Электрическая сеть переменного тока

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.

 

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.

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.