нагрузки линии. Потери реактивной мощности в индуктивном сопротивлении линии имеют квадратичную зависимость от ее нагрузки. График нагрузки приемной ЭЭС, как правило, неравномерный. Поэтому в часы минимума нагрузки в линии создается избыток реактивной мощности, что может привести к недопустимым внутренним перенапряжениям на отдельных участках ВЛ.

Для регулирования режима реактивной мощности, выравнивания напряжения вдоль линии и снятия внутренних перенапряжений используются шунтирующие реакторы LR (рис. 3.5). Эти реакторы, включенные между фазой и землей, потребляют избыточную реактивную мощность. Включение реактора осуществляется специальным реакторным выключателем при превышении напряжением в точке подсоединения реактора допустимого значения.

Вдоль электропередачи сверхвысокого напряжения может осуществляться промежуточный отбор мощности для потребителей. Для этого сооружают промежуточные понижающие подстанции 500/220(110) кВ. Как правило, места сооружения таких подстанций совмещают с переключательным пунктом Р или с установкой продольной компенсации СВ. На рис. 3.5 показан автотрансформатор АТ промежуточной подстанции, совмещенной с установкой продольной компенсации.

3.4. Электропередачи постоянного тока

Одним из основных назначений передач постоянного тока, как и передач переменного тока, является транспорт больших мощностей на большие расстояния. Предел передаваемой мощности по линии постоянного тока не зависит от ее длины и значительно больше, чем у линии переменного тока такого же уровня напряжения.

Кроме того, передачи постоянного тока служат для несинхронной связи ЭЭС одинаковой номинальной частоты и являются единственным средством связи двух ЭЭС разной номинальной частоты. В этих случаях применяется вставка постоянного тока. Примером является Выборгская вставка постоянного тока, связывающая ЭЭС России и Финляндии.

Развитие передач постоянного тока сдерживается, главным образом, необходимостью сооружения дорогих и сложных преобразовательных подстанций на передающем и приемном концах передачи и в каждой точке отбора мощности. В настоящее время в мире насчитывается около двадцати передач постоянного тока.

Принципиальная схема передачи постоянного тока приведена на рис. 3.6. На передающем конце передачи выработка электроэнергии обеспечивается генераторами электростанции G1 и G2.

Выпрямительная преобразовательная подстанция состоит из повышающих трансформаторов и выпрямительных установок. Повышающие трансформаторы Т1 и Т2 выполнены с двумя обмотками высшего напряжения. Схемы соединения этих обмоток обеспечивают фазовый сдвиг их напряжений на 30о. Высшее напряжение от каждой

40

обмотки трансформаторов подводится к выпрямительным установкам UZ1...UZ4. Каждая выпрямительная установка представляет собой трехфазную мостовую схему, выполненную из управляемых вентилей (тиристоров). Фазовый сдвиг на 30о высших напряжений трансформаторов Т1 и Т2 обеспечивает более качественное (сглаженное) выпрямленное напряжение Ud. Пульсации выпрямленного тока Id сглаживаются линейными реакторами LR1 и LR2, включенными на выходе подстанции.

Инверторная преобразовательная подстанция принципиально не отличается от выпрямительной в силу обратимости управляемого вентильного моста. Инверторы UZ5…UZ8 обеспечивают преобразование выпрямленного тока Id в переменный ток приемной ЭЭС. Линейные реакторы LR3 и LR4 инверторной подстанции выполняют ту же функцию сглаживания выпрямленного тока Id, что и реакторы LR1 и LR2 на выпрямительной подстанции. Трансформаторы связи с приемной системой Т3 и Т4 выполнены с двумя обмотками высшего напряжения. Как и у трансформаторов выпрямительной подстанции, напряжения этих обмоток имеют фазовый сдвиг на 30о и обеспечивают более качественное (сглаженное) выпрямленное напряжение Ud1.

Рис. 3.6. Принципиальная схема передачи постоянного тока

Напряжение передачи постоянного тока определяется количеством мостовых вентильных схем на преобразовательных подстанциях и напряжением, выдаваемым одной такой схемой. Так, например, в передаче постоянного тока Волгоград-Донбасс на каждой подстанции установлено по восемь вентильных мостов напряжением 100 кВ каждый.

41

Результирующее напряжение этой передачи составляет 800 кВ или +400 кВ.

Для инвертирования тока необходима большая реактивная мощность, составляющая приблизительно 0,5 Мвар на 1МВт передаваемой мощности. Поэтому на шинах переменного тока приемной подстанции устанавливают источники реактивной мощности, в частности синхронные компенсаторы GС1 и GC2, подключенные через отдельные трансформаторы Т5 и Т6.

Вентильные преобразователи, как нелинейные элементы, являются генераторами высших гармоник тока. Для ограничения выхода этих гармоник в сеть приемной ЭЭС на ее шинах устанавливают специальные индуктивно-емкостные LC-фильтры, каждый из которых настраивается на определенную высшую гармонику тока. Для основной гармоники тока эти фильтры являются компенсирующими устройствами, выдающими, как и синхронные компенсаторы GC, реактивную мощность, необходимую инверторной подстанции. Поэтому LС-фильтры называют фильтрокомпенсирующими устройствами.

Линия постоянного тока, по которой протекает выпрямленный ток Id, представляет собой двухпроводную ВЛ. Ток в этой линии равен

где Ud, Ud1 – выпрямленные напряжения на выходе выпрямительной и входе инверторной подстанций;

Rл – активное сопротивление линии.

Мощность, передаваемая по передаче постоянного тока, ограничена, главным образом, мощностью преобразовательных подстанций и не зависит, как у передачи переменного тока, от длины линии и устойчивости параллельной работы генераторов передающей ЭЭС.

Линия постоянного тока дешевле эквивалентной по напряжению линии переменного тока из-за меньшего количества проводов, изоляторов, линейной арматуры и более легких опор. Поэтому применение передач постоянного тока экономически целесообразно для таких длин линий, когда удорожание преобразовательных подстанций компенсируется удешевлением линии. Экономическая граница применения передач переменного и постоянного тока лежит в диапазоне длин 800...1400 км и мощностей 600...3000 МВт.

Показанная на рис. 3.6 принципиальная схема передачи постоянного тока является биполярной схемой (двухполюсной). На этой схеме средние точки преобразовательных подстанций заземлены. В нормальном режиме работы передачи ток по земле не протекает. При аварийном повреждении и отключении одного полюса половина мощности может передаваться по другому полюсу с возвратом тока через землю. Такая схема «полюсземля» называется униполярной (однополюсной). Некоторые передачи постоянного тока выполняются по униполярной схеме и применяются для

42