ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СЕТЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
AC ELECTRIC NETWORK

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
<img file="00000001.tif" he="6" wi="6" img-content="undefined" img-format="tif" />
1
<img file="00000002.tif" he="4" wi="10" img-content="undefined" img-format="tif" />
1/2
-
-
-
-
<img file="00000002.tif" he="4" wi="10" img-content="undefined" img-format="tif" />
3/2
<img file="00000001.tif" he="6" wi="6" img-content="undefined" img-format="tif" />
2
20
-
-
<img file="00000002.tif" he="4" wi="10" img-content="undefined" img-format="tif" />
3/2
<img file="00000001.tif" he="6" wi="6" img-content="undefined" img-format="tif" />
2
<img file="00000003.tif" he="6" wi="6" img-content="undefined" img-format="tif" />
1
<img file="00000002.tif" he="4" wi="10" img-content="undefined" img-format="tif" />
1/2
-
-
21
<img file="00000002.tif" he="4" wi="10" img-content="undefined" img-format="tif" />
1
<img file="00000001.tif" he="6" wi="6" img-content="undefined" img-format="tif" />
2
<img file="00000001.tif" he="6" wi="6" img-content="undefined" img-format="tif" />
3/2
<img file="00000002.tif" he="4" wi="10" img-content="undefined" img-format="tif" />
-
-
-
-
1/2
22
<img file="00000002.tif" he="4" wi="10" img-content="undefined" img-format="tif" />
-
-
-
-
1/2
<img file="00000002.tif" he="4" wi="10" img-content="undefined" img-format="tif" />
1
<img file="00000001.tif" he="6" wi="6" img-content="undefined" img-format="tif" />
2
<img file="00000001.tif" he="6" wi="6" img-content="undefined" img-format="tif" />
3/2
23
-
-
<img file="00000002.tif" he="4" wi="10" img-content="undefined" img-format="tif" />
3/2
<img file="00000001.tif" he="6" wi="6" img-content="undefined" img-format="tif" />
2
<img file="00000001.tif" he="6" wi="6" img-content="undefined" img-format="tif" />
1
<img file="00000002.tif" he="4" wi="10" img-content="undefined" img-format="tif" />
1/2
-
-
24
<img file="00000004.tif" he="6" wi="6" img-content="undefined" img-format="tif" />
1
<img file="00000002.tif" he="4" wi="10" img-content="undefined" img-format="tif" />
1/2
-
-
-
-
<img file="00000002.tif" he="4" wi="10" img-content="undefined" img-format="tif" />
3/2
<img file="00000001.tif" he="6" wi="6" img-content="undefined" img-format="tif" />
2
25
<img file="00000002.tif" he="4" wi="10" img-content="undefined" img-format="tif" />
-
-
-
-
1/2
<img file="00000002.tif" he="4" wi="10" img-content="undefined" img-format="tif" />
1
<img file="00000001.tif" he="6" wi="6" img-content="undefined" img-format="tif" />
2
<img file="00000001.tif" he="6" wi="6" img-content="undefined" img-format="tif" />
3/2
26
<img file="00000002.tif" he="4" wi="10" img-content="undefined" img-format="tif" />
1
<img file="00000001.tif" he="6" wi="6" img-content="undefined" img-format="tif" />
2
<img file="00000001.tif" he="6" wi="6" img-content="undefined" img-format="tif" />
3/2
<img file="00000002.tif" he="4" wi="10" img-content="undefined" img-format="tif" />
-
-
-
-
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.