Введение

Передает электричество между двумя частотными областями переменного тока. Трансформатор переменной частоты (VFT) используется для передачи электричества между двумя (асинхронными или синхронными) частотными областями переменного тока. VFT – относительно новое разработка. Большинство асинхронных межсетевых соединений используют преобразователи постоянного тока высокого напряжения, в то время как синхронные межсетевые соединения осуществляются посредством линий и "обычных" трансформаторов, но без возможности управления потоком мощности между системами, либо с использованием фазосдвигающего трансформатора с частичным управлением потоком. Его можно рассматривать как синхронизатор очень большой мощности или роторный преобразователь, выполняющий функцию преобразователя частоты, который более эффективен, чем двигатель-генератор той же мощности.

Строительство и эксплуатация

Трансформатор переменной частоты – это электрическая машина с двойным питанием, напоминающая вертикальный гидрогенератор с трехфазной обмоточной роторной системой, соединенной посредством контактных колец с одной внешней электрической цепью. Статор подключен к другой. При отсутствии приложенного крутящего момента вал вращается за счет разности частот между сетями, подключенными к ротору и статору. На том же валу установлен двигатель постоянного тока; изменение направления крутящего момента, приложенного к валу, изменяет направление потока мощности. Трансформатор переменной частоты функционирует как непрерывно регулируемый трансформатор с регулируемым фазовым сдвигом. Он позволяет управлять потоком мощности между двумя сетями. В отличие от решений на базе силовой электроники, таких как обратно-преобразовательные системы HVDC, трансформатор переменной частоты не требует фильтров гармоник и компенсации реактивной мощности. Ограничением концепции является пропускная способность контактных колец для обмотки ротора.

Проекты

Пять небольших трансформаторов переменной частоты общей мощностью 25 МВА использовались на подстанции Neuhof в Бад-Заксе, Германия, для соединения энергосистем бывшей Восточной и Западной Германии в период с 1985 по 1990 год. Подстанция Langlois в Квебеке, Канада, установила трансформатор переменной частоты мощностью 100 МВт в 2004 году для соединения асинхронных сетей Квебека и северо-востока Соединенных Штатов. Это был первый крупномасштабный коммерческий трансформатор переменной частоты, установленный на подстанции Hydro Québec Langlois и электрически расположенный вблизи шестнадцати гидрогенераторов в Les Cèdres, Квебек, и еще тридцати шести гидрогенераторов в Beauharnois, Квебек. Эксплуатационный опыт, полученный с апреля 2004 года, продемонстрировал присущую VFT совместимость с расположенными поблизости генераторами.

AEP Texas установила подстанцию VFT мощностью 100 МВт в Ларэдо, штат Техас, США, в начале 2007 года. Она соединяет энергосистемы ERCOT (в Соединенных Штатах) и CFE (в Мексике). (См. проект VFT в Ларэдо.) Меньшие VFT используются в крупных наземных ветровых турбинах, позволяя изменять скорость вращения турбины при подключении к электрической сети.

Линда ВФТ

В 2009 году компания General Electric установила подстанцию VFT мощностью 3 × 100 МВт в Линдене, штат Нью-Джерси, США. Она соединяет энергосистемы PJM и Независимого системного оператора Нью-Йорка (NYISO). Эта установка работает параллельно с тремя существующими фазосдвигающими трансформаторами для регулирования синхронной передачи мощности.

Экономика торговли энергией

VFT обеспечивают техническую возможность передачи электроэнергии в обоих направлениях между двумя энергосистемами, позволяя осуществлять обмен электроэнергией, который ранее был невозможен. Электроэнергия из энергосистемы с более низкой стоимостью может быть передана в энергосистему с более высокой стоимостью (более высоким спросом) посредством торговли электроэнергией. Мощность продается поставщиками. Права на планирование передачи (TSR) аукционируются владельцами линий электропередачи. Финансовые права на передачу (FTR) – это финансовый инструмент, используемый для компенсации перегрузок в энергосистеме и затрат, связанных со спросом.