ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СЕТЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
AC ELECTRIC NETWORK

Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройству коммутации переменного тока, преобразования и передачи электроэнергии на дальние и сверхдальние расстояния.
Известна электрическая сеть переменного тока, связывающая обмотки генератора и приемника электрической энергии, см. А.Т. БАШКИН «Общая электротехника», М., Энергия, с.164, рис.6-3.
Недостатком такой электрической сети переменного тока является, в частности, ее большая полуволновая длина.
Результаты испытания такой полуволновой линии электропередачи ВОЛГОГРАД-МОСКВА-КУЙБЫШЕВ-УРАЛ длиной в 2858 км приведены в журнале «ЭЛЕКТРИЧЕСТВО» №8, 1968, с. 10-16.
При длине электрической сети, отличающейся от полуволновой, для придания ей свойств полуволны, на концевом пункте включают устройства реактивной мощности, обеспечивающие искусственную настройку на полуволну.
Наиболее близкой к изобретению является электрическая сеть переменного тока, содержащая две m-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 нейтральным выводам обмоток трансформаторов, причем фазные выводы обмоток трансформаторов присоединены к другим выводам разъединителей, см. авт.свид. СССР №1112483, кл. H02J 3/00, 1983.
В частном случае, при длине в 1500 км такая сеть работает в режиме полуволны, что является ее недостатком.
Задачей изобретения является снижение полуволновой длины электрической сети до реальной в кратное целому числу раз при сохранении полуволнового режима ее работы.
Поставленная задача решается путем формирования электрической сети переменного тока на каждой из сторон с трансформатором (ами) с «n» линейными синфазными трехфазными обмотками, имеющими фазные и нейтральные выводы, где «n» - целое число больше единицы, разъединителями, проводами и управляемыми полупроводниковыми вентилями.
Причем между одноименными фазными выводами линейных синфазных трехфазных обмоток сторон включены последовательно разъединитель - провод - разъединитель, а нейтральные выводы смежных фаз на каждой из сторон, в порядке очередности их чередования, коротко замкнуты через управляемые полупроводниковые вентили, причем в каждом контуре из двух фаз полупроводниковые вентили включены встречно.
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. 3а, 3в, 3с - мгновенные значения токов в контурах при соответственно 210°, 120°, 180° электрических.
На фиг.1 приняты следующие обозначения: трехфазные двухобмоточные трансформаторы 1, 3, 5, 7, 9, 11 с синфазными линейными трехфазными обмотками 2, 4, 6, 8, 10, 12 соответственно, разъединители 13, провода 14 и полупроводниковые вентили 15-32.
Обмотки трансформаторов 2, 4, 6 пофазно соединены через разъединители 13 проводами 14 с обмотками трансформаторов 8, 10, 12, а их нейтральные выводы в порядке очередности чередования фаз между полупроводниковыми вентилями 15-23 и 24-32 соответственно, причем полупроводниковые вентили в каждом контуре из двух смежных фаз сторон включены встречно.
Полупроводниковые вентили при этом выполнены управляемыми.
Предлагаемая электрическая сеть переменного тока предназначена преимущественно для ЛЭП с n - числом проводов в фазе, которые связаны между собой распорками из диэлектрического материала.
Токовые цепи в электрической сети переменного тока фиг.1, поставленной под напряжение, в соответствии с временной диаграммой фиг.2 отвечают углам 210°, 120°, 180° электрических, фиг.3а, 3в 3с соответственно.
С целью наглядности контуры схемы электрической сети на фиг.3а, 3в, 3с представлены фазами с условным исключением линейных трехфазных обмоток.
На фиг.3а для момента времени, соответствующему углу в 210° электрических диаграммы фиг.2, ток протекает по цепи в контуре: фаза B вентиль 16, фазы A и C вентили 17 и 26, фаза B вентили 27, 19, фазы A и C вентили 20 и 29, фаза B вентили 30, 22, фазы A и C вентили 23, 32, фаза B вентили 24, 16.
На фиг.3в для момента времени, соответствующему углу в 120° электрических диаграмм фиг.2, ток протекает по цепи в контуре: фаза A вентили 15, 16, фаза C вентиль 26, фаза A вентили 18 и 19, фаза C вентиль 29, фаза A вентили 21 и 22, фаза C вентиль 32, фаза A вентиль 15.
На фиг.3с для момента времени, соответствующему углу в 180° электрических диаграмм фиг.2, ток протекает по цепи в контуре: фаза B вентиль 16, фаза C вентили 26 и 27, фаза B вентиль 19, фаза C вентили 29 и 30, фаза B вентиль 22, фаза C вентили 32 и 24, фаза B вентиль 16.
В таблице 1 приведен алгоритм работы полупроводниковых вентилей при поставленной под напряжение электрической сети переменного тока, показанной на фиг.1.
Таблица 1
0
30°
60°
90°
120°
150°
180°
210°
240°
270°
300°
330°
15,18,21
1/2
√3/2
1
√3/2
1
√3/2
1/2
16,19,22
√3/2
1
√3/2
1/2
1/2
√3/2
1
23,26,29
1/2
√3/2
1
√3/2
1
√3/2
1/2
24,27,30
√3/2
1
√3/2
1
√3/2
1/2
1/2
25,28,31
1/2
√3/2
1
√3/2
1
√3/2
1/2
26,29,32
√3/2
1/2
1
√3/2
1
√3/2
1
Реальная длина электрической сети переменного тока при работе в режиме полуволны рассчитывается по формуле:
L=C/2nf, где:
L - длина полуволны переменного тока;
f - частота переменного тока;
С - скорость света;
n - число линейных обмоток трансформатора.
По одной точке между полупроводниковыми вентилями на каждой из сторон электрической сети переменного тока могут быть заземлены.