ПОДСТАНЦИЯ БИПОЛЯРНОЙ m-ВЕТВЕВОЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ ПОСТОЯННОГО ТОКА
SUBSTATION BIPOLAR m-BRANCHED DC POWER TRANSMISSION LINE

Изобретение относится к электроэнергетике.
Широко известна /1/ электропередача постоянного тока, содержащая параллельные ветви, в каждой из которых имеется один преобразователь (мост). Малое число мостов приводит к большим пульсациям токов и высокому уровню помех.
Прототипом предложения является /2/ подстанция биполярной, m-ветвевой электропередачи постоянного тока, содержащая в каждой ветви преобразовательные блоки, состоящие из выключателя, трансформатора и моста, а трансформаторы выполнены с электрическим сдвигом входных напряжений на 60/n (n>1) электроградусов, где n - число мостов в полуцепи (n>1), выносную линию заземления и заземление. Основной недостаток такой подстанции состоит в больших пульсациях тока и напряжения в линии постоянного тока и сети переменного тока, что объясняется низкой пульсностью преобразования.
Целью изобретения является снижение помех, потерь энергии, повышение надежности. Поставленная цель достигается за счет того, что полуцепи разбиты по парам, в каждой паре которых содержатся ветви разных полюсов, и трансформаторы одной полуцепи обеспечивают сдвиг напряжений на угол 30/n электроградусов относительно напряжений трансформаторов второй полуцепи, средняя точка полуцепей присоединена через выносную линию к контуру заземления, трансформаторы всякой последующей ветви обеспечивают сдвиг напряжений на угол 30/mn электроградусов относительно напряжений трансформаторов предыдущей ветви. Еще одно отличие состоит в том, что средняя точка каждой полуцепи присоединена к отдельному проводнику выносной линии, выполненной m-проводной. На фиг. 1, 2 приведены примеры схем подстанции электропередачи постоянного тока. К сети 1 переменного тока подключено 2mn преобразовательных блоков 2. Каждый из блоков содержит выключатели 3, трансформаторы 4, соединенные с преобразовательными мостами 5. Число мостов в каждом блоке n>2, общее число ветвей - m в каждой полуцепи. Блоки 2 через защитные реакторы 6 соединены с полуцепными проводами 7 и 8 линии. Второй вывод блоков 2 ветвей одной полуцепи (7 или 8) соединен с выводом одной ветви другой полуцепи, образуя нулевую (среднюю) точку, которая через отдельные провода 9 выносной заземляющей линии соединена с заземлением 10. На фиг. 2 представлен фрагмент схемы, связанный со средней точкой.
Подстанция работает следующим образом. Она известным образом преобразует один род тока (постоянный, переменный) в другой и связывает таким образом сеть 1 переменного тока и линию 7, 8 постоянного тока. Для этого трехфазные тиристорные мосты 5 работают в выпрямительном или инверторном режимах. Так как в сети 1 имеется синусоидальной формы напряжение, то на стороне постоянного тока ветвей каждого блока 2 имеются пульсации напряжения, кратные 6n, ибо для снижения гармоник трансформаторы 4 подают на мосты 5 напряжения, сдвинутые на 60/n электроградусов. То есть каждый блок 2 представляет собой 6n-пульсный преобразователь переменно-постоянного тока. В данном предложении трансформатор одного блока 2 одной полуцепи имеет сдвиг по отношению к трансформатору другого блока на угол 30/n электроградусов. Поэтому кратные 12n гармоники выпрямленного напряжения одной полуцепи противофазны аналогичным гармоникам другой полуцепи и взаимокомпенсируются не только за счет индуктивности реактора, но и за счет индуктивности выносной линии 9, которая может иметь значительную длину (до 30 км). Так как подстанция в каждом полюсе содержит m параллельных ветвей, и в каждой ветви обеспечивается дополнительный сдвиг питающих (переменных напряжений) трансформаторами 5 блоков 2 на угол 30/mn электроградусов относительно напряжений трансформаторов предыдущей ветви происходит подавление всех гармоник с кратностью 12mn в линиях 14, 15. Одновременно в сети 1 исчезают все гармоники кратностью до 12mn-1 и 12mn+1. Существенное снижение уровней высших гармоник в сетях постоянного и переменного токов снижает потери энергии и помехи.
Источники информации
1. Электрические системы. Под ред. В.А. Веникова. т. 3, М., «Высшая школа», 1972, стр. 59, рис. 1-22.
2. Ивакин В.Н. и др. Электропередачи и вставки постоянного тока и статические тиристорные компенсаторы. М., Энергоатомиздат. 1993, стр. 48, рис. 2.4.