Высоковольтная электрическая сеть

Высоковольтная электрическая сеть

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Г:А. Генрих, Л. А. Никонец и H. H. Иванова (72) Авторы изобретения (7I) Заявитель (54) ВЫСОКОВОЛЬТНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСК АЯ

СЕТЬ

Изобретение относится к электротехнике, в частности к схемам работы высоковольтных сетей в неполнофазном режиме.

Известна высоковольтная сеть, содержащая генератор, трансформаторы или

5 автотрансформаторы, линию электропередачи, снабженную соответствующей коммутационной аппаратурой, и комплексную нагрузку. В этой высоковольтной сети в послеаварийных либо ремонтных режимах to осуществляется передача энергии 2 переводом сети в неполнофазный режим (1 .

Недостатком таких высоковольтных се тей является невозможность передачи боль-ших величин мощности по условию допуо- 1з тимой несимметрии в питающих генератс рах и комплексной нагрузке за счет пс явления значительных токов обратной последовательности.

Наиболее близкой к предлагаемой яв.- 2О ляется высоковольтная сеть, содержащая .трансформатор и линию электропередачи, в цепь вторичной обмотки трансформатора, соединенной в треугольник, включе.ны параллельно соединенные конденсатор . и коммутационный аппарат, причем при неполнофазном режиме происходит раошунтирование конденсатора в соответствующей фазе для компенсации индуктивного сопротивления Г2).

Недостатком этой сети является то, что эффект симметрирования достигается только для схемы с одноцепной радиаль ной линией, работающей в блоке с двух. обмоточным трансформатором.

Цель изобретения - расширение области применения.

Поставленная цель достигается в жасоковольтной электрической сети, содержащей трансформаторы с заземленной нейтралью, линию электропередачи и по крайней мере одно устройство для симметрирования неполнофазного режима, состоящее по крайней мере из одной цепи из параллельно соединенных конденсатора и коммутационного аппарата, благодаря

Гому, что иэйтрйль по крайней мере одно го трансформатора заземлена через устЛ ьвовский ордена Ленина политехнический институт

3 94219 ройство для симметрирования неполнофазного режима, при этом сопротивление конденсатора на промышленной частоте равно по модулю 1/3 индуктивного сопротивления цепи нулевой последовательности, в которую включен конденсатор.

Параллельно конденсаторам включены защитные элементы с пороговой характеристикой срабатывания.

В неполнофазном режиме указанная 0 линия подсоединена к обмотке трансформатора, другая обмотка которого, собранная в треугольник, подсоединена к электрической сети.

У части трансформаторов сети, питающихся от шин трансформатора, в нейтрали которого установлены конденсаторы, между нейтральным выводом и контуром заземления подстанции установлены параллельно защитный элемент с пороговой характеристикой срабатывания и коммутационный аппарат.

На фиг. 1 показана предлагаемая высоковольтная сеть; на фиг. 2 - та же высоковольтная сеть, в которой параллельно конденсаторам и коммутационным аппаратам включены защитные элементы; на фиг. 3 - высоковольтная сеть, содержащая на приемном (передающем) конце линии электропередачи два автотрансформатора. или трехобмоточных трансформатора, подключенных к разным секциям сборных шин,в которой и неполнофазном режиме работы Линии электропередачи они питаются от выделенной секции шин через один из

35 имеющихся на подстанции автотрансформаторов (трехобмоточных трансформаторов) который получает питание от системы через обмотку соединенную в треугольник.

На фиг. 4 — высоковольтная сеть, в ко40 торой у части трансформаторов сети, питающихся от шин автотрансформатора, в нейтрапи которого установлены конденсаторы, между нейтральным выводом и контуром заземления подстанции уста45 новлены параллельно защитный элемент с пороговой характеристикой срабатывания и коммутационный аппарат.

Высоковольтная электрическая сеть (фиг. 1) состоит из генератора (источника питания) 1, трансформатора (авто50 трансформатора) 2, установленного на передающей подстанций и подключенного к шинам 3 этой подстанции. К этим же шинам подключена нагрузка 4 и высоковольтная линия 5, соединяющая с по.мощью коммутационных аппаратов 6 и 7 шины 3 переда щей подс-.танцни с шинами 8 при< r,ñíñ и подстанции, на которой

9 4 установлен трансформатор (автотрансформатор) 9, питающий нагрузку 10. От шин 8 приемной подстанции питается также нагрузка 11. Посредством коммутационных аппаратов 12 к линии 5 присоединен трансформатор (автотрансформатор)

13 промежуточного отбора, к которому подключена нагрузка 14. В точках 1 5, 16 и 17 поврежденная фаза отключена соответственно от шин 3 передающей подстанции, от трансформатора (автотрансформатора ) 13 промежуточного отбора и от шин 8 приемной подстанции. В рассечку глухозаземленных нейтралей трансформаторов (автотрансформаторов) 2, 9 и 13 включены конденсаторы 18 и коммутационные аппараты 19..

Параллельно конденсаторам 18 и коммутационным аппаратам 19 высоковольтной электрической сети (фиг. 2) установлены защитные элементы 20 с пороговой характеристикой срабатывания.

В нормальном режиме работы ВЛ тремя фазами коммутационные аппараты 6, 7, 12 и 19 включены. При аварийном повреждении одной из фаз высоковольтной линии 5 (фиг. 1), при необходимости организации пофазного ремонта или пофаз ной плавки гололеда поврежденная фаза. с помощью коммутационных аппаратов 6, 7 и 12 отключается как от шин 3 и 8, так и от обмотки ВН трансформатора (автотрансформатора) 13 промежуточного отбора мощности. При этом мощность передается по оставшимся в работе двум фазам ВЛ и земле. В этом случае при включенных коммутационных аппаратах 19 режим работы высоковольтной сети аналогичен неполнофазному режиму работы сети с глухозаземленной нейтралью. С целью устранения недостатков, присущих данному режиму, в рассечку глухозазем ленных нейтралей включены конденсаторные батареи 18.

Известно, что появление токов обратной последовательности существенно утяжеляет условия. работы вращающихся машин нагрузки и источника питания.

Соотношения между токами обратной и нулевой последовательности обратно пропорциональны входным комплексным со противлениям эквивалентных схем этих последовательностей, определенных, от» носительно мест продольной несимметрии

15, 16 и 1 7 реальной высоковольтной сети.

Важно учесть, что входные сопротивления схемы нулевой последовательности носят, в основном, индуктивный характер.

5 942

Снижение токов обратной последовательности может быть достигнуто за счет снижения эквивалентных входных сопротивлений схемы нулевой последовательности относительно мест разрыва реальной сети.

Так как реальные сопротивления нулевой последовательности отдельных элементов сети определяются параметрами этих элементов и для конкретной сети неизменны, то снижение величин входных 10 сопротивлений схемы нулевой последовательности достигнуто за счет включения в в нейтрали соответствующих трансформаторов батарей конде нсаторов, Электрическое сопротивление этих конденсаторов на промышленной частоте в идеале должно равняться по модулю 1/3 индуктивного сопротивления той ветви эквивалентной схемы замещения нулевой последовательности, в рассечку которой включена емкость конденсаторов.

При этом модули входных сопротивлений схемы нулевой последовательности уменьшаются, что обеспечивает существенное улучшение режима работы реальной сети. После восстановления нормального режима работы высоковольтной сети конденсаторов батареи, после некоторых видоизменений в схеме их соединения могут быть использованы как обыч- 30 ные конденсаторы поперечной либо продольной компенсации реактивной мощности высоковольтной сети.

Следует указать, что реализация высоковольтной сети в соответствии с прин- ципиальной схемой (фиг. 1) требует установки конденсаторов завышенной мощности и изменяет параметры аварийных режимов сети.

Вариант сети, в котором реализованы щ все достоинства нормального режима и по мере возможности устранены недостатки, связанные с утяжением аварийных режи-. мов, представлен на фиг. 2.

При появлении на конденсаторах пере- напряжений аварийного режима защитный элемент 20 (фиг. 2) срабатывает и шуитирует конденсаторную батарею, препят» ствуя ее повреждению и обеспечивая условия протекания аварийных режимов, аналогичные как для схемы сети:без конде нса торов.

Коммутационный аппарат 1 9 служит: для обеспечения ввода и вывода батареи из работы, а также для гашения электрической дуги в защитном элементе 20 п ри его сра ба тыва нии.

В высоковольтной сети, реализованной в соответствии с фиг. 1 и 2, посредством уста новки конде нсаторов 1 8 достигается компенсация индуктивного сопротивления только для одного элемента схемы замещения нулевой последовательности. Г1ри наличии разветвленной нагрузки, питающейся от шин, к которым подключен трансформатор (автотрансформатор) 2, 21, 9 и 22, более эффективными являются варианты высоковольтной сети, представленные на фиг. 4 и 5.

На фиг. 3 на приемной и передающей подстанциях установлено по два автотраноформатора (трехобмоточных трансформатора) 2 и 21, 9 и 22, подключенных при этом к отдельным секциям 3 и 23, 8 и 24, шин, и питающих нагрузки 4, 25, 26, 10, 11 и 27.

В неполнофазном режиме работы линии электрогередачи 5 коммутационные аппараты 28, 29, 30 и 31 отключены.

Коммутационные аппараты 32„33, 34 и 35 включены. У трансформатора 36 сети, питающегося от шин автотрансформатора 13 и питающего нагрузку 37, в нейтрали установлены конденсаторы 18.

У трансформатора 36 сети, установленном на противоположном конце линии электропередачи 38, отходящей от шин автотрансформатора 13, в нейтрали ко» торого установлены конденсаторы 18, между нейтральным выводом и контуром заземления установлены параллельно ком» мутационный аппарат 19 и защитный элемент 20 с пороговой характеристикой срабатыва ния.

При реализации высоковольтной сети в неполнофазном режиме работы линии электропередачи 5 выключатели 28, 29, ЗО и 31 отключены, выключатели 32, 33 ° 34 и 35 включены. Таким образом обеспечивается питание линии электропередачи от выделенной секции шин через один из имеющихся на подстанции автотрансформаторов или трехобмоточных трансформаторов, который, в свою очередь, питается от .системы через обмотку, соединенную в треугольник. В данном случае в отличие от вариантов высоковольтной сети, приведенных на фиг. 1 и 2, обеспечивается компенсация индуктивного сопротивления ветви схемы нулевой последовательности. При установке конденсаторов 18 в нейтрали автотрансформатора 21 обеспечивается компенсация индуктивного сопротивления ветви схемы нулевой последовательности, включая индуктивности автотрансформатора 21 и части линии электропередачи 5 до точки несимметрии 16. При установке конденса7 94219 торов в нейтрали автотрансформатора 22 обеспечивается комле нсация индуктивно-. го сопротивления автотрансформатора 22 и части линии алектропередачи 5 до точки несимметрии 16. 5

Значения эквивалентных входных сопротивлений схемы нулевой последовательности относительно мест разрыва по сравнению с вариантами высоковольтной сети (фиг. 1 и 2) значительно уменыиают ся.

При наличии эквивалентной нагрузки, питающейся от обмотки среднего напряжения автотрансформатора 13 через трансформаторы с заземленной нейтрапью, >S установка конденсаторов в нейтрали аьтотрансформатора 13 нецелесообразна, поскольку в атом случае конденсаторы не оказывают существенного влияния на режим работы высоковольтной сети.

Установка конденсаторов 18 в нейтрали трансформатора 36 щунтирует эквивалентную нагрузку 14 за счет компен сации индуктивности трансформатора 36 в схеме нулевой последовательности, что существенно улучшает режим.

Установка конденсаторов 18 в нейтрали автотрансформатора 1 3 целесообразна в том случае, если существует воэможность заземления нейтралей всех транс- 3О форматоров нагрузки, питающихся от обмотки среднего напряжения автотранс форматора 13 через искровой промежуток..В качестве примера на фиг. 5 покм ано заземление через искровой проме-3g жуток 20 нейтрали трансформатора 36 нагрузки,.питающегося от обмотки сред;него, напряжения автотрансформатора 13 через линию электропередачи 38. Кон денсаторы 18 установлены в этом слу«40 чае в нейтрали автотрансформатора 13 и обеспечивают компенсациЬ его индуктивного сопротивления нулевой последовательности.

Реалиэацияпредполагаемого изобретения позволит резко повысить надежность работы высоковольтных трехфазных се тей, что в ряде ..случаев позволит отказаться от сооружения дополнительных воздушных линий.

9 8 формула иэобрете ния

1. Высоковольтная электрическая сеть, содержащая трансформаторы с заземленной нейтралью, линию электропередачи и по крайней мере одно устройство для симметрирования неполнофазного режима, состоящее по крайней мере из одной цепи из параллельно соединенных конденсатора и коммутационного аппарата, о т л и » ч а ю ш а я с я тем, что, с целью расширения области применения, нейтраль по крайней мере одного трансформатора заземлена через устройство для симмет рирования неполнофазного режима, при атом сопротивление конденсатора на промышленной частоте равно по модулю 1/3 индуктивного сопротивления цепи нулевой последовательности, в которую включен конденсатор.

2, Высоковольтная сеть по и. l, о т— л и ч а ю.ш а я с я тэм, что параллель но конденсаторам включены защитные элементы с пороговой характеристикой срабатыв& ния.

3. Высоковольтная сеть по и. 1, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что в непопнофазном режиме указанная линия под соединена к обмотке трансформатора, другая обмотка которого, собранная в треугольник, подсоединена к электрической сети.

4. Высоковольтная сеть по и. 1, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что у части трансформаторов сети, питающихся от шин трансформатора, в нейтрали которого установлены конденсаторы, между нейтральным выводом и контуром заземления подстанции установлены параллельно защитный элемент с пороговой характерис тикой срабать1вания и коммутационный аппарат.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Рудь В. Ф. Электроснабжение двумя фазами по сетям с заземленной нейтралью. Труды Саратовского института механизаций сельского хозяйства. 1967, вып. 40.

2. Авторское, свидетельство СССР

% 331427, кл. Н 023 3!26, 1970.

942199 их, Ф.

Составитель Л. Дементьева

Редактор М. Янович Техред E.Õàðè îí÷èê Корректор И. Муска

Заказ 4858/48 Тираж 669 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал Г1Г1П "Патент", г. Ужгород, ул.. Проектная, 4