ЧЕТЫРЕХФАЗНАЯ ПЯТИПРОВОДНАЯ ЛИНИЯ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ Российский патент 2015 года по МПК H02J3/00 

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться для передачи электрической энергии в электрических сетях с изолированной нейтралью.

Известна электрическая система, содержащая трехфазный источник электрической энергии, двухцепную линию электропередачи, два трансформатора, соединяющих источник электрической энергии с линией, и трехфазные приемники электрической энергии, подключенные к линии через трансформаторы (Аналог. Справочник по проектированию электроэнергетических систем / В.В. Ершевич, А.Н. Зейлигер, Г.А. Илларионов и др. Под редакцией С.С. Рокотяна и И.М. Шапиро. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 352 с.).

Однако известная электрическая система обладает значительными потерями электрической энергии и напряжения и требует достаточно больших затрат на материалы.

Известна также четырехфазная линия электропередачи (Прототип. Пат.2256273, Российская Федерация, МПК7 Н02J 3/00, 3/04, авторы: Бурянина Е.В. и др.). Линия подключена к вторичным обмоткам двух трансформаторов, параллельно включенных первичными обмотками со стороны питания и имеющих группы соединения обмоток, сдвигающих напряжения одноименных фаз вторичных обмоток на 180 градусов. Два провода линии, образующих одну цепь четырехфазной линии, включены к двум вторичным выводам одного трансформатора, а вторые два провода, образующих вторую цепь, - к одноименным вторичным выводам второго трансформатора. Третьи выводы вторичных обмоток трансформаторов заземлены. Потребители подключены к линии также через два трансформатора, тоже сдвигающих напряжения на 180 градусов. Со стороны нагрузки эти трансформаторы включены параллельно. За счет того, что токи в заземленных обмотках трансформатора противоположны по направлению, ток в земле отсутствует. Четырехфазная линия электропередачи имеет меньшие потери напряжения, чем двухцепная трехфазная, а потери электроэнергии в ней в 1,5 раз меньше, чем у двухцепной трехфазной. Кроме того, за счет отсутствия двух проводов стоимость линии меньше, чем двухцепной трехфазной. Существенным недостатком четырехфазной линии электропередачи является необходимость подключения каждого присоединения (источника питания и нагрузки) через два трансформатора. Для подключения нагрузки от двух независимых источников электрической энергии, каким должна являться четырехфазная линия, это требует дополнительно двух трансформаторов. Аналогично, подключение двух источников электроэнергии к четырехфазной линии также требует дополнительно двух трансформаторов. Вторым недостатком является то, что при отключении одной цепи (в результате аварии или ремонта) появляются токи в земле, зависящие от сопротивления земли. В условиях вечной мерзлоты в зимний период это исключает передачу электроэнергии.

Целью изобретения является повышение надежности четырехфазной линии до надежности двухцепной трехфазной с одновременным снижением потерь электрической энергии и потерь напряжения по сравнению с двухцепной трехфазной, а также снижение стоимости линии электропередачи по сравнению с двухцепной трехфазной.

Указанная цель достигается введением дополнительного провода и соответственно изменением схемы включения источников и потребителей электрической энергии по сравнению с прототипом, за счет чего число трансформаторов, включенных между источниками и потребителями, с одной стороны, и линией, с другой стороны, не увеличивается по сравнению с двухцепной трехфазной линией. Токи в обмотках трансформаторов, присоединенных к разным цепям и пятому проводу, противоположны по направлению, поэтому ток в пятом проводе меньше фазного тока каждой цепи. Поэтому потери мощности в пятипроводной четырехфазной линии меньше, чем в двухцепной трехфазной. При отключении одной цепи четырехфазная пятипроводная линия автоматически переводится в режим одноцепной трехфазной (в такой же режим, как при отключении одной цепи двухцепной трехфазной линии).

Структурная схема предлагаемой четырехфазной пятипроводной линии электропередачи приведена на фиг.1 и содержит генерирующий трехфазный источник электрической энергии 1, трехфазные трансформаторы 2 и 3, соединяющие источник электрической энергии с четырехфазной линией 4. Трансформатор 2, включенный двумя фазами к одной цепи четырехфазной линии 4, трансформирует вторичное напряжение на 180 градусов, отличное от вторичного напряжения трансформатора 3, включенного к одноименным фазам второй цепи четырехфазной линии 4. Трехфазные трансформаторы 5, соединяющие трехфазные приемники 7 с двумя фазами одной цепи четырехфазной линии 4, также трансформируют вторичное напряжение на 180 градусов, отличное от вторичного напряжения одноименных фаз трансформаторов 6, включенных между нагрузками 8 и второй цепью четырехфазной линии 4. Третьи фазы трансформаторов со стороны четырехфазной линии 4 включены к заземленному дополнительному проводу 9, проложенному вдоль всей четырехфазной линии.

Введение дополнительного провода повышает надежность четырехфазной линии до надежности двухцепной трехфазной. За счет уменьшения числа линейных проводов в предлагаемой электрической системе по сравнению с двухцепной трехфазной линией уменьшаются потери электрической энергии и напряжения, а также снижается стоимость, связанная с меньшими затратами на сооружение линии (пять проводов вместо шести).

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - уменьшение потери электрической энергии и напряжения, а также снижение затрат на сооружение линии. Четырехфазная четырехпроводная линия электропередачи содержит трехфазный источник электрической энергии, двухцепную линию электропередачи, каждая из цепей которой состоит из двух проводов, два трехфазных трансформатора, первичными обмотками включенных к источнику электрической энергии, а вторичными - к линии электропередачи, и трехфазные приемники электрической энергии, подключенные к линии через трехфазные трансформаторы. При этом вдоль четырехфазной линии проложен дополнительный заземленный, общий для обеих цепей провод. Одна пара одноименных выводов вторичных обмоток обоих трансформаторов, включенных между источником энергии и линией, соединена между собой и общим для обеих цепей проводом линии, остальные два вывода вторичных обмоток трансформаторов соединены с двумя фазами цепей четырехфазной линии электропередачи, один с одной цепью, второй с другой. Первичные обмотки трансформаторов, включенных между цепями линии и нагрузками, подключены к трехфазной нагрузке, а одна из вторичных обмоток - к дополнительному проводу линии, две другие обмотки - к одной из цепей линии. 1 ил.

Четырехфазная пятипроводная линия электропередачи, содержащая трехфазный источник электрической энергии, двухцепную линию электропередачи, каждая из цепей которой состоит из двух проводов, два трехфазных трансформатора, первичными обмотками включенных к источнику электрической энергии, а вторичными - к линии электропередачи, и трехфазные приемники электрической энергии, подключенные к линии через трехфазные трансформаторы, отличающаяся тем, что с целью повышения надежности вдоль четырехфазной линии проложен дополнительный заземленный общий для обеих цепей провод, одна пара одноименных выводов вторичных обмоток обоих трансформаторов, включенных между источником энергии и линией, соединена между собой и общим для обеих цепей проводом линии, остальные два вывода вторичных обмоток трансформаторов соединены с двумя фазами цепей четырехфазной линии электропередачи, один с одной цепью, второй с другой, первичные обмотки трансформаторов, включенных между цепями линии и нагрузками, подключены к трехфазной нагрузке, а одна из вторичных обмоток - к дополнительному проводу линии, две другие обмотки - к одной из цепей линии.