RU123594U1

RU123594U1 - HIGH VOLTAGE DC ELECTRICITY TRANSMISSION SYSTEM

Info

Publication number: RU123594U1
Application number: RU2012130198/07U
Authority: RU
Inventors: Шамсумухамет Исламович Вафин; Александр Владимирович Видинеев
Priority date: 2012-07-16
Filing date: 2012-07-16
Publication date: 2012-12-27

Abstract

Система передачи электроэнергии постоянным током высокого напряжения, содержащая генератор переменного тока, соединенные между собой высоковольтными проводами, 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, отличающаяся тем, что передающая подстанция и принимающая подстанция соединены между собой первым, вторым и третьим высоковольтными проводами, которые представляют собой существующую конфигурацию воздушных линий электропередачи трехфазного переменного тока, при этом в передающей подстанции 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», причем соответствующая фаза вторичной обмотки соединена, соответственно с соответствующим началом «a», «b», «c» соответствующей фазы A high-voltage direct current power transmission system containing an alternator connected to each other by high-voltage wires, a transmitting substation and a receiving substation, while the transmitting substation contains a step-up transformer, the primary winding of which is connected to the alternator, and rectifying devices, the inputs of which are connected to the secondary winding of the step-up transformer, and the receiving substation contains high-voltage DC-to-AC converters connected to the AC consumer, characterized in that the transmitting substation and the receiving substation are interconnected by the first, second and third high-voltage wires, which represent the existing configuration of overhead lines three-phase AC power transmission, while in the transmitting substation the rectifier devices are the first, second and third autonomous single-phase AC converters voltage to DC, which are the first, second and third autonomous DC sources with the same DC voltage values, the alternator is made in the form of a three-phase alternator, the step-up transformer is made in the form of a three-phase AC voltage power transformer, in which the phases of the primary winding are connected each other according to the "triangle" scheme, and the phases of the secondary winding - according to the "star" scheme, and the corresponding phase of the secondary winding is connected, respectively, with the corresponding beginning "a", "b", "c" of the corresponding phase

Description

Полезная модель относится к области электротехники, направлена на совершенствование передающей и принимающей подстанций, и может найти применение при модернизации существующих воздушных линий электропередач трехфазного переменного тока, а также для вновь сооружаемых воздушных линий электропередач постоянного тока.The utility model relates to the field of electrical engineering, aimed at improving the transmitting and receiving substations, and can find application in the modernization of existing overhead power lines of three-phase alternating current, as well as for newly constructed overhead DC power 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.

Основным недостатком данного технического решения является то, что передача электроэнергии постоянным током высокого напряжения осуществляется по одному проводу, поэтому надежность системы передачи зависит от надежности одного провода, который может оборваться, или замкнутся накоротко.The main disadvantage of this technical solution is that the transmission of electricity by direct current of high voltage is carried out on a single wire, so the reliability of the transmission system depends on the reliability of a single wire that can break or short circuit.

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.

Также недостатком является возможность электрохимической коррозии металлических трубопроводов, проложенных под землей вблизи воздушной линии электропередачи.Another disadvantage is the possibility of electrochemical corrosion of metal pipelines laid underground near the overhead power line.

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 существующим воздушным линиям электропередачи трехфазного переменного тока, упрощение передающей и принимающей подстанций за счет сокращения оборудования, а также исключение электрохимической коррозии металлических трубопроводов.The task to which the claimed utility model is directed is to increase the reliability of a high voltage direct current electric power transmission system, increase its efficiency by transmitting high power direct current via existing overhead three-phase alternating current power lines, simplifying the transmitting and receiving substations by reducing equipment, and also the elimination of electrochemical corrosion of metal pipelines.

Технический результат достигается тем, что в системе передачи электроэнергии постоянным током высокого напряжения, содержащей генератор переменного тока, соединенные между собой высоковольтными проводами, 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 первым, вторым и третьим высоковольтными проводами, которые представляют собой существующую конфигурацию воздушных линий электропередачи трехфазного переменного тока, при этом в передающей подстанции 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», причем 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», «y», «z» которых соединены между собой по схеме «звезда», средняя точка которой занулена, положительный потенциал первого, второго и третьего автономных однофазных преобразователей переменного напряжения в постоянное подключен, соответственно, к первому, второму и третьему высоковольтным проводам, а отрицательные потенциалы первого, второго и третьего автономных однофазных преобразователей переменного напряжения в постоянное соединены между собой по схеме «звезда», средняя точка которой заземлена, при этом 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», «y», «z» которых соединены между собой по схеме «звезда», средняя точка которой занулена, причем положительный потенциал первого, второго и третьего автономных однофазных высоковольтных преобразователей постоянного тока в переменный ток подключен, соответственно, к первому, второму и третьему высоковольтным проводам, 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 interconnected by high voltage wires, 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 whose inputs are connected to the secondary winding of a step-up transformer, and the receiving substation contains a high-voltage According to the claimed utility model, the direct current converters of direct current to alternating current connected to the consumer of alternating current, the transmitting substation and the receiving substation are interconnected by first, second and third high-voltage wires, which are the existing configuration of three-phase alternating current overhead power lines, while transmitting substation rectifier devices are the first, second and third autonomous single-phase AC voltage converters DC, which are the first, second and third autonomous DC sources with the same DC voltage values, 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 alternating voltage power transformer in which the phases of the primary winding are connected between each other according to the "triangle" scheme, and the phases of the secondary winding - according to the "star" scheme, and the corresponding phase of the secondary winding is connected, respectively with 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, the positive potential of the first, second and third autonomous single-phase AC / DC converters is connected, respectively, to the first, second and third high-voltage wires, and negative potentials the first, second and third autonomous single-phase AC to DC converters are interconnected according to the "star" scheme, the midpoint of which is earthed, while 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, the corresponding beginning "a", "b", "c" of the corresponding phases of which are connected to the consumer of alternating current, and the corresponding ends of the phases "x", "y", "z" of which are connected They 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 high-voltage DC / AC converters is connected, respectively, to the first, second and third high-voltage wires, and the negative potentials of the first, second and the third autonomous single-phase high-voltage DC to AC converters are interconnected according to the "star" scheme, the midpoint of which is grounded, while in the transmission system and electric power an additional return conductor is introduced, which is made of metal, laid in the ground and connects the midpoint, interconnected according to the star pattern, of the negative potentials of the first, second and third autonomous single-phase AC / DC converters with a midpoint interconnected according to the "star" scheme, the negative potentials of the first, second and third autonomous single-phase high-voltage DC to AC converters.

Таким образом, технический результат достигается тем, что, при переводе системы электроснабжения на постоянный ток, используется существующая конфигурация воздушных линий электропередачи с сохранением их 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 overhead power lines is used while maintaining their design features.

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 с соответствующим высоковольтным проводом существующей воздушной линии электропередачи. В этом случае при выходе из строя любого одного высоковольтного провода воздушной линии электропередачи его нагрузка распределяется между двумя остающимися в работе высоковольтными проводами, в случае же выхода из строя любых двух высоковольтных проводов их нагрузки передаются на оставшийся в работе высоковольтный провод линии электропередачи. Только при выходе из строя всех трех высоковольтных проводов линии электропередачи прерывается электроснабжение. Вероятность же такого события на два порядка меньше выхода из строя одного высоковольтного провода.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 values of DC voltage, the negative potentials (poles) of which are connected to each other according to the "star" circuit at one point and are grounded , and each of the remaining free positive potentials (poles) is connected to the corresponding high-voltage wire of the existing overhead power line. In this case, in the event of failure of any one high-voltage wire of an overhead power transmission line, its load is distributed between the two remaining high-voltage wires, in the event of failure of any two high-voltage wires, their loads are transferred to the remaining high-voltage wire of the power line. Only in case of failure of all three high-voltage wires of the power line is the power supply interrupted. The likelihood of such an event is two orders of magnitude less than the failure of one high-voltage wire.

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 соответствующим высоковольтным проводом существующей воздушной линии электропередачи.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 pattern at one point and are grounded, and each of the remaining free positive potentials (poles) is connected to the corresponding high-voltage wire of the existing overhead power line.

В предлагаемую систему передачи электроэнергии постоянным током высокого напряжения дополнительно введен возвратный проводник, выполненный из металла и проложенный в земле в непосредственной близости от существующей воздушной линии электропередачи трехфазного переменного тока.A return conductor made of metal and laid in the ground in the immediate vicinity of the existing three-phase alternating current overhead power line is additionally introduced into the proposed high voltage direct current power transmission system.

Возвратный проводник соединяет средние точки соединенных между собой по схеме «звезда» отрицательных потенциалов трех автономных однофазных преобразователей переменного напряжения в постоянное и трех автономных однофазных высоковольтных преобразователя постоянного тока в переменный ток.The return conductor connects the midpoints of the negative potentials interconnected according to the star pattern of three autonomous single-phase AC to DC converters and three autonomous single-phase high-voltage DC to AC converters.

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 подстанция2. Transmission substation

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

4. Первый автономный однофазный преобразователь переменного напряжения в постоянное.4. The first stand-alone single-phase AC to DC converter.

5. Второй автономный однофазный преобразователь переменного напряжения в постоянное.5. The second stand-alone single-phase AC to DC converter.

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

7. Первый высоковольтный провод линии электропередачи.7. The first high-voltage wire of the power line.

8. Второй высоковольтный провод линии электропередачи.8. The second high-voltage wire of the power line.

9. Третий высоковольтный провод линии электропередачи.9. The third high-voltage wire of the power line.

10. Принимающая подстанция.10. Host substation.

11. Первый высоковольтный автономный однофазный преобразователь постоянного тока в переменный ток.11. The first high-voltage autonomous single-phase converter of direct current to alternating current.

12. Второй высоковольтный однофазный преобразователь постоянного тока в переменный ток.12. The second high-voltage single-phase converter of direct current to alternating current.

13. Третий высоковольтный однофазный преобразователь постоянного тока в переменный ток.13. The third high-voltage single-phase converter of direct current to alternating current.

14. Потребитель переменного тока.14. Consumer of alternating current.

15. Воздушная линия электропередачи трехфазного переменного тока.15. Overhead power line of three-phase alternating current.

16. Возвратный проводник16. Return conductor

Система передачи электроэнергии постоянным током высокого напряжения содержит генератор переменного тока, соединенные между собой высоковольтными проводами, передающую подстанцию 2 и принимающую подстанцию 10. 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 10 содержит высоковольтные преобразователи постоянного тока в переменный ток, соединенные с потребителем 14 переменного тока.The high voltage direct current electric power transmission system comprises an alternating current generator interconnected by high voltage wires, a transmitting substation 2 and a receiving substation 10. The transmitting substation 2 contains a step-up transformer, the primary winding of which is connected to the alternator and rectifier devices, the inputs of which are connected to the secondary winding step-up transformer. The receiving substation 10 comprises high voltage DC / AC converters connected to an AC consumer 14.

Отличием предлагаемой системы передачи электроэнергии постоянным током высокого напряжения от прототипа является то, что передающая подстанция 2 и принимающая подстанция 10 соединены между собой первым 7, вторым 8 и третьим 9 высоковольтными проводами, которые представляют собой существующую конфигурацию воздушных линий 15 электропередачи трехфазного переменного токаThe difference between the proposed high voltage direct current electric power transmission system from the prototype is that the transmitting substation 2 and the receiving substation 10 are interconnected by first 7, second 8 and third 9 high voltage wires, which are the existing configuration of the overhead power lines 15 of the three-phase alternating current

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», «y», «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 высоковольтным проводам.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 high-voltage wires.

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 10 высоковольтные преобразователи представляют собой первый 11, второй 12 и третий 13 автономные однофазные преобразователи постоянного тока в переменный ток.In the receiving substation 10, the high-voltage converters are the first 11, second 12 and third 13 autonomous single-phase DC to AC converters.

Начала «а», «b», «с», соответственно первого 11, второго 12 и третьего 13 автономных однофазных преобразователей постоянного тока в переменный ток, соответствующих фаз А, В и С соединены с потребителем 14 переменного тока.The beginning of "a", "b", "c", respectively, of the first 11, second 12 and third 13 autonomous single-phase converters of direct current to alternating current, the corresponding phases A, B and C are connected to the consumer 14 of alternating current.

Концы фаз «х», «y», «z», соответственно первого 11, второго 12 и третьего 13 автономных однофазных преобразователей постоянного тока в переменный ток, соединены между собой по схеме «звезда», средняя точка «n» которой занулена.The ends of the phases "x", "y", "z", respectively, of the first 11, second 12 and third 13 autonomous single-phase 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 11, второго 12 и третьего 13 автономных однофазных преобразователей постоянного тока в переменный ток подключен, соответственно, к первому 7, второму 8 и третьему 9 высоковольтным проводам.The positive potential of the first 11, second 12 and third 13 autonomous single-phase DC / AC converters is connected, respectively, to the first 7, second 8 and third 9 high-voltage wires.

Отрицательные потенциалы первого 11, второго 12 и третьего 13 автономных однофазных преобразователей постоянного тока в переменный ток соединены между собой по схеме «звезда», средняя точка «z» которой заземлена.Negative potentials of the first 11, second 12 and third 13 autonomous single-phase DC / AC converters are interconnected according to the "star" circuit, the middle point "z" of which is grounded.

В систему передачи электроэнергии для исключения электрохимической коррозии металлических трубопроводов, проложенных под землей вблизи воздушной линии электропередачи, дополнительно введен возвратный проводник 16, который 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 11, второго 12 и третьего 13 автономных однофазных высоковольтных преобразователей постоянного тока в переменный ток.In order to eliminate electrochemical corrosion of metal pipelines laid underground near the overhead power line, an electric return system 16 has an additional return conductor 16, which is made of metal, laid in the ground and connects the midpoint “Z” connected by a star pattern, negative potentials of the first 4, second 5 and third 6 autonomous single-phase AC to DC converters with a midpoint z connected to each other according to the "star" scheme, negative potentials of the first 11, second 12 and third 13 autonomous single-phase high-voltage converters of direct current to alternating current.

Работа системы передачи электроэнергии постоянным током высокого напряжения.The operation of the high voltage direct current power transmission system.

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 переменного тока. Трансформатор 3 повышает входное напряжение до уровня, необходимого для нормальной работы однофазных преобразователей 4, 5 и 6. 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».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 of the alternating current. Transformer 3 increases the input voltage to the level necessary for the normal operation of single-phase converters 4, 5 and 6. The primary winding of the transformer 3 is connected according to the "triangle" circuit, and the secondary - according to the "star" circuit. The input and output electrodes of single-phase converters 4, 5 and 6 are also interconnected according to the "star" scheme.

Входные электроды однофазных преобразователей 4, 5 и 6 соединены в одной точке и занулены.The input electrodes of single-phase converters 4, 5 and 6 are connected at one point and are zero.

Выходные электроды положительного потенциала однофазных преобразователей 4, 5 и 6 соединены, соответственно, с высоковольтными проводами 7, 8 и 9 существующей воздушной линии электропередачи 15. Выходные электроды отрицательного потенциала однофазных преобразователей 4, 5 и 6 соединены в одной точке и заземлены.The output electrodes of the positive potential of single-phase converters 4, 5 and 6 are connected, respectively, to the high-voltage wires 7, 8 and 9 of the existing overhead power line 15. The output electrodes of the negative potential of single-phase converters 4, 5 and 6 are connected at one point and are grounded.

Переменное напряжение с вторичной обмотки трансформатора 3 подается на однофазные преобразователи 4, 5 и 6 и выпрямляется. Далее, уже выпрямленное постоянное напряжение посредством существующей воздушной линии электропередачи 15, передается на принимающую подстанцию 10, содержащую высоковольтные преобразователи 11, 12 и 13 постоянного тока в переменный ток, соединенные с потребителем 14 переменного тока.Alternating voltage from the secondary winding of the transformer 3 is supplied to the single-phase converters 4, 5 and 6 and rectified. Further, the already rectified direct voltage through the existing overhead power transmission line 15 is transmitted to the receiving substation 10, which contains high-voltage converters 11, 12 and 13 of direct current to alternating current connected to the consumer 14 alternating current.

В нормальном режиме по каждому из трех проводов 7, 8 и 9 воздушной линии электропередачи 15 протекает одинаковый ток, при этом суммарная мощность, передаваемая потребителю 14, максимальна. В случае обрыва одного или двух проводов воздушной линии электропередачи 15, передача мощности осуществляется по оставшимся в работе проводам 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 wires 7, 8 and 9 of the overhead power line 15, while the total power transmitted to the consumer 14 is maximum. In the event of a breakdown of one or two wires of an overhead power transmission line 15, power is transmitted over the wires remaining in operation 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 формировании передающей подстанцией 3 положительных зарядов электричества в трех высоковольтных проводах и передачи их по высоковольтным проводам 7, 8, 9 на принимающую подстанцию 10, которая преобразует, полученные положительные заряды, в переменный ток, и подает его потребителю 14.Thus, the principle of operation of the proposed electric power transmission system consists in the formation by the transmitting substation of 3 positive charges of electricity in three high-voltage wires and their transmission through high-voltage wires 7, 8, 9 to the receiving substation 10, which converts the received positive charges into alternating current, and delivers it to the consumer 14.

Паровая турбина, установленная в здании электрической станции (на чертеже условно не показана), 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. Полученный постоянный ток высокого напряжения поступает по высоковольтным проводам 7, 8 и 9, на входы высоковольтных преобразователей 11, 12 и 13 постоянного тока в переменный ток.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. The resulting high-voltage direct current flows through the high-voltage wires 7, 8 and 9, to the inputs of the high-voltage converters 11, 12 and 13 of direct current to alternating current.

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 существующим линиям электропередачи трехфазного переменного тока, упростить передающую и принимающую подстанции за счет сокращения оборудования, а также исключить электрохимическую коррозию металлических трубопроводов, проложенных под землей вблизи воздушной линии электропередачи.Using the proposed utility model will allow, in comparison with the prototype, to increase the reliability of the high-voltage direct current power transmission system, increase its efficiency by transferring high-power direct current through existing three-phase alternating current power lines, simplify the transmitting and receiving substations by reducing equipment, and also eliminate the electrochemical corrosion of metal pipelines laid underground near the overhead power line.

Claims

A high voltage direct current electric power transmission system comprising an alternating current generator interconnected by high voltage wires, a transmitting substation and a receiving substation, the transmitting substation comprising 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 the step-up transformer, and the receiving substation contains high-voltage DC to DC converters accumulated current connected to an alternating current consumer, characterized in that the transmitting substation and the receiving substation are interconnected by first, second and third high-voltage wires, which are the existing configuration of the three-phase alternating current overhead power lines, while the rectifying devices in the transmitting substation are the first, second and third autonomous single-phase AC to DC converters, which are the first, second and third autonomous direct current sources with the same values of direct current voltage, the alternating current generator 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 alternating voltage power transformer, in which the phases of the primary winding are interconnected according to the "triangle" circuit, and the phases of the secondary windings - according to the "star" scheme, and the corresponding phase of the secondary winding is connected, respectively, with the corresponding beginning "a", "b", "c" of the corresponding phase respectively, 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, the positive potential of the first, second and third Autonomous single-phase AC to DC converters are connected respectively to the first, second and third high-voltage wires, and the negative potentials of the first, second and third autonomous single-phase converters The ac voltage to dc voltage lines are interconnected according to the “star” scheme, the middle point of which is grounded, while in the receiving substation the high-voltage converters 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 AC 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, p Therefore, the positive potential of the first, second and third autonomous single-phase high-voltage DC / AC converters is connected to the first, second and third high-voltage wires, respectively, and the negative potentials of the first, second, and third autonomous single-phase high-voltage DC / AC converters are interconnected according to the scheme A "star", the middle point of which is grounded, while the return conductor, which The second one is made of metal, laid in the ground and connects the midpoint of the negative potentials of the first, second and third autonomous single-phase AC to DC transformers connected to each other according to the star pattern, with the midpoint connected to the negative potentials of the first interconnected by the star pattern, second and third autonomous single-phase high-voltage converters of direct current to alternating current.