ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СЕТЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА Российский патент 2010 года по МПК H02J3/00 

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 переменного тока является ограниченная возможность ее практического применения.

Задачей изобретения является устранение указанного недостатка.

Поставленная задача решается путем применения в электрической сети 2(I+n), где n - целое число, трансформаторов с двумя линейными трехфазными обмотками, нулевые выводы которых, в порядке чередования фаз, подключены к кольцам из шести групп управляемых полупроводниковых вентилей, а через фазные выводы линейных трехфазных обмоток разъединители и провода линий электропередач соединены последовательно.

На фиг.1 приведена принципиальная схема электрической сети переменного тока; на фиг.2 показана временная диаграмма относительных значений напряжений и токов при передаче электрической энергии с коэффициентом мощности, равном единице; на фиг.3 изображена схема линейной части электрической сем переменного тока; на фиг.4 представлена схема линейной части электрической сети переменного тока в виде последовательно соединенных шести линий электропередач.

На схеме фиг.1 приняты следующие обозначения: трансформатор 1 с линейными трехфазными обмотками 2÷5, трансформатор 6 с линейными трехфазными обмотками 7 и 8, трансформатор 9 с линейными трехфазными обмотками 10 и 11, разъединители 12, провода 13 линий электропередач, кольца из последовательно соединенных групп управляемых полупроводниковых вентилей 14÷19 и 20÷25.

В схеме фиг.1 нулевые выводы линейных трехфазных обмоток 2, 5 и 3, 4 подключены соответственно между группами управляемых полупроводниковых вентилей 14÷19, а нулевые выводы линейных трехфазных обмоток 7÷8 и 10÷11 подключены соответственно между группами управляемых полупроводниковых вентилей 20÷25, причем фазные выводы линейных трехфазных обмоток 2 и 7; 3 и 8; 4 и 10; 5 и 11 соединены через разъединители 12 и провода 13 линий электропередач.

При поставленном под напряжение трансформаторе 1 электрическая сеть работает в режиме передачи электрической энергии к потребителю через трансформаторы 6 и 9. При полностью закрытых группах полупроводниковых вентилей 14÷19 электрическая сеть отключена. После чего разъединителями 12 могут быть отключены провода линий электропередач.

В частном случае при длине проводов 13 в 1500 км электрическая сеть переменного тока может работать в режиме полуволны. В соответствии с временной диаграммой относительных значений токов фиг.2 для угла в 60 электрических градусов на фиг.3 показана реальность такого режима.

В этом случае ток протекает по двум контурам: фаза В обмоток 2, 7, группа вентилей 21; фаза А обмоток 7, 2, вентили 18, 17; фаза В обмоток 5, 11, вентили 24; фаза А обмоток 11, 5, вентили 15, 14 и фаза В обмоток 4, 10, вентили 21; фаза А обмоток 10, 4; вентили 15, 14; фаза В обмоток 3, 8, вентили 24; фаза А обмоток 8, 3, вентили 18, 17; фаза В обмоток 4, 10, вентили 21, т.е. ток в каждый момент времени протекает в цепях в 6000 км.

Кроме того, фиг.3 иллюстрирует работу электрической сети переменного тока, выполненную в кольцевом варианте.

На фиг.4 приведена линейная часть электрической сети переменного тока для шести линий электропередач, соединенных в кольцевую цепь, в которой показано мгновенное распределение тока по контурам для угла в 60 электрических градусов.

Таким образом, электрическая сеть переменного тока позволяет существенно расширить возможности в передаче электрической энергии на дальние и сверхдальние расстояния.

Использование: в области электротехники. Технический результат заключается в повышении надежности и расширении функциональных возможностей. Электрическая сеть переменного тока выполнена на 2(1+n), где n - целое число, трансформаторах каждый с двумя линейными трехфазными обмотками, подключенными нулевыми выводами в порядке чередования фаз к общим точкам между шестью группами кольца из управляемых полупроводниковых вентилей и через фазные выводы линейных трехфазных обмоток, разъединители и провода линий электропередач соединены последовательно, причем группы управляемых полупроводниковых вентилей в каждом контуре из двух фаз включены встречно. 4 ил.

Электрическая сеть переменного тока, содержащая трансформаторы, каждый с двумя линейными трехфазными обмотками, подключенными нулевыми выводами в порядке чередования фаз к общим точкам между шестью группами кольца из управляемых полупроводниковых вентилей, разъединители и провода линий электропередач, отличающаяся тем, что в ней применено 2(1+n), где n - целое число, упомянутых трансформаторов, которые через фазные выводы линейных трехфазных обмоток, разъединители и провода линий электропередач соединены последовательно, причем группы управляемых полупроводниковых вентилей в каждом контуре из двух фаз включены встречно.