Применение выпрямителей при электропередаче постоянного тока

ПРИМЕНЕНИЕ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ ПРИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧЕ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Возможные места применения электропередач постоянного тока показаны на рис. 5.2. Электропередача на основе воздушной линии может использоваться для связи двух энергосистем и передачи мощности в одном направлении (см. рис. 5.2,а), либо в реверсивном режиме (см. рис. 5.2,6). Целесообразность применения таких электропередач должна определяться экономическими соображениями. Электропередача постоянного тока может быть выполнена кабельной и использована для транспорта электроэнергии через водные преграды (см. рис. 5.2,в). В этом случае нет ограничений по длине линии в отличие от кабельного варианта переменного тока, когда длина линии при напряжении 220 кВ и более не может превышать 30 — 50 км (критическая длина) из-за большой зарядной мощности и предельной загрузки по допустимому току в режиме холостого хода. Кабельная электропередача постоянного тока может быть также сооружена в качестве глубокого ввода в город (см. рис. 5.2,г). Электропередачи постоянного тока нулевой длины (вставки постоянного тока) используют также для связи двух энергосистем (см. рис. 5.2,д), работающих с различными частотами (например, 50 и 60 Гц), либо для несинхронной работы систем одной номинальной частоты, но с различными принципами и средствами ее регулирования. В этом случае выпрямитель и инвертор расположены на одной подстанции. И, наконец, электропередача постоянного тока может быть вы полнена с числом преобразовательных подстанций более двух (многоподстанционная электропередача), которая предназначается для связи нескольких систем (рис. 5.2,е).

Принцип работы электропередачи постоянного тока рассмотрим с использованием ее простейшей схемы (рис. 5.1). Электропередача содержит по концам две преобразовательные подстанции П₁ и П₂ и линию электропередачи постоянного тока, которая может быть воздушной либо кабельной. Со стороны переменного тока преобразовательные подстанции соединены с трехфазными шинами, к которым подключены нагрузки потребителей.

Мощность P_d, передаваемая по линии, будет зависеть от тока I_dв ней, который может изменяться регулированием соотношения напряжений U_d1и U_d2соответственно на подстанциях П₁ и П₂ :

где R_л— активное сопротивление линии.

Напряжение U_d2 на инверторной подстанции П₂ направлено встречно относительно напряжения выпрямительной подстанции П₂, и тока I_d.

Из формулы следует, что мощность будет передаваться от станции в систему, если U_d1 > U_d2 . При U_d1 = U_d2передаваемая мощность будет равна нулю. Если же необходимо изменить направление передачи мощности, то подстанцию П₂ следует перевести в выпрямительный режим, а П₁ — в ин-верторный и обеспечить соотношение напряжения U_d1< U_d2.

Основная особенность подстанции электропередачи постоянного тока состоит в наличии преобразовательного устройства, главным элементом которого служит высоковольтный тиристорный вентиль, представляющий собой управляемый агрегат со способностью пропускать полный ток линии.

Для качественного и количественного описания работы моста используют ряд понятий.

·  Коммутация — это переключение тока с одного вентиля на другой.

·  Длительность коммутации, характеризующаяся углом коммутации γ, зависит от тока линии и реактивного сопротивления сети переменного тока X (реактивности коммутации).

·  Начало коммутации определяется моментом подачи управляющего импульса на очередной вентиль и отсчитывается от точки пересечения положительных полуволн ЭДС переменного тока. Этот интервал времени измеряется в электрических градусах и называется углом задержки α (углом