Способ передачи электроэнергии

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19) ( 4(51) Н 02 3 3/00 И ОПИСА Е ИЭОБРЕТЕВИДЕТЕЛЬСТВУ ВТОРСКОМ еливерстовТрудовогонический л. В 5Г.И, Сорденаполитех;Вь ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ(56) 1, Авторское свидетельство Спо заявке У 2732456/24-07,кл. Н 02 С 7/00, 1979.2, Авторское свидетельство СССВ 566288, кл. Н 02 3 3/00, 1974.(54)(56) СПОС ЭНЕРГИИ, осущ фазового сдви на трехфазной отличаю с целью повьпп ности одноцеп дачи, осущест пределах 180о каждой из дву тора напряжен ПЕРЕДАЧИ ЭЛЕКТРОствляемыи при помощ а векторов напряжен линии электропередачи, щ и й с я тем,. что, ния пропускной способой линии электропереляют фазовый сдвиг ввекторов напряженийфаз относительно векя третьей фазы.лИзобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано в электротехнике при передаче электроэнергии по одноцепным трехфазным или двухфазным воздушным линиям элект 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 ности оптимизации режима по напряже-, нию и реактивной мощности.Известен способ передачи электроэнергии по электропередаче переменного тока,содержащейодноцепную трех фазную линию электропередачи, в которой провода расщепленных фаз расположены па концентрическим поверхностям и к которой приложена симметричная система напряжений 30Однако такая электропередача не позволяет изменять Фазовый сдвиг между векторами напряжений различных Фаз и, в частности,.создавать сдвиг, рав 0ный 180 С, в результате чего электропередача обладает ограниченной пропускной 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 2),45Способ, реализуемый с помощью такой электропередачи, заключается в том, что на линии электропередачи создается Фазовый сдвиг векторов напряжений одновременно всех Фаз оц- . 50 ной цепи на одинаковый угол относительно векторов напряжений соответствующих фаз другой цепи. Путем воздействия на Фазосдвигающие устройства можно добиться между напряжени ями сближенных проводов всех фаоз разных цепей угла, равного 180В этом случае электропередача обладает наибольшей пропускной способностью. Изменяя фазовый сдвиг междунапряжениями 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 повышенияпропускной способности и оптимизации электропередачи. Поэтому такая электропередача обладает повышенной пропускной способностью только в случае выполнения ее двухцепной.Целью изобретения является повышение пропускной способности одно- цепной линии электропередачи.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу передачи электроэнергии, осуществляемому при помощи фазового сдвига векторов напряжений на трехфазной линии электропередачи, осуществляют Фазовый сдвигОв 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.5-10- варианты 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 01 11, 00 различных фаз друг относительно друга. В зависимости от11388 режима нагрузки линии злектропереда чи угол между любой парой векторов Может быть в пределах 0-180 . Прио этом с помощью устройств 4-6 может одновременно изменяться также и вели чина векторов напряжений каждой из фаз линии.С помощью Фазосдвигающих устройств 4-6, установленных в конце линии электропередачи, обеспечивается сдвиг вектоО 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.20Электропередача может быть выполнена с фиксированными фазовыми сдвигами напряжений двух Фаз относительно напряжений третьей джазы, Наибольшая пропускная способность электро передачи обеспечивается в том случае, когда напряжения двух Фаз сдвинуты относительно напряжения третьей Фазы на 180 , т.е, по сравнению с симОметричной трехфазной системой напряжений напряжение одной фазы сдвинуто на +60 , а другой - на -60о 0Электропередача может быть выполнена также с регулирующими фазовыми сдвигами напряжений различных фаз.Изменение Фазового сдвига напряжений различных фаз линии электропередачи может быть непрерывным или дискретным. Для независимого изменения фазо вого сдвига напряжений 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 ющими устройствами по концам линии электропередачи. Отличительным является то, что каждое из устройств 12-14 воздействует на Фазосдвигающее устройство соответствующей од ной фазы. Так, например, устройство 12 синхронного управления воздейтвует на фазосдвигающие устройства 4,81 4установленные по концам линии в фа;зе А.На фиг. 2 показан вариант электропередачи, 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 2 и 1, 3 сближенных Фаз В и А, С обеспечивается с помощью Фазосдвигающих устройств 5. При фиксированном угле фазового сдвига между векторами напряжений сближенных ФазВ 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 ко" нец линии электропередачи через фазосдвигающие устройства 4-6 присоединен к трехфазным шинам А, В, С питающей стороны) могутобыть присоединены 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 электропередачи с присоединением к линииэцеккрропередачи в промежуточных точ 1138881ках мощных однофазных приемников:осветительной и двигательной нагрузок, тяговых подстанций электрифицированной железной дороги. Отбор мощности от линии осуществляется либо 5непосредственно, например, с помощьютрансформаторов Т 1 (питает осветительную и двигательную нагрузку) иТ 2 (трансформатор тяговой подстанции),либо с помощью отходящих линий с про Оводами 2 и 1, 3 и трансформаторов ТЗ(питает осветительную нагрузку). Причем питание промежуточных однофазныхприемников может осуществляться какв случае передачи мощности от одних 15трехфазных шин А, В, С к другим, такодновременно и от двух трехфазныхшин А, В, С, т.е. с двух сторон.,На фиг. 5-10 изображены опоры 21и элементы подвески проводов .22 линии электропередачи, На Фиг. 5-7 и 9провода всех Фаз на опорах расположены в одной плоскости, параллельнойоси.линии электропередачи, фазы могут быть выполнены расщепленными. 25На Фиг. 8 изображена опора с про.водами расщепленных Фаз, расположенных по концентрическим поверхностям,а на фиг. 10 - опора с расположениемпроводов 1, 3 и 2 Фаэ А, С и В друг щопод другом.Провода отдельных фаз приближеныдруг к другу. Для Ьиксации проводовразличных Фаэ в пролетах установленыэлектроизоляционные распорки (не по- Зказаны).На линии электропередачи (фиг.510) сечения проводов 1-3 выполняютсяодинаковыми либо сечение провода 2средней фазы (Фиг. 5-.8) выполняетсябольшим, чем сечения проводов 1, 3крайних Ьаз,Электропередача при связи двухсистем (фиг, 1) работает следующимобразом.451Со стороны передающей системы 7к Фазосдвигаюшим устройствам 4-6 подается симметричная тоехЬазная система напряжений 6, Н, Ус (фиг,11).Для повышения пропускной способности оэлектропередачи векторы напряженийдвух фаз сдвигаются относительнрвектора напряжения третьей Ьазы дооф180 , Например, векторы 0 и Бсдвигаются до 180 относительно век-отора 0 (Фиг. 12). При этом общаяиндуктивность линии становится наи"меньшей, емкость наибольшей, волновое сопротивление линии наименьшим,а натуральная мощность наибольшей,в результате чего достигается наибольшая пропускная способность.Сдвиг векторов напряжений двухфаз относительно вектора напряжениятретьей фазы создается с помощьюфазосдвигающих устройств 4 и 6 соответственно фаз А и С.Наибольший эФЬект от повьппенияпропускной способности достигаетсяв том случае, когда провода фазы В,напряжение которой сдвинуто относительно напряжений фаз А и С на 180расположены между проводами фаз Аи С (Ьиг; 5-8, провода 2 Ьазы В расположены между проводами 1 фазы Аи проводами 3 фазы С).Электропередача может быть выполнена с фиксированным Ьазовым сдвигом на 180 напряжений двух фаз пооотношению к напряжению третьей Ьазы.При выполнении электропередачис регулируемым фазовым сдвигом управление фазосдвигающими устройствамив каждой Ьазе по концам линии осущест-.вляется синхронно, в результате чегонесимметрия напряжений по Фазам, об"разованная фазосдвигающими устройствами на передающем конце, ликвидируется Фазосдвигающими устройствамина приемном конце, и в приемную систему 8 поступает симметричная трехфазная система напряжений.При снижении нагрузки, передаваемой по линии электропередачи, дляоптимизацйи ее режима фазовый сдвигмежду напряжением б и напряжениямиЙд и Ос изменяется, в результате чегоизменяются индуктивность и емкостьлинии, а тем самым и величина зарядной мощности линии, при этом установки специальных шунтирующих реакторовне требуется,При сдвиге векторов напряжений двухфаз относительно вектора нпряжениятретьей фазы на 180 пропускная способность предлагаемой электропередачи в 1,6-4,0 раза вьппе пропускной способности обычных одноцепных электропередач,Аналогично электропередаче поФиг, 1 работает электропередача, представленная на фиг. 2,Особенностью работы электропередачи, показанной на Ьнг. 3, является то, что оптимизация режима ее работы осуществляется с помощью фазосдвига113888ющих 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- О рог (питания электровозов) и примыкающих мощных однофазных потребителей, например поселков городского и сельского типов, тепличных хозяйстви т.д. В этом случае исключается тре тий провод (фаза) продольной линии электропередачи, присоединенной через фазосдвигающие устройства 4-6 к трехфазным шинам А, В, С.В рассмотренных вариантах электро передачи в качестве фазосдвигающих 1 8устройств, установленных на передающем и приемном концах электропередачи, могут быть использованы многиеизвестные технические решения, Приприсоединении к приемному концу электропередачи мощной однофазной нагруз"ки необходимость в симметрирующихфазосдвигающих устройствах конца линии вообще отпадает,Предлагаемое. изобретение может быть использовано при создании одно- цепных электропередач как при,сравни тельно невысоких напряжениях бкВ, так и при высоких и сверхвысоких напряжениях 330-1150 кВ для связи различных систем, потребителей и источников одной системы , электрификации железных дорог , питания, мощных однофазных потребите - лей.А дф:1138881 ставитель М. Поляковхред М.Гергель ор М. Леонтю Николайчук К едакт 2 но лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектна Заказ 10701/42 ВНИИПИ по де 113035, Иомитета СССРоткрытийкая наб д.