Электропередача

причем Изобретение относится к электротехнике, а именно, к системам электропередачи и системам питания электрических сетей, в частности к электрическим сетям, снабженным устройствами для устранения асимметрии напряжений и токов в сетях.По основному авт. св.855848 известна электропередача, содержащая источник трехфазных напряжений, трехфазную нагрузку и несимметричную линию, выполненную из двух проводов и электропроводов объекта, выполняющего роль третьего провода, в которой трехфазный источник и нагрузка выполнены несимметричными по фазам 1.Недостатком электропередачи является выполнение несимметричных трехфазного источника и нагрузки иа базе несимметричного трансформатора, что приводит к увеличению установленной мощности электропередачи. Целью изобретения является снижение установленной мощности оборудования электропередачи.Поставленная цель достигается тем, что в электропередаче несимметричный источник выполнен в виде симметричного источника, подключенного к трехфазной первичной обмотке несимметричного автотрансформатора на Ш-образном магнитопроводе, который содержит, кроме того, две вторичных и две третичных однофазных обмотки, причем первичные обмотки с числом витков %, в каждой фазе расположены на всех трех стержнях магнитопровода, вторичные обмотки с числом витков % - на крайних стержнях, а третичные с числом витков % - на среднем стержне, и к первичной обмотке, расположенной на среднем стержне, с обоих ее концов подключены последовательно соединенные в цепочки встречно включенные вторичные и третичные обмотки, свободные концы которых подключены к линии, причем к упомянутым концам первичной обмотки подключены одноименные с ними концы вторичных обмоток, а одна из фаз симметрично источника, не связанная с вторичными обмотками, подключена к электропроводному объекту, при этом отношение чисел витков упомянутых обмоток соответственно равно%1 юг . юз (1-сОью): фл( - )вм(А - ); 1Ы Й 04 Й4сгде Х и Х - сопротивления электропровод- ного объекта и одного из проводов несимметричной линии соответственно.Кроме того, с целью подключения к электропередаче симметричных нагрузок она может быть снабжена дополнительным трехфазным несимметричным автотрансформатором нагрузки, выполненным аналогично включенному на входе линии с обратным 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 расположением входных и выходных зажимов.На фиг. 1 представлена принципиальная схема передачи, у которой несимметричный источник выполнен в виде последовательного соединения симметричного источника и несимметричного автотрансформатора, а линия и нагрузка - несимметричными; на фиг. 2 - трехфазная передача, у которой несимметричная нагрузка выполнена в виде последовательного соединения несимметричного трехфазного автотрансформатора и симметричной нагрузки; на фиг. 3 - принципиальная схема соединений обмоток несимметричного автотрансформатора; на фиг. 4 - типографическая диаграмма напряжений обмоток несимметричного трехфазного автотрансформатора; на фиг. 5 - графическая зависимость увеличения пропускной мощности электропередачи по сравнению с трехфазной электропередачей, у которой источник выполнен симметричным, от соотношения сопротивлений сопутствующего электропроводного объекта к одному из двух проводов трехпроводной несимметричной линии.Трехфазная передача (фиг. 1) состоит из несимметричного источника 1, несимметричной нагрузки 2, несимметричной линии 3, состоящей из двух проводов 4 и 5, имеющих равные сопротивления Х, и сопутствующего электропроводного объекта 6 (например, рельсы, трубы, земля, корпуса и т.д.), имеющего сопротивление Х, подключенного между источником 1 и нагрузкой 2 и выполняющего роль третьего провода в трехфазной электропередаче. Несимметричный источник 1 состоит из симметричного источника 7 и несимметричного авто- трансформатора 8.Трехфазная электропередача (фиг. 2) состоит из несимметричного источника 1 и несимметричной линии 3, выполненных аналогично показанным на фиг. 1. Отличие электропередачи (фиг. 2) состоит в том, что несимметричная нагрузка 2 выполнена в виде последовательного соединения.несимметричного автотрансформатора 9 и симметричной нагрузки 10.Несимметричный автотрансформатор (фиг. 3) содержит три обмотки, имеющие равное число витков Ю, размещенные на всех трех стержнях трехфазного магнитопровода, соединенные между собой в треугольник и подключенные к симметричному источнику через зажимы А, В и С, Кроме того, несимметричный автотрансформатор содержит две вторичные обмотки с равным числом витков %, размещенные на крайних стержнях магнитопроводаа также две третичные обмотки, имеющие равное число витков %з, размещенные на среднем стержне магнитопровода. Каждая из обмоток %, размещенная на крайнем стержне магнитопуовода, соединена одноименными13концами с обмоткой, расположенной на среднем стержне магнитопровода, образуя цепи, одни концы которых соединены с входными зажимами В и С, а другие - с выходными зажимами В и С. Зажим А является общим для входной и выходной систем напряжений.Передача работает следующим образом.Симметричная система напряжений с симметричного источника .7 через зажимы А, В, и С подается на несимметричный трехфазный автотрансформатор 8, выходные зажимы А, В и С, которого соединены с несимметричной линией 3. Выходная система напряжений Цв,., 0 в и 13 с,л несимметричного автотрансформатора 8 несимметрична, причем два напряжения Цв, и У,равны по модулю (1-1 лв,=1-1 с,Л=1-1 л ) а третье Бв.с не равно линейному напряжению Ц. Такую систему напряжений можно представить в виде. равнобедренного треугольника с углом а между сторонами, изображающими равные напряжения (В, АС; (фиг. 4). Если коэффициент несимметрии трехфазных напряжений обозначить черезпричем Е =, -У ФУу (1) где 1.1 и Ц у - , фазные симметричные составляющие напряжений прямой и обратной последовательностей соответственно, определяемые из выраженийе = Ф(ол+аЦ.+аи,);1 У" = 1 (Ул+ фф Увйто связь а и Е определяется геометрическими соотношениями треугольника напряжений 1-1 лв, 1-1 ь,с и 1-1 с,ЛИз рассмотрения геометрических зависимостей треугольника напряжений найдемгдг 1е)(3)На начало и конец несимметричной линии 3 наложим условие уравновешенности передачи, чтобы в начале и конце линии 3 не нарушалось условие согласованияЕфЕ 1= 0 (4 где 1; - коэффициент несимметрии токов линии 3, определяемый аналогично уравнениям (1) и (2. ТЬгда связь между Е и соотношением - ф может быть представлена в видеК 1-;-фУ- - СйПодставляем уравнение (5) в равенство(3) и после преобразований находим(б)Таким образом, система напряжений линии 3 при уравновешенной передаче зависит от соотношения между сопротивлениями электропроводного объекта 6 и одного кз проводов 4 и 5. Выражение (6) с081733 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 помощью угла,4. определяет форму треугольника напряжений на входе и выходе несимметричной линии 3.Несимметричная система напряженийв линии 3 создается с помощью несиммеу-.ричного автотрансформатора 8 на вьжод.ных зажимах А, В и С, С этой цельютри равные обмотки %, соединены в треугольник и подключены к симметричномуисточнику (фиг. 3 и 4). Для создания К,удовлетворяющего уравнению (6), причемА-з- на стержнях автотрансформатора 8образованы из обмоток две последовательные цепи, одна из которых одним выводомподсоединена к входному зажиму В автотрансформатора, а другим - к выходномузажиму В а другая последовательная цепьодним выводом подключена к входномузажиму С, а другим - к выходному зажиму С. Каждая из последовательных цепейсодержит последовательное соединениеобмоток %д и %з. Топографическая диаграмма напряжений на обмотках несимметричного автотрансформатора 8 показанана фиг. 4, где треугольникАВС равносторонний и отображает входную симметричную систему напряжений Цщ, Овс и 11 л.Отрезки ВЕ и СГ изображают напряженияна обмотках крайнйх стержней, а отрезкиСГ и ВЕ - напряжения на обмотках,расположенных на среднем стержне. Изгеометрических соотношений (фиг. 4) определим напряжения на обмотках % и ЮсоответственноУю "Ц, 1- сова);Ую, = Ол ф ьп ф - г) 1(Х й) . (7)Так как стержни магнитопроводов имеютодинаковые поперечные сечения, то числавитков обмоток %, Ч и Юз относятсямежду собой как величины напряжений,приложенные к ним, т.е,л:л.:3=(1-Л"фг) л(-"- )()4 г Ф В/Предлагаемое выполнение несимметричного автотрансформатора 8 позволяет существенно уменьшить установленную мощность известной электропередачи. Для сравнения электропередач по мощности проведем сравнение электропередач по установленной мощности известного несимметричного трансформатора и несимметричногоавтотрансформатора 8. В качестве исходных величин линейный. ток и линейное напряжение принимаем за единицу. Тогдаустановленная мощность несимметричноготрансформатора равна не менее 73; Установленная мощность несимметричного автотрансформатора 8 определяется полусуммой мощностей всех его обмоток и можетбыть выражена с помощью уравнения5 -Ц 1 лд звал-) в( -)(1 яъ)Практически несимметричная электропередача может работать при к, находящемся в пределах от до -- . При изУ2менении Ы от - доустановленная мощ 5 ность несимметричного автотрансформатора 8 изменяется от 0 до 0,4.Сравнение установленных мощностей показывает, что установленная мощность несимметричного автотрансформатора 8 предлагаемой электропередачи не менее чем в 4,3 раза меньше установленной мощности несимметричного трансформатора в известной электропередаче.Положительный эффект от применения изобретения заключается в снижении установленной мощности несимметричного трансформатора не менее чем на 77%, что позволяет снизить потребление меди и трансформаторной стали,Произведем сравнение предлагаемой электропередачи с базовым вариантом. В 20 качестве последнего принимаем несимметричную электропередачу два провода- рельс, применяемую на большинстве участков железных дорог, электрифицированных переменным током.По сравнению с базовым вариантом предлагаемая электропередача позволяет увеличить пропускную мощность несимметричной линии два провода-рельс на 4,5 - 15,5%Пропускная мощность Б несимметричной линии при симметричной системе питающих напряжений (базовый вариант) равнас =ГЗ л 1 лПропускная мощность несимметричной линии в предлагаемой электропередаче определяется выражением5- Ол 1 л 2 йь с, (10)что с учетом уравнения (6) даетЯт 1 221 Ю 1231 СМ 1)-+1ЗОтносительное увеличение пропускной мощности равнода, гг 4 а5 Б Дф -Д 1 (12)Графическая зависимость (фиг. 5) показывает, что применение предлагаемой электропередачи позволяет увеличить пропускную мощность на 5-15%.1081733А 5 5 с% УХО 720 80 4,010Рб Фиг. Х Составитель А.Михайлов Редактор.О.Юрковецкая Техред И. Верес Корректор Л. Пилипенко Заказ. 560/49 Тираж 614 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул, Проектная, 4