способ и устройство для передачи электрической энергии

Формула изобретения

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.

Описание изобретения к патенту

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 =2L_AB/n, где n - целое число, L_AB - 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.