ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СЕТЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА Российский патент 2008 года по МПК H02J3/20 

Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройству для преобразования и передачи электроэнергии на дальние и сверхдальние расстояния.

Известна электрическая сеть переменного тока, связывающая в трехпроводную систему соединенные в звезду обмотки генератора и приемника электрической энергии, см., А.Т.Башкин "Общая электротехника", М., Энергия, 1971, с.164, рис.6-3.

При частоте 50 Гц длина электромагнитной волны составляет 6000 км. Соответственно, длина известной электрической сети, равной полуволне, составляет 3000 км. При длине электрической сети, отличающейся от полуволновой, для придания ей свойств полуволны на концевом пункте включают устройства реактивной мощности, обеспечивающие искусственную настройку на полуволну.

Наиболее близкой к изобретению является электрическая сеть переменного тока, содержащая две m-фазные цепи линии электропередачи, подключенной на передающей и приемной стороне к одним выводам разъединителей, трансформаторы с обмотками, имеющими фазные и нейтральные выводы на каждой из этих сторон, и коммутационные аппараты, подключенные к нулевым выводам обмоток трансформаторов, причем фазные выводы обмоток трансформаторов присоединены к другим выводам разъединителей, см. авт. свид. СССР №1112483, кл. Н02J 3/00, 1983.

Недостатком такой электрической сети является равная полуволновой длина линии электропередачи при ее работе в режиме передачи натуральной мощности.

Задачей изобретения является устранение указанного недостатка.

Поставленная задача решается путем применения в известной электрической сети в качестве коммутационных аппаратов на передающей и приемной сторонах последовательно соединенных и замкнутых в кольце по 2m управляемых полупроводниковых вентилей, где m - число фаз.

Такое выполнение электрической сети при ее работе, в частности в режиме полуволны, позволяет сократить реальную длину линии электропередачи вдвое до 1500 км.

Кроме того, такая электрическая сеть с передающей и приемной сторонами может быть заземлена.

На фиг.1 приведена принципиальная схема предлагаемой электрической сети переменного тока в трехфазном исполнении; на фиг.2 и 3 показаны варианты заземления "нейтрали" в такой сети; на фиг.4 - временная диаграмма мгновенных значений напряжения и тока при работе электрической сети в режиме передачи натуральной мощности; на фиг.5 показаны контуры токовых цепей для моментов времени, соответствующих характерным электрическим углам работы электрической сети в течение полупериода переменного тока промышленной частоты.

Схема фиг.1 содержит трансформатор 1 с синфазными обмотками 2 и 3 передающей стороны, трансформатор 4 с синфазными обмотками 5 и 6 приемной стороны, разъединители 7, провода 8 линия электропередачи, управляемые вентили 9÷14 и 15÷20.

В такой электрической сети при замкнутых разъединителях 7, длине проводов 8 в 1500 км, полностью открытых управляемых полупроводниковых вентилях 9÷20 и поданном на первичную обмотку трансформатора 1 трехфазном переменном напряжении обеспечивается режим передачи натуральной мощности.

Отключение нагрузки с передающей стороны производится полупроводниковыми вентилями 9÷14, а с приемной стороны - полупроводниковыми вентилями 15÷20.

На фиг.2 показан вариант заземления "нейтрали" между полупроводниковыми вентилями 11 и 11¹, а на фиг.3 приведен вариант заземления "нейтрали" между дополнительной шунтирующей цепочкой из полупроводниковых диодов 21 и 21¹.

В соответствии с временной диаграммной напряжений и токов фиг.4 и 5 для электрических углов в 0°; 30°; 60°; 90°; 120°; 150° приведены контура токовых цепей при длине проводов 8 линии электропередачи в 1500 км, причем залитые полупроводниковые вентили иллюстрируют работу электросети в один полупериод, а не залитые - в другой полупериод переменного тока.

Поскольку ток в любой момент времени протекает по цепи в 3000 км, такая электрическая сеть переменного тока позволяет обеспечить, в частности, полуволновой режим ее работы.

Предложена электрическая сеть переменного тока, содержащая двухцепную ЛЭП, фазные выводы синфазных обмоток с обеих сторон соединены через разъединители проводами ЛЭП, а нейтральные выводы фаз этих же обмоток подключены на каждой из сторон между последовательно соединенными управляемыми полупроводниковыми вентилями, замкнутыми в кольцо. Приведено два варианта "заземления" нейтрали. Предлагаемая электрическая сеть позволяет обеспечить технический результат - передачу натуральной мощности в режиме полуволны при длине ЛЭП в 1/2 полуволны. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Электрическая сеть переменного тока, содержащая две m-фазные цепи линии электропередачи, подключенные на передающей и приемной стороне к одним выводам соответствующих разъединителей, трансформаторы на каждой из сторон с первичной и двумя синфазными обмотками, имеющими нейтральные и фазные выводы на каждой из этих сторон и полупроводниковые вентили, отличающаяся тем, что полупроводниковые вентили в ней выполнены управляемыми и соединены на каждой из сторон в два кольца, каждое из которых содержит 2m полупроводниковых вентилей, где m - число фаз переменного тока, а между полупроводниковыми вентилями в порядке очередности фаз подключены нейтральные выводы соответствующих синфазных обмоток трансформаторов, причем фазные выводы обмоток трансформаторов присоединены к другим выводам разъединителей.2. Электрическая сеть по п.1, отличающаяся тем, что между двумя фазами в каждом из колец включена цепочка из управляемых полупроводниковых вентилей, средняя точка между которой заземлена.3. Электрическая сеть по п.1, отличающаяся тем, что управляемый вентиль, включенный между двумя фазами в каждом из колец, зашунтирован цепочкой из неуправляемых полупроводниковых вентилей, средняя точка которой заземлена.