Высоковольтная электрическая сеть

(71) Заявител ьвовский ордена Ленина политехнический инст(54) ВЫСОКОВОЛЬТНАЯ ЭЛСЕТЬ ЧЕСК А Изобретение относится к электротехнике, .Ны параллельно соединенные конденсатор в частности к схемам работы высоковольт- и коммутационный аппарат, причем при ных сетей в неполнофазном режиме., неполнофазном режиме происходит раоИзвестна высоковольтная сеть, со- шунтирование конденсатора в соответствую- держащая генератор, трансформаторы или щей фазе для компенсации индуктивного автотрансформаторы, линию электропере- сопротивления Г 2. дачи, снабженную соответствующей ком- Недостатком этой сети является то, мутационной аппаратурой, и комплексную что эффект симметрирования достигается нагрузку. В этой высоковольтной сети в только для схемы с одноцепной радиаль послеаварнйных либо ремонтных режимах о ной линией, работающей в блоке с двух- осуществляется передача энергиипере- .обмоточным трансформатором. водом сети в неполнофазный режим Ц. Бель изобретения - расширение обНедостатком таких высоковольтных сеъ- ласти применения. тей является невозможность передачи боль. Поставленная цель достигается в ва.ших величин мощности по условию допуо з соковольтной электрической сети, содертимой несимметрии в питающих генерато- жащей трансформаторы с заземленной рах и комплексной нагрузке за счет пс нейтралью, линию электропередачи и по явления значительных токов обратной пос- крайней мере одно устройство для симледовательности. метрирования неполнофазного режима,Наиболее близкой к предлагаемой яв; ф состоящее по крайней мере из одной цепи ляется высоковольтная сеть, содержащая из параллельно соединенных конденсатора .трансформатор и линию электропередачи, и коммутационного аппарата, благодаря в цепь вторичной обмотки трансформа- гому, что иэйтрйль по крайней мере однъ тора, соединенной в треугольник, включе- го трансформатора заземлена через уст3 94219ройство для симметрирования неполнофазного режима, при этом сопротивлениеконденсатора на промышленной частотеравно по модулю 1/3 индуктивного сопротивления цепи нулевой последовательности,в которую включен конденсатор,Параллельно конденсаторам включенызащитные элементы с пороговой характеристикой срабатывания,В неполнофазном режиме указанная 10линия 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 контуромзаземления подстанции установлены параллельно защитный элемент с пороговойхарактеристикой срабатывания и коммутационный аппарат.На фиг. 1 показана предлагаемая высоковольтная сеть; на фиг. 2 - та же высоковольтная сеть, в которой параллельноконденсаторам и коммутационным аппаратам включены защитные элементы; нафиг. 3 - высоковольтная сеть, содержащаяна приемном (передающем) конце линииэлектропередачи два автотрансформатора.или трехобмоточных трансформатора, подключенных к разным секциям сборных шин,.в которой и неполнофазном режиме работы Линии электропередачи они питаютсяот выделенной секции шин через один из35имеющихся на подстанции автотрансформаторов ( трехобмоточных трансформаторов)который получает питание от системы через обмотку соединенную в треугольник.На фиг, 4 - высоковольтная сеть, в ко 40торой у части трансформаторов сети, питающихся от шин автотрансформатора, внейтрапи которого установлены конденсаторы, между нейтральным выводом иконтуром заземления подстанции уста 45новлены параллельно защитный элементс пороговой характеристикой срабатывания и коммутационный аппарат.Высоковольтная электрическая сеть(фиг, 1) состоит из генератора (источника питания) 1, трансформатора (авто 50трансформатора) 2, установленного напередающей подстанций и подключенногок шинам 3 этой подстанции. К этим жешинам подключена нагрузка 4 и высоковольтная линия 5, соединяющая с по.моцпю коммутационных аппаратов 6 и 7шины 3 передацей подстанции с шинами 8 при мнг. и подстанции, на которой 9 4установлен 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 15, 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 19Параллельно 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 источникапитания.Соотношения между токами обратной и нулевой последовательности обратно пропорциональны входным комплексным сопротивлениям эквивалентных схем этих последовательностей, определенных , от носительно мест продольной несимметрии 15, 16 и 17 реальной высоковольтной сети.Важно учесть, что входные сопротивления схемы нулевой последовательности носят, в основном, индуктивный характер.5 942Снижение токов обратной последовательности может быть достигнуто за счет снижения эквивалентных входных сопротивлений схемы нулевой последовательностиотносительно мест разрыва реальной сети.Так как реальные сопротивления нулевой последовательности отдельных элементов сети определяются параметрамиэтих элементов и для конкретной сетинеизменны, то снижение величин входных 1 Осопротивлений схемы нулевой последовательности достигнуто за счет включения вв нейтрали соответствующих трансформаторов батарей конденсаторов, Электрическое сопротивление этих конденсаторов напромышленной частоте в идеале должноравняться по модулю 1/3 индуктивногосопротивления той ветви эквивалентнойсхемы замещения нулевой последовательности, в рассечку которой включена емкость конденсаторов,При этом модули входных сопротивлений схемы нулевой последовательностиуменьшаются, что обеспечивает существенное улучшение режима работы реальной сети. После восстановления нормального режима работы высоковольтнойсети конденсаторов батареи, после некоторых видоизменений в схеме их соединения могут быть использованы как обычные конденсаторы поперечной либо продольной компенсации реактивной мощности высоковольтной сети.Следует указать, что реализация высоковольтной сети в соответствии с прин-Зципиальной схемой (фиг. 1) требует установки конденсаторов завышенной мощности и изменяет параметры аварийных режимов сети.Вариант сети, в котором реализованы 40все достоинства нормального режима и помере возможности устранены недостатки,связанные с утяжением аварийных режи-.мов, представлен на фиг. 2.При появлении на конденсаторах перенапряжений аварийного режима защитныйэлемент 20 (фиг. 2) срабатывает и шуитирует конденсаторную батарею, препятствуя ее повреждению и обеспечиваяусловия протекания аварийных режимов,аналогичные как для схемы сети:без конденсаторов.Коммутационный аппарат 1 9 служит,для обеспечения ввода и вывода батареииз работы, а также для гашения электрической дуги в защитном элементе 20при его срабатывании.В высоковольтной сети, реализованной в соответствии с фиг, 1 и 2, посредством уста новки конде нсаторов 18 достигается компенсация индуктивного сопротивления только для одного элемента схемы замещения нулевой последовательности, Г 1 ри 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 3233, 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 которого 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, 3334 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 конденса 7 94219 торов в нейтрали автотрансформатора 22 обеспечивается компенсация индуктивного сопротивления автотрансформатора 22 и части линии электропередачи 5 до точки несимметрии 16. ЗЗначения эквивалентных входных сопротивлений схемы нулевой последовательности относительно мест разрыва по сравнению с вариантами высоковольтной сети (фиг, 1 и 2) значительно уменыиают О ся.При наличии эквивалентной нагрузки, питающейся от обмотки среднего напряжения автотрансформатора 13 через трансформаторы с заземленной нейтрапью, 1 з установка конденсаторов в нейтрали ав тотрансформатора 13 нецелесообразна, поскольку в этом случае конденсаторы не оказывают существенного влияния на режим работы высоковольтной сети. 0Установка конденсаторов 18 в нейтрали трансформатора 36 щунтирует эквивалентную нагрузку 14 за счет компенсации индуктивности трансформатора 36 в схеме нулевой последовательности, что существенно улучшает режим.Установка конденсаторов 18 в нейтрали автотрансформатора 13 целесообразна в том случае, если существует воэможность заземления нейтралей всех транс- ЗО форматоров нагрузки, питающихся от обмотки среднего напряжения автотрансформатора 13 через искровой промежуток, В качестве примера на фиг. 5 показано заземпенив через искровой проме-Зз 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 4 о чае в нейтрали автотрансформатора 13 и обеспечивают компенсацию его индуктивного сопротивления нулевой последовательности.Реалиэацияпредполагаемого изобретения З позволит резко повысить надежность работы высоковольтных трехфазных се тей, что в ряде случаев позволит отказаться от сооружения дополнительных воздушных линий. 9 8формула иэобрете ния1. Высоковольтная электрическая сеть,содержащая трансформаторы с заземленной нейтралью, линию электропередачии по крайней мере одно устройство длясимметрирования неполнофазного режима,состоящее по крайней мере из одной цепииэ параллельно соединенных конденсатораи коммутационного аппарата, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью расширения области применения, нейтральпо крайней мере одного трансформаторазаземлена через устройство для симметрирования неполнофазного режима, приэтом сопротивление конденсатора на промышленной частоте равно по модулю 1/3индуктивного сопротивления цепи нулевойпоследовательности, в которую включенконденсатор.2, Высоковольтная сеть по и. 1, о т -л и ч а ю .щ а я с я тэм, что параллельно конденсаторам включены защитныеэлементы с пороговой характеристикойсрабатывания.3. Высоковольтная сеть по и. 1, о тл и ч а ю щ а я с.я тем, что в непопнофазном режиме указанная линия подсоединена к обмотке трансформатора, другая обмотка которого, собранная в треугольник, подсоединена к электрическойсети.4. Высоковольтная сеть по и. 1, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что у частитрансформаторов сети, питающихся отшин трансформатора, в нейтрали которого установлены конденсаторы, между нейтральным выводом и контуром заземленияподстанции установлены параллельно защитный элемент с пороговой характеристикой срабать 1 вания и коммутационныйаппарат.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Рудь В. Ф. Электроснабжение двумя фазами по сетям с заземленной нейтралыо. Труды Саратовского институтамеханизаций сельского хозяйства. 1967,вып, 40.2, Авторское, свидетельство СССРЗаказ 4858/48 Тираж ВНИИПИ Государс по делам изобре 113035, Москва, 669венного комитета ССтений и открытийЖ, Раушская наб., д. ПодписноеСР