RU2535902C1

RU2535902C1 - Electrical system with earthed neutral

Info

Publication number: RU2535902C1
Application number: RU2013128110/07A
Authority: RU
Inventors: Юрий Федорович Королюк; Надежда Сергеевна Бурянина; Елена Владимировна Лесных
Original assignee: Юрий Федорович Королюк; Надежда Сергеевна Бурянина; Елена Владимировна Лесных
Priority date: 2013-06-19
Filing date: 2013-06-19
Publication date: 2014-12-20
Also published as: RU2013128110A

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: invention is used in the field of power engineering. The device consists of a power line, transformers, capacitors and reactors. Between each phase of the power line and its neutral the series-connected primary windings of transformers are connected, to the secondary windings of transformers the capacitors are connected. To the transformer, the primary winding of which is connected with one end to a neutral, the load is connected. Between each phase of the power line and neutral the reactor is connected.

EFFECT: decrease of capacitance component of the power takeoff current.

1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться в электрических сетях с заземленной нейтралью для отбора небольших мощностей - на два-три порядка меньших пропускной способности линий, к которым подключено устройство.The invention relates to electrical engineering and can be used in electrical networks with a grounded neutral for the selection of small capacities - two to three orders of magnitude less bandwidth lines to which the device is connected.

Известен емкостной отбор мощности, представляющий собой линейный проводник, располагаемый под высоковольтной линией электропередачи и подключенный к преобразующе-стабилизирующему блоку. При этом наведенный на проводе потенциал зависит от его геометрического расположения относительно высоковольтной линии электропередачи и ее конструктивных особенностей. Ток, снимаемый с линейного проводника, зависит от его протяженности. (Аналог. Д.Н. Удинцев, Д.Ю. Котляров, П.В. Русин, Военный институт (инженерных войск) ОА ВС РФ, Москва, В.А. Кологоров, ФНПЦ ФГУП ПО «Старт», г. Заречный, «Использование устройств бесконтактного отбора мощности от местных электросетей в интересах электроснабжения передвижных потребителей военного назначения», журнал «Новые промышленные технологии» №3, 2008 г., с.45-46).Known capacitive power take-off, which is a linear conductor located under a high-voltage power line and connected to a converting-stabilizing unit. In this case, the potential induced on the wire depends on its geometric location relative to the high-voltage power line and its design features. The current taken from the linear conductor depends on its length. (Analogue: D.N. Udintsev, D.Yu. Kotlyarov, P.V. Rusin, Military Institute (Engineering Troops) of the OA of the RF Armed Forces, Moscow, V.A. “The use of non-contact power take-offs from local power grids in the interests of power supply for military mobile consumers”, New Industrial Technologies Magazine No. 3, 2008, p. 45-46).

Однако мощность, снимаемая с линейного проводника, при длине этого проводника в пределах километра не превышает несколько десятков, максимум сто-двести ватт. Этой мощности недостаточно для электроснабжения даже одного жилого дома.However, the power taken from a linear conductor, with a length of this conductor within a kilometer, does not exceed several tens, a maximum of one hundred to two hundred watts. This capacity is not enough to power even one apartment building.

Известно также устройство емкостного отбора мощности, содержащее последовательно соединенные конденсаторы, включенные между фазами линии и землей, трехфазный трансформатор, высоковольтная обмотка которого включена между землей и одним из узлов соединения конденсаторов между собой, и нагрузку, включенную на низковольтную обмотку трансформатора. (Прототип. Щербаков В.К., Лукашев Э.С., Ольшевский О.В., Путилова А.Т. Настроенные электропередачи // Новосибирск: Издательство СО АН СССР, 1963. - 274 с.)A capacitive power take-off device is also known, which contains serially connected capacitors connected between the phases of the line and ground, a three-phase transformer, the high-voltage winding of which is connected between the ground and one of the nodes connecting the capacitors to each other, and the load connected to the low-voltage winding of the transformer. (Prototype. Shcherbakov V.K., Lukashev E.S., Olshevsky O.V., Putilova A.T. Customized power transmission // Novosibirsk: Publishing House of the Siberian Branch of the USSR Academy of Sciences, 1963. - 274 p.)

Недостатком данного устройства применительно к современным линиям является то, что включение поперечных емкостей к линии электропередачи увеличивает емкостной ток линии, что может привести к перенапряжениям в режимах малых нагрузок. Кроме того, для отключения емкостного отбора необходим выключатель, что при небольших отбираемых мощностях делает емкостной отбор неэкономичным. Линии с заземленной нейтралью в России выполняются начиная с напряжений 110 кВ. Для емкостного отбора от линий 110 кВ и выше могут использоваться косинусные конденсаторы с номинальным напряжением до 10 кВ, освоенные промышленностью. Экономически невыгодно изготавливать конденсаторы на это номинальное напряжение мощностью менее 50 кВАр. При отборе мощности в 4-10 кВт от линии электропередачи 110-220 кВ стоимость электроэнергии от емкостного отбора становится сопоставимой со стоимостью при использовании трансформатора.The disadvantage of this device in relation to modern lines is that the inclusion of transverse capacitance to the power line increases the capacitive current of the line, which can lead to overvoltage in low load conditions. In addition, a switch is required to turn off capacitive sampling, which makes capacitive sampling uneconomical for small capacities selected. Lines with grounded neutral in Russia are carried out starting with voltages of 110 kV. For capacitive sampling from lines of 110 kV and above, cosine capacitors with a rated voltage of up to 10 kV, mastered by the industry, can be used. It is economically unprofitable to manufacture capacitors for this rated voltage with a power of less than 50 kVar. With a power take-off of 4-10 kW from a 110-220 kV power line, the cost of electricity from capacitive selection becomes comparable to the cost when using a transformer.

Целью изобретения является снижение емкостной составляющей тока отбора мощности и финансовых затрат.The aim of the invention is to reduce the capacitive component of the current power take-off and financial costs.

Указанная цель достигается тем, что между фазой линии и заземленной нейтралью включаются реакторы и обмотки трансформаторов с номинальным высшим напряжением, меньшим номинального напряжения линии.This goal is achieved by the fact that between the phase of the line and the grounded neutral, reactors and transformer windings with a nominal higher voltage lower than the nominal voltage of the line are switched on.

Структурная схема предлагаемого устройства приведена на фиг.1. Между фазами линии электропередачи 1 и заземленной нейтралью включены реакторы 2 и трансформаторы 3. Отбор мощности может быть однофазным (на чертеже обозначен сплошными линиями) и трехфазным. Обмотки высокого напряжения трансформаторов 3 включены между собой последовательно. Таких трансформаторов 3 может быть несколько. На чертеже на каждой фазе показаны только три. К обмоткам низкого напряжения трансформаторов 3 включены конденсаторы 4. К обмотке низкого напряжения трансформатора 2, обмотка высокого напряжения которого имеет соединение с землей, параллельно конденсатору 4 включена нагрузка 5.The structural diagram of the proposed device is shown in figure 1. Between the phases of the power line 1 and the grounded neutral, reactors 2 and transformers 3 are connected. The power take-off can be single-phase (indicated by solid lines in the drawing) and three-phase. The high voltage windings of the transformers 3 are connected in series with each other. There can be several such transformers 3. In the drawing, only three are shown in each phase. Capacitors 4 are connected to the low voltage windings of the transformers 3. To the low voltage winding of the transformer 2, the high voltage winding of which is connected to the ground, a load 5 is connected in parallel to the capacitor 4.

Принцип работы предлагаемой электрической системы можно пояснить с помощью однофазной схемы устройства, приведенной на фиг.1. Трехфазная система работает аналогично.The principle of operation of the proposed electrical system can be explained using a single-phase device circuit shown in figure 1. The three-phase system works similarly.

При одинаковых реактивных мощностях реактора 2 и суммарной конденсаторов 4 все устройство находится в режиме резонанса токов, и подключенное устройство к линии электропередачи 1 представляет собой нагрузку с характером сопротивления, определяемым в основном (без учета реактивных сопротивлений трансформаторов) нагрузкой 5. Устройство предназначено в основном для отбора небольших мощностей, поэтому для его включения и отключения достаточно разъединителя, что существенно упрощает саму подстанцию и ее управление. (Так, однофазная нагрузка в 20 кВт, отбираемая с помощью данного устройства от линии 110 кВ, создает ток со стороны 110 кВ в пределах 0,3-0,6 А.) Кроме того, стоимость конденсаторов с низким номинальным напряжением (в России 380 В) на один-два порядка меньше стоимости конденсаторов с номинальным напряжением 10 кВ, и мощность конденсаторов с низким номинальным напряжением также на порядок меньше. Это существенно снижает затраты при отборах мощности в 4-10 кВт.With the same reactive powers of the reactor 2 and the total capacitors 4, the entire device is in the current resonance mode, and the connected device to the power line 1 represents a load with the nature of the resistance, determined mainly (without taking into account the reactance of the transformers) by load 5. The device is mainly intended for selection of small capacities, therefore, to turn it on and off, a disconnector is enough, which greatly simplifies the substation itself and its control. (So, a single-phase load of 20 kW, taken with the help of this device from the 110 kV line, creates a current from the side of 110 kV within 0.3-0.6 A.) In addition, the cost of capacitors with a low rated voltage (in Russia 380 C) one or two orders of magnitude less than the cost of capacitors with a rated voltage of 10 kV, and the power of capacitors with a low rated voltage is also an order of magnitude less. This significantly reduces costs for power take-offs of 4-10 kW.

Область применения устройства - электрификация объектов, расположенных вблизи линий электропередач, работающих в сетях с заземленной нейтралью и вдали от источников электроэнергии напряжением 110-220 кВ.The scope of the device is the electrification of facilities located near power lines operating in networks with a grounded neutral and far from electric power sources with voltage of 110-220 kV.

Claims

An electrical system with a grounded neutral containing a three-phase power line, transformers, capacitors and reactors, characterized in that between each phase of the power line and its neutral are connected in series the primary windings of the transformers, capacitors are connected to the secondary windings of the transformers, to the transformer, the primary winding of which is one the end is connected to the neutral, the load is turned on, between each phase of the power line and the neutral the reactor is turned on.