железной дороги. Отбор мощ,ности от линии осуществляется либо непосредственно, например, с помощью трансформаторов Т1 (питает осветительную и двигательную нагрузку) и

Т2 (трансформатор тяговой подстанции), либо с помощью отходящих линий с про- 10 водами 2 и 1, 3 и трансформаторов ТЗ (питает осветительную нагрузку). Причем питание промежуточных однофазных приемников может осуществляться как в случае передачи мощности от одних 15 трехфазных шин А, В, С к другим, так одновременно и от двух трехфазных шин А, В, С, т.е. с двух сторон., На фиг. 5-10 изображены опоры 21 и элементы подвески проводов,22 ли- 20 нии электропередачи. На фиг. 5-7 и 9 провода всех фаз на опорах расположены в одной плоскости, параллельной оси.линии электропередачи, фазы могут быть выполнены расщепленными. 25

На фиг. 8 изображена опора с про.водами расщепленных фаз, расположенных по концентрическим поверхностям, а на фиг. 10 — опора с расположением проводов 1, 3 и 2 фаэ А, С и В друг зп под другом.

Провода отдельных фаз приближены друг к другу. Для фиксации проводов различных фаэ в пролетах установлены электроизоляционные распорки (не по- З5 казаны).

На линии электропередачи (фиг.510) сечения проводов 1-3 выполняются одинаковыми либо сечение провода 2 средней фазЫ (фиг. 5-.8) выполняется 4р большим, чем сечения проводов 1, 3 крайних фаз.

Электропередача при связи двух систем (фиг. 1) работает следующим образом.

Со стороны передающей системы 7 к фазосдвигаюшим устройствам 4-6 подается симметричная трехфазная система напряжений U, US, Ut. (фиг.11).

Для повышения пропускной способности 5О электропередачи векторы напряжений двух фаз сдвигаются относительнрвектора напряжения третьей фазы до о

° ю

180 . Например, векторы Up u U сдвигаются до 180 относительно век- 55 о тора U> (фиг. 12). При этом общая индуктивность линии становится наименьшей, емкость наибольшей, волновое сопротивление линии наименьшим, а натуральная мощность наибольшей, в результате чего достигается наибольшая пропускная способность.

Сдвиг векторов напряжений двух фаз относительно вектора напряжения третьей фазы создается с помощью фазосдвигающих устройств 4 и 6 соответственно фаз А и С.

Наибольший эффект от повьппения пропускной способности достигается в том случае, когда провода фазы В, напряжение которой сдвинуто относительно напряжений фа" А и С на 180 расположены между проводами фаз А и С (фиг; 5-8, провода 2 фазы В расположены между проводами 1 фазы А и проводами 3 фазы С).

Электропередача может быть выполнена с фиксированным фазовым сдвигом на 180 напряжений двух фаз по о отношению к напряжению третьей фазы.

При выполнении электропередачи с регулируемым фазовым сдвигом управление фазосдвигающими устройствами в каждой фазе по концам линии осущест-. вляется синхронно, в результате чего несимметрия напряжений по фазам, образованная фазосдвигающими устройствами на передающем конце, ликвидируется фазосдвигающими устройствами на приемном конце, и в приемную систему 8 поступает симметричная трехфазная система напряжений.

При снижении нагрузки, передава . емой по линии электропередачи, для оптимизацйи ее режима фазовый сдвиг между напряжением Ug и напряжениями

Йд и Ос изменяется, в результате чего изменяются индуктивность и емкость линии, а тем самым и величина зарядной мощности линии, при этом установки специальных шунтирующих реакторов не требуется, При сдвиге векторов напряжений двух фаз относительно вектора нпряжения третьей фазы на 180 пропускная способность предлагаемой электропередачи в 1,6-4,0 раза вьппе пропускной способности обычных одноцепных электропередач.

Аналогично электропередаче по фиг. 1 работает электропередача, представленная на фиг. 2.

Особенностью работы электропередачи, показанной на фнг. 3, является то, что оптимизация режима ее работы осуществляется с помощью фазосдвига113888 ющих устройств 5, установленнвх в фазе В и работающих по единому алгоритму. При отсутствии в фазе В. фазосдвигающих устройств электропередача работает с фиксированным .углом фазового 5 сдвига между векторами напряжений проводов 2 и 1, 3 фаз В и А, С.

Эффективность работы электропередачи, представленной на фиг. 4 достигается при электрификации железных до- 10 рог (питання электровозов) и примыкающих мощных однофазных потребителей, например поселков городского и сельского типов, тепличных хозяйств и т.д. В этом случае исключается тре- 11 тий провод (фаза) продольной линии электропередачи, присоединенной через фазосдвигающие устройства 4-6 к трехфазным шинам А, В, С.

В рассмотренных вариантах электро- 20 передачи в качестве фазосдвигающих

1 8 устройств, установленных на передающем и приемном концах электропередачи, могут быть использованы многие известные технические решения. При присоединении к приемному концу электропередачи мощной однофазной нагруз" ки необходимость в симметрирующих фазосдвигающих устройствах конца линии вообще отпадает.

Предлагаемое изобретение может быть использовано при создании одноцепных электропередач как при.сравни тельно невысоких напряжениях б-220 кВ, так и при высоких и сверхвысоких напряжениях 330-È50 кВ для связи различных систем, потребителей и источников одной системы, электрификации железных дорог, питания, мощных однофазных потребите— лей.

1138881

1138881

Г2 22

Составитель М. Поляков

Редактор И. Николайчук Техред М.Гергель

Корректор М.. Леонтюк

Заказ 10701/42 Тираж 620 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

1 по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5.

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4