Троэнергетики и её современное состояние

11.6.2. Схемы и области применения ППТ 
Используют в основном три схемы ППТ: 1) монополярная при на-
личии или отсутствии второго проводника; 2) биполярная, в которой 
используется пара проводников противоположной полярности, каждый 
под высоким напряжением относительно земли; 3) трехполярная, пред-
назначенная для перевода существующих ЛЭП переменного тока на 
ППТ. 

---

278
В монополярной схеме один из выводов выпрямителя заземляют. 
Другой вывод, с электрическим потенциалом выше или ниже заземлен-
ного, связан с линией электропередачи. Заземленный вывод либо связан 
с соответствующим выводом преобразовательной станции посредством 
второго проводника, либо не связан. 
При отсутствии второго металлического проводника токи проте-
кают в земле между заземленными электродами двух электростанций, 
вызывая ряд негативных эффектов: 
 
электрохимическую коррозию длинных проложенных в грунте 
металлических объектов, таких как трубопроводы; 
 
при использовании воды в качестве второго проводника ток, про-
текающий в морской воде, вызывает её электрохимическое разло-
жение с выделением ряда вредных веществ (например, хлора);
 
несбалансированный ток может привести к возникновению маг-
нитного поля, влияющего на навигационные приборы судов, про-
ходящих над подводным кабелем. 
Установка металлического обратного проводника между двумя 
концами монополярной ППТ устраняет эти воздействия. Так как один 
из выводов преобразователей заземлен, нет необходимости в установке 
изоляции обратного провода на полное напряжение передачи, что дела-
ет обратный провод менее дорогостоящим, чем проводник высокого на-
пряжения. Современные монополярные воздушные ППТ передают 
мощность до 1500–2000 МВт. При использовании подземного или под-
водного кабеля эта величина обычно составляет примерно 600 МВт. 
Поскольку в биполярной передаче изоляция обоих проводников 
должна выбираться на полное напряжение, стоимость ППТ выше моно-
полярной схемы с обратным проводом. Однако преимущества биполяр-
ной передачи делают ее более привлекательной. При нормальной на-
грузке в земле протекают незначительные токи, что обусловливает 
меньшие потери в земле и снижает экологический ущерб. Когда корот-
кое замыкание происходит на одной из линий биполярной системы, 
схема может продолжать работать на неповрежденной линии в монопо-
лярном режиме, передавая приблизительно половину номинальной 
мощности с использованием земли в роли обратного проводника. Есть 
опыт передачи по биполярной подводной кабельной линии мощности 
до 3200 МВт при напряжении ± 600 кВ. 
Запатентованная в 2004 г. трёхполярная схема предназначена для 
перевода существующих ЛЭП переменного тока в режим ППТ. Два из 
трех проводников схемы работают в биполярном режиме, третий исполь-
зуется как параллельный монополь, оборудованный реверсными венти-
лями (параллельными вентилями, включенными в обратной полярности). 

---

279
Параллельный монополь периодически уменьшает ток от одного полюса 
или другого, переключая полярность на несколько минут. Без изменения 
полярности в системе с параллельным монополем, который был бы за-
гружен на ± 100 % по нагреву, биполярные проводники были бы нагру-
жены или на 137 или на 37 %. В случае с изменяющейся полярностью 
суммарный среднеквадратичный тепловой эффект такой же, как и когда 
каждый из проводников работает при номинальном токе. Это позволяет 
пропускать большие токи по биполярным проводникам и наиболее полно 
использовать третий проводник для передачи энергии. Даже когда энер-
гопотребление низкое, большие токи могут циркулировать по проводам 
линии для удаления с них льда. 
Преобразование существующей ЛЭП переменного тока в трехпо-
лярную ППТ позволяет передавать до 80 % больше мощности при том 
же самом фазном напряжении с использованием той же самой линии 
передачи, опор и проводников. Некоторые линии переменного тока не 
могут быть нагружены до их теплового предела из-за проблем устойчи-
вости системы, надежности и реактивной мощности, которые для ППТ 
не существуют. 
Трехполярная система работает без обратного провода. Так как 
авария одного полюса преобразователя или проводника приводит толь-
ко к малой потере производительности, а обратный ток, протекающий в 
земле, не возникает, надежность этой схемы высока и, соответственно, 
не требуется время на переключение. 
Самая общая конфигурация ППТ – это две преобразовательные 
станции инвертор/выпрямитель, связанные воздушной линией. Такая 
конфигурация обычно используется при передаче энергии на большие 
расстояния и в случае использования подводных кабелей, а также для 
соединения несинхронизированных энергосистем. Мультитерминальная 
линия постоянного тока, соединяющая более двух пунктов, использует-
ся редко. Её конфигурация может быть последовательной, параллельной 
или гибридной (последовательно-параллельной). Параллельная конфи-
гурация чаще используется для передачи энергии от больших электро-
станций, а последовательная – от менее мощных.
Для соединения магистральных линий различной частоты или двух 
электрических сетей с одинаковой номинальной частотой, но разных не-
фиксированных фазовых сдвигов, а также для подключения электростан-
ций на НВИЭ к электрическим системам переменного тока (например, мор-
ские ветропарки) используются вставки постоянного тока. Обычно встав-
ка является станцией, в которой инверторы и выпрямители находятся в од-
ном месте, как правило в одном здании. Линия постоянного тока выполня-
ется предельно короткой или отсутствует как таковая. Это позволяет ис-

---

280
пользовать в промежуточной схеме ВПТ постоянное напряжение настолько 
низким, насколько это возможно, чтобы обойтись меньшим зданием и из-
бежать последовательных соединений вентилей. По этой причине в ВПТ 
используют сравнительно низковольтные, но сильноточные вентили.
К 2000 г. в мире находилось в эксплуатации 52 электропередачи и 
вставки постоянного тока общей мощностью около 25 ГВт. К 2010 г. 
общая мощность объектов постоянного тока приблизилась к 40 ГВт. 
В Европе к настоящему времени построено 24 передачи и вставки по-
стоянного тока общей мощностью 12,5 ГВт. Ряд стран Западной Европы 
отделен от континента и друг от друга морскими проливами, отсюда – 
необходимость преодоления морских пространств. В этой связи и в свя-
зи с тем, что в Европе существует высокая плотность электрических се-
тей переменного тока, здесь нет электропередач постоянного тока, про-
ложенных по суше, а используются подводные кабельные и гибридные 
ППТ, рис. 11.5 (под гибридными понимаются ППТ, где основная часть 
линии выполнена кабелем, а небольшие концевые участки — воздуш-
ными линиями). 
В настоящее время все крупные энергосистемы Западной Европы 
объединены ППТ, что позволяет говорить о трансевропейской сети.
Наиболее крупными из них являются следующие объедине-
ния/связи: 
 
между Англией и Францией через пролив Ла-Манш, позволившая 
объединить энергосистемы этих стран; мощность двух цепей этой 
ППТ составляет 2000 МВт;
 
между Данией и Норвегией через пролив Скагеррак, где проложе-
ны три цепи кабельной ППТ общей мощностью 1040 МВт;
 
кабельная двухцепная электропередача между Данией и Швецией 
(670 МВт);
 
между Финляндией и Швецией через Ботнический залив (500 МВт);
 
ВПТ между Россией и Финляндией (1400 МВт, г. Выборг);
 
трехподстанционная воздушно-кабельная ППТ 500 МВт Италия–
Корсика–Сардиния;
 
глубокий кабельный ввод мощностью 640 МВт в г. Лондоне с по-
мощью ППТ Кингснорт (устье р. Темзы) и двух подстанций в чер-
те города.
Связи на постоянном токе между государственными энергосисте-
мами Европы будут усиливаться. Уже введена в строй гибридная ППТ 
Италия–Греция, ведется сооружение кабельных линий между Норвеги-
ей и Нидерландами, Швецией и Германией, Северной Ирландией и 
Шотландией. Выполнен также проект ППТ Англия–Исландия. 

---

281