Устройство для связи двух энергосистем

Устройство для связи двух энергосистем

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

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 !

2О

25 зо

4О

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