Электропередача переменного тока

Союз Советских Социалистических Республик1/О с присоедине (23) Приорите (43) Опублико Гасударственный камитет Саввта Мнинстрав СССР иа делам иэабретеиий н открытий(72) Авторы изобретен тической кибернетики АН Молдавской СС Отде 71) Заявит(54) ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧА ПЕРЕМЕННО А Прерлвгаемое изобретение предназначено для ликвидации укаэанных недостатковдвухцепных ЛЭП и увеличения их пропускной способности, в также повышения технико-экономических показателей путем сближения одноименных фаз, принадлежащих раэличньм цепям; и, следовательно, самих трехфвзных цепей линии до минимально допустимого расстояния эа счет устранения между 0 ними конструктивных элементов опор и подключения цепей линии к треифвэным системам напряжений, между которыми устанаволивают регулируемый ( в пределах 0-180 )или фиксированный (120, 180 о) фазовыйсрвиг. мен- энеПредлагаемая электропередача пере ного тока относится к области электро р гетики.Известна электропередача переменного тока, содержашая линию электропередачи (ЛЭП), связываюшую трехфазные сети и выполненную из нескольких многопроводных цепей, размешенных на орной опоре и прикрепленных к траверсе через изолятор, а также коммутирующие аппараты и компенсирующие устройства,известной электропередачи ка - отсутствие фазового екторами напряжения трех 15 Кроме. того, у известных П взаимное влияние цепей несмотря на то, что цепи ду собой на достаточно больприводит к ухудшению па тнии, уменьшению пропускной ектропередачи и снижению ических показателей, К тое линии электропередачи ное экологическое влияние. 25 даря тому, чтоуказанных много1 между собой и м сетям и между обеспечен фазовый едачи могут разут выполнятьсямн,Не достаток переменного то сдвига между в фаэных систем, двухцепных ЛЭ друг на друга, разнесены меж шое расстояние рвметров фаэ л способности эл технико-эконом му же известнь оказывают силь ФЭто достигается благопровода одноименных фазпроводных цепей сближеньподсоединены к трехфазньвекторами их напряженийсдвиг.1 Хепи линий электропермешаться на опорах и могвозрушными или кабельныВ рез льтате получают:1(р. предл 35н р (ЗвТаким образом, если пля известных кабельных линий критическая длина ограничивается 40-80 км, то у преплагаемойкабельной линии величина критической длины может постигать 140-280 км, Этозначит, что передача электроэнергии переменным током с помощью предлагаемойкабельной линии может быть осуществленана значительно большие расстояния, чем спомощью известных линий.Кроме того, регулирование угла ( ( )при изменении передаваемой активной мощности по предлагаемой кабельной линиипозволяет осуществлять оптимизацию режима.Следовательно, предлагаемая кабельнаялиння переменного тока обладает следующими преимуществами по сравнению с известными: значительно большим значениемкритической длнны; применением компенсирующих устройств меньшей мощности; возможностью управления режимом с цельюего оптимизации,Предлагаемая кабельная линия электропередачи переменного тока может быть выполнена с применением кабелей с твердой,жидкой или газообразной изол 5 щией а так;:;е со сверхпроводящим кабелем,формула изобретения 1, Электропередача переменного тока,содержащая линию электроперепачи, .связывающую трехфазные сети и выполненнуюиз нескольких многопроводных цепейкомму.тирующие аппараты и компенсирующиеустройства, о т л и ч а ю щ а я с я тем,что, с целью увеличения пропускной способности и снижения экологического влияния,провода одноименных фаз многопровопныхцепей сближены между собой и между векторами их напряжений обеспечен фазовыйс пвиг.2, Электропередача по п. 1, о т л ича юща яс я тем, чтоцепи линииэлектропередачи размещены на опорах,3, Электропередача по и. 1, о т л ич а ю щ а я с я тем, что линия электропередачи выполнена кабельной,4, Электропередача по пп, 1-3, о т -лича юща яс ятем, что, сцельюобеспечения оптимального режима, онаснабжена фазосдвигающими устройствами иустройствами глубокого регулирования напряжения и частоть 1, подключенными к началу и к ко(п 1 у линии и и точках промежуточного отбора мошности. 5.Электроперепа 1 а по пп 1,4, о т и ич а ю ш а я с я тем, 1 то о(на с 111 бжен(1устройствами плавного регулирования углфазового спвига между векторамц напряжений систем, напряжений линий и частоты.6, Электропередача по пп. 1-4, о т л ич а ю щ а я с я тем, что она снабженаустройствами дискретного регулирования10 угла фазового сдвига между векторами напряжений систем, напряжений линий и частоты,7 Электропередача по пп, 1-3, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью15 обеспечения высокой динамической устойчивости, она снабжена источниками реактивной мощности, подключенными к линииэлектропередачи в промежуточных точках,и тормозными сопротивлениями, попклкчен 2 ф дыми через выключатели и искровые промежутки в начале и в конце линии,8. Электропередача по пп. 1,2,3,4,7,Оо т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью увеличения предела передаваемой мош 25 ности и увеличения диапазона регулирования, вдоль линии между одноименными фазами цепей установлены конденсаторныебатареи, а между каждой из укаэанныхфаз и одной из разноименных фаз другой30 цепи установлены реакторы.9, Электропередача по пп, 1-3, о т -личающаясятем что, сцельюконтроля параметров режима, она снабженаизмерительно-информационными датчикамиЭ 5 от системы автоматического управления,подключенными к каждой фазе в начале ив конде линии и в точках промежуточногоотбора мощности.10 Электропередача по пп. 1-3, о т -ф л и ч а ю ш а я с я тем, что промежуточные потребители подсоединены к трехпровопным цепям посредством коммутцрующих аппаратов,11. Электропередача по пп. 1-3, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с цельюобеспечения фиксированного угла сдвигамежду трехфазными системами векторовонапряжений, равного 120, провода линииэлектропередачи подсоединены к шинамтрехфазных сетей следующим образом: первые пва сближенные провода линии - одинк шине Л а второй - к шине В; вторыедва провопа - один к шине В, второй - кшине С; третьи два провопа - опцп к ши 55не С, а второй - к шине Л,12. Электропередача по пп. 1-3, о т -л и ч а ю щ а я с я тем, что, с цельюпцскрет 11 ого цзмеце 11 ц 51 фазового с 111(цганя 11 р 51 же ниц м(ж пу тр хф(1 Зп(з 1 ми (111 т(1.".1 а60мц с 1 агом .1 20, 0111 Г 1511(1(е 11(1 Е( 11;.1 Д 566 288ле и в коЕше линии и в точках промежуточного отбора мошности дополнительнымитрехфазными переключателями круговогопереключения фаз на одной из цепей.13, Электропередача по пп, 1-3, о та и ч а ю ш а я с я тем, что, с цельюдискретного изменения фазового сдвиганапряжений между трехфнзными систел;ами с шагом, равным 30, она снабженатрехфазными,трансформаторами с переключателями групп соединений, включеннымии начале и в конце линии и в точках присоединения промежуточных энергосистем.14. Электропередача по пп. 1, 2, 3,13, о т л и ч а ю ш а я с я тем, что 15укаэанные трансформаторы могут быть выполнены с различными коэффициентамитрансформации.15. Электропередача по ип, 1 и 2,о т л и ч а ю ш а я с я тем, что, с 2 фцелью установления наименьшего расстоя-ния между фазами каждой пары проводовлинии электропередачи, фазы, составлявшие каждую пару, расположены по однусторону конструктивных частей опоры 25(стойки, траверсы).16, Электропередача по пп. 1 и 2,отличаюшаяс ятем, что, сцелью фиксации расстояния между фазами каждой пары проводов линии, между ними установлены изолируюшие распорки,17. Электроперепача по пп. 1 и 2,отличаюшаясятем, что,сцелью уменьшения габаритов опоры, провопа каждой фазы линии с помощью изоляционных элементов зафиксированы относительно конструктивных элементов опоры,18. Электропередача ио пп, 1 и 2,о т л и ч а ю ш а я с я тем, что, с цельюпрепотврашения пляски провопо 1 з, междупарами проводов установлены стягиваюшиеизоляционные элементы.19. Электропередача по пп, 1 и 2,о т л и ч а ю ш а я с я тем, что, с целью симметрирования параметров всех фаз,осушествлена траисиозиция фаз линии, составляющих пары, и транспозиция цепей.20. Электропередача по пп. 1 и 2,о т л и ч а ю ш а я с я тем, что, с це 50лью максимально во:зможного увели енияпропускной способности, все ее фазы расположены ио одну сторону конструктили.хэлементов опоры и сближены межпу собой55по минимально допустимого расстояния.21. Электронедед)ча ио ип, 1 и 2,о т л и ч а ю ш а я с я тем, что, с целью эффективного, 11 сполтлзое)пния пр Остзаиства, отезепсниого пля л 111 ии, и полосы отьочужпения, и кажпой группе с 6111 жнных фа:з,принадлежащих разным цепям, на минимал 1- но допустимое расстояние приближена опна из фаз третьей цепи, причем попключение к перепаюшей системе и начале линии и к приемной системе в конце линии, а также в точках промежуточного отбора мощности осуществлено через фазоспвигаюшие устройства так, чтобы спвиг напряжений между сближенными фазами нахопилсяов пределах 0 - 120 .22. Электропередача переменного тока попп. 1, 2, 20, отличаюшаяс я тем, что, с целью сохранения габаритов опор, в каждой группе сближенных трех фаэ, принаплежаших трем цепям, на минимально допустимое расстояние приближена одна из трех фаз четвертой цепи, причем подключение в начале и в конце линии осуществлено через фазоспвигаюшие устройства так, чтобы сдвиг между сближен- ными фазами нахопился в пределах 0 - 90,23.Электроперепача по пп. 1 и 3, о тличаюшаяся тем, что, сцельюувеличения критической длины и увеличения пиапазона регулирования зарядной мошности, она выполнена из трех двухжильныхкабелей, попключенных в начале и в коешелинии и в точках промежуточного отборамошности к фазоспвигаюшим устройствам,от которых к каждым двум жилам кабеляпопвепены напряжения с векторами, спвинутыми между собой на угол в пределах0-18 0,24, Электропередача по пп, 1 и 3о т л и ч а ю ш а я с я тем, что она выполнена из трех трехжильных кабелей,подключенных в начале и в конце х 111 нии ив точках промежуточного отбора л 1 ошиостик фазоспвигаюЦим устройстгам, обеспечиваюшим фазовый спвиг между векторамионапряжений жил кабеля в пределах 0-,120,причем угол между систелзами трех векторов напряжений всех трех кабелей равен120,25. Электроперепачд по ии. 1, 23, 24, отличаюша яс ятем, что, сцелью уменыиения емкостных токов в оболочках кабеля, оболочки гоопинеиы между собой И ЗаЗЕЛ 1 ЛЕ 1 Ы,26, Элоктроиере 1 а га по ии, .1, 2,;3,12,отличаюша 1 гятл 1,что,сцел 110 Образов)11 я ф 1 л)т) 1)1.1 ОЙ иос 11 еповательности из иролопов линий, Оиа снабжена пополиитол),иым кол 11 е ктом регъепииителей, ирОоое 1 с ии 1 х в 1,1)е и лКОНЦЕ ЛИ 1 И 1 КО ВОБЛ 4. Л;Ы) Л 1,риг)рит т 1:о ип, 235 - .1 2,0). 74,Р 110) 1 Тт 1 О 1. с.1 ." ), 1 ) ( .Для обеспечения оптимального режимаэлектропередача может быть снабжена фазорегуляторвми и устройствами глубокогорегулирования напряжения и частоты, подключенными к началу и концу линии и в 5точках промежуточного отбора мощности,Электропередача может быть снабженаустройствами плавного регулирования углафазового сдвига между векторами напряжений систем, напряжений линий и частоты или т 0устройствами дискретного регулирования угла фазового сдвига между векторами напряжений систем, напряжений линий и частоты,Для обеспечения высокой динамическойустойчивости. электропера дача может быть 15снабжена источниками реактивной мощности,подключенными к линии электропередачи в.промежуточных точках, и тормозными сопротивлениями, подключенными через выклю.чатели и искровые промежутки в начале и 29в конце линии,Электропередача для увеличения пределапередаваемой мощности и диапазона регулирования может быть снабжена конденсаторными батареями, установленными вдоль линии 25между одноименными фазами цепей, и реакторами, установленными между каждой иэфаз и одной иэ разноименных фаз другойцепи.Для контроля параметров режима электропередвчв может быть снабжена измерительно-информационными датчиками от системы автоматического управления, подключенными к каждой фазе в начале, в концелинии и в промежуточных ее точках. МПромежуточные потребители электропередачи подсоединяют к многопроводным цепямпосредством коммутирующих аппаратов,Для обеспечения фиксированного угласдвига между трехфазными системами вектооров напряжений, равного 120, провода ука-занной линтти электропередачи могут бытьподсоединены к шинам трехфазных сетейследующим образом: первые два сближенныепровода линии - один к шине Л, в второй - 45к шине В; вторые два провода - один к шине В, второй - к шине С; третьи два провода - один к шине С, а второи - к шине Л.Для дискретного изменения фазовогосдвига напряжений между трехфазньтмц сцстемами с шагом 120 электропередача моожет быть снабжена в начале, в конце ц вточках промежуточного отбора мощности дополнительными трехфазнымц переключателями кругового переключения фвз на одной цзцепей,Для дискретного изменения фазового сдвига напряжений между трехфазнылтц сцстелтами с шагом, равным ,0 электропередача.,оможет быть стабжета. трехфазтт.тлттт трацс 60 566 288форматорами с переключателями групп соединений, включенными в начале, и конце линии и в точках присоединения промежуточных энергосистем.Трансформаторы электропередачи могутбыть выполнены с различными коэффициентами трансформации.Для установления наименьшего расстоя-,ния между фазами каждой пары проводовлинии электропередачи, фазы, составляющиекаждую пару, могут располагаться по однусторону конструктивнЬтх частей опоры (стойки, траверсьт).для фиксации расстояния между фазамикаждой пары проводов линии между нимимогут устанавливаться изолирующие рас-,порки.Для уменьшения габаритов опоры провода каждой фазы линии с помощью изоляционных элементов могут быть зафиксированы относительно конструктивных элементовопоры.Зля предотвращения пляски проводов между парами проводов могут быть установленыстягивающие изоляционные элементы.13 ля симметрирования параметров всехфвз может быть осуществлена транспозицияфаэ линии, составляющих пары, и транспоэиция цепей.,Пля максимально возможного увеличенияпропускной способности электропередачи всеее фазы могут быть расположены по однусторону конструктивных элементов опоры исближены между собой до минимально допустимого расстояния,Для эффективного использования пространства, отведенного для линю, и полосы отчуждения в каждой группе сближенных двухфаз, принвдлежацьцх разным цепям, на минимально допустимое расстояние может бытьприближена одна из фаз третьей цепи, причемподключение к передающей системе вначале линии и к приемной системе в котше линии, а также в точках промежуточного отбора мощности осуществляется через фазосдвигающце устройства так, .чтобы сдвиг напряжений между сблттженттьтлти фазамц находилсяов пределах 0-120,Для сохранения габаритов опор и каждойгруппе сближенных трех фаз, принадлежащихтрем цепям, ца минимально допустимое расстояние лтожет быть ттртблттжена эдна цз трехфаз четвертой итдтт, причем подключецце в начале ц и котше:шцин осуттестилтетстт черезфазосдштгающи устройства так, чтобы сдицгмежду сбттттжотттлтт фазалтт находился и пределах 0 - 90,13 ля утте.тцеттттт крцтцчт ской плицы ц увеличен дтапалоца рот",тироВатття зарядтойлтошцос гц элс лгротс рс;а а .ожет быги и тТираж 917дарственного комитетао делам изобретенийМосква, 1,-35, Рауш акаэ 2441/36 ЦНИИПИ Г Пэдписно Совета Министров Соткрьтий ская наб., д. 4/556628 5полнена из трех двухжильных кабелей, подключенных в начале, в конце и в точках промежуточного отбора к фазосдвигающим устройствам, от которых к каждым двум жиламкабеля подведены напряжения с векторами,о,сдвинутыми между собой на угол 0 - 180,Электропередача может быть выполненааз трех трехжильных кабелей, подключенныхв начаце, в конце и в промежуточных точках к фазосдвигающим устройствам, обеспечиваюшим фазовый сдвит между напряжениямиожил кабеля в пределах 0 - 120, причемугол между системами трех векторов напряжений всех трех кабелей остается равным 120, 1Для уменьшения емкостных токов в оболочках кабеля оболочки соединены междусобой и заземлены.,Пля образования фильтра прямой последовательности из сопротивлений проводовлиний электропередача может быть снабжена дополнительным комплектом разъединителей, присоединенных в начале и в концелинии ко всем ее фазам.На фиг 1-6 изображены принципиальныеэлектрические схемы электропередачи; нафиг, 7-28 - опоры, элементы подвески проводов и фиксации их в пролете для предлагаемой электропередачи (различные вариантыисполнения для разных классов напряжения);30на фиг. 29-32 - электропередача с кабельной линией (различные варианты),Предлагаемые электропередачи переменного тока названы управляемыми полуразомкнутыми ЛЗП или автоматически управляемыми35электропередачами повышенной пропускнойспособности полуразомкнутого тина с кибернетическим управлением, или управляемымиэлектропередачами с усиленным и регулируемым электромагнитным влиянием трехфазныхЯОцепей,На фиг. 1 показана схема предлагаемойэлектроперадачи. Каждая трехфазная цепьв начале и в конце линии электропередачиЯприсоединена к трехфазным шинам А; В, Сс помощью фазосдвигаюших устройств 1,осушествлякицих регулирование фазовогосдвига векторов напряжения и частоты, Состороны передающей системы 2 устройства1 обеспечивают фазовый сдвиг систем векторов напряжений ОА, О , О однойспепи относительно системы векторов напряю (жений другой цепи О, О, О наугол 9 в пределах О - 180 д, причем подключение устройства 1 к линии осушествляевся так, чтобы к каждой паре сближенныхфаз линии подводились напряжения от фазосдвигаюших устройств 1, принадлежаших разным линиям, т.е. к паре проводов 3-6 подводились вектора напряжений О и О, к паре проводов 4-7 - вектора О и Ц,(С к паре проводов 5-8 - вектора О и ц С помощью фазоповоротных устройств 1, установленных в конце линии электропередачи обеспечивается объединение обеих цепей линии на общие трехфазные шины приемной системы 9.В качестве устройств 1 применяются устройства, обеспечивающие непрерывное или дискретное изменение фазового сдвига векторов напракений. Непрерывное изменение угла сдвига систем напряжений осуществЛяет Ья с помощью различных фазорегуляторов трансформаторного типа с подмагничиванием, а также устройств, выполненных по схемам с использованием переключателей под на грузкой.Дискретное изменение угла фазового сдвига систем векторов напракений цепей линии может быть осуществлено, например,ос шагом 30 путем переключения группы соединения трансформаторов, питающих линии, и с шагом 0 и 120 путем переключения фаз линии.С помощью схемы, изображенной на фиг, 2, можно изменить фазовый сдвиг между системами векторов нап(яжений цепей ступенями О, 120 и 180 путем переключения группы соединения трансформаторов На одной из цепей. Одна цепь включается в Работу с помощью выключателя 10, Уголв о0 между системами векторов напряжении цепей обеспечивается при включениои выключателей 11 и 12, Угол 8 = 120 обеспе" чявается при отключении выключателей 11, 12 и включении выключателей 13, 14,оУгол 8 д 180 обеспечивается при отключении выключателей 14 и включении выклю чателя 15. Для указанных трех ступеней угла на фиг. 2 показаны векторные диаграммы напряжений каждой пары фаз. На фиг. 3 изображена схема переключения фаз линии электропередачи, с помощью которой обеспечивается изменение угла сдвига систем векторов напракеиий цепей с ша- гом в 0 и 120 . Одна из цепей подключена к энергосистеме выключателями 16, Угол (о 1 а 0 обеспечивается путем,включения выключателей 17, Угол Ю = 120 обесфпечивается при отключении выключателя 17 и включении выключателя, 18.На фиг. 4 изображена схема электропередачи, с помощью которой обеспечивается не регулируемый фиксированный сдвиг системы векторов напряжений одной пепи Но отношению к другой на угол О - 120 путем кругового пересоединения фаз иа одной из цепей, при этом сближенными фазами, со ставляюшими пары, являются фазы А-В, В-С, С-А, и показаны векторные диаграм 566 288мы напряжений фаз. Обе пепи включаютсяв работу с помощью выключателей 19, 20,Нерегулируемый фазовый сдвиг междусисгемами векторов напряжений цепей, равоный 9 -" 180, обеспечиваетсяс помошьктрансформаторов, усгановленных в начале ив конце каждой цепи, причем трансформаторы 1-ой цепи должны иметь группу соединения, например, двенадцатую, а трансформеторы Ц -ой цепи- шестую. В общем случаетрансформаторы, установленные на 1 -ой иЦ-ой цепях линии, можно выбирать с оди-наковыми или. с разными коэффициентамитрансформации, что обеспечивает работуцепей линии при одинаковых или разных 11иклассах напряжения. При этом одна из цепей может быть использована в качествераспределительной,Описанные схемы позволяют при необходимости осуществлять промежуточный отбор Ммощности от предлагаемойлинии или присое.динять к ней йромежуточные энергосистемы.Все промежуточные присоединения осуществляют или к обеим цепям, или к каждой изних в отдельности, На фиг. 5 показано присоединение к линии электропередачи промежуточной энергосистемы 21 с помощью фазосдвигающего устройства Х и устройств22 и 23 промежуточного 1 отбора мощности,от первой и второй цепей раздельно. Для 36обеспечения надежного электроснабженияпотребителей, подключенных к одной цепи,предусматривается автоматическое включение резервного питания от другой цепи спомощью выключателя 24, включаемого при . Фотключении основного питания от первойцепи.Для осуществления комплексного управления нормальными и переходными режимамипредлагаемой электропередачи, кроме фвзо- фповоротных устройств, между одноименнымифазами устанавливаются, конденсаторные баФареи 25 (см. фиг. 1), между каждой изуказанных фвз и разноименной фазой другойцепи - реакторы 26, расположенные вдоль4линии, а также подключаются регулирующиеи управляющие устройства (см, фиг. 6)- быстродействующие источники 27 реактивной мощности, компенсирующие устройства28, устанавливаемые вдоль линии, устройфства 29, устанавливаемые по концам линииэлектропередачи и обеспечивающие глубокоерегулирование нвпряженйя и частоты элект ропередачи.В аварийных режимах предусматриввется псдключение к линии тормозных55сопротивлений 30 с помощью выключателей 31.По концам линии предусматривается пофазная зашита от коротких замыканий. Линейные выключатели имеют пофазное управ 8ление, Для селективного действия защит устанавливаются различные установки на выключателях обоих цепей, а также предусматривается двукратное автоматическое пов торное включение.На линии электропередачи осушествляеъся непрерывный контроль параметров с помощью измерительно-ннформационных датчиков 32 (см, фиг, 6)Информация о параметрах режима ЛЭП, а также о параметрах передающей 2 и приемной 9 систем пе редается в систему 33 автоматического упрайения, где эта информация перерабатывается и сопоставляется с установленными параметрами и характеристиками, а затем (в соответствии с критериями и алгоритмами управления) система автоматического управления начинает воздействовать йв все регулирующие и коммутирующие эле менты электропередачи. Начальная установка заданных параметров и критериев, .а так же коррекция алгоритмов управления элек-, тропередачей осуществляется по.каналу 34 (см. фиг, 6).Предлагаемая конструкция линии электропередачи, схемы ее соединения и управле ,ния обеспечивают большую пропускную способность электропередачи и ее высокие технико-экономические показатели, значительно превосходящие аналогичные показа тели известных ЛЭП.Пропускная способность предлагаемых линий электропередач определяется формулой:00 Р .-2 - . -- в 8 л,ьве где О, О- напряжение в,начале и в койцэлинии (соответственно);д - угол между векторами напряжений Ои О рволновое сопротивление;- длина линии;с- волновая длина линии.Волновое сопротивление У - одна изосновных характеристик линии и определяеся формулойгде "э, С - эквивалентная индуктивность и рабочая емкость фвз линии (соответственно).Йля предлагаемой линии электропередачи при равенстве по величине токов, протекающих по 1 -ой и-ой цепям, значения па(4.) где)( . С - составляю(цие эквивалентнойсоо"соХиндуктйвности и рабочей емкости фаз (соответственно), обусловленные геометрически ми размерам( самих фаз (радиусом проводов, ц(агом и числом расщепления) и средне- геометрическим расстоянием ( Эс ) между двумя другими фазами цепей;М, С 1 - составляющие15 эквивалейтной индуктивности и рабочей емкости фаз (соответственно), обусловленные магнитным и электрическим влиянием цепей линии друг на друга, которое зависит от расстояния между цепями, т.е. от рас ф стояния между сближенными фазами в каждой паре, обозначенными сс , При установке между одноименными фазами разных цепей конденсаторных батарей, а между разНоименными фазами - разных цепеи реакто 25 ров, емкость и индуктивность последних учитываются как составляющие М 1 11 и С9 - угол между системами векторов напряжений цепей линии (между векторами напряжений каждой пары сближенных фаз),,Пля эквивалентной индуктивности обобщен ная формула 3, показывающая зависимость ве величины от указанных факторов, имеет вид: . 1-11- +Е 1 Еэ 2 О где э - эквивалентный радиус провода (азы);1;ц - среднегеометрическое расстоясрние л(ежду рассматриваемой фазой 1 -ойцепи и двумя другими фазами, принадлежащими П -ой цепи;д - расстояние между сближеннысми фазами,Из формулы 5 следует, что чем меньше расстояние между сближенными фазами 3, т,е. чем меныце расстояние между цепями, тем болеее значение имеет вторая составляющая пндуктивпости которая для минимально допустимых значений расстояний между сближенными фазами достигает 30: от величины первой составляющей, От геометрических расстояний зависит и составляющая рабочей емкости (. поэтвл(у при изм(;пении угла 9 от 0 до 130 (как следует из формул 3 и 4) в широких пределах и:(менются в личины экн 1(ив(1(ее(ой и(ее(уктивосе" 1 и рс(1 оееи раметров Ь и С в обобиц ииол( виде;(лРпи(:111(11 ютс как емкости (.,1а также величины в(ии- го соРОти влепи 51 и 111(О (Ус к(10 с 110(. О( 5 сти ЛЭ,оПри 9 = 1.80 1 Э 1 обладает минимал(5 ной и(уктииностью мак(.,ил(алы(ои ел(ко( ( 1 (лнаименыиим волновым сот(ротилением инаиболыцей пропускной способностью, превышающей пропускную способность обь(1- ных двухцепцых ЛЭв 12-15 рае 1.оГри 8 з 0 ЛЭП обладает наил(еньщей рабочей емкостью и минимальной пропускной способностью, а также на:(л(еиьгшей зарядной мо(цностью (6 = 20 ю Ср ),поэтому для нее требуется неболыиач лпяцность компенсирующих реакторов( О( р ),подключаемых к линии для выравниванияуровня напряжения при работе ее в режиме холостого хода и прп незначительнь(хнагрузках, В связи с этим в предлагаемойлинии электропередачи возможно регулиорование угла 6 в пределах от О, когдаолиния мало нагружена, до 180когдаопропускная способность линии в 1,2-1,5раза больше, чем обычных ЛЭП, при этомудельная мо(цность компенсирующих реакторов (киловар на киловатт передаваемойактивной мощности) предложенной ЛЭ 1 в1,6-1,8 раза меныие, чем обычных двухцепных ЛЭП того же напряжения, В результате достигается существенное снижение капитальных затрат. Кроме того, регулирование угла между системами векторов напряжений цепей позволяет вести режим линии оптимально в процессе ее раЗ 5 боты при изменении величины передаваемоймощности в пределах, составляющих 4045", от максимальной величины, Это позволяет достичь существенного улучшениятехнико-экономических показателей электО ропередачи при изменении передаваемоймошности в пределах от максимальнойвеличины Р,дс до величины (0,6 Рмакс Преимушество ЛЭП с фиксированным(нерегулируемым) значением угла сдвигамежду системами векторов напряжений цеопей в пределах 1806Оо по сравнению с обычнь(ми ЛЭП заключается только в пропускной способности.Для ЛЭП с регулируемым фазовым сдвигом между системами векторов напряженийцепей при изменении передаваемой моин(ости в пределах е(иже (й,(3-0,55) Р,д55нормальпь(е режил(ы выдерживаются путемглубокого регулирования напряжения с помощ(ю устройств 2(, устаовле 11.(х поКОНЦаМ ЛИНИИ, и С ПОМОЩЬЮ КОЛ 1(1:и(;ИРУК их ус(1 ойств 2 ф" уст 151(1 гн(1. (х ве(О 1 ь 60линии.При установке на линии дополнительных конденсаторных батарей 25 и реакторов 26 (см. фиг. 1) последние можно регулировать в диапазоне от нулевого по номинального значения их реактивной мощности за счет измерения фазового сдвига в пределах 0 - 120 .Для ЛЭП с нерегулируемым (фиксированным) значением угла между системами векторов напряжений цепей, ведение режи О мов при изменении величины передаваемой мощности можно осу 1 дествлять с помощью комненсируюших и регулируюших устройств, установленных вдоль линии, и устройств глубокого регулировангя напряжения, уста новленных по концам линии электропередачи. 55 При выполнении электропередачи с пвУмя воздушными линиями (см, фиг. 7-28)каждая линия состоит из трех проводов: 2провода 3-5 составляют одну трехфазнуюцепь, а провода 6-Я - другую. Проводамогут быть одиночные и расшепленные, фазы электропередачи сгруппированы тремяпарами проводов: 3-6, 4-7, 5-8. Между 25фазами каждой пары исключены конструктивные элементы опоры, их разделяет толь.ко воздушный промежуток. Все три парыпроводов располагаются в горизонтальной;(см. фиг. 7-14) или в вертикальной плос- ЗОкости (см. фиг. 25) по вершинам треугольника - неравностороннего (см. фиг, 15-18и 24) или равностороннего( см. фиг.19 и20),В качестве опор пля преплагаемых ЛЭГ 135предусматриваются портальные П-образные(см. фиг. 7-12, 14-18, 20 и 25) илцизолирующими (см, фиг. 13, 19, 23 и 24).Провода каждой пары сближены междусобой. Расстояние ь между ними (см, фиг.7)должно быть минимально допустимым по45условию диэлектрической прочности воздуха нри Плительнолл действии наибольшегорабочего напряжения, постигаюцего междусближенными фазами величины двойного5 Офазного напряженцл, а также с уч(тол 1(О;(действия коммутационных перенапряжений.Значения лц 1 цл 1 ально попустимьх расстояний между сблцж( ц 11 э 1 ли фазали с у(1(тмуказанных условий, полученные расчеТИ 1.мпутем, сос;.тагллют прцблцзцтельно 0,20,3 м пл:1 ЛЭ 1 35 кй, 0,75-0,8 м ияЛЭП 110 КВ, 1,5)-1,6) м пля 11 Э 1 221 к 1,2,1-2,4 м пля .1 Э 330 КВ, 3)-:3,8пля ЛЭ 500 к 1, 5(,3 Г;,0 м плл ЛЭ 1750 кР( ,5- 1 Р 0 л пля ЛЭ 11 115( к. Гасстояние(см,фиг. 7 и 1. 5) между отдельными парал 1 и фаз Определяется с учетом наличия между этими парами консттруктивньх элементов стойки опор 35 (см,фиг. 7 и 14) или траверсы 36 (см. фиг,15), а также горизонтальным смеценцем Ь (см.фцг. 15) одной пары фаз относительно другой по условиям работы проводов в пролете. Расстояние Ь (см. фиг.7) полжно практически равняться вели чине межфазного расстояния известных ЛЭП, взятых за прототип.Конструкции опор, показанных на фиг.11, 12 и 23, позволяют принять расстояние(", за минимально возможное путем исключения конструктивных элементов не .только между цепями, но и межпу фазами цепей.По условиям работы сближенных фаз каждой пары в пролете препусматривается установка между этими фазами изоляционных фиксирующих распорок 37 (см.фиг.22) в випе стержневых изоляторов, гирлянд изоляторов и других изоляционных конструкций, Если необходимая длина изоляционных распорок превышает расстояние между проводами, то распорки крепят поп некоторым углом к проводам, при этом пля исключения возможного склапыванияпроводов при продольном смешении одного из них угол наклона распорок, следующих друг за другом, поочередно меняют (по от- НОШЕНИЮ К ОДНОМУ 1 ьЧИ ПРУГОМУ ПРОВОПУ) или же распорки выполняют Ч -образными.Подвеска кажпой пары фаз на опоре осутцествляется слепуюпим образом.Обе фазы каждой пары с помощью гирлянд изоляторов илц щтыревых изоляторов крепят непосрепственно к траверсе. Подвеска провопов с помощью Ч -образных гирлянд цзоллторов 38 (см.фиг, 10) позволяет устранять в месте подвески возможные смещения проводов от их первоначального положения, обусловленные ветровыми нагрузками. Г 1 рц подвеске фаз к траверсам с помоцьо обычных гирлянд изоляторов 39 межпу сближенными фазами на опоре необходима установка изоляционных фиксирующих распорок 40 (цлц растяжек). Препусматрцваетсл также подвеска, при которой фаз, Ир 11 аплежапце ош 1 ой цепи, с помощью Обы 1 ных ц(п( Ч -образных гирллнп Изоляторов 1 О)е 11 нт к траверсе, фа:)ы лорой ц цц : Гол)О)ц ю Изоляторов пош шццают к рлатур ги ллнп ц;)олято)ов, поп; Оржц 1(ю 11 цх провна первой цепи (см, фцг.7).1 е фцг, 1 3 11 ро)оп(1 Одной 11 О 1 ц закреп л(.иь И( цср.и("1 ц 10 11 а(О 1 ц)укп(111 х тра.)пах( (1 ГРГЦОГ ТО 1)О( 1 (Ц 11 ИКР(.11 ЛЕ-щ 11, К: 1,1;+.1")ГЛ(О 111 1 ЦР 13 566 288лянп изоляторов. На фиг. 23 показанокрепление фаз как одной, ток и второй цепи с помощью гирлянд изоляторов, выполняющих роль изоляционных траверс. Иа//фиг. 24 дана конструкция опоры типа рюмка. Подвеска фаз средней пары осуществляется с помощью гирлянд изоляторов,одна из которых выполняет роль изолирующей траверсы,Лля устранения нежелательного отклонения нижних проводов 6-8 от своего первоначального положения под действием ветровых нагрузок предусматривается установка изолирующих распорок или растяжекк отдельным элементам опоры, (см. фиг.11,14), а для уменьшения пляски проводов -установка в пролете изолирующих стяжек,с помощью которых соединены фазы, принадлежащие разным парам (см. фиг, 7-9,15-17, 25).Стяжки могут выполняться в виде стержневых изоляторов или гирлянд изоляторов,причем, если расстояние между отдельнымипарами фаз превосходит необходимую подиэлектрическим характеристикам длинугирлянд изоляторов, растяжки доводят донеобходимой длины с помощью установкив средней ее части стержня или нити, выполненных из любого материала, обладающего достаточными механическими характеристиками,Приведенное описание касается конструктивного и схемного исполнения предлагаемой линии в виде щестифазных проводов.При необходимости дальнейшего увеличениясуммарной пропускной способности линииэлектропередачи с сохранением неизменными полосы отчуждения и основных габаритов опор линии предусматривается добавление к каждой паре сближенных фазныхпроводов третьего фазного провода, отстоящего от двух упомянутых проводов на томже расстоянии, т.е. все три сближенныхпровода будут расположены по вершинамравностороннего треугольника (см.фиг. 26),В этом случае линия будет состоять изтрех групп сближенных между собой трехпроводов 3-6-41, 4-7-42, 5-8-43, т,е,из девятифазных проводов, и будет эквивалентна трехцепной линии, у которой фазы(провода) 3,4,5 составляют первую цепь,провода 6,7,8 - вторую цепь, провода 41,4 2, 43 - третью цепь. Фазоповоротныеустройства, установленные по концам линии, предназначены для регулирования угласдвига между векторами напряжений, приложенных к трем фазным проводам каждойгруппы, в пределах 0-120 .При необходимости еше большего увели.ения пропускной способности линии электропередачп и сохранении неизменной пологиотчуждения к каждой групп, состоипей изтрех сближенных фаз, предусмотрива гсядобавление четвертого провода,т.е. однойиз фаз четвертой трехфазной пепи (см. фиг. 27),У этой линии сближенными будут следукппиефазы (проводо): 3-6-41-44, 4-7-42-45,5 8 4346, Такая линия эквивалентна четырехцепной электропередаче. Фазы (провода) 3,4,5 составляют первую цепь, фазы 6,7,8 - вторую цепь, фазы 41,42,43 третью цепь, фазы 44,45,46 - четвертую цепь. Необходимый диапозон регулирования между векторами напряжений, приложенных к фазам сближенных цепей, составляет 0-90В общем случае предлагаемая трехфазная линия электропередачи состоит из трехгрупп, содержащих П сближенных провоуу дов, Угол сдвига векторов напряжений, приложенных к сближенным фазам, равен21О=О: -На фиг. 28 изображена предлагаемаялиния электропередачи со сближением всех фаз до минимального допустимого расстояния. Такая конструкция электропередачи обеспечивает наибольшую пропускную способность.Распределение потенциалов в любойточке плоскости поперечного сечения предлагаемой линии электропередачи определяется соотношением:"вф771 е4 О 2, сВгтркГде Ч - потенциал в точке м, кВс. - заряд 1 -го провода (13-8, где 3- Ч - количество проводов ),45который определяется для каждого фазного провода как произведение емкости нанапряжение, т,е, Ч,.=СО1д;,- расстояние от 1-го провода( 1 = 3-8 ) до точки м;- расстояние от зеркального1 тцотображения 1 -го провода до точки м;- диэлектрическая проницаемостьовоздуха,Разность потенциалов двух точек, от 55 стоящих на некотором расстоянии друг отдруга характеризует напряженность поля вточках, расположенных на этом отрезке(Е кВм).Расчетами для пре плат аемой линии установлена зависимость напряженности (1:) вразличных точках плоскости поперечного се чеввя ливии от изменения угла сдвига (9) систем векторов напряжений цепей линии, Этв зависимость показывает, что при изЮ о мевевив угла 9 от 0 до 180 напряжевюсть электрического поля под провода- ми ликии уменьшается в несколько раз.Твк, например, для линии напряжением 1150 кВ с проводами 12 хАС 9-300 при горизонтальной подвеске всех фаз напряженность поля под средней парой сближенных проводов линии у опоры нв высоте 5 м от поверхности знмли изменяется с 10 кВ/м тези 9 = 0 до 1,5 кВ/м при6 з 180,. т.е. уменьшается более, чем в 6 раз, Так как напряженность поля известной линиипрактически руна напряженности поля линии при 9 = О, работа пред. Д вгвемой линии при 6 д 180 позволяет в данном случае снизить экологическое влияние по сравнению с известной линией более, чем и 6 раз.Лля ограничения аварийных влияний энергосистем, связываемых предлагаемой электропередачей, друг на друга линия снабжена и начале и в конце дополнительным комплектом выключателей и разъединителей, с помощью которых провода ливни соединяются так, что образуют фильтр прямой последовательности (см. фцг. Зб), Фильтр прямой последовательности состоит из шести сопротивлений, которые в раином случае образуются сопротивлениями шести проводов линии. Соединяя их в конце и в начале по схеме фильтра прямой последовательности, получают схему, обладающую всеми свойствами фильтра прямой носледовательностц, который при возникновении аварийных ситуаций илц.несимметричных нагрузок пропускает только симметричную составляющую прямой последовательности, что ограничивает передачу больших ава рнйных возмущений цз системы в систему.Предложенная электропередача перемен- кого тока может быть выполнена не толь ко с воздушноц линией электропередачи, но и с кабельной линией, При этом применяются двух- и трехжцльцые высоковольтные силовые кабели обычной конструитцц, а также маслонаполненные, газонаполнецные, сверхпроводящие, элегазовые и т,д, Особенность известных кабельных линий переменного тока- цх большая зарядная мощность .( 6 ), что огранцчцвает дальность передачи электроэнертцц на переменном токе по известным кабельным линиям.Характеристикой возможной протяженности кабельных лцнцй переменного тока является волцццца критической длины( С ) г,е. длины, прц которой зарядный ток кабеля цри холостом ходе лцнци раген величине предельного тока цатрузки. Эту величину тока и соответствующую ему зарядную мощность называют критическими. Для5 известных высоковольтных кабельных линий промышленной частоты критическаядлина не превышает 40-80 км, Протяженность кабельных линий не должна превыыать величину критической длины. Для ком 1 О пенсации реактивной мощности протяженныхкабельных линий переменного тока необходима установка компенсирующих устройствбольшой мощности,Предлагаемая электропередача (кабель15 ный вариант) обеспечивает регулированиевеличины зарядной мощности и широкихпределах от максимальной и ниже, (Зна-чение максимальной зарядной мощностипредлагаемой кабельной линии принимается.29 равным величине зарядной мощности известной кабельной линии),Благодаря регулированию величины зарядной мощности при сохранении большойпропускной способности кабельной линии25 критическая длина кабельной линии во много раз возрастает. Это увеличивает протяженность кабельных линий и расширяетобласть их применения. Кроме того, регулирование зарядной мощности кабельнойЗО линии позволяет уменьшить потребляемуюмощность устройств, устанавливаемых наконцах кабельных линий для компенсацииизбытка реактивной мощности, что повышает экономичность кабельных линий.35 Для предлагаемой кабельной линиипредусматривается применение диухжильных кабелей, к жилам которых подведенынапряжения, сдвинутые относительно другдруга на угол, изменяемый в зависимостио40 от режима в пределах 0-180 с помощью фазоповоротных устройств, присоединенных по концам кабельной линии и вточках присоединений к промежуточнымсистемамНа фцг. 29 показана электропередача скабельной линией в трехфазном исполнении.9 т шин Л,В,С питающей подстанции трехфазная система векторов напряжений О,О о, 0 подведена к фазосдвцгаюшему5 О устройству 1, которое осушествляет преобразолацце подведенной трехфазной системывекторов напряжений О А, О , Ов две трехфазцые системы векторов напряжеццй Оз, О, Оц О 6, От, ОЦ,55(где 3 - 8 - провода) ц обеспечиваетмежду этими сцстемамц угол сдвига, изменяемый в пределах 0-1" 0Подключение кабелей осуществляется.так, что к каждой цз двух жцл кабеля лц 60ццц подводят цацряжецце от разных систем(взаимные).Рабочая емкость каждой жилы кабеля представляет собой сумму собственной и взаимной частичных емкостей, Величина и знак взаимной емкости зависят от векторной разности напряжений, приложенных к жичам.Если к обеим жилам кабеля приложены напряжения, одинаковые по величине и соинапряжений: к жилам (проводам) 3 и 6первого кабеля - напряжения Ои Ок жилам (проводам) 4 и 7 второго кабеля - напряжения О и О т к жилам14(проводам) 5 и 8 третьего кабеля - напряжения О и О, Аналогичное подключение8осуществляется в конце кабельной линиина приемной подстанции. Фазоповоротноеустройство приемной подстанции обеспечивает преобразование двух трехфазных систем напряжений кабельной линии ОО, О и О, О, О 8 в одну трехфазнусистему напряжений О, О, Ос шинприемной подстанции, от которой осуществляется питание трехфазной нагрузки и передача мошности в систему 9,Аналогично схеме концевой приемной подстанции выполняется схема промежуточны х присоединений (присоединения к промежуточным)энергосистемам, осуществление промежуточного отбора мощности или подключениепромежуточного трехфазного источникаэнергии). Предлагаемая кабельная линияспособна обеспечить реверсивную работу,т.е. передачу мощности как от передающейподстанции к приемной, так и наоборот.Для исключения протекания токов в оболочках кабелей все они соединены и заземлены.Предлагаемая кабельная линия работает з 0 следуюшим образом.При передаче наибольших мощностей с помощью фазоповоротных устройств во всех трех кабелях устанавливается максимальный сдвиг напряжений, приложенных к их М жилам ( О = 180 ), При этом кабели (ка.: и в известной линии ) обладают максимальным значением рабочей емкости и, следовательно, наиболыпей величиной зарядной моцности, расходуемой на покрытие щ потерь в продольной индуктивности жил кабеля, которые вследствие передачи максимальных активных мощностей достигают наиболее шей величины, Таким образом, обеспечивается требуемый баланс по реактивной мошности кабельной линии и благоприятное распределение напряжения.Работа кабельной линии в максимальном режиме может осушествляться и пои уго о лах, меньших 180, например при 8 =120 .При уменьшении нагрузки, а также уменьшении передаваемой мощности в систему 9 на кабельной линии появляется избыток реактивной мощности, и линия с помощью фазосдвигаюших устройств переводится в режим малых значений угла 9о наименьшее значение которого равно 0 ,Благодаря этому зарядная мощность кабеля уменьшается и становится значительно меныло, чем у известных кабельных линий, Зарядная мощность прямо пропорциональна длине кабельной линии. У предлагаемой кабельной линии зарядная мощность может достигать величины, раиной зарядной мощности известной кабельной линии при большей длине, Следовательно, критическая длина предлагаемой кабелвной линии будет больше, чем у обычной, поэтому протяженность предлагаемых кабельных линий по сравнению с обычными будет больше.Это подтверждается следующими данными Зарядная мощность кабельной линии врасчете на одну жилу равна: . Ц =ОеС 0,где О - напряжение, приложенное к жиле кабеля;Ю - угловая частота;С, - рабочая емкость жилы кабеля на единицу длины;Ю - длина кабельной линии.Если значение ц и (ю постоянны, то изменить зарядную мощность линии можно пу ем воздействия на величину удельной рабочей емкости ( С), которая зависит от конструкции кабеля и угла сдвига приложенных напряжений.На фиг. 30 схематически показан двухжильный кабель, Если жилы (провода) например провода 3 и 6, заключены в общую оболочку 47 и разделены диэлектриком 48, при этом б - расстояние между жилами, Г - радиус жилы, Э - наружный диаметр кабеля. В общем случае для двухжильного кабеля (с учетом принятых обозначений), содержащего, например, жилы (провода) 3 и 6, имеют: