Способ и устройство для передачи электрической энергии
Владельцы патента RU 2459340:
Российская академия сельскохозяйственных наук Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии) (RU)
Изобретение относится к электротехнике, к передаче электрической энергии. Технический результат состоит в повышении надежности электроснабжения, снижении потерь в линии передач и увеличении передаваемой мощности в линиях. В способе передачи электрической энергии по воздушной радиальной линии электропередач от понижающей подстанции к распределенным вдоль радиальной линии потребителям на частоте 50-60 Гц электрическую энергию передают дополнительно к конечному потребителю радиальной линии от понижающей подстанции через выпрямитель, преобразователь частоты и резонансный контур вдоль однопроводной линии на резонансной частоте 0,4-100 кГц к резонансному контуру, выпрямителю и сетевому инвертору, присоединяют сетевой инвертор 50-60 Гц у конечного потребителя к радиальной воздушной линии и затем передают электрическую энергию от конечного потребителя вдоль воздушной радиальной линии к другим распределенным потребителям, подключенным к радиальной линии. Энергию к конечному потребителю радиальной линии передают по однопроводной кабельной линии либо по однопроводной линии путем размещения ее на опорах воздушной радиальной линии. Устройство для передачи электрической энергии содержит на подстанции выпрямитель, преобразователь частоты и резонансный контур, средний вывод которого подключен к однопроводной линии, однопроводная линия соединена у конечного потребителя с концом радиальной линии через резонансный контур, выпрямитель и сетевой инвертор. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к области электротехники, в частности к способу и устройству для передачи электрической энергии.
Известен способ и устройство для передачи электроэнергии по замкнутой цепи, состоящей из двух или более проводов, трансформаторных подстанций и линий электропередач (Электропередачи переменного и постоянного тока. Электротехнический справочник. Энергоатомиздат. 1988. С.337-352).
Недостатком известного способа и устройства являются потери в линиях, составляющие от 5 до 20% в зависимости от длины ЛЭП, и высокая стоимость оборудования в расчете на 1 км линии электропередачи.
Известен способ и устройство передачи электрической энергии путем создания резонансных колебаний повышенной частоты в цепи, состоящей из высокочастотного генератора и двух повышающего и понижающего высокочастотных трансформаторов Тесла, передачи высоковольтного потенциала и электрической энергии по однопроводной линии к понижающему трансформатору Тесла, выпрямления тока и передачи электрической энергии нагрузке, резонансные колебания электромагнитной энергии с длиной волны λ=2LAB/n, где n - целое число, LAB - длина изолированной от земли электрической однопроводной линии, передают от настроенного на частоту высокочастотного генератора резонансного контура низковольтной обмотки повышающего высокочастотного трансформатора Тесла к резонансному контуру низковольтной обмотки понижающего трансформатора Тесла по изолированной от земли однопроводной электрической цепи, преобразуют реактивный ток в изолированной от земли электрической однопроводной линии в переменный ток высокой частоты, содержащий векторную сумму активного и реактивного токов, который затем преобразуют в постоянный ток, преобразуемый в переменный ток промышленной частоты (Пат. РФ №2555406. Бюл. №18, 27.06.2004 г.)
Указанные способ и устройство имеют малые потери в однопроводной линии и возможность передавать электрическую энергию на большое расстояние.
Недостатком известного способа и устройства является невозможность использования существующих трехфазных ЛЭП для передачи электрической энергии в резонансном режиме на повышенной частоте.
Задачей изобретения является повышение надежности электроснабжения, снижение потерь в линии передач и увеличение передаваемой мощности в линиях.
В результате использования предлагаемого изобретения повышается надежность и снижаются потери при передаче электрической энергии.
Указанный результат достигается тем, что в способе передачи электрической энергии по воздушной радиальной линии электропередач от понижающей подстанции к распределенным вдоль радиальной линии потребителям на частоте 50-60 Гц электрическую энергию передают дополнительно к конечному потребителю радиальной линии от понижающей подстанции через выпрямитель, преобразователь частоты и резонансный контур вдоль однопроводной линии на резонансной частоте 0,4-100 кГц к резонансному контуру, выпрямителю и сетевому инвертору, присоединяют сетевой инвертор 50-60 Гц у конечного потребителя к радиальной воздушной линии и затем передают электрическую энергию от конечного потребителя вдоль воздушной радиальной линии к другим распределенным потребителям, подключенным к радиальной линии.
В варианте способа передачи электрической энергии электрическую энергию к конечному потребителю радиальной линии передают по однопроводной кабельной линии.
В другом варианте способа передачи электрической энергии электрическую энергию к конечному потребителю радиальной линии передают по однопроводной линии путем размещения ее на опорах воздушной радиальной линии.
В устройстве для передачи электрической энергии по воздушной радиальной линии электропередач от понижающей подстанции к распределенным вдоль радиальной линии потребителям на частоте 50-60 Гц устройство содержит на подстанции выпрямитель, преобразователь частоты и резонансный контур, средний вывод которого подключен к однопроводной линии, однопроводная линия соединена у конечного потребителя с концом радиальной линии через резонансный контур, выпрямитель и сетевой инвертор.
В варианте устройства для передачи электрической энергии однопроводная линия выполнена в виде подземной кабельной линии.
В другом варианте устройства для передачи электрической энергии однопроводная линия установлена на опорах радиальной воздушной линии.
Способ и устройство для передачи электрической энергии иллюстрируются чертежами, где на фиг.1 показана блок-схема способа и устройства для передачи электрической энергии по трехфазной воздушной линии и однопроводной воздушной линии, на фиг.2 - опора воздушной линии электропередачи с траверсами для трехфазной и однопроводной линии, на фиг.3 - блок-схема способа и устройства для передачи электрической энергии по трехфазной воздушной линии и подземной кабельной линии.
Блок-схема способа и устройства для передачи электрической энергии содержит понижающую подстанцию 1, трехфазную радиальную воздушную линию электропередач 2, к которой присоединены распределенные вдоль линии 2 потребители 3, 4, 5 и конечный потребитель 6. Понижающая подстанция 1 соединена трехфазной линией 7 с выпрямителем 8, преобразователем частоты 9 и резонансным контуром 10, состоящим из емкости 11 и индуктивности 12. Выпрямитель 8, преобразователь частоты 9 и резонансный контур 10 установлены в отдельном помещении 13 внутри подстанции 1 или рядом с ней. Средний вывод 14 резонансного контура 10 соединен с однопроводной воздушной линией 15, которая установлена на отдельном траверсе 16 каждой опоры 17 трехфазной воздушной линии 2 (фиг.2). У конечного потребителя 6 в отдельном помещении 18 установлены резонансный контур 19 с емкостью 20 и индуктивностью 21. Средний вывод 22 резонансного контура 19 соединен с однопроводной линией 15. Выводы 23 и 24 резонансного контура 19 через выпрямитель 25 и сетевой инвертор 26 соединены с трехфазной ЛЭП 2 у конечного потребителя 6.
На фиг.2 показана опора 17 воздушной трехфазной ЛЭП 2, на которой на траверсе 27 закреплена трехфазная воздушная ЛЭП 2, которая выполнена в виде самонесущего изолированного провода 28, содержащего три изолированных проводника 29, 30, 31 и изолированный нулевой провод 32. На траверсе 16 опоры 17 закреплена однопроводная изолированная линия 15.
На фиг.3 однопроводная линия 2 выполнена в виде подземной кабельной изолированной линии 33, проложенной в кабельном канале 34.
Пример выполнения способа и устройства для передачи электрической энергии.
Понижающая подстанция 1 10/0,4 кВ 100 кВт преобразует напряжение с 10 кВ на 0,4 кВ, которое по трехфазной линии 2 поступает к потребителям 3, 4, 5, 6, установленным вдоль трехфазной линии 2. Длина линии 2 составляет 5 км. При полной загрузке линии 2 из-за потерь в проводах напряжение у конечного потребителя 6 уменьшается и становится меньше номинальных значений, что приводит к преждевременному выходу из строя электрических устройств у потребителей. Подача электрической энергии через однопроводную линию 15 к конечному потребителю 6 через сетевой инвертор 26 превращает радиальную трехфазную линию 2 в кольцевую линию. В этом случае электроснабжение трехфазной линии 2 осуществляют с двух сторон: понижающей подстанции 1 и от конечного потребителя 6. Частота резонансных контуров 10 и 19 составляет 10 кГц, напряжение в однопроводной линии 10 кВ, передаваемая мощность 50 кВт. В результате повышается надежность электроснабжения, уменьшаются потери в линии 2 и увеличивается передаваемая мощность и пропускная способность линии электропередач.
1. Способ передачи электрической энергии по воздушной радиальной линии электропередач от понижающей подстанции к распределенным вдоль радиальной линии потребителям на частоте 50-60 Гц, отличающийся тем, что электрическую энергию передают дополнительно к конечному потребителю радиальной линии от понижающей подстанции через выпрямитель, преобразователь частоты и резонансный контур вдоль однопроводной линии на резонансной частоте 0,4-100 кГц к резонансному контуру, выпрямителю и сетевому инвертору, присоединяют сетевой инвертор 50-60 Гц у конечного потребителя к радиальной воздушной линии и затем передают электрическую энергию от конечного потребителя вдоль воздушной радиальной линии к другим распределенным потребителям, подключенным к радиальной линии.
2. Способ передачи электрической энергии по п.1, отличающийся тем, что электрическую энергию к конечному потребителю радиальной линии передают по однопроводной кабельной линии.
3. Способ передачи электрической энергии по п.1, отличающийся тем, что электрическую энергию к конечному потребителю радиальной линии передают по однопроводной линии путем размещения ее на опорах воздушной радиальной линии.
4. Устройство для передачи электрической энергии по воздушной радиальной линии электропередач от понижающей подстанции к распределенным вдоль радиальной линии потребителям на частоте 50-60 Гц, отличающееся тем, что устройство содержит на подстанции выпрямитель, преобразователь частоты и резонансный контур, средний вывод которого подключен к однопроводной линии, однопроводная линия соединена у конечного потребителя с концом радиальной линии через резонансный контур, выпрямитель и сетевой инвертор.
5. Устройство для передачи электрической энергии по п.4, отличающееся тем, что однопроводная линия выполнена в виде подземной кабельной линии.
6. Устройство для передачи электрической энергии по п.4, отличающееся тем, что однопроводная линия установлена на опорах радиальной воздушной линии.
