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. Длина известной электрической сети, равной полуволне, равна 3000 км. Комплексные испытания такой сети напряжением 500 кВ приведены в статье В.А.ВЕРШКОВА и др., см. журнал "Электричество", №8, 1968, с.10-16.

Наиболее близкой по отличительным признакам к изобретению является электрическая сеть переменного тока, содержащая две 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. Н02 3/00, 1983.

Полуволновая длина такой электрической сети переменного тока равна также 3000 км.

Задачей изобретения является обеспечение полуволнового режима работы электрической сети переменного тока при ее реальной длине в 1500 км.

Поставленная задача решается путем снабжения известной электрической сети переменного тока с передающей и приемной сторон дополнительно трансформаторами с трехфазными обмотками, соединенными в звезду/треугольник и двумя цепями линий электропередача, а в качестве коммутационных аппаратов применены группы управляемых полупроводниковых вентилей.

В частном случае, в такой электрической сети переменного тока при ее реальной длине в 1500 км обеспечивается полуволновой режим ее работы.

На фиг.1 приведена принципиальная схема электрической сети переменного тока; на фиг.2 - временная диаграмма относительных мгновенных значений напряжений и токов при передаче электрической энергии с коэффициентом мощности, равным единице; на фиг.3 показаны контуры тока линейной части схемы в моменты времени, соответствующие 0,120 и 210 эл. градусов.

В схеме фиг.1 приняты следующие обозначения: трехфазные обмотки 1÷4 трансформаторов 9÷12 передающей стороны, трехфазные обмотки 5÷8 трансформаторов 13÷16 приемной стороны, разъединители 17, провода 18 и группы управляемых полупроводниковых вентилей 19÷26.

В схеме фиг.1 группы управляемых полупроводниковых вентилей 19÷22 и 23÷26 соединены последовательно и замкнуты в квадрат, причем между вентилями 19, 22 и 20, 21 с передающей стороны подключены нулевые выводы вторых фаз обмоток 2 и 3, а между вентилями 19, 20 и 21, 22 включены попарно соединенные нулевые выводы третьих и первых фаз соответственно; с приемной стороны между вентилями 23, 26 и 24, 25 подключены нулевые выводы вторых фаз обмоток 7 и 6, а между вентилями 23, 24 и 25, 26 включены попарно соединенные нулевые выводы третьих и первых фаз обмоток 6, 7 соответственно.

Выводы первых фаз обмоток трансформаторов 9÷12 соединены через разъединители 17 и провода 18 с выводами первых фаз обмоток трансформаторов 13÷16 в следующем порядке: обмотки 1, 8; 2, 5; 3, 6; 4, 7.

Выводы вторых фаз обмоток соединены в следующем порядке: обмотки 1, 5; 2, 6; 3, 7; 4, 8.

Выводы третьих фаз обмоток соединены в следующем порядке: обмотки 1, 6; 2, 7; 3, 8; 4, 5.

Работа электрической сети переменного тока показана на фиг.3 для трех мгновенных значений токов, соответствующих 0, 120, 210 эл. градусов временной диаграммы токов фиг.2.

В таблице приведен алгоритм работы полупроводниковых вентилей и относительные величины тока через каждый вентиль в течение периода.

  0 30° 60° 90° 120° 150° 180° 210° 240° 270° 300° 330° 19 1 1/2 - - - - 3/2 2 20 - - 3/2 2 1 1/2 - - 21 1 2 3/2 - - - - 1/2 22 - - - - 1/2 1 2 3/2 23 - - 3/2 2 1 1/2 - - 24 1 1/2 - - - - 3/2 2 25 - - - - 1/2 1 2 3/2 26 1 2 3/2 - - - - 1/2

Из таблицы и фиг.3 для момента времени, соответствующего углу в 120 эл. град, ток в схеме протекает по двум контурам: в первом - через вентили 21, 20, фазу С обмотки 2, фазу С обмотки 7, вентили 23, 26, фазу А обмотки 7, фазы А и С обмотки 4, фазу С и А обмотки 5, вентиль 21 и во втором контуре - через вентили 21, 20, фазу С обмотки 3, фазы С и А обмотки 8, фазы А и С обмотки 1, фазу С обмотки 6, вентили 23, 26, фазу А обмотки 6, фазу а обмотки 3, вентиль 21.

В частном случае, при реальной длине линий электропередач в 1500 км, электрическая сеть переменного тока работает в режиме полуволны.

Отключение электрической сети осуществляется путем подачи запирающих импульсов на группы управляемых полупроводниковых вентилей 19÷22 и 23÷26.

Электрическая сеть может быть заземлена с передающей и приемной сторон, например между группами управляемых полупроводниковых вентилей 20 и 21, 24, 25.

На одной из сторон электрической сети переменного тока возможен иной порядок подключения нейтральных выводов трехфазных обмоток трансформаторов.

Использование: в области электротехники. Технический результат заключается в обеспечении полуволнового режима работы электрической сети при длине линии 1500 км. Электрическая сеть переменного тока содержит трансформаторы с трехфазными обмотками, разъединители, четыре линии электропередачи и группы управляемых полупроводниковых вентилей, соединенных последовательно и замкнутых в квадрат на каждой из сторон электрической сети, а между группами вентилей подключены нейтральные выводы фаз части трехфазных обмоток трансформаторов, позволяющая при работе в каждый момент времени создать два токовых контура по высокой стороне, а в частном случае, при реальной длине линий электропередачи в 1500 км осуществить полуволновой режим передачи электроэнергии. 2 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

1. Электрическая сеть переменного тока, содержащая две трехфазные цепи линии электропередачи, разъединители, трансформатор на каждой из сторон с первичной и двумя синфазными обмотками, имеющими фазные и нейтральные выводы на каждой из этих сторон, и группы управляемых полупроводниковых вентилей, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена двумя трехфазными цепями линий электропередачи, разъединителями и двумя трансформаторами на каждой из сторон, с линейными обмотками, соединенными в звезду/треугольник, причем фазные выводы каждой из трехфазных обмоток трансформаторов передающей стороны через разъединители и провода линий электропередач соединены с одноименными фазными выводами различных трехфазных обмоток трансформаторов приемной стороны, а группы управляемых полупроводниковых вентилей на каждой из сторон соединены последовательно и замкнуты в квадрат, к одной диагонали квадрата подключены нейтральные выводы вторых фаз, а к другой диагонали квадрата подключены нейтральные выводы первых и третьих фаз синфазных обмоток трансформаторов передающей и приемной сторон.

2. Электрическая сеть по п.1, отличающаяся тем, что к одной диагонали квадрата из управляемых полупроводниковых вентилей с любой из сторон подключены нейтральные выводы первой фазы, а к другой диагонали подключены нейтральные выводы вторых и третьих фаз синфазных обмоток трансформаторов.

3. Электрическая сеть по п.1, отличающаяся тем, что одна из точек между группами управляемых полупроводниковых вентилей на передающей и приемной сторонах заземлена.