Текст книги "История электротехники"

Автор книги: авторов Коллектив

сообщить о нарушении

Текущая страница: 20 (всего у книги 78 страниц) [доступный отрывок для чтения: 28 страниц]

5.3.2. СОЗДАНИЕ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ СВН И УВН – ВЫДАЮЩЕЕСЯ ДОСТИЖЕНИЕ РОССИЙСКИХ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКОВ

В 30-е годы сложились две крупные научные электротехнические школы: ленинградская и московская.

В Ленинграде в ЛПИ под руководством чл.-корр. АН СССР М.А. Шателена над проблемами дальних электропередач работали крупные ученые – профессора А. А. Горев, Н.П. Виноградов, A.M. Залесский, Н.Н. Щедрин. Большой вклад в развитие техники передачи электрической энергии внесли работавшие в ЛЭТИ под руководством проф. А.А. Смурова профессора Г.Т. Третьяк, Л.Е. Машкиллейсон и др. Фундаментальные исследования, в том числе по электрической изоляции, проводились в Электрофизическом институте (выделившемся из Физико-технического института) выдающимися учеными А.П. Александровым, Н.Н. Семеновым, А.Ф. Вальтером, Б.М. Гохбергом и др.

В Москве исследования и разработки по широкому кругу вопросов, связанных с проблемами передачи электроэнергии, проводились в 30-е годы в основном в ВЭИ, МЭИ, «Мосэнерго». В центре этих проблем находился профессор-энциклопедист Л.И. Сиротинский, занимавший в то время посты начальника отдела высоких напряжений ВЭИ и одновременно заведующего кафедрой техники высоких напряжений МЭИ. Работы по электрическим сетям, включая вопросы их строительства, вели А.А. Глазунов, Н.И. Сушкин, А.Я. Рябков и др. Значительным вкладом в решение проблем устойчивости параллельной работы электростанций явились результаты исследований П.С. Жданова и С.А. Лебедева, затем Г.Р. Герценберга. Над вопросами электрической изоляции сетей и электрооборудования работали А.В. Александров, А.В. Ефимов, В.К. Кожухов, П.А. Флоренский и др. Коммутационную аппаратуру разрабатывали А.Я. Буйлов, Г.В. Буткевич, Е.М. Цейров, A.M. Бронштейн, М.А. Бабиков и др. Вопросами защиты от перенапряжений и разработкой защитной аппаратуры занимались А.А. Акопян, Л.И. Иванов, В.И. Пружинина, В.А. Карасев и др.

Все работы велись в тесном контакте с электротехническими заводами «Электроаппарат», «Пролетарий» (Ленинград), МЭЗ и «Изолятор» (Москва), «Уралэлектроап парат» – (Свердловск).

В Ленинграде как основном электротехническом центре в 30-е годы при ЛПИ под руководством А.А. Горева создается «Бюро куйбышевских работ» (БКР), где были начаты конкретные исследования и предпроектные проработки по ЛЭП 400–500 кВ. Быстро был построен высоковольтный корпус, в котором была создана, в частности, крупная электродинамическая модель для воспроизведения переходных процессов в ЛЭП и примыкающих энергосистемах (Л.Е. Машкиллейсон, Н.Н. Миролюбов). По проекту Н.П. Виноградова и его ученика К.П. Крюкова сооружается однопролетная опытная линия напряжением 500 кВ, на которой изучались механика опор и проводов, нагрев током проводов, проводились первые измерения потерь на корону. Исследование фарфоровых изоляторов и их характеристик вел К.С. Архангельский, внутренней изоляции – А.С. Зингерман.

Одной из серьезных задач, которая была успешно решена, явилась проблема устойчивости параллельной работы электростанций и ОЭС. Опираясь на основополагающие работы по анализу статической и динамической устойчивости А.А. Горева, П.С. Жданова, С.А. Лебедева и др., удалось найти ряд методов повышения устойчивости: регулирование турбин и возбуждения генераторов, быстродействие защит и выключателей, компенсация параметров линий и др. (В.А. Веников, М.П. Костенко, И.А. Глебов, И.А. Груздев, М.Л. Левинштейн, О.В. Щербачев, Д.И. Азарьев, С.А. Совалов, Л.А. Жуков и др.).

В результате исследований и разработок ВЭИ (Г.Р. Герценберг) было установлено, что перевод генераторов в зону «искусственной устойчивости» позволяет существенно повысить предел статической устойчивости. Для этого необходимо иметь электронные регуляторы возбуждения без зоны нечувствительности. Они были созданы в 1939 г. В послевоенные годы эти регуляторы были усовершенствованы за счет введения в закон регулирования производных от параметров режима, что позволило еще выше поднять предел статической устойчивости.

После Великой Отечественной войны исследования по ЛЭП СВН были развернуты под руководством института «Теплоэлектропроект» (и в выделившемся затем из него институте «Энергосетьпроект») во многих институтах страны (МЭИ, НИИПТ, ВЭИ, ВНИИЭ, ЭНИН, ЛПИ и др.). Наиболее ответственные технические решения принимались большой группой ученых и инженеров, среди которых были С.С. Рокотян (главный инженер института «Энергосетьпроект»), А.И. Колпакова, A.M. Федосеев, Н.Н. Соколов, Д.И. Азарьев, Г.А. Славин и др. Одновременно под руководством ВЭИ (Л.И. Сиротинский, Г.В. Буткевич, Е.М. Цейров и др.) в НИИ, КБ и на заводах электротехнической промышленности (ВЭИ, ВИТ, ЗТЗ, МЭЗ, «Электроаппарат», «Пролетарий», «Уралэлектроаппарат» и многих других) велись разработки силовых трансформаторов, шунтирующих реакторов, выключателей и другого оборудования на напряжение 400 кВ.

Помимо методов аналитического исследования большую роль сыграли методы физического моделирования [5.14]. В начале 50-х годов в МЭИ (В.А. Веников, Т.Л. Золотарев) была создана физическая модель электропередачи Волжская ГЭС – Москва, на которой отрабатывались методики расчета переходных процессов и натурные образцы регуляторов и релейной защиты. В последующие годы физические модели были созданы в ряде исследовательских центров в нашей стране и за рубежом.

В ЛПИ на кафедрах ТВН и электрических систем и сетей под руководством А.А. Горева и в теснейшем контакте со специалистами «Теплоэлектропроекта» проводили исследования режимов дальних ЛЭП О.В. Щербачев, И.А. Груздев, М.Л. Левинштейн, К.П. Кадомская и др.

Усилия ученых, проектировщиков, конструкторов оборудования и монтажников завершились вводом в эксплуатацию в мае 1956 г. первой цепи ЛЭП 400 кВ от Куйбышева к Москве протяженностью 815 км. На этой ЛЭП был проведен большой комплекс пусконаладочных работ и исследований. Их результаты и накопленный за два первых года опыт эксплуатации ЛЭП, быстрое развитие экономики и электроэнергетики страны поставили в повестку дня повышение пропускной способности ЛЭП 400 кВ. Первым смелым экспериментом в этом направлении был перевод кольцевой линии 400 кВ (длиной 78 км) на рабочее напряжение 500 кВ за счет переключения трансформаторной группы по схеме 500/115/11 кВ. Целеустремленная работа ученых, эксплуатационников (В.А. Вершков) и проектировщиков, поддержанная руководством Министерства электростанций и Госплана СССР, позволила сделать заключение о том, что при сравнительно небольшом усовершенствовании основного высоковольтного оборудования на 400 кВ построенная и строящиеся ВЛ смогут работать при напряжении 500 кВ. Такое решение в 1957 г. было актуально для нашей страны с ее

огромной территорией и перспективой быстрого объединения динамично развивающихся энергосистем в Единую электроэнергетическую систему. Одна цепь ЛЭП от Волгограда до Москвы была перепроектирована на 500 кВ без замены проводов, линейной изоляции, опор и без увеличения габаритов подстанций 400 кВ. Она была введена в эксплуатацию 27 декабря 1959 г., а в сентябре 1961 г. вошла в строй действующих и вторая цепь 500 кВ той же передачи. Эти две ЛЭП 500 кВ стали первыми в мире передачами нового класса номинального напряжения.

Два технических обстоятельства способствовали успеху всего проекта. Это, во-первых, правильный выбор расщепленных проводов (ЗхАС-480/59,7) на двух первых двухцепных ВЛ от Волги до Москвы, что позволило сохранить ранее выбранные расщепленные провода на перепроектированных ВЛ 500 кВ при умеренном росте потерь на корону (В.И. Попков, Л.В. Егорова, Н.Н. Тиходеев, Н.П. Емельянов), во-вторых, в 50-е годы считалось, что линейная, внутренняя и внешняя изоляция трансформаторов и аппаратов определяется прежде всего внутренними перенапряжениями. Эта предпосылка привела к созданию новой системы защитных аппаратов для более глубокого, чем на ЛЭП 400 кВ, ограничения этих перенапряжений в сетях 500 кВ до уровня 2,5 наибольшего фазного напряжения с тем, чтобы абсолютные значения перенапряжений в сетях 400 и 500 кВ оказались практически одинаковыми (Ю.И. Лысков, Н.И. Соколов, В.П. Фотин, А.А. Акопян, В.П. Савельев, С.С. Шур и др.). Выбранная система защиты от внутренних перенапряжений включала в себя комбинированные разрядники РВМК-500, шунтирующие реакторы и другое оборудование.

Кроме первых ЛЭП 500 кВ следующими электропередачами этого номинального напряжения стали: Бугульма – Златоуст, Златоуст – Челябинск, Куйбышев – Урал, Челябинск – Свердловск, Братск – Иркутск, Воткинск – Свердловск, Назарове – Абакан, Назарове – Анжерка, Троицкая ГРЭС – Челябинск, Заинская ГРЭС – Бугульма и др. К концу 1965 г. общая протяженность ЛЭП 500 кВ достигла 8,3 тыс. км, что позволило создать «костяк» ЕЭС. Это был огромный технический прогресс в отечественной и мировой технике передачи электрической энергии. В сентябре 1967 г. было образовано Центральное диспетчерское управление (ЦДУ) ЕЭС СССР. К 1991 г. протяженность ЛЭП 500 кВ увеличилась до 45 тыс. км, по этим линиям распределялось до 40% всей электрической энергии в ЕЭС. Над созданием ЛЭП 500 кВ по единому плану работали десятки проектных, научно-исследовательских институтов, заводов, тысячи людей. Многие из них навсегда вошли в историю отечественной электроэнергетики и электротехники. За создание ЛЭП 500 кВ и комплекса электротехнического оборудования к ним две группы специалистов были удостоены Ленинских премий за 1962 г. в области науки и техники. В список лауреатов премии за создание ВЛ 500 кВ вошли (по алфавиту): Д.И. Азарьев, В.В. Бургсдорф, В.А. Вершков, Д.И. Очкасов, С.С. Рокотян, Л.И. Сиротинский, И.И. Филимончук и др. Много сделали для освоения ЛЭП 500 кВ: A.M. Некрасов, И.А. Сыромятников, А.И. Колпакова, К.П. Крюков, А.И. Курносов, С.А. Совалов и многие другие. За создание комплекса оборудования 500 кВ лауреатами Ленинской премии стали: А.А. Акопян, В.В. Афанасьев, И.Д. Воеводин, И.С. Калиниченко, С.И. Рабинович, В.Ю. Френкель, Б.В. Белков, Е.М. Цейров, В.Г. Бирюков, Г.В. Буткевич, А.В. Панов, А.В. Сапожников и Л.И. Федоров. Важно отметить, что весь комплекс уникального оборудования на напряжение 500 кВ был разработан и изготовлен отечественными НИИ, конструкторскими бюро и заводами.

В 1967 г. в нашей стране была введена в работу первая линия 750 кВ Конаковская ГРЭС – Москва. В 70-х годах началось сооружение ряда электропередач этого класса напряжения. В том числе мощных магистральных связей, таких как Конаково – Ленинград, Донбасс – Винница – Альбертирша (Венгрия). На них также использовалось только отечественное оборудование.

В 1980 г. Государственная премия СССР за создание и внедрение электропередач СВН 750 кВ была присуждена группе специалистов, в том числе Н.Н. Тиходееву, В.П. Фотину, С.Д. Лизунову, В.К. Тарасову, Н.М. Чернышеву и др.

Практически одновременно линии этого класса напряжения (765 кВ) появились в США и Канаде.

В 70-х годах в ряде стран развернулись работы по созданию оборудования для линий класса напряжения 1000 кВ. В середине 80-х годов в нашей стране была введена первая и пока единственная в мире линия 1150 кВ Экибастуз – Челябинск.

Принципиальные достижения, обеспечившие создание ЛЭП СВН и УВН переменного тока следующие. Это, во-первых, применение на ЛЭП устройств, компенсирующих зарядную мощность линии. Степень компенсации заряд-

ной мощности растет с ростом номинального напряжения и находится обычно в диапазоне от 15 (у ЛЭП 380–550 кВ) до 100% (на ЛЭП 1150 кВ). Во-вторых, применение шунтирующих реакторов, без которых не удалось бы создать экономичные ЛЭП 380–550 кВ и большего напряжения при длине линии 350–500 км, уменьшить сток зарядной мощности от линии в примыкающие энергосистемы. Применение шунтирующих реакторов существенно облегчило разрешение ключевой проблемы для ЛЭП СВН и УВН – глубокого ограничения коммутационных и резонансных перенапряжений. При соответствующем размещении групп реакторов по концам линии передачи и рациональном значении компенсации зарядной мощности удается снизить вынужденную составляющую перенапряжений (т.е. установившееся после затухания переходного процесса напряжение 50 Гц на конце односторонне питаемой линии) в плановых и после-аварийных коммутациях до значений, мало отличающихся, от единицы (в передачах 1150 кВ до 1,1–1,2).

Как свидетельствует отечественный, канадский и американский опыт эксплуатации электрических сетей 750 кВ, доля однофазных коротких замыканий (КЗ) в общем их числе составляет не менее 99%. В таких условиях целесообразно применять в качестве главного противоаварийного устройства однофазное АПВ, переход к которому является радикальной мерой сохранения динамической устойчивости примыкающих к передачам 750 и 1150 кВ энергосистем. Главная трудность, стоящая на пути широкого применения однофазного АПВ в сетях 750 и 1150 кВ – обеспечение условий для самопогасания дуги подпитки, возникающей на поврежденной фазе линии после ее отключения с двух сторон. Проведенные в СССР (Б.Т. Шперлинг, Н.Н. Беляков, ГА. Славин и др.), а также в Швеции и США, исследования привели к важному практическому выводу: использование на хорошо транспонированной линии специально подобранных по параметрам и спроектированных компенсирующих реакторов, включенных между нейтралью каждой группы шунтирующих реакторов и землей, на порядок снижает ток подпитки дуги в точке КЗ. Заземление нейтрали через компенсирующий реактор со специально подобранным сопротивлением расстраивает резонанс на частоте 50 Гц, что снижает кратность коммутационных перенапряжений и резко уменьшает восстанавливающееся напряжение на поврежденной фазе, при этом сам переходный процесс теряет характер биений.

Комплекс современных мер, обеспечивающих глубокое снижение коммутационных перенапряжений в ЛЭП 1150 кВ, включает в себя: шунтирующие реакторы, обеспечивающие компенсацию зарядной мощности линии; компенсирующие реакторы, включенные между нейтралью каждой группы основных реакторов и землей и облегчающие самопогасание тока подпитки КЗ емкостными токами от неповрежденных фаз; оснащение выключателей предвключаемыми шунтирующими резисторами, вводимыми в цикле включения (Ю.И. Лысков, С.С. Шур, В.П. Фотин, М.Л. Левинштейн, К.П. Кадомская и др.).

При переходе к ЛЭП СВН и УВН на первый план выдвинулись многие проблемы, связанные с изоляцией воздушных линий, подстанций и оборудования. Прогресс в понимании переходных процессов, возможностей вмешательства в них с целью подавления наиболее опасных и, наконец, создание ограничителей перенапряжений с резисторами на базе оксида цинка обеспечили в настоящее время столь существенное ограничение перенапряжений в сетях СВН и УВН, что внешняя и особенно внутренняя изоляция оборудования, подстанций и линий выбирается не по перенапряжениям, а по рабочему напряжению (Н.Н. Тиходеев).

В третьих, существенное ограничение перенапряжений с ростом номинального напряжения в диапазоне 750–1150 кВ позволило обеспечить приблизительную пропорциональность между расчетной кратностью коммутационных перенапряжений (Ю.И. Лысков, Г.Н. Александров, В.Л. Иванов, А.А. Филиппов, Ю.М. Гутман и др.) и размерами основных воздушных промежутков на линии и подстанции, а также внешней изоляцией оборудования, несмотря на сильное снижение удельных разрядных напряжений для очень длинных воздушных промежутков при коммутационных перенапряжениях с фронтом 2 мс.

В четвертых, принципиально новые перспективы появились для создания современного оборудования ВН, СВН и УВН для комплектных и гибридных подстанций в связи с широким использованием в 60-х годах элегаза в качестве изолирующей среды, хотя высокая электрическая прочность и другие отличительные свойства, а также технология его промышленного получения были изучены еще накануне второй мировой войны и сразу после нее (Б.М. Гохберг). Применение элегаза позволило в несколько раз уменьшить размеры подстанций, вытеснить горючие жидкие диэлектрики во многих аппаратах, радикально уменьшить их основные габариты и использовать элегаз в качестве отличной дугогасящей среды.

В пятых, принципиально важным техническим решением для усовершенствования воздушных линий электропередачи СВН и УВН стала идея расщепления проводов. Классические эксперименты Ф. Пика с короной на проводах, выполненные еще в начале века в США, показали, что на ЛЭП с напряжением вплоть до 300 кВ могут использоваться одиночные провода, но для создания воздушных линий 500 кВ требуется провод диаметром 6–7 см, 750 кВ – 10–12 см. Такой рост диаметра обусловливает трудно разрешимое противоречие, связанное с поперечным сечением провода, выбранного по короне и оптимальной плотности тока в нем. Кроме того, из-за большого погонного индуктивного сопротивления линии с такими проводами трудно обеспечить высокую пропускную способность передачи электроэнергии на дальние расстояния. Поэтому при создании ЛЭП СВН и УВН широко использовались расщепленные провода, идея применения которых была выдвинута В.Ф. Миткевичем в 1910 г. в России и Ван-Антверпеном в США. На линиях 380–420 кВ появились провода с двумя, тремя и четырьмя составляющими, на линиях 500–550 кВ – с тремя и четырьмя, на линиях 735–800 кВ – с четырьмя и пятью, на линиях УВН – с восемью составляющими. Расщепление провода позволило легко сбалансировать требования к нему, диктуемые оптимальной плотностью тока и короной на проводах (радио– и акустическими помехами, потерями на корону). Это обеспечило также значительное улучшение электрических параметров воздушной линии.

5.3.3. ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Электропередачи и вставки постоянного тока обладают рядом экономически выгодных преимуществ по сравнению с передачами переменного тока. Так как на нормальный режим работы линии постоянного тока не оказывают влияния ее реактивные параметры, то при реальных соотношениях между активными и реактивными сопротивлениями линии электропередачи падение напряжения на ней во много раз меньше, чем на линии переменного тока. А это, в свою очередь, создает предпосылки для радикального увеличения радиуса действия линий постоянного тока по сравнению с линиями электропередачи переменного тока; при этом при любой длине не возникает ограничений передаваемой мощности по условиям устойчивости параллельной работы. Воздушные линии постоянного тока, как правило, существенно дешевле линий переменного тока. Существенны выгоды постоянного тока для кабельных линий, поскольку условия работы изоляции кабелей при постоянном напряжении несравненно легче, чем при переменном. Благодаря этому при одной и той же толщине изоляции пропускная способность кабеля, работающего при постоянном напряжении, в 2–4 раза выше чем у того же кабеля, но работающего при переменном напряжении, за счет более высокого номинального напряжения. При сооружении линии электропередачи постоянного тока между двумя несвязанными энергосистемами последние могут работать несинхронно как с разными частотами (50 и 60 Гц), так и с одинаковой частотой, но с различными требованиями к точности ее поддержания. Целый ряд преимуществ может быть получен за счет способности вентильных преобразователей выполнять функции быстродействующего выключателя и очень совершенного регулятора передаваемой мощности. Здесь следует отметить, что при связи двух энергосистем на постоянном токе аварийные режимы в одной из энергосистем не отражаются на работе другой энергосистемы столь непосредственно, как это происходит при связи на переменном токе; кроме того, исключается подпитка места КЗ в одной энергосистеме со стороны другой. Поэтому объединение энергосистем или ввод дополнительной мощности в энергосистему через электропередачу постоянного тока не приводит к увеличению токов КЗ и не требует соответствующей замены всего оборудования и, прежде всего, выключателей. Благодаря практически безынерционному регулированию преобразователей межсистемная связь по линиям электропередачи постоянного тока может осуществляться по строго заданной программе, например с целью поддержания частоты, баланса активной мощности, демпфирования низкочастотных колебаний и т.д.

Исследования преобразователей для электропередач постоянного тока начались в нашей стране в 1947 г. в организованной тогда в ЭНИН лаборатории передач постоянного тока, возглавлявшейся проф. К.А. Кругом, и в образованном в том же году НИИ постоянного тока (НИИПТ). Одновременно аналогичные работы начали проводиться в ВЭИ. В дальнейшем к работам по постоянному току подключился «Энергосетьпроект».

Большая работа по изучению режимов работы и проектированию первых передач постоянного тока проведена в НИИПТ его сотрудниками: А.В. Поссе, В.И. Емельяновым, М.Г. Шехтманом, А.В. Пинцовым, К.А. Герциком, Л.Л. Балыбердиным, Ю.С. Крайчиком и др. В НИИПТ также проведена разработка алгоритмов систем управления передачами постоянного тока, исследованы перенапряжения в передачах постоянного тока, выполнено физическое моделирование передач постоянного тока.

Усилиями сотрудников НИИПТ, Московского отделения НИИПТ и ВЭИ была введена в эксплуатацию в 1950 г. первая в мире кабельная электропередача постоянного тока напряжением 200 кВ и мощностью 30 МВт Кашира – Москва длиной 120 км, которая явилась школой для разработки других электропередач постоянного тока.

ВЭИ являлся разработчиком всего высоковольтного преобразовательного оборудования для передачи постоянного тока Волгоград – Донбасс. Большая работа была проведена сотрудниками ВЭИ по разработке, серийному изготовлению, испытаниям и эксплуатации главного аппарата этой электропередачи – откачного экситрона – высоковольтного ртутного вентиля типа ВР-9. Его разработке предшествовали обширные исследования физических процессов газового разряда при низком давлении, проводившиеся под руководством Б.Н. Клярфельда, В.Л. Грановского, И.Н. Кесаева и др. Разработкой вентиля ВР-9 руководил главный конструктор Ф.И. Бутаев, разработку испытательных установок осуществлял Н.С. Климов, разработку технологии производства и кондиционирования вентилей проводили А.А. Перцев, Н.П. Степанов, А.Е. Шварц и др.

Коллективом отдела автоматического регулирования ВЭИ (Е.К. Булахов, В.Д. Ковалев, А.К. Мазуренко, М.В. Ольшванг, А.И. Ступель, Г.М. Цфасман и др.) были разработаны системы автоматического регулирования и защиты электропередач и вставки постоянного тока, а также статических компенсаторов.

Большая роль в проектировании передач постоянного тока Волгоград – Донбасс и Экибастуз – Центр, вставки постоянного тока СССР – Финляндия в Выборге принадлежит институту «Энергосетьпроект» и его главному инженеру С.С. Рокотяну. Институт «Энергосетьпроект» выступал как головной институт по проектированию электропередач постоянного тока и объединял усилия остальных организаций.

Сотрудники ВЭИ участвовали в испытаниях оборудования как на заводах-изготовителях, так и на мощном испытательном стенде в г. Тольятти, спроектированном и сооруженном коллективом ВЭИ. Большую роль в этой работе играли сотрудники ВЭИ А.Г. Викулин, В.П. Кулаков. Кроме того, сотрудники ВЭИ участвовали в шеф-монтаже, наладке и опытной эксплуатации оборудования на электропередачах и вставке постоянного тока.

Приведем основные параметры электропередач постоянного тока и вставки, спроектированных и построенных российскими специалистами.

Электропередача постоянного тока Волгоград – Донбасс была введена в эксплуатацию в 1962 г. и в течение ряда лет была крупнейшей передачей постоянного тока в мире.

Передача выполнена по схеме два полюса – земля и связывает шины 220 кВ энергосистем «Волгоградэнерго» (Волжская подстанция) и «Донбассэнерго» (Михайловская подстанция) через двухполюсную воздушную линию передачи постоянного тока с проводами 2хАСО-600 в полюсе. Параметры передачи: напряжение ± 400 кВ, мощность 720 МВт, выпрямленный ток 900 А, длина линии 473 км.

На каждой преобразовательной подстанции включены последовательно восемь шестифазных преобразовательных мостов, каждый из которых состоит из 14 высоковольтных ртутных вентилей типа ВР-9. Вентили включены последовательно по два в каждое плечо моста. Кроме того, имеются два шунтирующих вентиля.

Для получения 12-фазного режима преобразования каждые два моста питаются от группы из трех однофазных трансформаторов мощностью 3x90 MB∙А, имеющих каждый шесть обмоток: две сетевые (220 кВ), две третичные (13,8 кВ) и две вентильные (89 кВ)[5]5
  Указаны линейные напряжения в группе трансформаторов.


[Закрыть]. Сетевые и третичные обмотки включены параллельно, вентильные включены: одна в треугольник, другая в звезду и работают каждая на свой мост. В нейтраль сетевой обмотки трансформатора включен регулировочный трансформатор, позволяющий изменять коэффициент трансформации в пределах 15%. Волжская преобразовательная подстанция совмещена с Волжской ГЭС, и зал вентилей находится в теле плотины ГЭС, рядом с машинным залом. Преобразовательный блок Волжской подстанции состоит из двух генераторов, группы однофазных трансформаторов и двух шестифазных вентильных мостов. Фильтры высших гармоник на подстанции не предусмотрены.

На Михайловской подстанции вентили размещены в вентильном зале. Компенсация реактивной мощности и высших гармоник осуществляется фильтрами (5, 7, 11-й гармоник), включенными на шины 220 кВ. Передача работает в реверсивном режиме и обеспечивает обмен мощностью между двумя самобалансирующимися энергосистемами Средней Волги и Юга. Возможна работа одной полуцепью с возвратом тока через землю.

Электропередача постоянного тока Экибастуз – Центр. Предполагалось, что крупнейшая в мире электропередача мощностью 6000 МВт, напряжением ± 750 кВ по схеме два полюса – земля и протяженностью более 2400 км свяжет восточные районы страны с европейской частью России. Ввод в эксплуатацию ее планировалось осуществить в 1992–1995 гг.

В состав электропередачи Экибастуз – Центр входили биполярная воздушная линия с проводами 5хАСО-1200 в полюсе и две концевые преобразовательные подстанции: одна в районе Экибастузских ГРЭС, другая в узле нагрузок Объединенной энергосистемы Центра в районе г. Тамбова.

Главное назначение электропередачи – транспорт энергии Экибастузских ГРЭС в энергосистему Центра. Предусмотрен реверс потока мощности. На зажимах отправной подстанции в Экибастузе в полюсе ВЛ обеспечивался рабочий ток 4000 А и напряжение 750 кВ по отношению к земле. Средняя точка преобразователей обеих подстанций глухо заземлялась на выносное рабочее заземление.

Важнейшая особенность главной схемы электропередачи – параллельное соединение ветвей преобразователей: каждая ветвь, состоящая из двух каскадно включенных шестифазных мостов (по 750 МВт, 375 кВ и 2000 А), соединенных каждый со своим трансформатором, представляет собой единичный агрегат, все оборудование которого включается или отключается одновременно.

Основной агрегат подстанции – двухмостовой преобразователь, оснащенный высоковольтными тиристорными вентилями (ВТВ) (Р.А. Лытаев и др., ВЭИ), устройствами демпфирования, высокочастотными реакторами, разрядниками. Вентиль ВТВ имеет модульную конструкцию, световую систему управления, водяное охлаждение. Он содержит 128 модулей, в каждом модуле включено последовательно четыре тиристора таблеточного типа, имеющих двустороннее охлаждение деионизованной водой. Световые импульсы управления поступают к тиристорам по световодам.

После распада Советского Союза сооружение электропередачи Экибастуз – Центр было прекращено.

Вставка постоянного тока Россия – Финляндия в г. Выборге введена в эксплуатацию в 1981 г. Через эту вставку из России в Финляндию передается энергия 4 ТВТ∙ч в год, что составляет 10% от выработки электроэнергии в Финляндии. Вставка представляет собой преобразовательную подстанцию в г. Выборге, которая присоединена с нашей стороны через двухцепную линию переменного тока 330 кВ к системе Ленэнерго (подстанция Восточная) и с финской стороны через двухцепную линию переменного тока 400 кВ к системе Иматран Войма (подстанция Юлликкяля), которая входит в энергообъединение скандинавских стран Nordel. С сооружением вставки постоянного тока Россия – Финляндия ЕЭС России оказалась соединенной с энергосистемами стран Западной Европы.

Главная схема Выборгской преобразовательной подстанции состоит из трех одинаковых 12-фазных комплектных высоковольтных преобразовательных устройств, каждое из которых состоит из четырех мостов на 2100 А, 170 кВ, 355 МВт. В преобразовательных мостах в настоящее время используются тиристоры типа Т173–125 с диаметром шайбы 80 мм. В плече вентиля ВТВ включены 64 тиристора последовательно. В одном модуле четыре тиристора. Мощность одного тиристора 470 кВт.

Преобразовательные мосты питаются от однофазных четырехобмоточных трансформаторов, вентильные обмотки которых соединены в звезду и треугольник, а обмотка НН 35 кВ служит для подсоединения фильтров высших гармоник.

Гибкие электропередачи переменного тока. Гибкими называют электропередачи, содержащие управляемые устройства силовой электроники. В энергосистемах уже давно применяются электронные устройства автоматического управления, защиты и противоаварийной автоматики энергосистем. Однако современные электронные устройства управления энергосистемой вступают в противоречие с механическими и инерционными объектами управления. Поэтому давно родилась мысль ввести силовые электронные устройства в энергосистему. В этом случае электронные устройства будут управлять быстродействующими электронными силовыми объектами, и противоречие, упомянутое выше, исчезнет.

Идея использования преобразовательной техники для регулирования реактивной мощности принадлежит проф. МЭИ В.А. Веникову, который высказал ее 40 лет назад. В результате развития этой идеи были разработаны схемы статических компенсаторов прямой и косвенной компенсации (СТК), в которых реактивная мощность изменялась за счет изменения тока, проходящего через реактивный элемент, регулируемый с помощью тиристоров.

К первому поколению гибких электропередач можно отнести электропередачи и вставки постоянного тока, которые являются регулируемыми элементами энергосистемы, позволяют демпфировать качания мощности и повышают устойчивость параллельных электропередач переменного тока.

В 1984 г. вице-президент американского НИИэлектроэнергетики (ЭПРИ) г-н Хингорани высказал мысль, являющуюся развитием предложения проф. В.А. Веникова: использовать современную высоковольтную преобразовательную технику для электропередач переменного тока с целью коренного улучшения их характеристик так, чтобы вместо воздействия на электромеханические процессы в синхронных машинах воздействовать на электронные устройства, включенные непосредственно в линию передачи. Это предложение послужило основой развития техники гибких электропередач.