ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СИСТЕМА С ЗАЗЕМЛЕННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ Российский патент 2014 года по МПК H02J3/00 

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться в электрических сетях с заземленной нейтралью для отбора небольших мощностей - на два-три порядка меньших пропускной способности линий, к которым подключено устройство.

Известен емкостной отбор мощности, представляющий собой линейный проводник, располагаемый под высоковольтной линией электропередачи и подключенный к преобразующе-стабилизирующему блоку. При этом наведенный на проводе потенциал зависит от его геометрического расположения относительно высоковольтной линии электропередачи и ее конструктивных особенностей. Ток, снимаемый с линейного проводника, зависит от его протяженности. (Аналог. Д.Н. Удинцев, Д.Ю. Котляров, П.В. Русин, Военный институт (инженерных войск) ОА ВС РФ, Москва, В.А. Кологоров, ФНПЦ ФГУП ПО «Старт», г. Заречный, «Использование устройств бесконтактного отбора мощности от местных электросетей в интересах электроснабжения передвижных потребителей военного назначения», журнал «Новые промышленные технологии» №3, 2008 г., с.45-46).

Однако мощность, снимаемая с линейного проводника, при длине этого проводника в пределах километра не превышает несколько десятков, максимум сто-двести ватт. Этой мощности недостаточно для электроснабжения даже одного жилого дома.

Известно также устройство емкостного отбора мощности, содержащее последовательно соединенные конденсаторы, включенные между фазами линии и землей, трехфазный трансформатор, высоковольтная обмотка которого включена между землей и одним из узлов соединения конденсаторов между собой, и нагрузку, включенную на низковольтную обмотку трансформатора. (Прототип. Щербаков В.К., Лукашев Э.С., Ольшевский О.В., Путилова А.Т. Настроенные электропередачи // Новосибирск: Издательство СО АН СССР, 1963. - 274 с.)

Недостатком данного устройства применительно к современным линиям является то, что включение поперечных емкостей к линии электропередачи увеличивает емкостной ток линии, что может привести к перенапряжениям в режимах малых нагрузок. Кроме того, для отключения емкостного отбора необходим выключатель, что при небольших отбираемых мощностях делает емкостной отбор неэкономичным. Линии с заземленной нейтралью в России выполняются начиная с напряжений 110 кВ. Для емкостного отбора от линий 110 кВ и выше могут использоваться косинусные конденсаторы с номинальным напряжением до 10 кВ, освоенные промышленностью. Экономически невыгодно изготавливать конденсаторы на это номинальное напряжение мощностью менее 50 кВАр. При отборе мощности в 4-10 кВт от линии электропередачи 110-220 кВ стоимость электроэнергии от емкостного отбора становится сопоставимой со стоимостью при использовании трансформатора.

Целью изобретения является снижение емкостной составляющей тока отбора мощности и финансовых затрат.

Указанная цель достигается тем, что между фазой линии и заземленной нейтралью включаются реакторы и обмотки трансформаторов с номинальным высшим напряжением, меньшим номинального напряжения линии.

Структурная схема предлагаемого устройства приведена на фиг.1. Между фазами линии электропередачи 1 и заземленной нейтралью включены реакторы 2 и трансформаторы 3. Отбор мощности может быть однофазным (на чертеже обозначен сплошными линиями) и трехфазным. Обмотки высокого напряжения трансформаторов 3 включены между собой последовательно. Таких трансформаторов 3 может быть несколько. На чертеже на каждой фазе показаны только три. К обмоткам низкого напряжения трансформаторов 3 включены конденсаторы 4. К обмотке низкого напряжения трансформатора 2, обмотка высокого напряжения которого имеет соединение с землей, параллельно конденсатору 4 включена нагрузка 5.

Принцип работы предлагаемой электрической системы можно пояснить с помощью однофазной схемы устройства, приведенной на фиг.1. Трехфазная система работает аналогично.

При одинаковых реактивных мощностях реактора 2 и суммарной конденсаторов 4 все устройство находится в режиме резонанса токов, и подключенное устройство к линии электропередачи 1 представляет собой нагрузку с характером сопротивления, определяемым в основном (без учета реактивных сопротивлений трансформаторов) нагрузкой 5. Устройство предназначено в основном для отбора небольших мощностей, поэтому для его включения и отключения достаточно разъединителя, что существенно упрощает саму подстанцию и ее управление. (Так, однофазная нагрузка в 20 кВт, отбираемая с помощью данного устройства от линии 110 кВ, создает ток со стороны 110 кВ в пределах 0,3-0,6 А.) Кроме того, стоимость конденсаторов с низким номинальным напряжением (в России 380 В) на один-два порядка меньше стоимости конденсаторов с номинальным напряжением 10 кВ, и мощность конденсаторов с низким номинальным напряжением также на порядок меньше. Это существенно снижает затраты при отборах мощности в 4-10 кВт.

Область применения устройства - электрификация объектов, расположенных вблизи линий электропередач, работающих в сетях с заземленной нейтралью и вдали от источников электроэнергии напряжением 110-220 кВ.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - снижение емкостной составляющей тока отбора мощности. Устройство состоит из линии электропередачи, трансформаторов, конденсаторов и реакторов. Между каждой фазой линии электропередачи и ее нейтралью включены последовательно соединенные первичные обмотки трансформаторов, к вторичным обмоткам трансформаторов включены конденсаторы. К трансформатору, первичная обмотка которого одним концом присоединена к нейтрали, включена нагрузка. Между каждой фазой линии электропередачи и нейтралью включен реактор. 1 ил.

Электрическая система с заземленной нейтралью, содержащая трехфазную линию электропередачи, трансформаторы, конденсаторы и реакторы, отличающаяся тем, что между каждой фазой линии электропередачи и ее нейтралью включены последовательно соединенные первичные обмотки трансформаторов, к вторичным обмоткам трансформаторов включены конденсаторы, к трансформатору, первичная обмотка которого одним концом присоединена к нейтрали, включена нагрузка, между каждой фазой линии электропередачи и нейтралью включен реактор.