RU124074U1

RU124074U1 - HIGH VOLTAGE DC ELECTRICITY TRANSMISSION SYSTEM

Info

Publication number: RU124074U1
Application number: RU2012134803/07U
Authority: RU
Inventors: Шамсумухамет Исламович Вафин; Александр Владимирович Видинеев
Priority date: 2012-08-02
Filing date: 2012-08-02
Publication date: 2013-01-10

Abstract

Полезная модель относится к области электротехники, направлена на совершенствование передающей и принимающей подстанций, предназначена для передачи постоянного тока, и может найти применение при модернизации существующих силовых кабельных линий электропередачи трехфазного переменного тока, а также для вновь сооружаемых силовых кабельных линий электропередачи. Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является повышение надежности системы передачи электроэнергии постоянным током высокого напряжения, повышение ее экономичности за счет передачи постоянного тока большой мощности по существующей силовой кабельной линии электропередачи трехфазного переменного тока, а также упрощение передающей и принимающей подстанций за счет сокращения оборудования. Технический результат достигается тем, что в системе передачи электроэнергии постоянным током высокого напряжения, содержащей генератор переменного тока, соединенные между собой передающую подстанцию и принимающую подстанцию, при этом передающая подстанция содержит повышающий трансформатор, первичная обмотка которого соединена с генератором переменного тока и выпрямительные устройства, входы которых соединены с вторичной обмоткой повышающего трансформатора, а принимающая подстанция содержит высоковольтные преобразователи постоянного тока в переменный ток, соединенные с потребителем переменного тока, согласно заявляемой полезной модели, передающая подстанция и принимающая подстанция соединены между собой силовым электрическим кабелем с первой, второй, третьей жилами, существующей конфигурации силовой кабельной линии электропередачи трехфазного переменного тока, в передающую подстанцию дополнительно введены первый, второй и третий сглаживающие реакторы, выпрямительные устройства представляют собой первый, второй и третий автономные однофазные преобразователи переменного напряжения в постоянное, которые являются первым, вторым и третьим автономными источниками постоянного тока с одинаковыми значениями напряжений постоянного тока, генератор переменного тока выполнен в виде трехфазного генератора переменного тока, повышающий трансформатор выполнен в виде силового трансформатора трехфазного переменного напряжения, в котором фазы первичной обмотки соединены между собой по схеме «треугольник», а фазы вторичной обмотки - по схеме «звезда», при этом соответствующая фаза вторичной обмотки соединена, соответственно с соответствующим началом «а», «b», «с» соответствующей фазы, соответственно, первого, второго и третьего автономных однофазных преобразователей переменного напряжения в постоянное, соответствующие концы фаз «х», «у», «z» которых соединены между собой по схеме «звезда», средняя точка которой занулена, причем положительный потенциал первого, второго и третьего автономных однофазных преобразователей переменного напряжения в постоянное подключен, соответственно, к первому, второму и третьему сглаживающим реакторам, в свою очередь подключенным, соответственно, к первой, второй и третьей жилам силового электрического кабеля, а отрицательные потенциалы первого, второго и третьего автономных однофазных преобразователей переменного напряжения в постоянное соединены между собой по схеме «звезда», средняя точка которой заземлена, в принимающей подстанции высоковольтные преобразователи представляют собой первый, второй и третий автономные однофазные высоковольтные преобразователи постоянного тока в переменный ток, соответствующие начала «а», «b», «с» соответствующих фаз которых соединены с потребителем переменного тока, а соответствующие концы фаз «х», «у», «z» которых соединены между собой по схеме «звезда», средняя точка которой занулена, при этом положительный потенциал первого, второго и третьего автономных однофазных высоковольтных преобразователей постоянного тока в переменный ток подключен, соответственно, к первой, второй и третьей жилам силового электрического кабеля, а отрицательные потенциалы первого, второго и третьего автономных однофазных высоковольтных преобразователей постоянного тока в переменный ток соединены между собой по схеме «звезда», средняя точка которой заземлена, при этом в систему передачи электроэнергии дополнительно введен возвратный проводник, который выполнен из металла, проложен в земле и соединяет среднюю точку, соединенных между собой по схеме «звезда», отрицательных потенциалов первого, второго и третьего автономных однофазных преобразователей переменного напряжения в постоянное со средней точкой, соединенных между собой по схеме «звезда», отрицательных потенциалов первого, второго и третьего автономных однофазных высоковольтных преобразователей постоянного тока в переменный ток. 1 ил. The utility model relates to the field of electrical engineering, aimed at improving the transmitting and receiving substations, is intended for direct current transmission, and can be used in the modernization of existing power cable transmission lines of three-phase alternating current, as well as for newly constructed power cable transmission lines. The problem to which the claimed utility model is directed is to increase the reliability of a high-voltage direct current power transmission system, increase its efficiency by transmitting high-power direct current through an existing three-phase alternating current power cable, and simplifying the transmitting and receiving substations by equipment reductions. The technical result is achieved in that in a high voltage direct current electric power transmission system comprising an alternating current generator, a transmitting substation and a receiving substation interconnected, the transmitting substation containing a step-up transformer, the primary winding of which is connected to an alternator and rectifier devices, inputs which are connected to the secondary winding of the step-up transformer, and the receiving substation contains high-voltage DC converters According to the claimed utility model, the transmitting substation and the receiving substation are interconnected by a power electric cable with first, second, third cores, an existing configuration of a three-phase alternating current power cable, to a transmitting substation the first, second and third smoothing reactors are introduced, rectifying devices are the first, second and third autonomous single-phase converters AC voltage to DC voltage, which are the first, second and third autonomous DC sources with the same values of DC voltage, the alternator is made in the form of a three-phase alternating current generator, the step-up transformer is made in the form of a three-phase AC voltage power transformer in which the phases are primary the windings are interconnected according to the "triangle" scheme, and the phases of the secondary winding - according to the "star" scheme, while the corresponding phase of the secondary windings connected, respectively, with the corresponding beginning "a", "b", "c" of the corresponding phase, respectively, of the first, second and third autonomous single-phase AC / DC converters, the corresponding ends of the phases "x", "y", "z" of which interconnected according to the "star" scheme, the midpoint of which is zero, and the positive potential of the first, second and third autonomous single-phase AC / DC converters is connected, respectively, to the first, second and third smoothing reactors Oram, in turn, is connected, respectively, to the first, second and third veins of the power electric cable, and the negative potentials of the first, second and third autonomous single-phase AC to DC converters are interconnected according to the "star" circuit, the middle point of which is grounded, in high-voltage converters of the receiving substation are the first, second, and third autonomous single-phase high-voltage DC-to-AC converters, corresponding to the beginning of "a", "b "," C "of the corresponding phases of which are connected to the alternating current consumer, and the corresponding ends of the phases" x "," y "," z "of which are interconnected according to the" star "scheme, the midpoint of which is zero, while the positive potential of the first, the second and third autonomous single-phase high-voltage DC / AC converters are connected, respectively, to the first, second and third conductors of the power electric cable, and the negative potentials of the first, second and third autonomous single-phase high-voltage converters The sources of direct current to alternating current are interconnected according to the "star" scheme, the middle point of which is grounded, while the return conductor, which is made of metal, is laid in the ground and connects the middle point connected to each other according to the " star ", negative potentials of the first, second and third autonomous single-phase AC to DC converters with a midpoint, interconnected according to the" star "scheme, negative potentials first, second and third autonomous single-phase high-voltage converters of direct current to alternating current. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к области электротехники, направлена на совершенствование передающей и принимающей подстанций, предназначена для передачи постоянного тока, и может найти применение при модернизации существующих силовых кабельных линий электропередачи трехфазного переменного тока, а также для вновь сооружаемых силовых кабельных линий электропередачи.The utility model relates to the field of electrical engineering, aimed at improving the transmitting and receiving substations, is intended for direct current transmission, and can be used in the modernization of existing power cable transmission lines of three-phase alternating current, as well as for newly constructed power cable transmission lines.

Наиболее близкой к заявляемому техническому решению является однопроводная система передачи электроэнергии по патенту РФ №2120170, МПК H02J 1/00, 10.10.1998, содержащая электрическую станцию с однофазным генератором переменного тока, соединенные между собой высоковольтным проводом, передающую подстанцию и принимающую подстанцию с приемным устройством, при этом передающая подстанция содержит повышающий трансформатор, первичная обмотка которого соединена с однофазным генератором переменного тока, выпрямительное устройство, вход которого соединен с вторичной обмоткой повышающего трансформатора, а выход подключен к батарее конденсаторов, причем приемное устройство принимающей подстанции содержит высоковольтный приемный конденсатор, подключенный к высоковольтному преобразователю постоянного тока в переменный трехфазный ток, соединенному с потребителем трехфазного переменного тока и выполненному с возможностью понижения уровня переменного трехфазного напряжения до величины, необходимой потребителю трехфазного переменного тока, а высоковольтный провод соединяет положительный вывод батареи конденсаторов передающей подстанции с положительным выводом высоковольтного приемного конденсатора принимающей подстанции.Closest to the claimed technical solution is a single-wire power transmission system according to the patent of the Russian Federation No. 2120170, IPC H02J 1/00, 10.10.1998, containing a power plant with a single-phase alternator, interconnected by a high-voltage wire, a transmitting substation and a receiving substation with a receiving device wherein the transmitting substation contains a step-up transformer, the primary winding of which is connected to a single-phase alternator, a rectifier device, the input of which is connected is connected to the secondary winding of the step-up transformer, and the output is connected to a capacitor bank, and the receiving device of the receiving substation contains a high-voltage receiving capacitor connected to a high-voltage converter of direct current to alternating three-phase current connected to a consumer of three-phase alternating current and configured to lower the level of alternating three-phase voltage to the value required by the consumer of three-phase alternating current, and the high-voltage wire connects integral output of the capacitor bank of the transmitting substation with a positive terminal of the high-voltage receiving capacitor of the receiving substation.

Приемное устройство принимающей подстанции имеет также устройство формирования отрицательного потенциала (УФОП), содержащее аккумуляторную батарею, преобразователь постоянного тока в переменный, выход которого через выпрямительное устройство, повышающее ток, подключен к конденсаторной батарее УФОП, отрицательный вывод которой соединен с отрицательным выводом высоковольтного приемного конденсатора, а также зарядное устройство.The receiving device of the receiving substation also has a negative potential forming device (UFOP) containing a storage battery, a direct current to alternating current converter, the output of which is connected to a UFOP capacitor bank through a rectifier that increases current, the negative terminal of which is connected to the negative terminal of the high-voltage receiving capacitor, as well as a charger.

Передающая подстанция формирует положительные заряды электричества и передает их на принимающую подстанцию, которая преобразует полученные положительные заряды электричества в переменный трехфазный ток стандартной частоты и подает его потребителям.The transmitting substation generates positive charges of electricity and transfers them to the receiving substation, which converts the received positive charges of electricity into an alternating three-phase current of standard frequency and supplies it to consumers.

Основным недостатком данного технического решения является то, что передача электроэнергии постоянным током высокого напряжения осуществляется по одному проводу воздушной ЛЭП, поэтому надежность системы передачи зависит от надежности одного провода воздушной ЛЭП, вероятность обрыва которой или замыкания накоротко, достаточно велика.The main disadvantage of this technical solution is that high-voltage direct current electricity is transmitted through one wire of an overhead power line, so the reliability of the transmission system depends on the reliability of one wire of an overhead power line, the probability of which is broken or short-circuited is quite high.

Кроме этого, недостатком является сложность системы из-за наличия в передающей подстанции батареи конденсаторов, а в принимающей подстанции - сложного устройства формирования отрицательного потенциала.In addition, the disadvantage is the complexity of the system due to the presence of a capacitor bank in the transmitting substation, and a complex device for generating negative potential in the receiving substation.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является повышение надежности и экономичности системы передачи электроэнергии постоянным током высокого напряжения за счет передачи постоянного тока большой мощности по существующей силовой кабельной линии электропередачи трехфазного переменного тока, вероятность обрыва которой или замыкания на землю невелика, а также упрощение передающей и принимающей подстанций за счет сокращения оборудования.The problem to which the claimed utility model is directed is to increase the reliability and efficiency of the high voltage direct current electric power transmission system by transmitting high power direct current through an existing three-phase alternating current power cable, which is unlikely to break or short to ground, and simplification of the transmitting and receiving substations by reducing equipment.

Технический результат достигается тем, что в системе передачи электроэнергии постоянным током высокого напряжения, содержащей генератор переменного тока, соединенные между собой передающую подстанцию и принимающую подстанцию, при этом передающая подстанция содержит повышающий трансформатор, первичная обмотка которого соединена с генератором переменного тока и выпрямительные устройства, входы которых соединены с вторичной обмоткой повышающего трансформатора, а принимающая подстанция содержит высоковольтные преобразователи постоянного тока в переменный ток, соединенные с потребителем переменного тока, согласно заявляемой полезной модели, передающая подстанция и принимающая подстанция соединены между собой силовым электрическим кабелем с первой, второй, третьей жилами, существующей конфигурации силовой кабельной линии электропередачи трехфазного переменного тока, в передающую подстанцию дополнительно введены первый, второй и третий сглаживающие реакторы, выпрямительные устройства представляют собой первый, второй и третий автономные однофазные преобразователи переменного напряжения в постоянное, которые являются первым, вторым и третьим автономными источниками постоянного тока с одинаковыми значениями напряжений постоянного тока, генератор переменного тока выполнен в виде трехфазного генератора переменного тока, повышающий трансформатор выполнен в виде силового трансформатора трехфазного переменного напряжения, в котором фазы первичной обмотки соединены между собой по схеме «треугольник», а фазы вторичной обмотки - по схеме «звезда», при этом соответствующая фаза вторичной обмотки соединена, соответственно с соответствующим началом «а», «b», «с» соответствующей фазы, соответственно, первого, второго и третьего автономных однофазных преобразователей переменного напряжения в постоянное, соответствующие концы фаз «х», «у», «z» которых соединены между собой по схеме «звезда», средняя точка которой занулена, причем положительный потенциал первого, второго и третьего автономных однофазных преобразователей переменного напряжения в постоянное подключен, соответственно, к первому, второму и третьему сглаживающим реакторам, в свою очередь подключенным, соответственно, к первой, второй и третьей жилам силового электрического кабеля, а отрицательные потенциалы первого, второго и третьего автономных однофазных преобразователей переменного напряжения в постоянное соединены между собой по схеме «звезда», средняя точка которой заземлена, в принимающей подстанции высоковольтные преобразователи представляют собой первый, второй и третий автономные однофазные высоковольтные преобразователи постоянного тока в переменный ток, соответствующие начала «а», «b», «с» соответствующих фаз которых соединены с потребителем переменного тока, а соответствующие концы фаз «х», «у», «z» которых соединены между собой по схеме «звезда», средняя точка которой занулена, при этом положительный потенциал первого, второго и третьего автономных однофазных высоковольтных преобразователей постоянного тока в переменный ток подключен, соответственно, к первой, второй и третьей жилам силового электрического кабеля, а отрицательные потенциалы первого, второго и третьего автономных однофазных высоковольтных преобразователей постоянного тока в переменный ток соединены между собой по схеме «звезда», средняя точка которой заземлена, при этом в систему передачи электроэнергии дополнительно введен возвратный проводник, который выполнен из металла, проложен в земле и соединяет среднюю точку, соединенных между собой по схеме «звезда», отрицательных потенциалов первого, второго и третьего автономных однофазных преобразователей переменного напряжения в постоянное со средней точкой, соединенных между собой по схеме «звезда», отрицательных потенциалов первого, второго и третьего автономных однофазных высоковольтных преобразователей постоянного тока в переменный ток.The technical result is achieved in that in a high voltage direct current electric power transmission system comprising an alternating current generator, a transmitting substation and a receiving substation interconnected, the transmitting substation containing a step-up transformer, the primary winding of which is connected to an alternator and rectifier devices, inputs which are connected to the secondary winding of the step-up transformer, and the receiving substation contains high-voltage DC converters According to the claimed utility model, the transmitting substation and the receiving substation are interconnected by a power electric cable with first, second, third cores, an existing configuration of a three-phase alternating current power cable, to a transmitting substation the first, second and third smoothing reactors are introduced, rectifying devices are the first, second and third autonomous single-phase converters AC voltage to DC voltage, which are the first, second and third autonomous DC sources with the same values of DC voltage, the alternator is made in the form of a three-phase alternating current generator, the step-up transformer is made in the form of a three-phase AC voltage power transformer in which the phases are primary the windings are interconnected according to the "triangle" scheme, and the phases of the secondary winding - according to the "star" scheme, while the corresponding phase of the secondary windings connected, respectively, with the corresponding beginning "a", "b", "c" of the corresponding phase, respectively, of the first, second and third autonomous single-phase AC / DC converters, the corresponding ends of the phases "x", "y", "z" of which interconnected according to the "star" scheme, the midpoint of which is zero, and the positive potential of the first, second and third autonomous single-phase AC / DC converters is connected, respectively, to the first, second and third smoothing reactors Oram, in turn, is connected, respectively, to the first, second and third veins of the power electric cable, and the negative potentials of the first, second and third autonomous single-phase AC to DC converters are interconnected according to the "star" circuit, the middle point of which is grounded, in high-voltage converters of the receiving substation are the first, second, and third autonomous single-phase high-voltage DC-to-AC converters, corresponding to the beginning of "a", "b "," C "of the corresponding phases of which are connected to the alternating current consumer, and the corresponding ends of the phases" x "," y "," z "of which are interconnected according to the" star "scheme, the midpoint of which is zero, while the positive potential of the first, the second and third autonomous single-phase high-voltage DC / AC converters are connected, respectively, to the first, second and third conductors of the power electric cable, and the negative potentials of the first, second and third autonomous single-phase high-voltage converters The sources of direct current to alternating current are interconnected according to the "star" scheme, the middle point of which is grounded, while the return conductor, which is made of metal, is laid in the ground and connects the middle point connected to each other according to the " star ", negative potentials of the first, second and third autonomous single-phase AC to DC converters with a midpoint, interconnected according to the" star "scheme, negative potentials first, second and third autonomous single-phase high-voltage converters of direct current to alternating current.

Таким образом, технический результат достигается тем, что, при переводе системы электроснабжения на постоянный ток, используется существующая конфигурация силовой кабельной линии электропередачи с сохранением ее конструктивных особенностей.Thus, the technical result is achieved by the fact that, when converting the power supply system to direct current, the existing configuration of the power cable power line is used while maintaining its design features.

В предлагаемой системе передачи электроэнергии постоянным током высокого напряжения передающая подстанция состоит из трех автономных однофазных преобразователей переменного напряжения в постоянное, которые являются первым, вторым и третьим автономными источниками постоянного тока с одинаковыми значениями напряжений постоянного тока, отрицательные потенциалы (полюса) которых соединяются между собой по схеме «звезда» в одной точке и заземляются, а каждый из оставшихся свободных положительных потенциалов (полюсов) соединяется, соответственно, с первым, вторым и третьим сглаживающим реактором, соединенным в свою очередь с соответствующей жилой трехжильного силового электрического кабеля. Принимающая подстанция содержит три автономных однофазных высоковольтных преобразователя постоянного тока в переменный ток, отрицательные потенциалы (полюса) которых соединяются между собой по схеме «звезда» в одной точке и заземляются, а каждый из оставшихся свободных положительных потенциалов (полюсов) соединяется с соответствующей жилой трехжильного силового электрического кабеля. Дополнительно введенный возвратный проводник соединяет среднюю точку, соединенных между собой по схеме «звезда», отрицательных потенциалов первого, второго и третьего автономных однофазных преобразователей переменного напряжения в постоянное со средней точкой, соединенных между собой по схеме «звезда», отрицательных потенциалов первого, второго и третьего автономных однофазных высоковольтных преобразователей постоянного тока в переменный ток.In the proposed high-voltage direct current electric power transmission system, the transmission substation consists of three autonomous single-phase AC to DC converters, which are the first, second and third autonomous DC sources with the same DC voltage values, the negative potentials (poles) of which are interconnected the star circuit is grounded at one point, and each of the remaining free positive potentials (poles) is connected, respectively Naturally, with the first, second and third smoothing reactor, which in turn is connected to the corresponding core of a three-core power electric cable. The receiving substation contains three autonomous single-phase high-voltage converters of direct current to alternating current, the negative potentials (poles) of which are connected to each other according to the "star" scheme at one point and are grounded, and each of the remaining free positive potentials (poles) is connected to the corresponding three-wire power conductor electric cable. An additionally introduced return conductor connects the midpoint of the negative potentials of the first, second and third autonomous single-phase AC / DC converters connected to each other according to the “star” scheme, with the midpoint of the negative potentials of the first, second and third autonomous single-phase high-voltage converters of direct current to alternating current.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображена функциональная блок-схема предлагаемой системы передачи электроэнергии постоянным током высокого напряжения.The essence of the utility model is illustrated by the drawing, which shows a functional block diagram of the proposed system for transmitting electricity by direct current high voltage.

Блокам, устройствам и деталям заявляемой полезной модели присвоены следующие позиции:The blocks, devices and parts of the claimed utility model are assigned the following positions:

1. Трехфазный генератор переменного тока.1. Three-phase alternator.

2. Передающая подстанция.2. Transmission substation.

3. Силовой трансформатор трехфазного переменного напряжения.3. Power transformer of three-phase alternating voltage.

4. Первый высоковольтный автономный однофазный преобразователь переменного напряжения в постоянное.4. The first high-voltage autonomous single-phase AC to DC converter.

5. Второй высоковольтный автономный однофазный преобразователь переменного напряжения в постоянное.5. The second high-voltage autonomous single-phase AC to DC converter.

6. Третий высоковольтный автономный однофазный преобразователь переменного напряжения в постоянное.6. The third high-voltage autonomous single-phase converter of alternating voltage to direct.

7. Первый сглаживающий реактор.7. The first smoothing reactor.

8. Второй сглаживающий реактор.8. The second smoothing reactor.

9. Третий сглаживающий реактор.9. The third smoothing reactor.

10. Первая жила силового электрического кабеля существующей силовой кабельной линии электропередачи.10. The first core of a power electric cable of an existing power cable power line.

11. Вторая жила силового электрического кабеля существующей силовой кабельной линии электропередачи.11. The second core of the power electric cable of the existing power cable power line.

12. Третья жила силового электрического кабеля существующей силовой кабельной линии электропередачи.12. The third core of the power electric cable of the existing power cable power line.

13. Принимающая подстанция.13. Host substation.

14. Первый высоковольтный автономный однофазный преобразователь постоянного тока в переменный ток.14. The first high-voltage autonomous single-phase converter of direct current to alternating current.

15. Второй высоковольтный автономный однофазный преобразователь постоянного тока в переменный ток.15. The second high-voltage autonomous single-phase converter of direct current to alternating current.

16. Третий высоковольтный автономный однофазный преобразователь постоянного тока в переменный ток.16. The third high-voltage autonomous single-phase converter of direct current to alternating current.

17. Потребитель переменного тока.17. The consumer of alternating current.

18. Существующая силовая кабельная линия электропередачи трехфазного переменного тока.18. Existing three-phase alternating current power cable line.

19. Возвратный проводник.19. Return conductor.

Система передачи электроэнергии постоянным током высокого напряжения содержит генератор переменного тока, соединенные между собой передающую подстанцию 2 и принимающую подстанцию 13. Передающая подстанция 2 содержит повышающий трансформатор, первичная обмотка которого соединена с генератором переменного тока и выпрямительные устройства, входы которых соединены с вторичной обмоткой повышающего трансформатора. Принимающая подстанция 13 содержит высоковольтные преобразователи постоянного тока в переменный ток, соединенные с потребителем 17 переменного тока.The high voltage direct current electric power transmission system comprises an alternating current generator interconnected by a transmitting substation 2 and a receiving substation 13. The transmitting substation 2 contains a step-up transformer, the primary winding of which is connected to an alternator and rectifier devices, the inputs of which are connected to the secondary winding of a step-up transformer . The receiving substation 13 contains high-voltage converters of direct current to alternating current connected to the consumer 17 of alternating current.

Отличием предлагаемой системы передачи электроэнергии постоянным током высокого напряжения от прототипа является то, что передающая подстанция 2 и принимающая подстанция 13 соединены между собой силовым электрическим кабелем с первой 10, второй 11 и третьей 12 жилами, существующей конфигурации силовой кабельной линии 18 электропередачи трехфазного переменного тока.The difference of the proposed high voltage direct current electric power transmission system from the prototype is that the transmitting substation 2 and the receiving substation 13 are interconnected by a power electric cable with the first 10, second 11 and third 12 wires, the existing configuration of the three-phase alternating current power cable line 18.

В передающей подстанции 2 выпрямительные устройства представляют собой первый 4, второй 5 и третий 6 автономные однофазные преобразователи переменного напряжения в постоянное, которые являются первым, вторым и третьим автономными источниками постоянного тока с одинаковыми значениями напряжений постоянного тока.In the transmission substation 2, the rectifying devices are the first 4, second 5 and third 6 autonomous single-phase AC to DC converters, which are the first, second and third autonomous DC sources with the same DC voltage values.

Генератор переменного тока выполнен в виде трехфазного (фазы А, В и С) генератора 1 переменного тока. Повышающий трансформатор выполнен в виде силового трансформатора 3 трехфазного переменного напряжения, в котором фазы первичной обмотки соединены между собой по схеме «треугольник», а фазы вторичной обмотки - по схеме «звезда».The alternating current generator is made in the form of a three-phase (phase A, B and C) alternating current generator 1. The step-up transformer is made in the form of a power transformer 3 of three-phase alternating voltage, in which the phases of the primary winding are interconnected according to the "triangle" scheme, and the phases of the secondary winding are connected according to the "star" scheme.

Соответствующая фаза (А, В или С) вторичной обмотки соединена, соответственно с соответствующим началом «а», «b», «с» соответствующей фазы, соответственно, первого 4, второго 5 и третьего 6 автономных однофазных преобразователей переменного напряжения в постоянное.The corresponding phase (A, B or C) of the secondary winding is connected, respectively, with the corresponding beginning "a", "b", "c" of the corresponding phase, respectively, of the first 4, second 5 and third 6 autonomous single-phase AC / DC converters.

Концы фаз А, В и С, соответственно «х», «у», «z» первого 4, второго 5 и третьего 6 автономных однофазных преобразователей переменного напряжения в постоянное соединены между собой по схеме «звезда», средняя точка «N» которой занулена.The ends of phases A, B and C, respectively, “x”, “y”, “z” of the first 4, second 5 and third 6 autonomous single-phase AC to DC converters are interconnected according to the “star” scheme, the middle point “N” of which nullified.

Положительный потенциал первого 4, второго 5 и третьего 6 автономных однофазных преобразователей переменного напряжения в постоянное подключен, соответственно, к первому 7, второму 8 и третьему 9 сглаживающим реакторам, предназначенным для снижения пульсаций выпрямленного тока, и в свою очередь подключенным, соответственно, к первой 10, второй 11 и третьей 12 жилам силового электрического кабеля существующей силовой кабельной линии 18 электропередачи.The positive potential of the first 4, second 5 and third 6 autonomous single-phase AC / DC converters is connected, respectively, to the first 7, second 8 and third 9 smoothing reactors, designed to reduce the ripple of the rectified current, and in turn connected, respectively, to the first 10, second 11 and third 12 cores of a power electric cable of an existing power cable transmission line 18.

Отрицательные потенциалы первого 4, второго 5 и третьего 6 автономных однофазных преобразователей переменного напряжения в постоянное соединены между собой по схеме «звезда», средняя точка «Z» которой заземлена.Negative potentials of the first 4, second 5 and third 6 autonomous single-phase AC to DC converters are interconnected according to the "star" scheme, the middle point "Z" of which is grounded.

В принимающей подстанции 13 высоковольтные преобразователи представляют собой первый 14, второй 15 и третий 16 автономные однофазные высоковольтные преобразователи постоянного тока в переменный ток.In the receiving substation 13, the high-voltage converters are the first 14, the second 15 and the third 16 autonomous single-phase high-voltage converters of direct current to alternating current.

Начала «а», «b», «с», соответственно первого 14, второго 15 и третьего 16 автономных однофазных высоковольтных преобразователей постоянного тока в переменный ток, соответствующих фаз А, В и С соединены с потребителем 17 переменного тока. Концы фаз «х», «у», «z», соответственно первого 14, второго 15 и третьего 16 автономных однофазных высоковольтных преобразователей постоянного тока в переменный ток, соединены между собой по схеме «звезда», средняя точка «n» которой занулена.Beginning "a", "b", "c", respectively, of the first 14, second 15 and third 16 autonomous single-phase high-voltage converters of direct current to alternating current, the corresponding phases A, B and C are connected to the consumer 17 alternating current. The ends of the phases "x", "y", "z", respectively, of the first 14, second 15 and third 16 autonomous single-phase high-voltage converters of direct current to alternating current, are interconnected according to the "star" scheme, the middle point "n" of which is zero.

Положительный потенциал первого 14, второго 15 и третьего 16 автономных однофазных высоковольтных преобразователей постоянного тока в переменный ток подключен, соответственно, к первой 10, второй 11 и третьей 12 жилам силового электрического кабеля существующей силовой кабельной линии 18 электропередачи. Отрицательные потенциалы первого 14, второго 15 и третьего 16 автономных однофазных высоковольтных преобразователей постоянного тока в переменный ток соединены между собой по схеме «звезда», средняя точка «z» которой заземлена.The positive potential of the first 14, second 15 and third 16 autonomous single-phase high-voltage DC / AC converters is connected, respectively, to the first 10, second 11 and third 12 wires of the power electric cable of the existing power cable transmission line 18. Negative potentials of the first 14, second 15 and third 16 autonomous single-phase high-voltage DC / AC converters are interconnected according to the "star" circuit, the middle point "z" of which is grounded.

В предлагаемой системе передачи электроэнергии для исключения электрохимической коррозии металлических трубопроводов, проложенных под землей вблизи силовой кабельной линии электропередачи, передающая подстанция 2 и принимающая подстанция 13 соединены между собой, кроме первой 10, второй 11 и третьей 12 жилами, также и возвратным проводником 19. Возвратный проводник 19 выполнен из металла, проложен в земле и соединяет среднюю точку «Z», соединенных между собой по схеме «звезда», отрицательных потенциалов первого 4, второго 5 и третьего 6 автономных однофазных преобразователей переменного напряжения в постоянное со средней точкой «z», соединенных между собой по схеме «звезда», отрицательных потенциалов первого 14, второго 15 и третьего 16 автономных однофазных высоковольтных преобразователей постоянного тока в переменный ток.In the proposed electric power transmission system to prevent electrochemical corrosion of metal pipelines laid underground near the power cable transmission line, the transmitting substation 2 and the receiving substation 13 are interconnected, except for the first 10, second 11 and third 12 wires, also with a return conductor 19. Return the conductor 19 is made of metal, laid in the ground and connects the midpoint "Z", interconnected according to the "star", negative potentials of the first 4, second 5 and third 6 auto GOVERNMENTAL single-phase inverter AC to DC to a midpoint «z», interconnected on a "star" negative potentials of the first 14, second 15 and third 16 converters autonomous single-phase high-voltage direct current into alternating current.

Работа предлагаемой системы передачи электроэнергии постоянным током высокого напряжения.The work of the proposed system of electric power transmission by direct current of high voltage.

Электрическая станция может иметь N паровых турбин, приводящих в движение N трехфазных генераторов переменного тока. Для упрощения системы рассматривается система передачи электроэнергии только с одного трехфазного генератора переменного тока, т.к. передача электроэнергии с других генераторов будет аналогична.A power plant may have N steam turbines driving N three-phase alternators. To simplify the system, we consider a system for transmitting electricity from only one three-phase alternator, because power transmission from other generators will be similar.

Напряжение с трехфазного генератора 1 переменного тока подается на передающую подстанцию 2, которая содержит повышающий трансформатор 3 и три однофазных преобразователя 4, 5 и 6 - по одному на каждую фазу, соответственно А, В и С, переменного тока. Трансформатор 3 повышает входное напряжение до уровня, необходимого для нормальной работы однофазных преобразователей 4, 5 и 6, которые являются первым, вторым и третьим автономными источниками постоянного тока с одинаковыми значениями напряжений постоянного тока. Первичная обмотка трансформатора 3 соединена по схеме «треугольник», а вторичная - по схеме «звезда». Входные и выходные электроды однофазных преобразователей 4, 5 и 6 также соединены между собой по схеме «звезда». Входные электроды однофазных преобразователей 4, 5 и 6 соединены в одной точке и занулены. Выходные электроды положительного потенциала однофазных преобразователей 4, 5 и 6 соединены, соответственно, с первым 7, вторым 8 и третьим 9 сглаживающими реакторами, в свою очередь соединенным, соответственно, с первой 10, второй 11 и третьей 12 жилами силового электрического кабеля существующей силовой кабельной линии 18 электропередачи.The voltage from the three-phase alternator 1 is supplied to a transmission substation 2, which contains a step-up transformer 3 and three single-phase converters 4, 5 and 6 - one for each phase, respectively, A, B and C, of alternating current. Transformer 3 increases the input voltage to the level necessary for the normal operation of single-phase converters 4, 5 and 6, which are the first, second and third autonomous DC sources with the same DC voltage values. The primary winding of the transformer 3 is connected according to the "triangle" scheme, and the secondary - according to the "star" scheme. The input and output electrodes of single-phase converters 4, 5 and 6 are also interconnected according to the "star" scheme. The input electrodes of single-phase converters 4, 5 and 6 are connected at one point and are zero. The output electrodes of the positive potential of single-phase converters 4, 5 and 6 are connected, respectively, with the first 7, second 8 and third 9 smoothing reactors, which in turn are connected, respectively, with the first 10, second 11 and third 12 wires of the power electric cable of the existing power cable power line 18.

Выходные электроды отрицательного потенциала однофазных преобразователей 4, 5 и 6 соединены в одной точке и заземлены. Переменное напряжение с вторичной обмотки трансформатора 3 подается на однофазные преобразователи 4, 5 и 6 и выпрямляется.The output electrodes of the negative potential of single-phase converters 4, 5 and 6 are connected at one point and grounded. Alternating voltage from the secondary winding of the transformer 3 is supplied to the single-phase converters 4, 5 and 6 and rectified.

Сглаживающие реакторы 7, 8 и 9 снижают пульсации выпрямленного тока и обеспечивают заданную скорость изменения тока линии при коротких замыканиях в линии и нарушениях работы автономных преобразователей. Кроме того, эти реакторы предназначены для защиты преобразователей от волн перенапряжений, которые могут прийти с линии электропередачи.Smoothing reactors 7, 8 and 9 reduce the ripple of the rectified current and provide a given rate of change of the line current during short circuits in the line and disruptions in the operation of autonomous converters. In addition, these reactors are designed to protect the transducers from surge waves that may come from the power line.

Далее, уже выпрямленное постоянное напряжение посредством существующей силовой кабельной линии 18 электропередачи, передается на принимающую подстанцию 13, содержащую высоковольтные преобразователи 14, 15 и 16 постоянного тока в переменный ток, соединенные с потребителем 17 переменного тока.Further, the already rectified direct voltage through the existing power cable line 18 of the power transmission is transmitted to the receiving substation 13, containing high-voltage converters 14, 15 and 16 direct current to alternating current connected to the consumer 17 alternating current.

В нормальном режиме по каждой из трех жил 10, 11 и 12 силового электрического кабеля существующей силовой кабельной линии 18 электропередачи протекает одинаковый ток, при этом суммарная мощность, передаваемая потребителю 17, максимальна. В случае замыкания на землю одной или двух жил силового электрического кабеля, передача мощности осуществляется по оставшимся в работе жилам силового электрического кабеля сколько угодно длительное время. Аналогичная ситуация наблюдается при отказе одного или двух однофазных преобразователей передающей подстанции 2.In normal mode, the same current flows through each of the three cores 10, 11 and 12 of the power electric cable of the existing power cable transmission line 18, while the total power transmitted to the consumer 17 is maximum. In the event of one or two cores of a power electric cable being shorted to ground, power is transferred over the remaining cores of the power electric cable for an arbitrarily long time. A similar situation is observed when one or two single-phase converters of the transmission substation 2 fail.

Таким образом, принцип действия предлагаемой системы передачи электроэнергии состоит в преобразовании передающей подстанцией 2 трехфазного переменного тока в постоянный ток высокого напряжения с помощью трех не зависимых друг от друга автономных преобразователей 4, 5, 6 и передачи постоянного электрического тока по жилам 10, 11, 12 силового электрического кабеля на принимающую подстанцию 13, которая, в свою очередь, преобразует постоянный ток в переменный ток, и подает его потребителю 17.Thus, the principle of operation of the proposed electric power transmission system consists in converting a three-phase alternating current transmitting substation 2 to a high voltage direct current using three independent converters 4, 5, 6 and transmitting a direct electric current through cores 10, 11, 12 power electric cable to the receiving substation 13, which, in turn, converts direct current into alternating current, and delivers it to the consumer 17.

Паровая турбина, установленная в здании электрической станции (на чертеже условно не показаны), приводит в движение генератор 1, который вырабатывает трехфазный переменный ток, подаваемый на первичную обмотку силового трансформатора 3 трехфазного переменного напряжения, передающей подстанции 2, на вторичной обмотке которого создается трехфазный ток высокого напряжения, поступающий на входы автономных однофазных преобразователей, соответственно 4 (фазы А), 5 (фазы В) и 6 (фазы С) переменного напряжения в постоянное, которые являются первым, вторым и третьим автономными источниками постоянного тока с одинаковыми значениями напряжений постоянного тока.A steam turbine installed in a building of a power plant (not shown conventionally in the drawing) drives a generator 1, which generates a three-phase alternating current supplied to the primary winding of a power transformer 3 of a three-phase alternating voltage transmitting substation 2, on the secondary winding of which a three-phase current is generated high voltage supplied to the inputs of autonomous single-phase converters, respectively 4 (phase A), 5 (phase B) and 6 (phase C) AC to DC voltage, which are the first, torym and third autonomous direct current sources with the same DC voltage values.

Постоянный ток высокого напряжения с положительных полюсов автономных однофазных преобразователей 4, 5, 6 поступает, соответственно, на сглаживающие реакторы 7, 8, 9, с помощью которых осуществляется сглаживание пульсаций выпрямленного тока полюса. Кроме того, сглаживающие реакторы 7, 8, 9 обеспечивают заданную скорость изменения тока в силовой кабельной линии 18 при коротких замыканиях и нарушениях работы автономных однофазных преобразователей 4, 5, 6, а так же защищают указанные преобразователи от волн перенапряжений, которые могут прийти с линии электропередачи.High-voltage direct current from the positive poles of autonomous single-phase converters 4, 5, 6 is supplied, respectively, to smoothing reactors 7, 8, 9, with the help of which the ripple of the rectified current of the pole is smoothed. In addition, smoothing reactors 7, 8, 9 provide a given current rate of change in the power cable line 18 during short circuits and malfunctions of autonomous single-phase converters 4, 5, 6, and also protect these converters from surge waves that may come from the line power transmission.

Полученный постоянный ток высокого напряжения поступает, по жилам 10, 11 и 12 силового электрического кабеля существующей силовой кабельной линии 18 электропередачи, на входы высоковольтных преобразователей 14, 15 и 16 постоянного тока в переменный ток, и далее к потребителю 17 переменного тока.The obtained high-voltage direct current flows through the cores 10, 11 and 12 of the power electric cable of the existing power cable transmission line 18 to the inputs of the high-voltage converters 14, 15 and 16 of direct current to alternating current, and then to the consumer 17 of alternating current.

Возврат тока от приемной подстанции 13 к передающей подстанции 2 осуществляется через проложенный в земле металлический возвратный проводник 19. При этом исключается электрохимическая коррозия проложенных в земле протяженных металлических объектов, таких как трубопроводы.The current is returned from the receiving substation 13 to the transmitting substation 2 through a metal return conductor 19 laid in the ground. This eliminates the electrochemical corrosion of extended metal objects laid in the ground, such as pipelines.

Так как металлический возвратный проводник 19 заземлен, нет необходимости в установке его изоляции на полное напряжение передачи постоянного тока, что позволяет сделать его менее дорогостоящим, чем проводник высокого напряжения.Since the metal return conductor 19 is grounded, there is no need to set its insulation to the full DC voltage, which makes it less expensive than a high voltage conductor.

Использование предлагаемой полезной модели позволит, по сравнению с прототипом, повысить надежность системы передачи электроэнергии постоянным током высокого напряжения, повысить ее экономичность за счет передачи постоянного тока большой мощности по трехжильному силовому электрическому кабелю, упростить передающую и принимающую подстанции за счет сокращения оборудования, а также исключить электрохимическую коррозию металлических трубопроводов, проложенных под землей вблизи силовой кабельной линии электропередачи.Using the proposed utility model will allow, in comparison with the prototype, to increase the reliability of the electric power transmission system by direct current of high voltage, increase its efficiency by transmitting high-power direct current through a three-core power electric cable, simplify the transmitting and receiving substations by reducing equipment, and also eliminate electrochemical corrosion of metal pipelines laid underground near a power cable power line.

Claims

A high voltage direct current electric power transmission system comprising an alternating current generator interconnected by a transmitting substation and a receiving substation, the transmitting substation comprising a step-up transformer, the primary winding of which is connected to an alternating current generator, and rectifier devices, the inputs of which are connected to the secondary winding of the step-up transformer, and the receiving substation contains high-voltage converters of direct current to alternating current connected to an alternating current cutter, characterized in that the transmitting substation and the receiving substation are interconnected by a power electric cable with the first, second, third cores of the existing configuration of the three-phase alternating current power cable, the first, second and third smoothing reactors are rectified into the transmitting substation the devices are the first, second and third autonomous single-phase AC to DC converters, which are the first, second and third autonomous DC sources with the same values of DC voltage, the alternator is made in the form of a three-phase alternating current generator, the step-up transformer is made in the form of a power transformer of three-phase alternating voltage, in which the phases of the primary winding are interconnected according to the "triangle"", And the phases of the secondary winding - according to the" star "scheme, while the corresponding phase of the secondary winding is connected respectively to the corresponding beginning" a "," b " , "C" of the corresponding phase, respectively, of the first, second and third autonomous single-phase AC to DC converters, the corresponding ends of the phases "x", "y", "z" of which are interconnected according to the "star" scheme, the midpoint of which is zero, and the positive potential of the first, second and third autonomous single-phase AC / DC converters is connected respectively to the first, second and third smoothing reactors, which in turn are connected respectively to the first, second and the third cores of the power electric cable, and the negative potentials of the first, second and third autonomous single-phase AC / DC converters are interconnected according to the "star" scheme, the middle point of which is grounded, in the receiving substation, the high-voltage converters are the first, second and third autonomous single-phase high-voltage converters of direct current to alternating current, corresponding to the beginning of "a", "b", "c" of the corresponding phases of which are connected to the consumer current, and the corresponding ends of the phases "x", "y", "z" which are interconnected according to the "star" scheme, the midpoint of which is zero, while the positive potential of the first, second and third autonomous single-phase high-voltage DC / AC converters the current is connected respectively to the first, second and third cores of the power electric cable, and the negative potentials of the first, second and third autonomous single-phase high-voltage DC / AC converters are interconnected according to the "star" scheme, the middle point of which is grounded, while a return conductor, which is made of metal, is laid in the ground and connects the middle point of the negative potentials of the first, second and third autonomous single-phase AC to DC converters with a midpoint connected to each other according to the "star" scheme of the negative potentials of the first, second and third autonomous single-phase high-voltage pre formers of direct current to alternating current.