ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СЕТЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА Российский патент 2011 года по МПК H02J3/00 

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

Известна электрическая сеть переменного тока, содержащая m-фазные цепи линий электропередачи, подключенной на передающей и приемной стороне к одним выводам разъединителей, трансформаторы с обмотками, имеющими нейтральные и фазные выводы на каждой из этих сторон, в которой применены четыре m-фазные группы диодов, подсоединенных одними концами к нейтральным выводам обмоток трансформаторов, а другими - к земле, причем фазные выводы обмоток трансформаторов присоединены к другим выводам разъединителей, диоды с обеих сторон каждой цепи и в обеих цепях с одной стороны включены встречно, а каждый диод с обеих сторон одной цепи соединен с одним из диодов с той же стороны другой цепи через коммутационный аппарат (см. авт. свид. СССР №1112483, кл. H 02J 3/00, 1983).

Недостатками такой электрической сети переменного тока являются наличие выключателей с механическими контактами, большое количество полупроводниковых вентилей, высокое обратное напряжение на этих вентилях и их недостаточное использование, что снижает экономичность и надежность электрической сети и усложняет ее схему.

Наиболее близкой к изобретению является электрическая сеть переменного тока, выполненная из трех параллельных линий электропередач, подключенных через разъединители и линейные фазные обмотки нейтральными выводами к общим точкам, соединенных последовательно и замкнутых в кольцо из шести групп управляемых полупроводниковых вентилей на передающей и приемной сторонах (см. патент РФ №2375803, кл. H 02J 3/00, бюл. №34, 2009).

Такая электрическая сеть переменного тока обладает недостаточной надежностью и экономичностью.

Задачей предлагаемого технического решения является устранение указанных недостатков.

Поставленная задача достигается тем, что в электрической сети переменного тока с двумя ЛЭП провода через разъединители подключены к фазным выводам линейных обмоток трансформаторов передающей и приемной сторон, а попарно объединенные одноименные нейтральные выводы линейных обмоток трансформаторов двух фаз на каждой из сторон подключены к общим точкам на одном диаметре кольца из четырех групп управляемых полупроводниковых вентилей, причем нейтральные выводы третьих фаз подключены к общим точкам на другом диаметре кольца, а одна из точек между группами полупроводниковых вентилей на передающей и приемной сторонах заземлена.

На чертеже приведена принципиальная схема электрической сети переменного тока, где приняты следующие обозначения: трансформатор 1 передающей стороны с линейными обмотками 2, 3, трансформатор 4 приемной стороны с линейными обмотками 5, 6, разъединители 7, провода 8 ЛЭП и полупроводниковые вентили 9÷16, причем вентили 9÷16 могут быть управляемыми или вентили 11, 12 и 15, 16 могут быть применены в виде диодов.

Линейные обмотки 2, 3 соединены пофазно через разъединители 7 и провода 8 ЛЭП с линейными обмотками 5, 6.

Нейтральные выводы фаз линейных обмоток трансформаторов 1, 4 подключены: фазы A обмоток 2, 3 и 5, 6 между группами вентилей 9, 10 и 13, 14; фаза B обмоток 2, 5 между группами вентилей 10, 11 и 14, 15; фазы C обмоток 2, 3 и обмоток 5, 6 между группами вентилей 11, 12 и 15, 16; фаза B обмоток 3, 6 между группами вентилей 9, 12 и 13, 16, а общие точки между группами вентилей 9, 12 и 14, 15 заземлены.

При поданном напряжении на трансформатор 1 передающей стороны и полностью открытых вентилях 9÷16 электрическая сеть работает в режиме передачи электрической энергии.

При полностью закрытых вентилях 9÷12 электрическая сеть отключена.

В таблице 1 приведен алгоритм работы полупроводниковых вентилей 9÷16.

Таблица 1   0 30° 60° 90° 120° 150° 180° 210° 240° 270° 300° 330° 9 √3/2 1 √3 2 √3 3/2 √3/2 - - - - 1/2 10 √3/2 - - - - 1/2 √3/2 1 √3 2 √3 3/2 11 √3 1 √3/2 1/2 - - - - √3/2 3/2 √3 2 12 - - √3/2 3/2 √3 2 √3 1 √3/2 1/2 - - 13 √3/2 - - - - 1/2 √3/2 1 √3 2 √3 3/2 14 √3/2 1 √3 2 √3 3/2 √3/2 - - - - 1/2 15 - - √3/2 3/2 √3 2 √3 1 √3/2 1/2 - - 16 √3 1 √3/2 1/2 - - - - √3/2 3/2 √3 2

Анализ таблицы 1 показывает, что все вентили загружены одинаково при снижении амплитудного значения на треть. Продолжительность работы каждого вентиля составляет 240 эл.град, с паузой в 120 эл.град, что существенно облегчает их работу при коммутационных операциях.

В таблице 2 приведен алгоритм работы полупроводниковых вентилей 11-16 при полностью закрытых вентилях 9, 10.

Таблица 2   0 30° 60° 90° 120° 150° 180° 210° 240° 270° 300° 330° 11 √3/2 1/2       - - -       1/2 12 - -       1/2 √3/2 1/2       - 13 √3/2 1/2       1/2 √3/2 1/2       1/2 14 √3/2 1/2       1/2 √3/2 1/2       1/2 15 - -       1/2 √3/2 1/2       - 16 √3/2 1/2       - - -       1/2

Анализ таблицы 2 показывает, что при отключении одной из фаз, например фазы А, группы полупроводниковых вентилей 12÷15 пропускают импульсы тока продолжительностью в 90 эл.град с паузой в 90 эл.град, т.е. позволяет отключать электрическую сеть на втором этапе разъединителями.

Такое выполнение электрической сети переменного тока повышает ее надежность и экономичность.

Использование: в области преобразования и передачи электроэнергии на дальние расстояния. Технический результат заключается в повышении надежности и экономичности электрической сети. Электрическая сеть выполнена из двух параллельных ЛЭП, провода которых на каждой из сторон соединены через разъединители с фазными выводами двух линейных обмоток трансформаторов, нейтральные выводы фаз линейных обмоток трансформаторов подключены следующим образом: фазы А обмоток 2, 3 и 5, 6 между группами вентилей 9, 10 и 13, 14; фаза В обмоток 2 и 5 между группами вентилей 10, 11 и 14, 15; фазы С обмоток 2, 3 и 5, 6 между группами вентилей 11, 12 и 15, 16; фаза В обмоток 3 и 6 между группами вентилей 9, 12 и 13, 16, причем группы полупроводниковых вентилей на каждой из сторон выполнены управляемыми, замкнуты в кольцо, а одна из точек между группами вентилей на каждой из сторон может быть заземлена. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Электрическая сеть переменного тока, содержащая две трехфазные цепи линии электропередачи, подключенной на приемной и передающей стороне к одним выводам разъединителей, трансформаторы с линейными обмотками, имеющими нейтральные и фазные выводы на каждой из этих сторон и группы полупроводниковых вентилей, отличающаяся тем, что на каждой из сторон в ней применено по четыре группы полупроводниковых вентилей, замкнутых в кольцо, к диаметральным общим точкам между которыми подключены нейтральные выводы линейных обмоток трансформаторов: два вывода одной фазы, два вывода третьей фазы и по выводу вторых фаз, причем фазные выводы линейных обмоток трансформаторов присоединены к другим выводам разъединителей.

2. Электрическая сеть по п.1, отличающаяся тем, что группы полупроводниковых вентилей в ней выполнены управляемыми.

3. Электрическая сеть по п.1, отличающаяся тем, что две смежных группы полупроводниковых вентилей на каждой из сторон в ней выполнены управляемыми.

4. Электрическая сеть по п.1 или 2, отличающаяся тем, что одна из точек между группами полупроводниковых вентилей на каждой из сторон в ней заземлена.

5. Электрическая сеть по п.1 или 3, отличающаяся тем, что общая точка между управляемой и неуправляемой группами полупроводниковых вентилей в ней на каждой из сторон заземлена.