RU2765656C1 - Single-circuit power supply line of high or ultrahigh voltage - Google Patents

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: invention relates to the field of electrical engineering, in particular to the transmission of electric power by alternating current, namely to the power transmission lines of high or ultrahigh voltage. Essence of the invention consists in the fact that in a power transmission line, one of the phases of which is made in the form of two parallel operating half-phases, wherein one of the half-phases in emergency modes is used as a standby phase, while in the middle part of the line, longitudinal compensation units are connected to the normal operating phases. Balancing of post-emergency modes is carried out by deactivating the corresponding devices of longitudinal compensation. With regard to reliability of the proposed circuit, in case of stable damage of one of the half-phases, it is switched off, and the line switches to operation in the post-emergency mode with the possibility of transferring at least 50 % of the power of the initial maximum mode. In case of stable damage of normal operating phase, it is switched off, and instead of it one of half-phases is switched on in post-emergency mode.

EFFECT: technical result consists in provision of mode balancing and increase of line capacity in comparison with traditional line.

1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к технике передачи электроэнергии переменным током, а именно к линиям электропередачи высокого или сверхвысокого напряжения.The invention relates to the technique of electric power transmission by alternating current, namely to power lines of high or extra high voltage.

Известны одноцепные линии электропередачи переменного тока (Дальние электропередачи 500 кВ. Сборник статей под ред. А.М. Некрасова и С.С. Рокотяна. «Энергия», М. − Л., 1964 – с. 199, рис .4.), широко используемые во всём мире.Single-circuit AC power lines are known (Long-distance power transmission 500 kV. Collection of articles edited by A.M. Nekrasov and S.S. Rokotyan. “Energy”, M. - L., 1964 - p. 199, Fig. 4.) widely used throughout the world.

Недостаток указанных линий состоит в том, что при возникновении наиболее вероятных однофазных устойчивых повреждений линия должна отключаться полностью. Это обстоятельство даёт преимущество линиям постоянного тока, которые при однополюсных устойчивых повреждениях могут работать на одном полюсе с передачей 50% максимальной мощности. Существует ряд возможностей повышения пропускной способности одноцепных линий электропередачи переменного тока, таких как использование компактных линий повышенной натуральной мощности, применение установок продольной компенсации, при которых вопрос надёжности лишь обостряется, поскольку при устойчивых однофазных повреждениях одноцепная линия должна отключаться полностью.The disadvantage of these lines is that in the event of the most probable single-phase stable faults, the line must be switched off completely. This circumstance gives an advantage to DC lines, which, in case of single-pole stable faults, can operate on one pole with the transfer of 50% of the maximum power. There are a number of possibilities for increasing the capacity of single-circuit AC transmission lines, such as the use of compact lines with increased natural power, the use of series compensation installations, in which the reliability issue only becomes more acute, since in case of stable single-phase faults, the single-circuit line must be completely disconnected.

Известна также линия электропередачи, одна из фаз которой выполнена в виде двух параллельно работающих полуфаз, при этом одна из полуфаз в аварийных режимах используется как резервная фаза (Авторское свидетельство US № 1330686 A1, Способ перевода на повышенное напряжение двухцепной воздушной линии электропередачи, 1987-08-15 – Прототип), включаемая вместо поврежденной рабочей фазы при возникновении повреждения на ней.Also known is a power line, one of the phases of which is made in the form of two parallel operating half-phases, while one of the half-phases in emergency conditions is used as a backup phase (U.S. copyright certificate No. -15 - Prototype), switched on instead of the damaged working phase when a damage occurs on it.

Как показали проведенные расчёты, недостаток указанной линии электропередачи состоит в том, что из-за совершенно разной конструкции фаз возникает недопустимая несимметрия режима. Так, например, для линии 500 кВ длиной 400 км коэффициент несимметрии по току обратной последовательности для схемы составляет 16,7 %, что значительно превышает приемлемый уровень в 6 %, который допускается для турбогенераторов отправной станции.As shown by the calculations, the disadvantage of this transmission line is that due to the completely different design of the phases, an unacceptable mode asymmetry occurs. So, for example, for a 500 kV line with a length of 400 km, the negative sequence current unbalance ratio for the circuit is 16.7%, which is significantly higher than the acceptable level of 6%, which is allowed for turbine generators of the starting station.

Задачей (техническим результатом) предлагаемого изобретения является обеспечение приемлемого уровня несимметрии как в исходном нормальном режиме, так и в послеаварийных режимах, возникающих при устойчивых однофазных повреждениях на линии.The objective (technical result) of the invention is to provide an acceptable level of asymmetry both in the initial normal mode and in post-accident modes that occur with stable single-phase line faults.

Поставленная задача достигается за счет того, что в нормальных режимах в обычные рабочие фазы включаются в их средней части устройства продольной компенсации (УПК) со степенью компенсации порядка 50%; при устойчивом повреждении одной из полуфаз она отключается и происходит переход на послеаварийный режим работы с шунтированием выключателями УПК в обычных рабочих фазах, а при устойчивом повреждении одной из обычных рабочих фаз она отключается и происходит переход на послеаварийный режим работы с шунтированием выключателем УПК в остающейся в работе обычной рабочей фазе.The task is achieved due to the fact that in normal modes in the normal operating phases are included in their middle part of the longitudinal compensation device (CPC) with a degree of compensation of the order of 50%; if one of the half-phases is permanently damaged, it is switched off and there is a transition to the post-emergency operation mode with shunting by the UPK switches in normal operating phases, and in the event of a stable damage to one of the normal operating phases, it is turned off and the transition to the post-emergency mode of operation with bypass by the UPK switch occurs in the remaining operation normal working phase.

На фиг.1 - фиг.4 представлена предлагаемая линия электропередачи высокого или сверхвысокого напряжения. На фиг.1 показана схема расположения рабочих фаз над землей. Полуфазы (1) и обычные рабочие фазы (2) на фиг.1 имеют одинаковые число составляющих и шаг расщепления, при этом сечение отдельных составляющих в полуфазах примерно в два раза меньше, чем в обычных рабочих фазах. На фиг.2 изображена схема для симметрирования нормального режима путем включения в средней части обычных рабочих фаз установок продольной компенсации (УПК) (3) со степенью компенсации порядка 50%. В нормальном режиме УПК (3) расшунтированы с помощью выключателей (4).Figure 1 - figure 4 shows the proposed transmission line of high or extra high voltage. Figure 1 shows the layout of the working phases above the ground. Half-phases (1) and conventional working phases (2) in Fig.1 have the same number of components and splitting pitch, while the cross section of individual components in the half-phases is approximately two times smaller than in conventional working phases. Figure 2 shows a diagram for balancing the normal mode by including in the middle part of the normal operating phases of longitudinal compensation plants (CPC) (3) with a degree of compensation of the order of 50%. In normal mode, the APC (3) is bypassed using switches (4).

Кроме того, пропускная способность, которую обеспечивает схема на фиг.2 применительно к линии 500 кВ длиной 400 км, составляет 2140 МВт, что превышает пропускную способность одноцепной традиционной линии, равную 1190 МВт, в 1,8 раза. Для линий напряжением 330 и 500 кВ, пропускная способность которых ограничивается условием по устойчивости, в общем случае соотношение между пропускной способностью предлагаемой линии и одноцепной традиционной линии находится в пределах 1,7 – 2,0 раза.In addition, the transmission capacity provided by the scheme in Fig.2 for a 500 kV line 400 km long is 2140 MW, which exceeds the capacity of a single-circuit conventional line equal to 1190 MW by 1.8 times. For lines with a voltage of 330 and 500 kV, the capacity of which is limited by the stability condition, in the general case, the ratio between the capacity of the proposed line and a single-circuit traditional line is in the range of 1.7 - 2.0 times.

Для линий напряжением 110 и 220 кВ, пропускная способность которых ограничивается допустимым отклонением напряжения на шинах нагрузки, соотношение между пропускной способностью предлагаемой линии и одноцепной традиционной линии не превышает 1,5 раза.For lines with a voltage of 110 and 220 kV, the carrying capacity of which is limited by the permissible voltage deviation on the load buses, the ratio between the carrying capacity of the proposed line and a single-circuit traditional line does not exceed 1.5 times.

При устойчивом повреждении одной из полуфаз (1) она отключается выключателями (5), и линия продолжает работать в послеаварийном режиме с возможностью передачи не менее 50% мощности исходного максимального режима (фиг.3). Чтобы обеспечить допустимый уровень несимметрии, необходимо зашунтировать УПК (3) выключателями (4), как это показано на фиг.3.If one of the half-phases (1) is permanently damaged, it is turned off by switches (5), and the line continues to operate in the post-accident mode with the ability to transmit at least 50% of the power of the original maximum mode (figure 3). To ensure an acceptable level of asymmetry, it is necessary to shunt the APC (3) with switches (4), as shown in Fig.3.

В случае устойчивого повреждения одной из обычных рабочих фаз (2) она отключается выключателями (6), и вместо неё включается выключателями (7) соответствующая полуфаза (1), отключенная выключателями (5) от другой полуфазы. Чтобы обеспечить допустимый уровень несимметрии, необходимо в этом случае зашунтировать УПК (3) выключателем (4) в обычной рабочей фазе, остающейся в работе, как это показано на фиг.4. Таким образом, в послеаварийном режиме возможно осуществить передачу такой же мощности, как и в предыдущем случае. In case of permanent damage to one of the normal operating phases (2), it is switched off by switches (6), and instead of it switches (7) turn on the corresponding half-phase (1), disconnected by switches (5) from the other half-phase. In order to ensure an acceptable level of asymmetry, it is necessary in this case to shunt the APC (3) with a switch (4) in the normal operating phase remaining in operation, as shown in Fig.4. Thus, in the post-accident mode, it is possible to transmit the same power as in the previous case.

Техническим результатом изобретения является обеспечение приемлемого уровня несимметрии как в исходном нормальном режиме, так и в послеаварийных режимах, возникающих при устойчивых однофазных повреждениях на линии, путём ввода или вывода из работы соответствующих устройств продольной компенсации. The technical result of the invention is to provide an acceptable level of asymmetry both in the initial normal mode and in post-accident modes that occur with stable single-phase faults on the line, by introducing or deactivating the corresponding series compensation devices.

Дополнительным результатом является то, что предлагаемая одноцепная линия электропередачи высокого или сверхвысокого напряжения обладает повышенной пропускной способностью и надёжностью по сравнению с одноцепной традиционной линией. An additional result is that the proposed single circuit high or extra high voltage transmission line has increased capacity and reliability compared to a traditional single circuit line.

Claims (1)

Одноцепная линия электропередачи высокого или сверхвысокого напряжения, содержащая две обычные рабочие фазы и одну рабочую фазу, выполненную в виде двух параллельно работающих полуфаз, при этом одна из полуфаз в длительных послеаварийных режимах используется как резервная фаза, отличающаяся тем, что в нормальных режимах в обычные рабочие фазы включаются в их средней части устройства продольной компенсации (УПК) со степенью компенсации порядка 50%; при устойчивом повреждении одной из полуфаз она отключается и происходит переход на послеаварийный режим работы с шунтированием выключателями УПК в обычных рабочих фазах, а при устойчивом повреждении одной из обычных рабочих фаз она отключается и происходит переход на послеаварийный режим работы с шунтированием выключателем УПК в остающейся в работе обычной рабочей фазе.A single-circuit power line of high or extra high voltage, containing two ordinary operating phases and one operating phase, made in the form of two parallel operating half-phases, while one of the half-phases in long post-accident conditions is used as a backup phase, characterized in that in normal modes in normal operating phases are included in their middle part of the longitudinal compensation device (PCD) with a degree of compensation of the order of 50%; in case of permanent damage to one of the half-phases, it is switched off and a transition to the post-emergency operation mode with shunting by the APC switches in normal operating phases occurs, and in the event of a stable damage to one of the normal operating phases, it is switched off and a transition to the post-emergency operation mode with bypassing by the APC switch occurs in the remaining operation normal working phase.

Images