Электропередача переменного тока

(71) Заявитель Белорусская государственная политехническая академия(73) Патентообладатель Белорусская государственная политехническая академия(57) Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к устройствам для передачи электроэнергии переменным током. Задачей изобретения является упрощение трансформаторов и линии электропередачи с одновременным повышением при этом надежности и экономичности электропередачи. В электропередаче переменного тока, содержащей трехфазную линию электропередачи, коммутационные аппараты, трансформаторы и трехфазные шины по концам линии, причем вторичные обмотки трансформатора передающего конца и первичные обмотки трансформатора приемного конца соединены в звезды, нейтрали которых заземлены, на передающем конце первичные обмотки трансформатора посредством коммутационных аппаратов подключены к шинам, а вторичные - к линии, трансформатор приемного конца содержит вторичные рабочие и аварийные обмотки в каждой фазе, при этом рабочие обмотки намотаны согласно первичным обмоткам и подключены к трехфазным шинам, аварийные обмотки всех фаз трансформаторов приемного конца также намотаны согласно первичным обмоткам, причем число витков в каждой аварийной обмотке равно числу витков в рабочей обмотке, при этом начало аварийной обмотки фазы А через коммутационный аппарат подключено к нейтральной точке трансформатора, а конец этой обмотки через коммутационные аппараты соединен с началом аварийной обмотки фазы В и с началом аварийной обмотки фазы С, начало аварийной обмотки фазы В через коммутационный аппарат дополнительно соединено с нейтральной точкой, а конец аварийной обмотки фазы В через коммутационные аппараты соединен с фазой С шин приемного конца и с началом аварийной обмотки фазы С, конец аварийной обмотки фазы С через коммутационные аппараты соединен с шинами фаз А и В приемного конца линии. 4547 1 Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к устройствам для передачи электроэнергии переменным током. Известна трехфазная электропередача переменного тока 1, в которой при устойчивом однофазном коротком замыкании отключаются все фазы. Недостатком такой электропередачи является погашение потребителей на приемном конце. Если же применяется отключение одной поврежденной фазы, то на приемном конце возникает большая несимметрия напряжения, приводящая к ряду отрицательных последствий (ухудшение качества электроэнергии, условий работы оборудования, перегрев роторов и вибрация генераторов и др.). Наиболее близким техническим решением к изобретению является электропередача переменного тока 2, содержащая линию электропередачи с четырьмя фазами, связывающую трехфазные системы (узлы), в которой попарно сближены провода противоположных фаз, трехфазные системы шин на передающем и приемном концах, коммутационные аппараты и фазопреобразующие трансформаторы с рабочими и аварийными обмотками, обеспечивающие фазовый сдвиг между напряжениями фаз, равный 90 град. Однако эта электропередача имеет сложные трансформаторы, требует линию электропередачи специальной конструкции с четырьмя фазами, а также большое количество коммутационных аппаратов. Задачей изобретения является упрощение трансформаторов и линии электропередачи с одновременным повышением при этом надежности и экономичности электропередачи. В электропередаче переменного тока, содержащей трехфазную линию электропередачи, коммутационные аппараты, трансформаторы и трехфазные шины по концам линии, причем вторичные обмотки трансформатора передающего конца и первичные обмотки трансформатора приемного конца соединены в звезды, нейтрали которых заземлены, на передающем конце первичные обмотки трансформатора посредством коммутационных аппаратов подключены к шинам, а вторичные - к линии, трансформатор приемного конца содержит вторичные рабочие и аварийные обмотки в каждой фазе, при этом рабочие обмотки намотаны согласно первичным обмоткам и подключены к трехфазным шинам, аварийные обмотки всех фаз трансформаторов приемного конца также намотаны согласно первичным обмоткам, причем число витков в каждой аварийной обмотке равно числу витков в рабочей обмотке, при этом начало аварийной обмотки фазы А через коммутационный аппарат подключено к нейтральной точке трансформатора, а конец этой обмотки через коммутационные аппараты соединен с началом аварийной обмотки фазы В и с началом аварийной обмотки фазы С, начало аварийной обмотки фазы В через коммутационный аппарат дополнительно соединено с нейтральной точкой, а конец аварийной обмотки фазы В через коммутационные аппараты соединен с фазой С шин приемного конца ис началом аварийной обмотки фазы С, конец аварийной обмотки фазы С через коммутационные аппараты соединен с шинами фаз А и В приемного конца линии. Технический результат заключается в том, что значительно упрощены трансформаторы, уменьшено количество коммутационных аппаратов при одновременном повышении надежности и экономичности электропередачи, содержащей три фазы. Исключена необходимость в линии электропередачи специальной конструкции. Электропередача отличается тем, что трансформаторы выполнены с тремя фазами, аварийные обмотки всех трех фаз трансформатора приемного конца намотаны согласно первичным обмоткам, их число витков равно числу витков вторичных рабочих обмоток. Кроме того, отличие заключается в схеме коммутации аварийных обмоток фаз трансформатора и фаз шин приемного конца. На фиг. 1 представлена схема предлагаемой электропередачи на фиг. 2-7 - схемы электрических соединений на приемном конце при однофазном коротком замыкании соответственно фазы А, В и С и векторные диаграммы вторичных напряжений приемного конца при однофазном коротком замыкании фаз А, В и С. В схеме электропередачи (фиг. 1) показаны две трехфазные системы шин 1 и 2 передающего и приемного конца соответственно, коммутационные аппараты 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21,22, первичные и вторичные обмотки 23-34 трансформаторов передающего и приемного концов, а также вторичные аварийные обмотки 35-37 трансформатора приемного конца и провода 38-40 одноцепной трехфазной линии электропередачи. Первичная обмотка 23 фазы А трансформатора передающей системы через коммутационный аппарат 3 соединена с фазой А системы шин 1. Вторичная обмотка трансформатора передающей системы через коммутационный аппарат 4 соединена с проводом 38 линии фазы А. Конец провода 38 линии электропередачи фазы А соединен через коммутационный аппарат 5 с первичной обмоткой 29 фазы А трансформатора приемного конца. Вторичная рабочая обмотка 32 фазы А трансформатора на приемном конце через коммутационный аппарат 12 соединена с фазой А системы шин 2. Начало аварийной обмотки 35 фазы А соединено с нулевой точкой трансформаторачерез коммутационный аппарат 15. Конец аварийной обмотки 35 фазы А соединен через коммутационный аппарат 16 с началом аварийной обмотки 37 фазы С и через коммутационный аппарат 17 с началом аварийной обмотки 36 фазы В (начала обмоток обозначены звездочками). Первичная обмотка 24 фазы В трансформатора передающей системы через коммутационный аппарат 6 соединена с фазой В системы шин 1. Вторичная обмотка 27 фазы В трансформатора передающей системы через коммутационный аппарат 7 соединена с проводом 39 линии фазы В. Конец провода 39 линии электропередачи фазы В соединен через коммутационный аппарат 8 с первичной обмоткой 30 фазы В трансформа 2 4547 1 тора приемного конца. Вторичная рабочая обмотка 33 фазы В трансформатора на приемном конце через коммутационный аппарат 13 соединена с фазой В системы шин 2. Начало аварийной обмотки 36 фазы В соединено с нулевой точкой трансформаторачерез коммутационный аппарат 18. Конец аварийной обмотки 36 фазы В соединен через коммутационный аппарат 19 с началом аварийной обмотки 37 фазы С и через коммутационный аппарат 20 с фазой С системы шин 2. Первичная обмотка 25 фазы С трансформатора передающей системы через коммутационный аппарат 9 соединена с фазой С системы шин 1. Вторичная обмотка 28 трансформатора передающей системы через коммутационный аппарат 10 соединена с проводом 40 линии фазы С. Конец провода линии электропередачи фазы С соединен через коммутационный аппарат 11 с первичной обмоткой 31 фазы С трансформатора приемного конца. Вторичная рабочая обмотка 34 фазы С трансформатора на приемном конце через коммутационный аппарат 14 соединена с фазой С системы шин 2. Начало аварийной обмотки 37 фазы С соединено с концом аварийной обмотки фазы А через коммутационный аппарат 16 и с концом аварийной обмотки 36 фазы В через коммутационный аппарат 19. Конец аварийной обмотки 37 фазы С соединен с фазами А и В системы шин 2 через коммутационные аппараты 21 и 22 соответственно. Электропередача работает следующим образом. В нормальном режиме, когда нет повреждений, включены коммутационные аппараты 3-14, в работе находятся обмотки 23-28 трансформатора передающего конца и обмотки 29-34 трансформатора приемного конца, при этом линия электропередачи работает в симметричном трехфазном режиме. При устойчивом однофазном коротком замыкании на проводе 38 линии фазы А (фиг. 2) происходит отключение коммутационных аппаратов 3,4,5 и 12, затем включаются коммутационные аппараты 18,19 и 21. После таких переключений в работе остаются обмотки 24,25,27,28 трансформатора передающего конца и обмотки 30,31,33,34,36 и 37 трансформатора приемного конца. При этом на линии в работе остаются только две фазы и тем не менее, как видно из векторной диаграммы (фиг. 3), на системе шин 2 будет симметричная трехфазная система напряжений благодаря тому, что аварийные обмотки намотаны согласно рабочим и при включении коммутационных аппаратов 18,19 и 21 они оказываются включенными встречно, в результате чего геометрическая сумма векторов напряжений, индуцированных в аварийных обмотках 36 и 37 фаз В и С трансформатора приемного конца, будет равна вектору напряжения фазы А. При устойчивом однофазном коротком замыкании на проводе 39 линии фазы В (фиг. 4) происходит отключение коммутационных аппаратов 6,7,8 и 13. Затем включаются коммутационные аппараты 15,16 и 22. После таких переключений в работе остаются обмотки 23,25,26,28 трансформатора передающего конца и обмотки 29,31,32,34,35 и 37 трансформатора приемного конца. При этом на линии также в работе остаются только две фазы и, как видно из векторной диаграммы (фиг. 5), на системе шин 2 будет симметричная трехфазная система напряжений благодаря тому, что аварийные обмотки намотаны согласно рабочим и при включении коммутационных аппаратов 15,16 и 22 они оказываются включенными встречно, в результате чего геометрическая сумма векторов напряжений, индуцированных в аварийных обмотках 35 и 37 фаз А и С трансформатора приемного конца, будет равна вектору напряжения фазы В. При устойчивом однофазном коротком замыкании на проводе 40 линии фазы С (фиг. 6) происходит отключение коммутационных аппаратов 9,10,11,14. Затем включаются коммутационные аппараты 15,17 и 20. После таких переключений в работе остаются обмотки 23,24,26,27 трансформатора передающего конца и обмотки 29,30,32,33,35 и 36 трансформатора приемного конца. Из векторной диаграммы, изображенной на фиг. 7, видно, что на системе шин 2 при этом будет симметричная трехфазная система напряжений благодаря тому, что аварийные обмотки намотаны согласно рабочим и при включении коммутационных аппаратов 15,17 и 20 они оказываются включенными встречно, в результате чего геометрическая сумма векторов напряжений, индуцированных в аварийных обмотках 35 и 36 фаз А и С трансформатора приемного конца, будет равна вектору напряжения фазы С. Положение коммутационных аппаратов в различных режимах представлен в таблице. Таблица Положение коммутационных аппаратов Режим работы Трехфазный К(1)А К(1)В К(1)С Положение коммутационных аппаратов 10,11 12 13 14 15 16 17 где К(1)А, Кв(1)В, К(1)С - режим однофазного короткого замыкания соответственно фаз А, В и С. 4547 1 Предлагаемое исполнение электропередачи позволяет при устойчивом однофазном коротком замыкании на одном из проводов линии электропередачи выводить из работы не всю линию, а только поврежденную фазу, и передавать до 2/3 мощности посредством оставшихся в работе двух фаз, при трехфазной симметричной системе напряжения на приемной системе шин. Использование электропередачи по сравнению с известными позволяет отказаться от применения сложных фазопреобразующих трансформаторов и специальной линии электропередачи с четырьмя фазами за счет применения более простых трансформаторов. При этом повышается надежность трехфазных одноцепных линий электропередачи за счет возможности передачи электроэнергии при устойчивых однофазных повреждениях на них с сохранением симметричной трехфазной системы напряжения на приемном конце. Источники информации 1. Веников В.А., Рыжов Ю.П. Дальние электропередачи переменного и постоянного тока. - М. Энергоатомиздат, 1985. - С.122-126. 2. А.с. СССР 1700682, МПК 02 3/26, 1991. Электропередача переменного тока, содержащая трехфазную линию электропередачи, коммутационные аппараты, трансформаторы и трехфазные шины по концам линии, причем вторичные обмотки трансформатора передающего конца и первичные обмотки трансформатора приемного конца соединены в звезды, нейтрали которых заземлены, на передающем конце первичные обмотки трансформатора посредством коммутационных аппаратов подключены к шинам, а вторичные - к линии, трансформатор приемного конца содержит вторичные рабочие и аварийные обмотки в каждой фазе, при этом рабочие обмотки намотаны согласно первичным обмоткам и подключены к трехфазным шинам, отличающаяся тем, что аварийные обмотки всех фаз трансформатора приемного конца также намотаны согласно первичным обмоткам, причем число витков в каждой аварийной обмотке равно числу витков в рабочей обмотке, при этом начало аварийной обмотки фазы А через коммутационный аппарат подключено к нейтральной точке трансформатора, а конец этой обмотки через коммутационные аппараты соединен с началом аварийной обмотки фазы В и с началом аварийной обмотки фазы С, начало аварийной обмотки фазы В через коммутационный аппарат дополнительно соединено с нейтральной точкой, а конец аварийной обмотки фазы В через коммутационные аппараты соединен с фазой С шин приемного конца и с началом аварийной обмотки фазы С, конец аварийной обмотки фазы С через коммутационные аппараты соединен с шинами фаз А и В приемного конца линии. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66. 5