Меню

Для чего нужна вставка постоянного тока



Лекция № 11. Передачи и вставки постоянного тока

date image2015-05-26
views image3454

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

Линии электропередачи переменного тока могут связывать только синхронизированные электрические сети переменного тока, которые работают на той же самой частоте и в фазе. Много зон, которые желают поделиться энергией, имеют несинхронизированные электрические сети. Энергосистемы Великобритании, северной Европы и континентальной Европы не объединены в единую синхронизированную электрическую сеть. У Японии есть электрические сети на 60 Гц и на 50 Гц. Континентальная Северная Америка, работая на частоте 60 Гц, разделена на области, которые несинхронизированы: Восток, Запад, Техас, Квебек, и Аляска. Бразилия и Парагвай, которые совместно используют огромную гидроэлектростанцию Итайпу, работают на 60 Гц и 50 Гц соответственно.

Как же поступить, если необходимо связать районы с различной частотой электрически сетей. Для этой цели используются передачи постоянного тока ППТ (HVDC – High Voltage DC transmission).

Генератор, связанный длинной линией электропередачи переменного тока, может стать неустойчивым и выпасть из синхронизации с отдаленной энергосистемой переменного тока. Устройства HVDC позволяют связать несинхронизированные электрические сети переменного тока, а также добавить возможность управления напряжением переменного тока и потоком реактивной мощности.

Ветряные электростанции, расположенные на расстоянии от берега, могут использовать устройства HVDC, чтобы собрать энергию у большого числа несинхронизированных генераторов для передачи на берег подводным кабелем. Линия HVDC может сделать выполнимым использование удаленных электростанций.

Однако, обычно линия питания HVDC связывает две области распределения мощности энергосистемы переменного тока. Устройства, выполняющие преобразование между переменным и постоянным токами, значительно увеличивают стоимость передаваемой энергии. Выше определенного расстояния (приблизительно 50 км для подводных кабелей, и примерно 600—800 км для воздушных линий), меньшая стоимость электрических проводников HVDC перевешивает стоимость электроники.

Преобразовательная электроника также предоставляет возможность эффективно управлять энергосистемой посредством управления величиной и перетоком мощности, что дает дополнительное преимущество существования HVDC линий — потенциальное увеличение устойчивости энергосистемы.

Во многих случаях HVDC передача более эффективна, чем передача на переменном токе. Например:

· Подводные кабели, где высокая емкость приводит к дополнительным потерям.

· Передача энергии в энергосистеме от пункта к пункту без промежуточных ‘отводов’, например, в удаленные районы

· Увеличение пропускной способности существующей энергосистемы в ситуациях, где установка дополнительных линий является трудной или дорогой

· Передача энергии и стабилизация между несинхронизированными системами распределения переменного тока

· Присоединение удаленной электрической станции к энергосистеме.

· Уменьшение стоимости линии за счет уменьшения количества проводников. Кроме того, могут использоваться более тонкие проводники, так как HVDC не подвержен поверхностному эффекту.

· Упрощается передача энергии между странами, которые используют переменный ток различных напряжений и/или частот

· Синхронизация переменного напряжения, произведенного возобновляемыми источниками энергии

Длинные подводные кабели имеют высокую емкость. В то время как этот факт имеет минимальную роль для передачи электроэнергии на постоянном токе, переменный ток приводит к зарядке и разрядке емкости кабеля, вызывая дополнительные потери мощности. Кроме того, мощность переменного тока расходуется на диэлектрические потери.

HVDC может передавать большую мощность по проводнику, так как для данной номинальной мощности постоянное напряжение в линии постоянного тока ниже, чем амплитудное напряжение в линии переменного тока. Мощность переменного тока определяет действующее значение напряжение, но оно составляет только приблизительно 71 % амплитудного напряжения, которое определяет фактическую толщину изоляции и расстояние между проводниками. Поскольку у линии постоянного тока действующее значение напряжения равно амплитудному, становится возможным передавать на 41% больше мощности по существующей линии электропередачи с проводниками и изоляцией того же размера, что на переменном токе, что снижает затраты.

Поскольку HVDC допускает передачу энергии между несинхронизированными распределительными системами переменного тока, это позволяет увеличить устойчивость системы, препятствуя каскадному распространению аварии с одной части энергосистемы на другую. Изменения в нагрузке, приводящие с десинхронизации отдельных частей электрической сети переменного тока, не будут затрагивать линию постоянного тока, и переток мощности через линию постоянного тока будет стабилизировать электрическую сеть переменного тока. Величину и направление перетока мощности через линию постоянного тока можно непосредственно регулировать и изменять для поддержания необходимого состояния электрических сетей переменного тока с обоих концов линии постоянного тока.

Преимущество HVDC — способность передавать большее количество энергии на длинные дистанции с меньшими капитальными затратами и меньшими потерями, чем на переменном токе. В зависимости от уровня напряжения и схемы, потери будут составлять приблизительно 3 % на 1000 км. Передача на постоянном токе высокого напряжения позволяет эффективно использовать источники энергии, удаленные от энергоузлов нагрузки.

Рис.1. Сравнительная стоимость линий переменного (AC) и постоянного (DC) тока.

Рисунок 1 представляет сравнительную характеристику линий переменного и постоянного тока. Хотя капитальные затраты на строительство линий постоянного тока выше, стоимость километра этих линий существенно ниже. Поэтому существует такое значение длины линии электропередачи при котором передача энергии постоянным током оказывается более выгодной, чем переменным.

Различают несколько типов схем передач постоянного тока (рис.2).

Рис.2. Типы схем линий постоянного тока (a — монополярная , b –биполярная, c -гомополярная).

Источник

Вставки несинхронной связи

Вставки постоянного тока (ВПТ) используются для объединения энергосистем работающих на разных или несинхронных частотах. Они состоят из каскадного соединения двух преобразовательных устройств, одно из которых работает в режиме выпрямителя, а другое – в режиме инвертора. Объединяющим элементом ВПТ является звено постоянного тока, по виду которого различают ВПТ на основе преобразователей тока – со сглаживающим реактором в цепи постоянного тока и на основе преобразователей напряжения – с батареей конденсаторов постоянного тока.

Читайте также:  Если ток одного из нелинейных элементов с заданными вольт амперными характеристиками i2 35 то ток

ВПТ на основе преобразователей тока выполняются на тиристорах и потому имеют более высокий КПД по сравнению с ВПТ на основе преобразователей напряжения, в которых используются полностью управляемые приборы – силовые биполярные транзисторы с изолированным затвором (Insulated Gate Bipolar Transistors – IGBT).

ВПТ первого типа мощностью 1420 МВт реализована для экспорта электроэнергии из России в Финляндию на подстанции 330/400 кВ Выборгская в 1980-х годах. В настоящее время запланирована модернизация ее преобразовательного оборудования, которая обеспечит существенное снижение потерь и уменьшение мощности устройств компенсации реактивной мощности более чем в 2 раза.

ВПТ на базе двух преобразователей напряжения обеспечивает регулирование как активной, так и реактивной мощности в широких пределах, что позволяет отказаться от использования дополнительных устройств для компенсации реактивной мощности, необходимых при использовании ВПТ тиристорного типа. ВПТ на базе преобразователей напряжения может применяться для несинхронного объединения любых энергосистем, в том числе по межсистемным связям, относящих к категории «слабых», где требуется регулирование реактивной мощности в широком диапазоне для обеспечения устойчивой работы энергосистем.

Так, в настоящее время существующая связь на напряжении 220 кВ между энергосистемами Сибири и Востока разомкнута из-за невозможности обеспечить ее устойчивую работу. Создание вставки несинхронной связи мощностью 200 МВт на подстанции 220 кВ Могоча (Забайкальский край) позволит нормализовать уровни напряжения в сети 220 кВ, производить оперативный обмен аварийным резервом мощности между двумя энергосистемами, обеспечить бесперебойное электроснабжение Транссибирской и Байкало-Амурской магистралей.

Источник

2.2. Вставка постоянного тока

В настоящее время особенно актуальной является проблема повышения

эффективности функционирования Единой энергосистемы (ЕЭС) России.

Данную проблему можно рассматривать с двух позиций.

С одной стороны необходимы стимулы и условия для участия российских

генерирующих компаний на международном рынке электрической энергии.

Наиболее перспективным направлением в этой области является поддержание

надежной синхронной работы ЕЭС России с энергообъединениями Западных

стран с осуществлением обмена перетоками мощности между ними по

обычным линиям электропередач переменного тока. Однако такое объединение

на параллельную работу было затруднительно, так как российские и западные

энергосистемы либо работают с различной номинальной частотой (50 и 60 Гц),

либо имеют различную идеологию поддержания частоты [1].

Существующий опыт, в том числе зарубежный, свидетельствует о том, что

эффективно усилить связь между энергообъединениями России, а также между

ЕЭС России и энергосистемами зарубежных стран можно с использованием

вставок постоянного тока (ВПТ) [2].

Вставкой постоянного тока (ВПТ) называется электропередача

постоянного тока, состоящая из совмещенных в одном месте выпрямительной и

инверторной подстанции, без линий постоянного тока при преобразовании тока

на обеих подстанциях с помощью каскадно-мостовой схемы [3]. Назначение

ВПТ − это передача мощности из одной энергосистемы в другую либо в любом

направлении в случае реверсивной ВПТ.

Преобразование электрической энергии осуществляется

преобразователями, связанными с передающей и приемной системами.

Преобразователь, который преобразует энергию переменного тока от

передающей системы в энергию постоянного тока, называется выпрямителем.

Другой преобразователь, который получает энергию от выпрямителя и

преобразует ее в энергию переменного тока, отдавая эту энергию в приемную

систему, называется инвертором.

Рис. 1. Типовая схема вставки постоянного тока

Преобразователи обладают свойством реверсивности: при необходимости

изменения направления передачи мощности выпрямитель становится

инвертором, а инвертор – выпрямителем. При этом направление тока в

линии остается неизменным, так как вентили в преобразователях

пропускают ток только в одном направлении, но меняется полярность

самих преобразователей [3].

Из рис. 1. видно, что ВПТ представляет собой преобразовательную

подстанцию, на которой размещены выпрямитель и инвертор. Двухмостовой

выпрямитель и двухмостовой инвертор включены по схеме 12-тимостового

преобразователя и образуют один блок − комплектное высоковольтное

преобразовательное устройство (КВПУ). Вставка может состоять из одного

или нескольких блоков в зависимости от требуемой мощности. Устройство

имеет линейный реактор ЛР, включенный в изолированный или заземленный

полюс. На шины переменного тока каждой энергосистемы включены

компенсирующие устройства: это могут быть фильтры переменного тока Ф или

статические компенсаторы СТК. Стабилизация переменного напряжения

возлагается на сами преобразователи.

В качестве преобразователей во вставках постоянного тока в настоящее

время используются статические управляемые вентильные преобразователи,

собранные по трехфазной мостовой схеме. Схема преобразовательного моста со

всеми основными элементами приведена на рис. 2.

Рис. 2. Схема преобразовательного моста

Как показали многочисленные исследования, именно мостовая схема

наиболее пригодна для применения во вставках постоянного тока.

Современный мощный высоковольтный преобразовательный блок включает в

себя не только мостовую схему, но и ряд других элементов, составляющих

неотъемлемую его часть.

Вставки постоянного тока применяются для:

• осуществления несинхронной связи между энергосистемами,

обеспечивающей возможность независимого регулирования частоты в

каждой из систем при нарушениях режима (короткие замыкания, сбросы

мощности, набросы нагрузки) в одной из энергосистем;

• объединения энергосистем, работающих с различной номинальной

Читайте также:  Стандартные напряжения генераторов переменного тока

частотой (50 и 60Гц) или разной идеологией поддержания частоты;

• обеспечения безынерционного изменения величины тока и направления

потока мощности, благодаря чему такая связь свободна от нерегулируемых

перетоков мощности и способна осуществлять передачу электроэнергии по

заданной программе. Законы регулирования могут быть выбраны с

большой степенью независимости от изменений режима (уровней

напряжения, частоты) в связываемых энергосистемах. При необходимости

могут использоваться специальные регуляторы, например, для

поддержания частоты, демпфирования субгармонических колебаний,

повышения устойчивости параллельных электропередач переменного тока;

• повышения статической и динамической устойчивости объединенных

• использования эффекта разновременности суточных максимумов по

поясам и снижения необходимости пиковых резервов.

• эффективного управления режимами большего по мощности и

Другими словами вставки постоянного тока помогают полностью

развязать смежные системы по частоте, это решает проблему обмена энергией с

энергосистемами зарубежных стран которые имеют отличную от России

номинальную частоту или идеологию поддержания частоты.

Применение ВПТ в России актуально из-за:

1) наличия избыточных неиспользованных первичных энергоресурсов,

особенно в Сибири;

2) больших расстояний, затрудняющих синхронную связь между

В силу своих конструктивных особенностей ВПТ обеспечивают наиболее

централизованное управление режимами энергообъединения; локализацию

аварий в энергообъединении; отсутствие стохастических колебаний мощности

и возможность объединения мощных энергосистем связями относительно

малой пропускной способности с возможностью наращивания её по мере

Стабильность частоты — основная характеристика периодических процессов, а также характеристика приборов и устройств, генерирующих периодические колебания. С. ч. характеризуется зависимостью частоты от времени. Измерение С. ч. сводится к сравнению частоты данного генератора с частотой более стабильного источника, напр. с образцовой мерой частоты или с эталоном частоты. Результат сравнения зависит от затраченного времени. Это значит, что С. ч. данного источника колебаний не является вполне определённой величиной. Различают кратковременную С. ч., отображающую влияние флуктуац. процессов, и долговременную С. ч., зависящую от изменений параметров генератора колебаний вследствие внеш. воздействий. Иногда говорят об абсолютной и относительной С. ч., имея в виду соответственно изменение значения частоты генератора при многократных включениях и выключениях и изменение значения частоты генератора при его непрерывной работе. Последняя может быть определена не только путём сравнения с эталоном, но и измерением автокорреляции частоты генерируемого колебания.

С. ч. называют естественной, если она ограничена флуктуациями, возникающими внутри источника колебаний, напр. вследствие тепловых движений или флуктуации тока.С. ч., определяемую изменениями параметров генератора под влиянием внеш. воздействий, называют технической. Исследования С. ч. показывают, что естественно С. ч. связана с шириной спектральной линии генератора, а технически С. ч.- с медленными или скачкообразными изменениями его параметров. Например, С. ч. водородного генератора ограничивается медленным старением защитной плёнки, уменьшающей влияние поверхности стенки на ударяющиеся о неё атомы водорода. М. Е. Жаботикский.

Вставка постоянного тока (ВПТ)-элемент электрической сети, который позволит регулировать переток электроэнергии между странами и экспортировать ток без полной интеграции сетей.

Вставка постоянного тока (ВПТ) — Преобразовательная подстанция, предназначенная для преобразования переменного тока в постоянный и последующего преобразования постоянного тока в переменный исходной или иной частоты

Вставка постоянного тока является станцией, в которой и инверторы и выпрямители находятся в одном месте, обычно в одном и том же здании. Линия постоянного тока выполняется настолько короткой насколько возможно. Вставки постоянного тока используются для: соединения магистральных линий различной частоты соединения двух электрических сетей той же самой номинальной частоты, но разных нефиксированных фазовых сдвигов различных частот и числе фаз

Величина постоянного напряжения в промежуточной схеме вставки постоянного тока может быть выбрано свободно из-за малой длины линии. Обычно постоянное напряжение выбирают настолько низким насколько возможно, чтобы построить меньший зал для преобразователей и избежать последовательных соединений вентилей. По этой причине во вставке постоянного тока используют сильноточные вентили.

Особенность ВПТ в отличие от известных традиционных решений на основе тиристорных преобразователей тока состоит в использовании преобразователей напряжения с мощными транзисторными вентилями, что позволяет в составе одного преобразователя передавать активную мощность в двух направлениях, а также регулировать реактивную мощность без применения дополнительных источников реактивной мощности.

Кроме того, вставки постоянного тока позволяют решить ряд задач, актуальных для современных энергетических систем:

соединение двух электрических сетей одной номинальной частоты, но разных нефиксированных фазовых сдвигов;

соединение электрических сетей различных частот и фаз;

повышение пропускной способности элементов сети, содержащих «слабые» связи;

согласование работы сетей при возникновении аварийных ситуаций и восстановление электроснабжения после ликвидации нарушений.

Вставки постоянного тока (ВПТ) между соседними энергосистемами придают объединению этих энергосистем важные благоприятные свойства. Они позволяют осуществить асинхронную работу энергосистем, обеспечивая практически безинерционное регулирование межсистемных перетоков мощности, предотвращают нарушения устойчивости, присущие связям на переменном токе, открывают дополнительные возможности для оптимизации режимов и взаимной помощи энергосистем.

Особенно важной становится роль ВПТ при соединении ими энергосистем разных стран или разных экономических регионов, где требуется строгое выполнение межгосударственных или межрегиональных контрактов по коммерческой передаче электроэнергии.

Вместе с тем, характеризуя ВПТ, как энергетические объекты, приходится отметить, что наряду со многими достоинствами они обладают и рядом недостатков. Один из таких недостатков состоит в том, что ВПТ, имея в своем составе мощные вентильные преобразователи, могут отрицательно влиять на форму напряжений и токов в примыкающих к ним электрических сетях — создавать в этих сетях высшие гармоники.

Читайте также:  Ты тока жди моя принцесса

Этот недостаток, свойственный всем традиционным вентильным преобразователям тока, для ВПТ может оказаться особенно серьезным во-первых, из — за очень большой мощности ВПТ и, соответственно, большой величины генерируемых ими гармоник, а во — вторых, из — за того, что ВПТ обычно присоединяются к электрическим сетям высших классов напряжения с длинными линиями переменного тока, в которых эти гармоники подвержены значительным резонансным усилениям. Гармоники напряжения и тока ухудшают условия работы многих видов высоковольтного оборудования. Кроме того, они могут нарушать правильное действие релейных защит, вызывать недопустимые помехи в линиях связи. Поэтому величины гармоник, которые возникают в сетях, примыкающих к ВПТ, достаточно жестко нормируются. Уместно заметить, что на ВПТ, соединяющих энергосистемы разных стран, нормы, наложенные на гармоники тока и напряжения, входят в число условий по качеству энергии, которые регламентируются соответствующими контрактами, так что их невыполнение может повлечь те или иные экономические санкции.

Схемы электропередач и вставок постоянного тока

Структурные схемы ППТ и ВПТ приведены на рис. 11.1. В электропередачах постоянный ток используется лишь для транспорта электрической энергии от удаленной электростанции в приемную систему или из одной системы в другую. Для этого электрическая энергия переменного тока, вырабатываемая генераторами передающей системы, должна быть сначала преобразована в энергию постоянного тока, в таком виде передана по линии, затем снова преобразована, но уже в энергию переменного тока и передана в приемную систему.

В схеме, где используется вставка постоянного тока, транспорт энергии на расстояние осуществляется на переменном токе. Причем обычно это расстояние сравнительно невелико, так как ВПТ используется для связи примыкающих друг к другу систем. Постоянный ток здесь играет лишь роль звена, которое полностью развязывает соединенные системы по частоте и, с этой точки зрения, делает их не зависящими друг от друга.

Преобразование электрической энергии осуществляется преобразователями П1 и П2, связанными с передающей и приемной системами. Преобразователь, который преобразует энергию переменного тока от передающей системы в энергию постоянного тока, называется выпрямителем. Другой преобразователь, который получает энергию от выпрямителя и преобразует ее в энергию переменного тока, отдавая эту энергию в приемную систему, называется инвертором.

Преобразователи обладают свойством реверсивности: при необходимости изменения направления передачи мощности выпрямитель становится инвертором, а инвертор — выпрямителем. При этом направление тока в линии остается неизменным, так как вентили в преобразователях пропускают ток только в одном направлении, но меняется полярность самих преобразователей.

Источник

вставка постоянного тока

30 вставка постоянного тока; ВПТ

Преобразовательная подстанция, предназначенная для преобразования переменного тока в постоянный и последующего преобразования постоянного тока в переменный исходной или иной частоты

Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации . academic.ru . 2015 .

Смотреть что такое «вставка постоянного тока» в других словарях:

вставка постоянного тока — Преобразовательная подстанция, предназначенная для преобразования переменного тока в постоянный и последующего преобразования постоянного тока в переменный исходной или иной частоты. [ГОСТ 24291 90] вставка постоянного тока [Лугинский Я. Н. и др … Справочник технического переводчика

Выборг (вставка постоянного тока) — У этого термина существуют и другие значения, см. Выборг (значения). Координаты: 60°40′49″ с. ш. 28°55′07″ в. д. / 60.68027 … Википедия

высоковольтная вставка постоянного тока — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN high voltage dc linkHVDC link … Справочник технического переводчика

Высоковольтная линия постоянного тока — (HVDC) используется для передачи больших электрических мощностей по сравнению с системами переменного тока. При передаче электроэнергии на большие расстояния устройства системы HVDC менее дороги и имеют более низкие электрические потери. Даже при … Википедия

вставка — 23.04.10 вставка [insert]: Функция или режим, который позволяет пользователю вводить дополнительный текст в существующий текст. При этом текст автоматически перегруппировывается для размещения вводимого дополнения. Источник: ГОСТ Р ИСО/МЭК 2382… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

ГОСТ 24291-90: Электрическая часть электростанции и электрической сети. Термины и определения — Терминология ГОСТ 24291 90: Электрическая часть электростанции и электрической сети. Термины и определения оригинал документа: 4 (электрическая) подстанция; ПС Электроустановка, предназначенная для приема, преобразования и распределения… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Поставки электроэнергии в Финляндию — Дешевые и стабильные[1] поставки электроэнергии в Финляндию проект по продаже электрической энергии, вырабатываемой ЛАЭС в Финляндию. Проект осуществляется ОАО «ФСК ЕЭС» и предполагающая ежегодный трансфер около 1000 мегаватт. Финляндия является… … Википедия

Научно-исследовательский институт по передаче электроэнергии постоянным током высокого напряжения — ОАО «НИИПТ» Тип Открытое акционерное общество Год основания 1945 Расположение … Википедия

ВПТ — турбина высокого давления с противодавлением ВПТ Венгерская партия трудящихся после: ВСРП Венгрия, полит. ВПТ воздухоплавательная техника техн. Словарь: Словарь сокращений и аббревиатур армии и спецслужб. Сост. А. А. Щелоков. М … Словарь сокращений и аббревиатур

Ленинградская АЭС — Ленинградская АЭС … Википедия

Источник