ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СЕТЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА Российский патент 2001 года по МПК H02J3/00 

Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к устройствам для преобразования и передачи электроэнергии на дальние и сверхдальние расстояния.

Известна трехпроводная электрическая сеть, связывающая в трехфазную систему соединенные в звезду обмотки генератора и приемника электрической энергии, см. А.Т. БЛАЖКИН "Общая электротехника", Энергия, 1971, с.164, рис. 6 - 3.

Недостатком такого решения является большое индуктивное сопротивление сети.

Для устранения этого недостатка применяют расщепление проводов фаз. Число проводов, на которое расщепляют каждую фазу, зависит от рабочего напряжения электропередачи, см. например, В.К. ЩЕРБАКОВ и А.Т.ПУТИЛОВА "Сверхдальние электропередачи переменного тока", Итоги науки и техники, ВНИИТИ АН СССР, М., 1972, с.56, таблица 3.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является электрическая сеть переменного тока, каждая фаза которой расщеплена на три провода, см. А.А. МИРОЛЮБОВ и С.С. РОКОТЯН "Электропередача Куйбышевская ГЭС - Москва", Электричество N 7, 1952.

Однако в этой линии наблюдается асимметрия токов в проводах расщепленных фаз, имеет место большое значение тока короткого замыкания при нештатных режимах работы электропередачи, что снижает динамическую устойчивость электрической сети, и требуется установка коммутационных аппаратов большой мощности с соответствующей отключающей способностью. Кроме того, такая электропередача имеет недостаточную экономичность и большую волновую длину.

Технической задачей предлагаемой электрической сети переменного тока является устранение указанных недостатков.

Поставленная задача достигается тем, что с передающей и приемной подстанций в предлагаемой электрической сети переменного тока применены по три линейных трехфазных обмотки, выводы которых через разъединители соединены проводами линии электропередачи так, что каждая фаза линейной трехфазной обмотки передающей подстанции соединена с одноименными фазами линейной обмотки приемной различных трехфазных обмоток, причем одна из нулевых точек линейной трехфазной обмотки на каждой из подстанций заземлена, а в токовые цепи этих фаз включены выключатели.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема электрической сети переменного тока; на фиг. 2 - временная диаграмма относительных величин напряжений и токов фаз при коэффициенте мощности, равном единице; на фиг. 3 показаны цепи мгновенных значений токов по проводам расщепленных фаз для некоторых углов в эл.град.

На фиг. 1 фазные выводы линейных обмоток 1 - 6 трансформаторов 7 - 12 через шинные разъединители 13, выключатели 14, линейные разъединители 15 соединены проводами 16 линии электропередачи так, что фазы обмоток 1 - 3 каждого трансформатора 7 - 9 соединены с одноименными фазами различных обмоток 4 - 6 трансформаторов 10 - 12. При этом нулевые точки обмоток 2 и 5 могут быть заземлены.

При включенных шинных разъединителях 13, выключателях 14 и линейных разъединителях 15 электрическая сеть переменного тока работает в режиме передачи электрической энергии.

При отключении трех фаз выключателя 14 с любой из сторон электрической сети она обесточивается.

Этот режим подтверждается для любых углов в эл.град. временной диаграммы фиг.2 на соответствующих токовых цепях фиг. 3, на которых окружностями условно показаны выключатели 14.

На фиг. 3 показаны контуры, обтекаемые током в моменты времени, соответствующие углам фиг. 2 в: 0; 90; 120; 210; 240; 330 эл.град., в которых ток в любой момент времени последовательно обтекает провода расщепленных фаз, причем длина токовой цепи при этом составляет величину, эквивалентную удвоенной длине линии кратную числу фаз.

Следовательно, при длине линии электропередачи в 500 км предлагаемая электрическая сеть переменного тока промышленной частоты способна работать в режиме полуволны.

Отключение любого из выключателей 14 с установленной мощностью в одну треть мощности подстанции обесточивает электрическую сеть переменного тока.

Выключатели 14 могут быть установлены в трехфазных цепях со стороны нулевых выводов фазных обмоток 2 и 5, а в качестве выключателей использованы управляемые полупроводниковые вентили.

Такое техническое решение позволяет повысить экономичность, надежность электрической сети переменного тока и уменьшить ее волновую длину.

Использование: в устройствах преобразования и передачи электроэнергии на дальние и сверхдальние расстояния. Технический результат - уменьшение асимметрии токов в проводах расщепленных фаз, повышение экономичности, надежности и уменьшение волновой длины электропередачи. Электрическая сеть переменного тока содержит по три трехфазных линейных обмотки 1-3 и 4-6 трехфазных трансформаторов на передающей и приемной подстанциях. Их фазные выводы соединены так, что каждая фаза линейной обмотки передающей подстанции соединена через разъединители 13 и 15 проводами 16 линии электропередачи с одноименными фазами различных линейных обмоток приемной подстанции. В случае соединения трехфазных обмоток в звезду нулевая точка одной из линейных трехфазных обмоток в ней на передающей и приемной подстанциях заземлена, а в разрыв цепи этих обмоток, например 2 и 5, установлены выключатели 14. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Электрическая сеть переменного тока, содержащая трехфазные трансформаторы на передающей и приемной подстанциях, выключатели, разъединители, провода линий электропередач, отличающаяся тем, что на передающей и приемной подстанциях применены по три линейные трехфазные обмотки трехфазных трансформаторов, фазные выводы которых соединены через разъединители проводами линии электропередач так, что фазы трехфазных обмоток трехфазного трансформатора передающей подстанции соединены через разъединители проводами линии электропередач с одноименными фазами трехфазных обмоток трехфазного трансформатора приемной подстанции, нулевая точка одной из линейных трехфазных обмоток на передающей и приемной подстанциях заземлена, а в разрыв их цепи установлены выключатели. 2. Электрическая сеть переменного тока по п.1, отличающаяся тем, что выключатели установлены на стороне нулевых выводов фаз линейных обмоток трехфазных трансформаторов. 3. Электрическая сеть переменного тока по п.1, отличающаяся тем, что в качестве выключателей использованы управляемые полупроводниковые вентили.