Закрыть

Однопроводная передача электроэнергии: Однопроводная передача энергии | Глубинная информация

Однопроводная передача энергии | Глубинная информация

1. Однопроводная передача энергии по схеме Авраменко.
Идея однопроводной передачи электроэнергии стала интересовать многих исследователей особенно после того, как С.В. Авраменко продемонстрировал передачу переменного тока по одному проводу в московском научно-исследовательском электротехническом институте.


Рис.1. Однопроводная передача энергии по схеме С.В. Авраменко

Основу устройства для однопроводной передачи энергии составляет «вилка Авраменко», которая представляет собой два последовательно включенных полупроводниковых диода (рис.1). Если вилку присоединить к проводу, находящемуся под переменным напряжением, то через некоторое время в разряднике Р наблюдается серия искр. Временной интервал от подключения до разряда зависит от величины емкости С, величины напряжения, частоты пульсации и размера зазора Р. Включение в линию передачи L резистора номиналом 2-5 МОм не вызывает существенных изменений в работе схемы. В своей статье ее авторы предполагают, что эффективность устройства зависит от материала обмоток генератора М, поэтому считают необходимым проверить целесообразность изготовления обмоток из проводов медных, никелевых, железных, свинцовых и т. д.

2. Наши эксперименты по однопроводной передаче энергии.
Авторы настоящей статьи провели серию экспериментов по передаче электроэнергии по одному проводу. Для этой цели мы разработали новую схему однопроводной передачи энергии. В нашей схеме не использовалась «вилка Авраменко». Вместо «вилки Авраменко» мы использовали обычную мостовую схему. В проведенных нами экспериментах мостовая схема оказалась значительно эффективней, чем «вилка Авраменко». Кроме этого, мы внесли и другие изменения в схему Авраменко. Новая схема приведена на рис.2. В состав передающего узла входят трансформатор и генератор, подключенный к источнику питания Б5-47. Схема приемного узла показана на рис.2 справа от трансформатора.


Рис.2. Однопроводная передача энергии по новой схеме

На схеме, изображенной на рис.2, обозначены: 1 — генератор, 2 — расширитель спектра, 3 — «антенна», L – линия передачи. Общий вид устройства показан на рис.3. Свечение лампы накаливания 220В, 25Вт в однопроводной линии передачи, можно наблюдать на рис.3.


Рис. 3. Общий вид устройства для демонстрации однопроводной передачи энергии

Энергией устройство обеспечивает источник питания постоянного тока Б5-47, позволяющий получать напряжение 0 — 30В. Нагрузкой служит лампа накаливания 220В, 25Вт. Генератор и трансформатор размещены в корпусе из диэлектрика. Диоды, конденсатор, лампа, элементы 2 и 3, составляющие приемник энергии, размещены в бело-голубом пластмассовом корпусе под лампой (рис.3). Приемный узел соединен с трансформатором одним проводом.
Яркость свечения лампы зависит от мощности генератора. При повышенном напряжении на выходе источника питания Б5-47 в пределах 16 – 18 вольт лампа 220В, 25Вт горит почти полным накалом (рис.4).


Рис. 4. Свечение лампы 220В, 25Вт в однопроводной линии передачи при повышенном напряжении от источника Б5-47

Ключевыми моментами в повышении эффективности нашей схемы, по сравнению со схемой Авраменко, является использование стандартной мостовой схемы, а не ее половины, а также наличие расширителя спектра. Наличие в схеме расширителя спектра приводит к тому, что нагрузка, не препятствует полному заряду конденсатора. Включение в линию передачи резистора или использование в качестве линии передачи проводника с большим удельным сопротивлением существенно не влияет на степень накала спирали лампы. Таким образом, сопротивление линии передачи сказывается весьма незначительно. Лампочка светится даже при «оборванной» линии передачи. Это наиболее наглядно демонстрирует фото на рис.5.


Рис. 5. Свечение лампы 220В, 25Вт в разорванной однопроводной линии, связанной узлом по изоляции

В нашей схеме однопроводной передачи энергии имеется два самостоятельных контура, спектры частот в которых различные. В первом контуре узкополосный спектр частот, во втором — широкополосный. Первый контур разомкнут. В нем цепь условно замкнута на приемник через антенну 3 (рис.2). Второй контур образован конденсатором, расширителем спектра и лампой накаливания. Свечение лампы в разорванной линии передачи указывает на то, что возможна передача энерги не только по одному проводу, но и беспроводная передача энергии.

Эксперименты по беспроводной передаче энергии.
Над решением проблемы беспроводной передачи энергии работают ученые в разных странах мира. Для этой цели в основном исследуются СВЧ-поля. Однако применяемые СВЧ-системы не являются безопасными для человека. Приводим сведения о проведенных нами экспериментах по осуществлению беспроводной передачи электроэнергии без применения СВЧ-поля.
Нами исследовалась возможность передачи энергии без проводов на электродвигатель. В экспериментах передающим устройством служил комплекс, состоящий из блока питания Б5-47, генератора и трансформатора. В качестве приемника выступал специальный приемный узел для беспроводной передачи энергии, содержащий электронный узел и электродвигатель постоянного тока ИДР-6. На рис.6 показан общий вид устройства для демонстрации беспроводной передачи энергии (вращение электродвигателя).


Рис. 6. Общий вид устройства для демонстрации беспроводной передачи энергии

Электродвигатель установлен на электропроводящей платформе, которая, в свою очередь, установлена на корпусе из изоляционного материала (рис.7).


Рис. 7. Приемник для демонстрации беспроводной передачи энергии

Внутри корпуса находится электронный узел. Электронный узел занимает незначительный объем приемника и выполнен на печатной плате. Внутренняя часть приемника для беспроводной передачи энергии показана на рис.8.


Рис. 8. Внутренняя часть приемника для демонстрации беспроводной передачи энергии

При включении передающего устройства наблюдалось вращение электродвигателя в руках экспериментатора. При этом ни электродвигатель, ни платформа не подключались к передающему устройству. В корпусе, на котором расположена платформа с двигателем, отсутствовали источники питания. Наблюдалось увеличение скорости вращения электродвигателя с уменьшением расстояния между приемником и передающим устройством. На рис.9 показана фотография эксперимента, когда частота вращения электродвигателя увеличивалась, если электродвигатель находился в руках двух человек.


Рис. 9. Вращение электродвигателя в руках двух человек

Эксперименты с перегоревшими лампами накаливания.
В описанных выше экспериментах по передаче энергии горят как исправные лампы, так и перегоревшие. Ниже приведены результаты экспериментов с перегоревшими лампами накаливания. На рис.10 виден разрыв спирали в лампе накаливания. Эта фотография сделана при выключенном устройстве.


Рис. 10. Перегоревшая лампа 220В, 60 Вт перед началом эксперимента

На рис.11 представлена фотография, сделанная при проведении эксперимента. Видна раскаленная спираль и яркое свечение в месте разрыва спирали. Включение в линию передачи резистора или использование в качестве линии передачи проводника с большим удельным сопротивлением существенно не уменьшало степени накала спирали лампы. Степень накала спирали лампы в значительной мере зависит от длины зазора в месте разрыва спирали. При проведении экспериментов выявлено, что существует оптимальная длина перегоревшего участка, при котором накал оставшейся нити накаливания максимален.


Рис. 11. Свечение перегоревшей лампы накаливания 220В, 60 Вт

Со свечением перегоревших ламп накаливания, не подозревая того, сталкивается практически каждый из нас. Для этого достаточно внимательно присмотреться к перегоревшим электрическим лампам. Довольно часто можно заметить, что внутренняя цепь лампы накаливания перегорает не в одном месте, а в нескольких местах. Понятно, что вероятность одновременного перегорания нити лампы в нескольких местах очень мала. Это значит, что лампа, утратив целостность спирали, продолжала светить, пока цепь не разорвалась еще в одном месте. Этот феномен возникает в большинстве случаев при перегорании ламп накаливания, включенных в сеть 220В, 50Гц.

Мы провели эксперимент, в котором подключали стандартные лампы накаливания 220В, 60Вт к вторичной обмотке повышающего трансформатора. На холостом ходу трансформатор выдавал напряжение около 300В. В эксперименте было использовано 20 ламп накаливания. Оказалось, что чаще всего лампы накаливания перегорали в двух и более местах, причем перегорала не только спираль, но и токоподводящие проводники внутри лампы. При этом после первого разрыва цепи лампы продолжали длительное время светить даже более ярко, чем до перегорания. Лампа светилась до тех пор, пока не перегорал другой участок цепи. Внутренняя цепь одной лампы в нашем эксперименте перегорела в четырех местах! При этом спираль перегорела в двух местах и, кроме спирали, перегорели оба электрода внутри лампы. Результаты эксперимента приведены в таблице 1.
Таблица 1

Количество ламп, использованных в эксперименте :20
Количество ламп с одним перегоревшим участком :8
Количество ламп с двумя перегоревшими участками :8
Количество ламп с тремя перегоревшими участками :3
Количество ламп с четырьмя перегоревшими участками :1

Эксперименты, демонстрирующие свечение лампы накаливания в руке.
Свечение газоразрядной лампы в руке экспериментатора при использовании переменного электромагнитного поля – обычное явление. Необычным является свечение в руке лампы накаливания, к которой подведен только один провод. Раскаленная спираль в лампе, находящейся в руках экспериментатора, в то время, когда к лампе не подведены два провода, несомненно вызывает интерес. Известно, что Никола Тесла демонстрировал светящуюся в руке лампу. Нам не удалось найти описания этого эксперимента, поэтому мы разработали свои схемы устройств. Ниже представлены результаты проведенных нами экспериментов, в ходе которых наблюдалось свечение лампы накаливания в руке экспериментатора. На рис.12а и рис.12б представлены варианты устройства для демонстрации свечения лампы накаливания 220В в руке.


Рис. 12. Варианты устройства для демонстрации свечения лампы накаливания 220В в руке

В экспериментах, демонстрирующих свечение лампы накаливания в руке, не использовалась «вилка Авраменко» и не использовались приемные узлы, применяемые для демонстрации однопроводной и беспроводной передачи энергии. Свечение лампы в руке обеспечивалось как за счет электронных узлов, так и за счет конструктивных особенностей устройств.
На рис.13 и рис.14 крупным планом представлены фотографии, на которых показано свечение ламп накаливания 220В, 15Вт и 220В, 25Вт в руке экспериментатора. При этом лампы не включены в замкнутую цепь. Яркость свечения была тем большей, чем выше уровень напряжения подавался на генератор. В целях безопасности эксперимента на генератор подавалось напряжение, обеспечивающее горение ламп примерно в половину накала.


Рис. 13. Свечение лампы накаливания 220В, 15Вт в руке

Рис. 14. Свечение лампы накаливания 220В, 25Вт в руке

На фотографиях (рис.13 и рис.14) в нижней части виден проводник, который подключен одним проводом к генератору. К проводнику подносится только один контакт цоколя лампы. Другой контакт лампы остается не подключенным. Таким образом, к лампе подключен один провод, идущий от генератора.
Возможно, опыты Николы Теслы по передаче энергии были чем-то похожи на описанные выше эксперименты. По крайней мере, эксперименты показывают, что беспроводная и однопроводная передача энергии имеют реальные перспективы.

Авторы : Косинов Н.В., Гарбарук В.И.

Содержание

Dragons’ Lord

 


Патент: Никола Тесла [US 0454622] System Of Electric Lighting.
Скачать

Источник

Передача энергии по воде и однопроводная передача / Хабр

Привет хабр. Сегодня я хочу рассказать о необычном явлении, которое я наблюдал в результате эксперимента. Скажу сразу ничего общего с ИТ и объяснений с научной точки зрения не будет.
А будет «качер», ёмкость с водой, испорченные лампочки и любопытство познать новое! Кому стало интересно – прошу, заходите, будет весело.

Начну издалека, а именно с Николы Тесла. С того самого человека которого до сих пор не могут определить к кому причислять к великим изобретателям или шарлатанам. Говорят, он мог передавать энергию по тонкой вольфрамовой нити, ездил на машине без топлива и творил прочую магию. Я не знаю что в этом правда, а что нет, но это и не важно потому, что речь пойдет о открытии Станислава Авраменко, который ссылался на Теслу поэтому я и вспомнил про этого человека.
С. Авраменко смог передать энергию по одному проводнику и использовать данный эффект для питания активной нагрузки. Он открыл, что если преобразовать электричество в высокочастотные импульсы, то замкнутая цепь больше не нужна и сам проводник служит как направление для энергии, а не как передатчик. Самое интересное в том, что неважно с чего сделан проводник и какое у него сечение, главное направление.
Я смог повторить его эксперименты еще два года назад. Но недавно я решил использовать воду вместо проводника и эксперимент увенчался успехом.
Ниже есть две вырезки из газеты, которые дали толчок для моих исследований в этой среде.

Две вырезки по роботам Станислава Авраменко в HD формате

Думаю, прочитав статьи вы поняли, что не все так было просто. Немного бессонных ночей и я додумал недостающие элементы в схеме автора.
Ну, теперь о самом эксперименте с водой. У меня не было уверенности о работе новой схемы. Мне просто во время написания пары интересных строчек кода захотелось достать установку и попробовать воду как проводник в этой схеме.
Ниже я снял сам эксперимент с водой и с испорченными лампочками. Хотя цифровик упорно отказывался сотрудничать.

В видео ниже мои первые эксперименты с установкой. Там я повторяю эксперименты Авраменка и жарю сало.

Первые эксперименты с установкой и сама схема устройства

Как передать энергию по одному проводу / Хабр

В интернете достаточно много обсуждений на тему передачи энергии по одному проводу. Обычно для такой передачи энергии подразумевается наличие заземления, хотя на самом деле это не лучший вариант передачи энергии. Лучше всего передавать энергию по оному проводу с помощью схемы, представленной ниже.

Соединяющий провод можно использовать очень тонкий, в моих опытах провод был диаметром 0.08мм. При хорошо подобранных параметрах катушек транзистор можно использовать без дополнительных резисторов, как нарисовано на схеме. Для кт315 подобное включение работает примерно при 9 вольтах, для кт805 подобное включение может быть работоспособно при 12 вольтах. Важно соблюдать правильное подключение катушек в передающей части схемы, иначе она не заработает. Катушка L2 обычно мотается с большим количеством витков проводом диаметром 0.2 — 0.5 мм. Катушки L2 — L4 должны быть одинаковые! Проверить работоспособность схемы легко, достаточно взять в руки светодиод за одну из его ножек и поднести его к контакту катушки L2. Он должен начать светиться. Диоды выпрямителя на приемной части схемы должны быть высокочастотными. Также лучше поставить на выходе выпрямителя сглаживающий конденсатор.

Видео с работой данной схемы

Можно заметить, что схема включения на видео отличается от схемы в статье. В видео база транзистора подключена к резистивному делителю, состоящему из 27 и 240 ом. Остальное работает так же. Аккумулятор на 12 вольт не обязательно ставить мощный, потребление от схемы небольшое и для опытов хватит кроновой батарейки, если устройство будет сделано небольших габаритов по схеме из данной статьи. Конические катушки мотать не нужно, в видео они были использованы, так как других под рукой просто не было.

Отличие от других схем

Две схемы, представленные выше, без заземления будут работать тем хуже, чем длиннее соединяющий провод. Причем, это весьма заметно в пределах 3-х метров. При подключении к приемной части массивного проводящего предмета, прием энергии улучшается, однако все равно остается хуже, чем в самой первой схеме данной статьи. Для первой схемы эффективность приема энергии не так сильно зависит от длины соединяющего провода и не требует наличия массивного проводящего предмета в качестве заземления.

Некоторые опыты

Опыт с лампочкой
Если вывод катушки L2 подключить к лампочке с нитью накала, а второй провод лампочки сделать достаточно длинным, нить накала будет гореть. Однако она будет гореть не равномерно, а с постепенным затуханием.

Опыт с катушкой вокруг провода
Если сделать катушку, и продеть через нее передающий приемнику энергию провод, то на катушке появится ЭДС, как будто переменное магнитное поле направлено вдоль проводника, а не вокруг него.

Однопроводная волновая передача электроэнергии (ОВПЭЭ) — Волновые технологии

Технология позволит уменьшить финансовые затраты при модернизации и строительстве новых сетей передачи электрической энергии как локальных (распределительных), так и магистральных. В нашем случае мы используем волновые электротехнологии — резонансные линии, работающие на повышенной частоте. Используются принципы работы электрических цепей с распределенными параметрами.

Для протекания тока не обязательно иметь замкнутую цепь из двух проводников между генератором и нагрузкой. Ток может протекать по однопроводной линии. Принцип передачи энергии базируется на использовании электродинамических свойств стоячих электромагнитных волн. В таких линиях существуют стоячие и бегущие волны тока и напряжения, а цепь замыкается токами смещения в пространстве, окружающем полуволновую однопроводниковую линию.

Все рассмотренные выше эффекты в однопроводниковой линии и в спиральных катушках можно использовать для передачи электрической энергии. При этом потери при передаче электроэнергии минимальны, а сечение однопроводниковой линии очень мало.

Однопроводниковые полуволновые системы (рис. 1, 2) открывают возможности для создания сверхдальних кабельных линий электропередач и, в перспективе, замены существующих воздушных линий на кабельные однопроводниковые линии. Тем самым будет решена одна из важнейших проблем электроэнергетики — повышение надежности электроснабжения.

Рис. 1. Однопроводная волновая передача электроэнергии (схема запитки от ЛЭП)

1. ЛЭП (110 кВ).
2. Линия трехфазного тока (110 кВ).
3. Трансформатор 110 кВ/0,4 кВ
4. Преобразователь частоты 50 Гц/1-100 кГц .
5. Передающий четвертьволновой высокочастотный трансформатор 1-100 кГц.
6. Однопроводная линия до 1 кВ.
7. Принимающий четвертьволновой высокочастотный трансформатор 1-100 кГц.
8. Инвертор 1-100 кГц/50 Гц.
9. Линия трехфазного тока 0,4 кВ.
10. Потребитель.

Рис. 2. Однопроводниковая волновая энергетическая система (схема запитки от генератора электроэнергии)

1. Электрический генератор 50 Гц.
2. Преобразователь частоты 50 Гц/1-100 кГц.
3. Передающий четвертьволновой высокочастотный трансформатор, 1-100 кГц.
4. Однопроводная линия 10-500 кВ.
5. Принимающий четвертьволновой высокочастотный трансформатор, 1-100 кГц.
6. Инвертор 1-100 кГц/50 Гц.
7. Линия трехфазного тока 0,4 кВ.
8. Потребитель.

  • Электрическая энергия передается с помощью реактивного емкостного тока в волновом режиме. Несанкционированное использование энергии затруднено.
  • Содержание алюминия и меди в проводах может быть снижено в 10 раз.
  • Потери электроэнергии в волновой однопроводной линии малы. Электроэнергию можно передавать на большие расстояния.
  • В однопроводном волновой передаче короткие замыкания не аварийны и могут быть использованы в качестве технологических режимов.
  • Пониженное магнитное поле.
  • Пониженный уровень шума.
  • Возможна работа в высокопотенциальном и низкопотенциальном режимах передачи ЭЭ.
  • При низкопотенциальном режиме передачи упрощается техническое обслуживание.
  • При высокопотенциальном режиме передачи снижается магнитное поле.
  • Снижается опасность поражения электрическим током при обрыве линии.
  • Большая надежность.
  • Высокий КПД передачи.
  • Для энергообеспечения отдаленных потребителей.
  • Для организации однопроводных систем освещения.
  • Для организации микросетей на базе альтернативных источников энергии (мини ГЭС, ветрогенераторов, солнечных электростанций и т.д.).
  • Для энергообеспечения базовых станций сотовой связи, маяков и других удаленных объектов.
  • Для обеспечения отдельно стоящих объектов в лесистой и гористой местности (обсерватории, турбазы, поселки, геологические партии и т.д.).
  • Для обеспечения удаленных объектов в условиях крайнего Севера и в сложных климатических и географических условиях (болота, тайга, вечная мерзлота, горы, сеть мелких рек и т. д.).
  • Для энегрообеспечения производственных и сельскохозяйственных предприятий.
Технология может быть применена для энергообеспечения следующих объектов:

АО «Объединенная энергетическая компания», г. Москва

ООО НПО «ВОЛНОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ» разработан проект, смонитровано опытно-промышленное оборудование и введен в эксплуатацию участок наружного освещения протяженностью 350 м., расположенный на ул. Воронежская. Установлено и запитано 10 светильников мощностью каждый 80 Вт. Энергоснабжение линии освещения напряжением 220 В с потреблением 240 Вт на всю линию организовано по схеме однопроводной волновой энергетической системы.
Специалисты АО «ОЭК » засвидетельствовали показатели линии освещения и приняли ее в работу.

ООО «МСУ-35», г. Обнинск, Калужская область

ООО НПО «ВОЛНОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ» разработан проект, смонитровано опытно-промышленное оборудование и введен в эксплуатацию участок наружного освещения протяженностью 600 м. Энергоснабжение линии освещения напряжением 220 В и мощностью 2 кВт организовано по схеме однопроводной волновой энергетической системы.

дорога в никуда или будущее энергетики? / Статьи и обзоры / Элек.ру

Передача электроэнергии в удаленные населенные пункты с небольшим числом жителей требует экономичных решений. Одним из вариантов является применение однопроводных линий. Обратной стороной снижения затрат при строительстве являются значительные ограничения по передаваемой мощности и вариантам размещения системы. Поэтому около 30 лет тому назад однопроводные линии сочли бесперспективным направлением, но сейчас к ним снова возрождается интерес. Считается, что современные технологии позволяют вывести однопроводные ЛЭП на новый технический уровень, когда они смогут конкурировать с двух- и трехпроводными аналогами не только по стоимости строительства, но и по эффективности. Разберемся, так ли это на самом деле и какие есть реальные перспективы для подобных решений.

В последнее время вокруг фигуры Николы Тесла возник ореол таинственности. Говорят, что этот ученый сделал некое изобретении, которое позволяло обеспечить человечество бесплатной электроэнергией. Тесла якобы научился черпать энергию из ничего, что не понравилось нефтяным магнатам. Правда, никаких публикаций о подобных системах не осталось, что, кстати, дополнительно подогревает интерес любителей «теории заговоров» — значит, «мировая закулиса» уничтожила все документальные свидетельства великого изобретения.

Но вполне возможно, что полумифическое изобретение, вокруг которого подняли шумиху, существует в реальности и даже практически реализовано, просто принцип его действия несколько иной, чем они его описывают. Действительно, Тесла нашел способ, как значительно удешевить строительство ЛЭП и на порядок снизить потери в них. В итоге человечество могло получить, хотя и не бесплатную, но очень дешевую электроэнергию. Изобретение было запатентовано в 1900 году, но практическая реализация оказалось отложена более чем на век. И причина заключается не в злокознях нефтяных баронов, а просто потому, что долгое время уровень развития технологий не позволял его реализовать.

Система, предложенная Николой Тесла, работает следующим образом (рис. 1). На передающей и приемной сторонах стоят трансформаторы Тесла. Они соединены между собой однопроводной линией электропередачи, которая, как и любой отрезок провода, имеет некую собственную резонансную частоту. Оба трансформатора настроены на эту частоту.

Благодаря резонансу электроэнергия передается не током в сердцевине провода, а электромагнитными волнами, распространяющимися вдоль его поверхности. Таким образом, резко снижаются потери электроэнергии. Кроме этого, можно сэкономить на проводе — он может быть значительно тоньше, чем в традиционных ЛЭП и выполнен из дешевого сплава со сравнительно невысокой проводимостью. И, конечно, значительная экономия получается благодаря тому, что проводов не два, а один.

Основная проблема в реализации такого принципа заключается в том, что собственная частота резонанса линии постоянно меняется. Изменилась температура окружающей среды — изменилась длина провода, нужно менять частоту, на которой передается электроэнергия. И есть множество других факторов, которые требуют постоянно подстраивать рабочую частоту системы. В начале XX века это было невозможно сделать, поэтому дальше лабораторных опытов дело не пошло.

Но от идеи использовать один провод вместо двух инженеры не отказались, реализовав ее на доступном тогда технологическом уровне.

Система SWER

В простейшем варианте однопроводные линии электропередач работают на тех же принципах, что и двухпроводные, но в качестве одного из проводов используется земля. Называется такая система SWER (Single Wire Earth Return — однопроводная с землей в качестве обратного провода).

Схема передачи электроэнергии по системе SWER показана на рис. 2. Используется заземление с сопротивлением 5-10 Ом. Поскольку сопротивление нашей планеты составляет менее 1 Ом, характеристики системы будут определяться главным образом сопротивлением заземления. Сила тока в заземлении не должна превышать 8 А, что ограничивает передаваемую мощность. Напряжение между проводом или землей составляет 12,7 или 19,1 кВ. Провод, по которому осуществляется передача энергии — стальной оцинкованный диаметром 3,26 мм, в последнее время вместо оцинкованных используют стальные провода, покрытые тонким слоем алюминия.

Объекты альтернативной энергетики, такие, как массивы солнечных батарей или ветряки, обычно располагаются вдали от крупных городов, зачастую в труднодоступных местах. Для доставки электроэнергии от них к потребителю разработана система SWER нового поколения, работающая на постоянном токе. Проблемы с безопасностью решаются с помощью усовершенствованных защитных устройств.

Основной проблемой для системы SWER является обеспечение безопасности. Система рассчитывается таким образом, чтобы шаговое напряжение в почве не превышало 20 В/м. То есть шаговое напряжение не опасно для человека. Хотя некоторые экологи считают, что протекание электрического тока через землю негативно сказывается на природе. К тому же, SWER нельзя использовать в крупных агломерациях, так как там она будет вызывать электрическую коррозию объектов городской инфраструктуры вблизи питающих подстанций. Поэтому SWER используется только для электрификации удаленных населенных пунктов.

В случае, если провод упал на землю или на дерево, но при этом сила тока оказалась в допустимых пределах, соответствующих нормальной нагрузке, это обстоятельство не может быть сразу определено на передающей стороне без получения информации, что к потребителю энергия не поступает. Соответственно, нет возможности сразу отключить подачу электроэнергии в подобных аварийных ситуациях. Это уже приводило к возникновению лесных пожаров.

Впервые система SWER была использована еще в 1925 году при строительстве ЛЭП в Новой Зеландии. С тех пор SWER получила большое распространение в этой стране, а также в соседней Австралии. Причина того, что именно в этих странах SWER завоевала популярность, связана с низкой плотностью населения там. В Австралии есть дополнительное преимущество для данной системы — значительная часть территории страны покрыта пустынями, где система SWER не создает практически никаких проблем. По данным на 2008 г., в Австралии эксплуатировалось более 150 тыс. км. линий SWER.

Помимо Австралии и Новой Зеландии, система SWER использовалась в Бразилии, Канаде, а также в ряде африканских стран. Существует опытная ЛЭП и в США на Аляске. Также системы, аналогичные SWER, используются на некоторых подводных ЛЭП, обратным проводом в них является морская вода. Как правило, подводные однопроводные системы работают на постоянном токе.

Следует отметить, что в большинстве стран мира национальные нормы требуют использования металлического обратного провода, но в ряде случаев эксплуатация систем SWER, тем не менее, допускается на основе разрешения, выданного в индивидуальном порядке. В СССР и в современной России SWER и аналогичные ей системы никогда не использовались, даже не рассматривалась официально возможность строительства таких ЛЭП. Для нашей страны с большими лесными массивами и множеством факторов, способствующим обрыву проводов ЛЭП, имеющиеся в системе SWER проблемы с безопасностью оказываются совершенно неприемлемыми.

За рубежом интерес к развитию системы SWER к середине 80-х годов постепенно угас, но в конце 2000-х годов возродился вновь. В условиях глобального экономического кризиса инвесторы обратили свои взоры на Африку, так как экономики многих стран этого континента демонстрируют впечатляющий рост. Но именно там существуют проблемы с энергоснабжением. Система SWER способна решить их с небольшими затратами, при этом условия на континенте (малая плотность населения, значительную часть площади занимают пустыни) оптимальны для данной системы.

Резонансные системы передачи

В СССР вместо SWER разрабатывали систему однопроводной системы передачи электроэнергии, основанной на принципе, открытом Николой Тесла. Работы по изучению работы ЛЭП в резонансном режиме были начаты в 1956 году в Сибирском НИИ энергетики (Сиб-НИИЭ) под руководством профессора В.К.Щербакова. В 80-е годы разработки по однопроводным линиям велись во Всесоюзном энергетическом институте (ВИЭ), позже это проблематикой занялись во Всероссийском НИИ электрификации сельского хозяйства (ВИЭСХ).

Большой вклад в развитие однопроводных резонансных систем электропередачи внес российский ученый С. В. Авраменко. Наряду с созданием резонансных систем, эффективность которых подтверждена официальной наукой, ему принадлежит идея так называемой «вилки Авраменко» — однопроводной системы передачи, не требующей заземления и традиционных резонансных контуров с катушками. Тема «вилки Авраменко» широко обсуждается на интернет- форумах, приводятся данные о многочисленных опытах, подтверждающих работоспособность данной конструкции. Внимательное изучение фотографий показывает, что многие любительские опыты дают сомнительные результаты из-за явного присутствия в них обратного провода в виде емкостной связи, хотя были и опыты, проводившиеся квалифицированными специалистами по всем правилам. Официальная наука пока не создала теорию, объясняющую работу «вилки Авраменко».

По сравнению со SWER, однопроводная резонансная линия более безопасна. При обрыве или же замыкании на землю провода меняется частота собственного резонанса линии. Это может быть обнаружено автоматикой на передающей стороне и подача электроэнергии будет сразу же отключена. Не говоря уж о том, что из-за изменения частоты резонанса напряжение в линии само по себе резко уменьшается. По этой же причине однопроводные резонансные линии надежно защищены от несанкционированного отбора электроэнергии. Данные о воздействии электрической коррозии от резонансных однопроводных систем на городскую инфраструктуру пока отсутствуют из-за малочисленности опытов.

Современная реализация идей Теслы предусматривает подстройку рабочей частоты системы и резонансной частоты трансформаторов с помощью компьютеров. Это приводит к значительному увеличению стоимости оборудования, что является недостатком системы. Поэтому применять однопроводные резонансные системы стоит главным образом как часть интеллектуальных систем электропитания с распределенным управлением, что позволяет использовать одно и то же компьютерное оборудование как для управления сетью, так и для подстройки частоты.

В резонансных однопроводных линиях передача энергии осуществляется на частотах от 1,5 кГц до 20 кГц. Это значительно выше, чем частота переменного тока в обычных линиях (50 Гц), к тому же, частота может меняться в широких пределах. При передаче больших мощностей по воздушным ЛЭП возникает проблема электромагнитной совместимости с электронными устройствами, находящимися поблизости, не решенная до сих пор.

Тем не менее, однопроводные резонансные системы уже сейчас могут найти применение для питания устройств с небольшой потребляемой мощностью (порядка единиц ватт). Речь идет о камерах видеонаблюдения и публичных точках доступа Wi-Fi, установленных в парках, а также других открытых пространствах. Эти устройства соединяются друг с другом самонесущим волоконно-оптическим кабелем, имеющим внутри прочный стальной трос. По этому тросу можно организовать однопроводную передачу электроэнергии.

В 2013 году в подмосковном городе Дубна была введена в эксплуатацию непрерывная зона доступа Wi-Fi вдоль набережной Волги длиной 1250 м. Точки доступа Wi-Fi питаются в ней через стальной трос оптического кабеля описанным выше способом. Оборудование создано ООО «Мезон» — резидентом технопарка при местном университете. По оценкам разработчиков, их система позволяет на 40% сократить капитальные затраты на строительство линии электропередачи.

Дальнейшее развитие однопроводных резонансных систем будет, очевидно, связано с внедрением технологии для создания подземных кабельных линий. При этом автоматически решается проблема электромагнитной совместимости, да и частота собственного резонанса линии, находящейся под землей, более стабильна, что упрощает систему регулировки частоты.

В ВИЭСХ уже создана опытная подземная однопроводная линия длиной 1,2 км, способная передавать электроэнергию мощностью до 20 кВт. Есть и разработки, позволяющие передавать до 100 кВт. Основная проблема, которую предстоит решить для широкого распространения подземных однопроводных линий — создание недорогой изоляции с минимальными потерями электромагнитных волн, распространяющихся вдоль провода. Возможным выходом станут так называемые газоизолированные ЛЭП, в которых изоляцией является специальный газ, закачанный под давлением в оболочку провода. Тем не менее, о полной замене традиционных систем передачи электроэнергии на однопроводные резонансные в обозримом будущем говорить не приходится. Но для специализированных применений, как, например, упоминавшаяся система электропитания точек доступа Wi-Fi, однопроводные системы уже сейчас могут использоваться, давая значительную экономию.

Алексей ВАСИЛЬЕВ
Статья опубликована в журнале «Электротехнический рынок» №4 (64) июль-август 2015

Однопроводный ток – реальность, снижающая затраты на передачу энергии в сотни раз! - Энергетика и промышленность России - № 9 (61) сентябрь 2005 года - WWW.EPRUSSIA.RU

Газета "Энергетика и промышленность России" | № 9 (61) сентябрь 2005 года

Авраменко предположил, что статические заряды каким‑то образом приводятся в движение, и образуется то самое переменное электромагнитное поле, которое и зажигает газ в лампе. Он стал проводить многочисленные эксперименты со статическим электричеством (которое на сегодняшний день практически не используется).

Статический заряд почти невесом, чтобы получить его и переместить в пространстве, тяжелой механической работы производить не надо, мощные и металлоемкие двигатели и генераторы могут оказаться ненужными. Изобретатель старался получить свободный заряд, придать ему направленное перемещение, заставить действовать так же, как и обычный ток в проводах. Для этого он пытался преобразовать обычный ток из электросети в ток смещения свободных статических зарядов (в так называемые реактивные токи). Первичным источником служили обычные звуковые генераторы, используемые в радиотехнике. Из литературы он узнал о трансформаторе Теслы (этот ученый также пытался передавать на расстояние электрическую мощность с помощью реактивных токов) и использовал этот опыт.

Трансформатор Авраменко

Дело пошло. Сначала появились малые токи, 2‑3 Вт, потом – большей мощности. В результате Станиславу Викторовичу удалось сделать то, что до этого не получалось ни у кого: создать систему передачи тока свободных статических зарядов по одному проводу.

На выходе созданного Авраменко трансформатора мы имеем обычный переменный ток, который попал туда из обычной же электросети, только с полной асимметрией выходного напряжения: один конец вторичной обмотки остается под нулевым потенциалом, а вся синусоида подаваемого тока находится на другом ее конце. В трансформаторе Теслы второй конец был заземлен, небольшой потенциал на нем все‑таки был, нулевого добиться ему не удалось. А в трансформаторе Авраменко подсоединяем к «нагруженному» электроду всего один провод и гоним электричество по нему.

В научных журналах (например, «Изобретатель и рационализатор»), заинтригованных уникальным явлением, пытались объяснить природу этого «однопроводного электричества». Рассказывалось и о трансформаторах без сердечников, подобных трансформаторам Теслы, о «вилке Авраменко» – включенных особым образом диодах. С их помощью удавалось накачивать энергией некую емкость, из которой потом получать эту энергию и перемещать ее по незамкнутой цепи, то есть по одному проводу. Причем течет она не внутри этого провода, а как бы вдоль него. По словам самого Авраменко, «поле перемещается вдоль провода как по волноводу». Из теории электричества известно, что токи смещения закону Джоуля – Ленца не подчиняются. Стало быть, сечение этого провода значения не имеет, он может быть тоньше волоса, его задача – лишь указывать направление. Кроме того, провод не нагревается, и потерь энергии почти нет.

В системе Авраменко ток проводимости из сети выпрямляется, преобразуется в реактивный ток нужной частоты, который передается по одному проводнику на любое расстояние, а там вновь преобразуется в обычный ток проводимости, заставляющий гореть лампы, крутиться моторы, работать лазеры и нагревать электроприборы.

Преимущества однопроводного электричества

Полного теоретического объяснения работы однопроводной системы нет и сегодня. Вопросы остаются, светила электротехники ответа на них не находят. И тем не менее возможность передачи энергии по одному проводу Авраменко доказал экспериментально. Это было около десяти лет назад.

За прошедшее с этого момента время Авраменко удалось установить уникальные свойства однопроводной сети.

Прежде всего выявились огромные преимущества однопроводной передачи электроэнергии на расстояние. При передаче ее обычным способом 10‑15% энергии теряется на нагрев проводов (джоулево тепло). Для однопроводной же передачи можно брать настолько тонкий провод, насколько это позволяют соображения прочности, скажем, 2‑4 мм в диаметре. Если в современных цепях плотность передаваемого тока не превышает 6‑7 А/мм2, то по однопроводниковой она достигает 428 А/мм2 при мощности в 10 кВт. Причем провод не нагревается, а джоулевы потери уменьшаются почти в сто раз. Во столько же раз, соответственно, уменьшается расход меди на провода. Мало того, провода могут быть сделаны из обычной стали: ведь их электропроводимость значения не имеет, их задача – указывать направление тока. Что это значит? А это значит – происходит колоссальная экономия на опорах и проводах линий электропередач, а также контактных линий электротранспорта. Их можно сделать значительно менее громоздкими и материалоемкими.

Электрический ток… по трубопроводам

Станислав Викторович стал приглашать на демонстрацию опытов различных специалистов, руководителей Минэнерго, ученых из ФИАН, МИФИ и пр. Ни расчетам, ни своим глазам никто не верил. Первым человеком, поверившим Авраменко, стал директор Всероссийского НИИ электрификации сельского хозяйства (ВНИИЭСХ), академик РАСХН, профессор, д. т. н. Д.С. Стребков. Он первый понял, что все демонстрируемое изобретателем вполне подчиняется законам физики и электротехники.

Дмитрий Семенович пригласил Авраменко к себе в институт, создал там соответствующую лабораторию, выделил оборудование, выбил деньги, и опыты стали производиться на гораздо более серьезной основе. Если раньше у Авраменко была лишь небольшая десятиваттная установка, то во ВНИИЭСХе изготовили опытную установку мощностью в 100 Вт, позволившую провести ряд важных экспериментов.

Например, было доказано, что однопроводное электричество можно передавать не только по медному проводу. Как происходит такой эксперимент? Выходящий из трансформатора Авраменко и батареи конденсаторов, где генерируются мощные статические заряды, стальной провод ныряет в лоток с водой, за которым идет графитовая нить, затем в лоток с грунтом (лотки, разумеется, изолированы). В линии специально устроены разрывы, в них возникают дуговые разряды между проводом и водой, землей, графитом. По проводу ползает однопроводная троллея (макет троллейбусной, например), отбирающая энергию для находящихся тут же потребителей. В конце линии подключена лампочка. Ток проходит по всем этим проводникам и зажигает ее.

Что этот опыт доказывает? А то, что можно постоянно и без больших потерь передавать энергию по любым токопроводящим изолированным веществам. Например – по трубопроводам, оптоволоконным линиям (по волокну передается информация, а ток – по металлической оплетке кабеля) и т.п. (патент РФ № 2172546). А раз так – то можно изобрести массу машин и устройств, использующих это явление.

Не воруйте провода, они… стальные!

Авраменко совместно со Стребковым и к.т.н. А.И. Некрасовым, руководящим лабораторией ВНИИЭСХа, разработали дождевальную машину, идущую вдоль арыка или лотка с водой и получающую из них не только воду, но и энергию для своей работы. Еще одна область применения (патент № 2136515) – оборудование для питания трамваев, троллейбусов, электропоездов и электромобилей с помощью одной троллеи взамен обычных двух (причем при этом по рельсу ток не идет!), а также – оборудование для питания мобильных электроагрегатов, вроде тракторов, аэростатов, вертолетов по сверхтонкому и легкому кабелю (патент № 2158206). Мало того, реактивные токи установки Авраменко можно передавать по лазерному лучу вообще без проводов (патент № 2143735), а за пределами атмосферы – и по электронному лучу (патент № 2163376).

Но корифеи все не верили, специальные журналы в публикациях отказывали: «Большие мощности все равно невозможно передать на расстояние. Сделайте киловаттную установку».

Ну, так ведь и сделали! Тут призадумались уже и специалисты. Первым всерьез заинтересовался «Газпром» – организация, далеко не бедная и на перспективные разработки денег не жалеющая. Вдоль газопроводов сейчас обязательно устраивают линии электропередачи для катодной защиты, питания перекачивающих насосов и для других эксплуатационных служб. Линии эти стоят дорого, провода из цветных металлов воруют. А при однопроводной передаче энергии можно протянуть стальной провод или даже пустить ток по самой трубе.

Воробей не сядет

«Газпром» спонсировал изготовление еще более мощной установки, на 20 кВт. Ее сделали с запасом: Д. С. Стребков утверждает, что она выдаст и 100 кВт. Установленный в начале этой линии высокочастотный трансформатор генерирует мощные электростатические заряды, которые концентрируются вдоль линии к резонансному контуру понижающего трансформатора Теслы и через выпрямитель отводятся к нагрузке, то есть к потребителям. Передает установка энергию по проводку толщиной всего в 80‑100 мкм: его можно увидеть, только подойдя вплотную. Он отчаянно вибрирует, когда установка включена, иной раз даже отрывается от изолятора (разумеется, в реальных условиях столь тонкий провод никто ставить не собирается, он разорвется, даже если на него сядет воробей). И тем не менее по этому волоску течет ток, который питает 24 киловаттных лампы, мощный электромотор и пр.

Такая система имеет в сотни раз лучшие электрические параметры, чем традиционные двух-трехпроводные. При этом в конструкции установки применены стандартные, серийно выпускаемые отечественной промышленностью узлы: например, преобразователь, применяемый при термообработке труб, конденсаторы и пр. Между тем НПО «Сапфир» по заказу ВНИИЭСХа разрабатывает в настоящее время во много раз меньшие преобразователи на тиристорах, так что можно ожидать, сверх всего прочего, что установка станет гораздо более компактной.

Электротрактор без барабана и коагулятор в кармане
Применение принципиально новой системы подачи электроэнергии позволит значительно упростить и удешевить строительство троллейбусных и трамвайных линий или, допустим, даст возможность устанавливать на автомобилях электропривод с «антенной», чтобы водители, подъехав к устроенным повсеместно однопроводным линиям, подсоединялись к ним и ехали куда угодно, отключив ДВС и не загрязняя атмосферу.

Кроме того, можно было бы вернуться и к электротракторам, работающим от кабеля. От них в свое время отказались из‑за того, что барабан кабеля, устанавливаемый на тракторе, весил 3 тонны. Теперь же его вес составит не более 30 кг. Да и без барабана можно обойтись.

Можно создать аэростатное телевидение, установив ретрансляторы километрах в десяти над землей. Или устроить аэростатную же систему мониторинга огромных площадей лесов или полей. Сейчас только вес кабелей мешает этому.

Но и это еще не все. Энергию по лазерным и электронным лучам можно передавать даже на спутники и ракеты!

Но это пока только будущее.

Однако вот вам настоящее: коагуляторы крови, изготовленные с помощью однопроводной системы. Эти приборы применяют для остановки крови при ранах и операциях, они как бы сваривают крохотной дугой электроплазмы края разорванных сосудов. Существующие сегодня в мире коагуляторы мощностью 8 Вт представляют собой громоздкую тумбу, стационарную или на колесах, весом около сотни килограммов, охлаждаемую водой из водопровода и потребляющую более киловатта энергии. Точно такой же мощности и еще более эффективного действия коагулятор, изготавливаемый во ВНИИЭСХе, питается от обычных аккумуляторных батареек, весит несколько сот граммов, помещается в «дипломате» или бардачке автомобиля, так что может работать и в полевых условиях, и дома. Тем более что его стоимость сегодня составит примерно $1000 (против 45‑60 тыс. $ для громоздких зарубежных аналогов). Он может использоваться и уже используется не только в клиниках, но и в салонах красоты, для уничтожения бородавок, папиллом, татуировок и пр.

Сегодня работами Авраменко и его коллег весьма пристально интересуются иностранцы. Изобретения были отмечены золотой медалью Салона инноваций в Брюсселе и золотой медалью Николы Теслы, выдаваемой за выдающиеся работы в области электротехники. Англичане и японцы оплатили международное патентование, причем американцы выдали патент, в котором работы российских ученых названы «букетом открытий». С Индией ведутся переговоры о поставке демонстрационной установки в 25 кВт.

Но увы, увы и еще раз увы! О широком, массовом применении однопроводного тока в России пока приходится только мечтать.

Кабельная арматура, Газопровод , Газпром, Изолятор , Кабель, Лампа , Минэнерго, Мощность, Напряжение , Сети , Трансформаторы, Электричество , Электромобили, Электроэнергия , Энергия , Провод, Электротехника

Передача электроэнергии по одному проводу: afhh723 — LiveJournal
довольно интересный вопрос. поробуем расмотреть его подробно, попутно отделяя мух от котлет.

первое что нам надо понить это определние тока: "ток - направленное движение заряженных частиц"

нам понадобится и еще один очевидный факт: "ток в разомкнутой цепи не течет"

ну и до кучи несколько определений из словаря электрика:

активная мощьность - мощность затраченная на совершение работы не обязательно полезной.

пример:т.е. у нас есть трансформатор который питает потребителя. cтоит и гудит. вот гудит это работа на которую затрачивается активная мощность, хоть эта работа абсолютно бесполезная с точки зрения потребителя.

реактивная мощность - мощность которая на совершение работы потрачена не была и вернулась обратно.

пример: пусть подали ток на индуктивность, потом сняли. ток перешел в магнитное поле, потом часть этого поля после снятия тока снова перешела в ток. конечно этот ток это активная мощность, но вот сам переход. нечто похожее наблюдается в обычном асинхронном двигателе на холостом ходу - энергия возвращается в линию хотя и не в тот же момент времени.  добавляя нагрузку на вал (торомозной момент) мы увеличиваем активную мощность (умные дятки говорят изменяем скольжение вала относително магнитного поля) и уменьшаем реактивную - т.е. изменяется коэфициэнт активной мощности т.е. косинус фи.

косинус фи или коэфициэнт мощности (активной мощности) безразмерная физическая величина, характеризующая потребителя переменного электрического тока с точки зрения наличия в нагрузке реактивной составляющей. Коэффициент мощности показывает, насколько сдвигается по фазе переменный ток, протекающий через нагрузку, относительно приложенного к ней напряжения. численно коэффициент мощности равен косинусу этого фазового сдвига.

в принципе все. твердо стоя на этих принципах можно многое объяснить.

в начеле зададимся простым вопросом: "а может ли по одному проводу протекать ток? " ну и как мы договаривались мы твердо стоим на принципах изложенных выше. один провод - цепь не замкнутая - значит ток по ней течь не может. т.е. уверненнно можно сказать тока там нет. а что же есть? лампочски горят, моторы крутятся...

да и легко можно найти кучу роликов с демонситрацией подобного эффекта:

ну и что это? розыгрыш или еще что-то?

вначале вспомним как работает радиоэфирный телевизор. ведь наша любимая картинка как-то в этот телевизор запрыгивает.

механизм довольно простой: есть передатчик, который излучает радиоволны, а телевизор это приемник. не будем разбирать методы кодирования картинки - нас интересует сам факт получения сигнала.

можно сказать, что эта мощность очень мала, но надо заметить, это большей частью связано с направленостью передающей и принимающей антены.

т.е. предача электричества  по одному проводу это не активная мощность (не закон Ома), а передача электромагнитной волны, а не тока. на радиоволны условия замкнутости цепи не распростроняются, в чем легко можно убедится на примере телевизора.

в случае однопроводной передачи электроэнергии мы имеем дело с вырожденым радиоприемником и передатчиком, а провод в этом случае является волноводом. т.е. провод имет свою ёмкость и индуктивность т.е. это цепь с распределенными параметрами. раз есть емкость и индуктивность есть и резонансная частота. и на этой частоте можно передовать энергию в виде электромагнитного поля.

остановимся на этой мысле более подробно.

в обычной классической цепи скрость электрона в проводе это сантиметры в секунду. но позволте а каже телеграф? там все быстро, а в цепи обычный ток... дело в том что с околосветовой скоростью в доль провода распространяется электроманитная волна сами же носители заряда - электроны перемещаются медленно. т.е. "первый" и "последний" электрон начинают свое движение практически одновременно, хотя их скорость небольшая.

но вернемся к электромагнитной волне. что там активная и реактивная? дело в том что если энергия вся переходит в магнитное поле и вся в электрическое, что справедливо для электромагнитной волны, это означает что нет активной мощности. (в реальности конечно немного теряется, но будем говорить об идиальном случае) т.е. можно сказать что вся энергия реактивная и активная мощность нулевая. т.е. косинус фи равен нулю. сдвиг фазы при этом 90 градусов. т.к. активная мощность нулевая (нам не надо физически двигать заряженные частицы) абсолютно неважно сечение проводника. т.е. мы имем дело не с оммической цепью, а с волноводом.

т.е. в однопроводной лини мы имеем случай разделенных мух и котлет - электромагнитная волна есть, а движения электронов нет. тут умесно вспомнить ток - направленное дижение заряженных частиц т.е. энернгия передается только в виде электромагнитного поля.

для стоячей электромагнитной волны меня в школе учили рисовать такой рисунок:
1154_html_m2c424790.png

максимуму напряженнности одного поля соотвествует 0 другого т.е. смещены именно на 90 градусов. т.е. електрополе начинает переходить в магнитное, в какой-то моент времени все перешло, что соотвествует 0 электрического поля и максимуму магнитного. магнитное поле начинает переходить в электрическое и в какой-то момент времени полностью перейдет, что соотвествует 0 магнитного поля и максимуму электрического и т.д.  из того что поле переходит одно в другое полностью, а угол смещения фазы электрического и магнитного поля равен 90 градусам, можно сделать вывод о том, что мы имем дело со стоячей электромагнитной волной.

т.е. можно сказать ничего нового в этих роликах не демонстрируется, если мне не изменяет память, с 1864 года - это электромагнитная волна. можно придумать разнообразные способы как "раскачивать" электромагнитную волну в проводе, принципиальной сути это не меняет.

ограничения использования этой технологии совпадает с ограничением использования радиочастотных линий, при этом надо заметить, что частота там относительно небольшая - это примерно десятки КГц.

Однолинейная схема системы передачи и распределения переменного тока

Передача и распределение

Проводная система, посредством которой электроэнергия передается от генерирующей станции в помещения потребителя, в общем, может быть разделена на две отдельные части, т.е.

Single-line diagram of the A.C. electrical system Однолинейная схема электрической системы переменного тока (на фото подстанции 110 кВ; кредит : energo-pro.ge)
  1. Система передачи и
  2. Распределительная система

Каждая часть может быть снова разделена на две части: первичная передача и вторичная передача и, аналогично, первичное распределение и вторичное распределение, а затем, наконец, система снабжения отдельных потребителей.Типичная схема генерирующей, передающей и распределительной сети большой системы будет состоять из элементов, как показано однолинейной схемой на рисунке 1, хотя следует понимать, что один или несколько из этих элементов могут отсутствовать в любой конкретной системе.

Например, в определенной системе может отсутствовать вторичная передача, а в другом случае, когда генераторная станция находится поблизости, может не быть передачи, и собственно система распределения может начинаться на шинах генератора.

В настоящее время генерация и передача почти исключительно трехфазны. Вторичная передача также является 3-фазной, тогда как распределение конечному потребителю может быть 3-фазным или однофазным в зависимости от требований клиентов.

Single-line diagram of transmission and distribution network. Central station where power is generated by 3-phase alternators. Single-line diagram of transmission and distribution network. Central station where power is generated by 3-phase alternators. Рисунок 1 - Однолинейная схема сети передачи и распределения. Центральная станция, где электроэнергия генерируется 3-фазными генераторами.

На рисунке 1 C.S. представляет центральную станцию ​​ , где мощность вырабатывается 3-фазными генераторами на 6.6 кВ или 11 кВ или 13,2 кВ или даже 32 кВ. Затем напряжение повышается с помощью подходящих трехфазных трансформаторов для целей передачи.

Принимая сгенерированное напряжение как 11 кВ , трехфазные трансформаторы повышают его до 132 кВ, как показано. Первичная или высоковольтная передача осуществляется при напряжении 132 кВ *.

Напряжение передачи в очень большой степени составляет , что определяется экономическими соображениями . Для передачи высокого напряжения требуются проводники меньшего сечения, что приводит к экономии меди или алюминия.Но в то же время стоимость изоляции линии и другие расходы увеличиваются.

Следовательно, экономичное напряжение передачи является тем, для которого экономия в меди или алюминии не компенсируется //

  1. Повышенная стоимость изоляции линии,
  2. увеличенный размер линий электропередачи и
  3. Увеличены размеры генераторных станций и подстанций.

Грубая основа определения наиболее экономичного напряжения передачи - это использование 650 Вольт на км линии передачи .Например, если линия электропередачи составляет 200 км, то наиболее экономичное напряжение передачи будет 200 × 650 × 132 000 В или 132 кВ.

3-фазная 3-проводная воздушная высоковольтная линия электропередачи далее заканчивается понижающими трансформаторами на подстанции, известной как Приемная станция (RS) , которая обычно находится на окраине города, потому что это не безопасно воздушные линии электропередачи высокого напряжения в густонаселенных районах. Здесь напряжение понижено до 33 кВ .

Здесь можно отметить, что для обеспечения непрерывности обслуживания передача всегда осуществляется по дублирующим линиям .

33 KV power substation 33 KV power substation ПС 33 кВ (фоторепортаж: statensolar.com)

От приемной станции в следующий раз мощность передается при 33 кВ по подземным кабелям (а иногда и по воздушным линиям) на различные подстанции (SS), расположенные в различных стратегических точках города. Это известно как вторичной или низковольтной передачи .Отныне начинается первичное и вторичное распространение.

На подстанции (ПС) напряжение снижено с 33 кВ до 3,3 кВ с 3 проводами для первичного распределения. Потребители, чьи требования превышают 50 кВА , обычно снабжаются от СС специальными питателями 3,3 кВ .

Вторичное распределение выполняется при напряжении 400/230 В , для чего напряжение напряжения снижается с 3,3 кВ до 400 В на распределительных подстанциях. Питатели, излучающие от распределительной подстанции, подают электроэнергию в распределительные сети в соответствующих областях.

Если распределительная сеть оказывается на большом расстоянии от подстанции, то они питаются от вторичных распределительных трансформаторов, которые либо установлены на полюсах, либо размещены в киосках в подходящих точках распределительных сетей.

Наиболее распространенной системой вторичного распределения является 400/230-V, 3-фазная 4-проводная система . Однофазная нагрузка для освещения жилых помещений подключается между любой одной линией и нейтралью, тогда как трехфазная 400-вольтная нагрузка двигателя напрямую подключается к трехфазным линиям.

Следует отметить, что низковольтная распределительная система подразделяется на фидеров, распределителей и сервисных сетей .

Ни одному потребителю не предоставляется прямое подключение от фидеров, вместо этого потребители подключаются к распределительной сети через свои сервисные сети. Распределители A.C. во многом похожи на дистрибьюторов D.C. в отношении конструктивных деталей и ограничений на падение напряжения.

Подведем итоги //

Подводя итоги передачи и распределения напряжения у нас //

  1. Генераторное напряжение: 6.6, 11, 13,2 или 33 кВ.
  2. Высоковольтная передача: 220 кВ, 132 кВ, 66 кВ.
  3. Высокое напряжение или первичное распределение: 3,3, 6,6 кВ.
  4. Распределение низкого напряжения:
    1. A.C. 400/230, 3-фазный, 4-проводной
    2. D.C. 400/230; 3-х проводная система

Стандартная частота для работы переменного тока составляет , 50 Гц или 60 Гц, (как в США). Для однофазной тяги также используются частоты до 25 или 16 2/3 Гц.

Ссылка // Передача и распределение постоянного тока - B.L.Theraja

,
Как рассчитать и нарисовать однолинейную диаграмму для энергосистемы

Однолинейная диаграмма

В этой технической статье объясняется, как рассчитать и нарисовать однолинейную схему трехфазной системы электропитания частотой 60 Гц с генераторами, двигателями, трансформаторами и линиями.

Calculate and Draw a Single Line Diagram For The Power System (Generators, Motors, Transformers & Lines) Рассчитать и нарисовать однолинейную диаграмму для энергосистемы (генераторы, двигатели, трансформаторы и линии) - кредит фото: merko.ee

Следующие компоненты представляют собой упрощенную версию энергосистемы, перечисленной в последовательном физическом порядке от расположения генератора до нагрузки:

  1. Два паровых электрогенератора, каждый по 13.2 кВ
  2. Два повышающих трансформатора, 13,2 / 66 кВ
  3. Конечная высоковольтная шина на 66 кВ
  4. Одна длинная линия электропередачи на 66 кВ
  5. Приемная конечная шина на 66 кВ
  6. Вторая линия электропередачи 66 кВ с центральной шиной
  7. Понижающий трансформатор на приемной шине, 66/12 кВ , питающий четыре двигателя 12 кВ параллельно и
  8. Понижающий трансформатор, 66/7.2 кВ , от центральной отводной шины, питание двигателя 7,2 кВ

Процедура расчета

1. Определите подходящие символы

Для электрических сетей соответствующий выбор графических символов показан на рисунке 1 (общие символы мощности, используемые в однолинейных схемах):

Common power symbols used in single line diagrams Common power symbols used in single line diagrams Рисунок 1 - Общие символы мощности, используемые в однолинейных схемах

2. Нарисуйте необходимую систему

Система, описанная в проблеме, показана на рисунке 2.Масляные выключатели добавляются в соответствующих точках для надлежащей изоляции оборудования.

Three-phase power system represented by single line diagram Three-phase power system represented by single line diagram Рисунок 2 - Трехфазная система питания, представленная однолинейной схемой

Связанные вычисления

Это общая процедура использования однолинейных схем для представления трехфазных систем. Когда анализ выполняется с использованием симметричных компонентов, могут быть нарисованы различные диаграммы, которые будут представлять электрическую схему для компонентов положительной, отрицательной и нулевой последовательности.

Кроме того, часто требуется для идентификации заземляющего соединения или для того, подключено ли устройство к разъему или треугольному соединению.

Этот тип обозначений показан на рисунке 3.

Identification for wye-connected generator or motor. (a) Solidly grounded. (b) Grounded through an inductance. (c) The transformer is identified as being delta-wye, with the wye side solidly grounded. Identification for wye-connected generator or motor. (a) Solidly grounded. (b) Grounded through an inductance. (c) The transformer is identified as being delta-wye, with the wye side solidly grounded. Рисунок 3 - Идентификация для соединенного звездой генератора или двигателя. (а) Твердо обоснован. (б) заземлен через индуктивность. (c) Трансформатор идентифицируется как треугольный, с заземленной стороной.

Единичный метод решения трехфазных задач

Для системы, показанной на рисунке 4, нарисуйте электрическую схему или диаграмму реактивного сопротивления , где все реактивные сопротивления отмечены на единицу (стр.u.) и найдите напряжение на клеммах генератора, исходя из того, что оба двигателя работают при 12 кВ, нагрузке в три четверти и коэффициенте мощности, равном единице.

Генератор Трансформаторы
(каждый)
Мотор А Мотор B Трансмиссия
Линия
13,8 кВ 25 000 кВА 15 000 кВА 10000 кВА -
25 000 кВА 3-фазный 13.2/69 кВ 13,0 кВ 13,0 кВ -
X »= 15 процентов X L = 15 процентов X »= 15 процентов X »= 15 процентов X = 65 Ом
Single line diagram of electric-power system supplying motor loads. Specifications are given in above table. Single line diagram of electric-power system supplying motor loads. Specifications are given in above table. Рисунок 4 - Однолинейная схема электроэнергетической системы, питающей нагрузки двигателя. Технические характеристики приведены в таблице выше.

Процедура расчета в 8 шагов

1. Установите базовое напряжение через систему

Наблюдая за величиной компонентов в системе, выбирается базовое значение полной мощности S .Он должен иметь общую величину компонентов, и выбор будет произвольным. В этой задаче 25000 кВА выбрано в качестве базы S , и одновременно на стороне генератора 13,8 кВ выбрано в качестве базового напряжения V базы .

Базовое напряжение линии передачи определяется соотношением витков соединительного трансформатора:
. (13,8 кВ) (69 кВ / 13,2 кВ) = 72,136 кВ

Базовое напряжение двигателей определяется аналогично, но с 72.Значение 136 кВ, таким образом:
(72,136 кВ) (13,2 кВ / 69 кВ) = 13,8 кВ

Выбранное базовое значение S остается постоянным во всей системе, , но базовое напряжение составляет 13,8 кВ на генераторе и на двигателях и 72,136 кВ на линии передачи .


2. Рассчитайте генераторную реактивность

Для корректировки значения реактивного сопротивления генератора не требуется никаких расчетов, поскольку оно равно 0,15 п.н. (15 процентов) , из расчета 25000 кВА, и 13.8 кВ . Если бы в этой задаче использовалась другая база S , то потребовалась бы коррекция, как показано для линии передачи, электродвигателей и силовых трансформаторов.


3. Рассчитайте реактивное сопротивление трансформатора

Необходимо внести поправку, когда используется реактивное сопротивление на паспортной табличке трансформатора, поскольку расчетная операция выполняется при другом напряжении, 13,8 кВ / 72,136 кВ вместо 13,2 кВ / 69 кВ.

Используйте уравнение для коррекции: реактивное сопротивление на единицу:

(паспортное значение на единицу реактивного сопротивления) (базовая кВА / паспортная кВА) (паспортная кВ / базовая кВ) 2 =
(0.11) (25 000/25 000) (13,2 / 13,8) 2 = 0,101 у.е. .

Это относится к каждому трансформатору.


4. Рассчитайте реактивное сопротивление линии электропередачи

Используйте уравнение:

  • X на единицу = (Омное сопротивление) (базовое кВА) / (1000) (базовое кВ) 2 =
  • X на единицу = (65) (25 000) / (1000) (72,1) 2 = 0,313 у.е.

5. Рассчитаем реактивное сопротивление моторов

Необходимо внести исправления в номинальные характеристики обоих двигателей из-за различий в номинальных характеристиках в кВА и кВ по сравнению с теми, которые выбраны для расчетов в этой задаче.Используйте корректирующее уравнение из шага 3 выше.

Для двигателя A:
X ” A = (0,15 п.н.) (25 000 кВА / 15 000 кВА) (13,0 кВ / 13,8 кВ) 2 = 0,222 п.л.

Для двигателя B:
X ” B = (0,15 п.н.) (25 000 кВА / 10 000 кВА) (13,0 кВ / 13,8 кВ) 2 = 0,333 п.ю.


6. Нарисуйте диаграмму реактивности

Заполненная диаграмма реактивного сопротивления показана на рисунке 5:

Single line reactance circuit diagram (reactances shown on a per-unit basis) Single line reactance circuit diagram (reactances shown on a per-unit basis) Рисунок 5 - Схема однолинейного реактивного сопротивления (реактивные сопротивления показаны для каждой единицы измерения)
7.Рассчитать условия эксплуатации моторов

Если двигатели работают при 12 кВ, это соответствует 12 кВ / 13,8 кВ = 0,87 на единицу напряжения . При единичном коэффициенте мощности нагрузка указывается как три четверти или 0,75 ед.

Таким образом, выраженный в расчете на единицу, объединенный ток двигателя получается с использованием уравнения:
I на единицу = на единицу мощности / на единицу напряжения = 0,75 / 0,87 = 0,862 ± 0 ° п.н.


8. Рассчитайте напряжение на клеммах генератора

Напряжение на клеммах генератора составляет:

  • В G = V двигателя + падение напряжения через трансформаторы и линию передачи
  • V G = 0.87 0 ° + 0,862 0 ° (j0,101 + j0,313 + j0,101)
  • В G = 0,87 + j0,444 = 0,977 ~ 27,03 ° п.н.

Чтобы получить фактическое напряжение, умножьте напряжение на единицу на базовое напряжение на генераторе. Таким образом,

  • В G = (0,977 27,03 °) (13,8 кВ) = 13,48 ± 27,03 ° к

Связанные вычисления

При решении этих проблем выбор базового напряжения и кажущейся мощности является произвольным.Тем не менее, базовое напряжение в каждой секции цепи должно быть связано с соотношениями оборотов трансформатора.

Базовое полное сопротивление можно рассчитать по уравнению:
Z base = (базовое кВ) 2 (1000) / (базовое кВА) .

Для участка линии электропередачи в этой задаче Z base = (72.136) 2 (1000) / (25 000) = 208,1
Таким образом, реактивное сопротивление линии электропередачи равно (фактическим кОм) / (базовым кОм ) = 65/208.1 = 0,313 у.е.


Внедрение диспетчерской 66 кВ

Справочник // Справочник эл. расчеты мощности Х. Уэйна Битти (Получить в твердом переплете от Amazon)

,

Разница между линией передачи и распределения

Линии передачи и Распределительная линия используются для передачи электроэнергии или электричества из одного места в другое. Разница между линией передачи и распределения объясняется на основе таких факторов, как основное использование линии передачи и распределения, их рабочая фаза питания, уровень напряжения и уровень проводимости.

Разница между линией передачи и распределения приведена ниже в табличной форме.

ОСНОВА ЛИНИЯ ПЕРЕДАЧИ ЛИНИИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ
Использование Линия электропередачи помогает в перемещении электроэнергии от электростанции к подстанциям. Распределительная линия передает электроэнергию от подстанции до конечного потребителя.
Фаза Проводится электричество в трехфазной системе электроснабжения. Требуется однофазная система электропитания для переноса электроэнергии.
Уровень напряжения Подает электричество при очень высоком напряжении. Около 11000 вольт. Подает электричество на очень низком и безопасном уровне около 220 вольт.
Уровень проводимости по току Они проводят ток при напряжении 69 кВ или более. Проводят менее 69 кВ
Толщина Линии передачи - это толстые линии. Линия распределения тонкая по сравнению с линией передачи.

Производство электроэнергии является основным фактором, но также важно то, как эта электроэнергия передается от электростанций на подстанции и, наконец, потребителям. Этот процесс осуществляется линиями передачи и распределения.

Линии электропередачи - это линия высокого напряжения, по которой электричество от электростанции к подстанции оттуда распределяется по разным областям для различных целей.Распределительные линии - это линии низкого напряжения, по которым электричество подается от подстанций к конечным пользователям для бытового и коммерческого использования.

Разница между линией передачи и распределения заключается в следующем: -

  • Линия электропередачи помогает в перемещении электроэнергии от электростанции или электростанции к различным подстанциям, тогда как распределительная линия передает электроэнергию от подстанции до конечного потребителя. т.е. для бытовых и коммерческих клиентов.
  • Линия электропередачи несет электроэнергию или электричество в трехфазной системе питания. Для системы распределения требуется однофазная система подачи электроэнергии.
  • Линия электропередачи несет электричество при очень высоком напряжении, которое составляет около 11000 вольт, тогда как Линии распределения переносят электричество при очень низком и безопасном уровне, который составляет около 220 вольт.
  • Линия электропередачи проводит ток при 69 кВ или более, но линия распределения проводит ток при напряжении менее 69 кВ.
  • Линия распределения тонкая по сравнению с линией передачи.
,Серийно-компенсированная система передачи

- MATLAB & Simulink

Система передачи с компенсацией серии

Описание системы передачи

Пример, описанный в этом разделе, иллюстрирует моделирование компенсации серии и связанные явления, такие как субсинхронный резонанс в передаче система.

Показанная здесь однолинейная схема представляет трехфазную мощность 60 Гц 735 кВ система, передающая энергию от электростанции, состоящей из шести генераторов мощностью 350 МВА, эквивалентная система через 600 км линии электропередачи.Линия электропередачи разделен на две линии 300 км, соединенные между автобусами B1, B2 и B3.

Серия и шунтирующая компенсационная система передачи

Для увеличения пропускной способности каждая линия последовательно компенсируется конденсаторы, представляющие 40% реактивного сопротивления линии. Обе линии также шунтируют компенсируется реактивным сопротивлением 330 Мвар. Шунтирующая и последовательная компенсация оборудование находится на подстанции B2, где находится трансформатор 300 МВА-735/230 кВ питает нагрузку 230 кВ-250 МВт.

Каждая серия компенсационных банков защищена металлооксидными варисторами (MOV1 и MOV2). Два автоматических выключателя линии 1 обозначены как CB1 и CB2.

Эта система питания доступна в модели power_3phseriescomp . Загрузите эту модель и сохраните это в вашем рабочем каталоге как case1 , чтобы позволить дальнейшее модификации оригинальной системы.

Сравните Simscape ™ Электрическая схема цепи специализированных систем электропитания (система с компенсацией серии (power_3phseriescomp)) со схемой приведенная выше схема (система передачи с компенсацией серий и шунтов).Генераторы моделируется с помощью упрощенной синхронной машины блок. Трехфазный трансформатор (два Обмотки) блок и трехфазный трансформатор (три Обмотки) Блок используется для моделирования двух трансформаторов. Насыщенность реализован на трансформаторе, подключенном к шине B2.

Блоки B1, B2 и B3 являются трехфазными измерительными блоками V-I взят из библиотеки>>>>.Эти блоки переформатированы и имеют черный фон цвет, чтобы придать им вид шинопроводов. Они выводят три линии на землю напряжения и три линейных тока. Откройте диалоговые окна B1 и B2. Обратите внимание, как блоки запрограммированы на выходные напряжения в pu и токи в pu / 100 МВА. Также обратите внимание, что сигналы напряжения и тока отправляются на внутренние блоки Goto указание сигнальных меток. Сигналы улавливаются блоками From в Data Подсистема приобретения.

Ошибка применяется к линии 1, на стороне линии конденсаторной батареи. Открой диалоговые окна блока трехфазной неисправности и Блоки трехфазного выключателя CB1 и CB2. Посмотрите, как указано начальное состояние выключателя и время переключения. Отказ линии заземления применяется к фазе A при t = 1 цикле. Два выключателя которые изначально закрыты, затем открываются при t = 5 циклов, имитируя ошибку время обнаружения и открытия 4 цикла.Неисправность устраняется при t = 6 циклов, один цикл после открытия линии.

Система с компенсацией серии (power_3phseriescomp) Подсистема компенсации серии 1

Теперь откройте подсистему компенсации серии 1 power_3phseriescomp модель. Трехфазный модуль состоит из трех идентичных подсистем, по одной для каждой фазы. Примечание указывает, как значение емкости и уровень защиты MOV рассчитываются.Открой Серийная компенсация1 / Подсистема фазы А. Вы можете увидеть детали соединения последовательного конденсатора и блока защиты от перенапряжения (переименованный MOV). Линия передачи имеет 40% последовательную компенсацию с конденсатором 62,8 мкФ. Конденсатор защищен блоком MOV. Если вы откроете диалоговое окно Блок MOV, обратите внимание, что он состоит из 60 столбцов и что его уровень защиты (Указанный в опорном токе 500 А / столбца или всего 30 кА) устанавливается на 298.7 кВ. Это напряжение соответствует 2,5-кратному номинальному напряжению на конденсаторе получен при номинальном токе 2 кА RMS.

Зазор также соединен параллельно с блоком MOV. Разрыв срабатывает, когда энергия, поглощаемая разрядником, превышает критическое значение 30 мДж. к ограничить скорость нарастания тока конденсатора при срабатывании зазора, демпфирование RL Схема подключена последовательно. Откройте подсистему запуска Energy & Gap.Это показывает, как вы рассчитываете энергию, рассеиваемую в MOV путем интегрирования мощность (произведение МОВ на напряжение и ток).

Когда энергия превышает порог 30 МДж, на Блок выключателя, имитирующий разрыв.

Модуль компенсации серии

Модуль компенсации серии

1 / Подсистема PhaseA

Модуль компенсации

серии 1 / Подсистема PhaseA / Энергия и разрыв Включение

Трехфазный насыщаемый трансформатор Модель

Открытый трансформатор 300 МВА 735/230 кВ диалоговое окно и обратите внимание, что характеристика насыщения текущего потока установлена на

 [0; 0.0012 1,2; 1 1,45] в пу
 

Эти данные представляют собой значения тока и потока в точках 1, 2 и 3 кусочно-линейное приближение к кривой сцепления потока показано здесь.

Saturable Transformer Model

Характеристика магнитного потока аппроксимируется двумя сегментами, показанными на график здесь. Коленная точка насыщения составляет 1,2 пу. Первый сегмент соответствует намагничивающей характеристике в линейной области (для потоков ниже 12 пу). При напряжении 1 pu ток индуктивной намагниченности 0,0010 / 1,0 = 0,001 пу, что соответствует 0,1% потерь реактивной мощности.

Потери в сердечнике (потери активной мощности) определяются намагниченностью сопротивление Rm = 1000 pu, что соответствует 0,1% потерь при номинальном напряжении.

Наклон характеристики насыщения в насыщенной области составляет 0,25 пу. Поэтому с учетом реактивного сопротивления первичной утечки (L1 = 0.15 пу) реактивное сопротивление сердечника трансформатора, видимого из первичной обмотки, составляет 0,4 пу / 300 МВА.

Установка начального потока нагрузки и получение устойчивого состояния

Перед выполнением переходных тестов необходимо инициализировать модель для требуемого поток нагрузки. Используйте утилиту потока нагрузки Powergui для получения активного потока мощности 1500 МВт вне машины с клеммным напряжением 1 пу (13,8 кВ).

Откройте блок Powergui и выберите Machine Инициализация .Появится новое окно. В правом верхнем окне вы иметь имя единственной машины, присутствующей в вашей системе. Его тип шины должен быть PV Generator и желаемый Напряжение клеммы уже должно быть установлено на номинальное напряжение 13800 В . В Актив Поле Power , введите 1500e6 в качестве желаемого выхода мощность. Нажмите кнопку Вычислить и применить .Однажды поток нагрузки решен, фазоры напряжений машин AB и BC, а также токи текущие фазы А и В обновляются в левом окне. Требуемый механический Мощность привода машины отображается в ваттах и ​​в пу, а требуемая Напряжение возбуждения E отображается в pu.

Pmec

1,5159e9 Вт [0,72184 пу]

E / Vf

1.0075 pu

Обратите внимание, что постоянные блоки, содержащие эти два значения, уже подключены к входы Pm и E машинного блока. Если Вы открываете диалоговое окно Блок машины, вы видите, что начальные условия машины (начальное отклонение скорости dw = 0; внутренний угол тета, величины тока и фазы углы) автоматически переносятся в последнюю строку.

Как только поток нагрузки выполнен, вы можете получить соответствующее напряжение и измерения тока на разных автобусах.В блоке Powergui выберите Устойчивые напряжения и токи . Вы можете наблюдать, для Например, векторы для фазных напряжений на шинах B1 , B2 и B3 и линия ввода тока 1 на автобусе B1 .

B1 / Va

6.088e5 V ; 18,22 градусов

B2 / Va

6.223е5 В ; 9,26 градусы

B3 / Va

6,064e5 V ; 2,04 градусы

B1 / Ia

1560 A; 30,50 градусов

Таким образом, поток активной мощности для линии 1, входящей в фазу А, равен

, что в сумме составляет 464 * 3 = 1392 МВт для трех фаз.

Переходные характеристики для линейной неисправности

Чтобы ускорить симуляцию, вам необходимо дискретизировать систему питания. Пример время указано в блоке Powergui как переменная ц . Время выборки Ц = 50е-6 имеет уже было определено в функции инициализации модели в обратных вызовах Свойства модели. Время выборки Ц также используется в дискретном Блок интегратора энергетического калькулятора MOV, контролирующего разрыв.

Убедитесь, что параметры моделирования установлены следующим образом.

Стоп время

0,2

Варианты решателя тип

Фиксированный шаг; дискретный (без непрерывного штат)

Фиксированный шаг размер

Ts

Ошибка линии-заземления, применяемая на линии 1

Убедитесь, что автоматический выключатель запрограммирован на замыкание линии-заземления на фаза А.Запустите симуляцию и наблюдайте за формами сигналов в трех областях. Эти сигналы показаны здесь.

Результаты моделирования для четырехфазного замыкания линии на землю в конце строки 1

Моделирование начинается в устойчивом состоянии. В цикле t = 1 линия-земля Отказ происходит, и ток повреждения достигает 10 кА (a: трасса 3). Вовремя неисправность, MOV проводит на каждом полупериоде (b: след 2) и энергию рассеивается в MOV (б: след 3) нарастает до 13 МДж.При t = 5 циклов линия реле защиты от размыкания выключателей CB1 и CB2 (см. три линейных тока на след 2) и энергия остается постоянной на уровне 13 МДж. Поскольку максимальная энергия не превышение порогового уровня 30 мДж, разрыв не срабатывает. На открытии выключателя, ток повреждения падает до небольшого значения, а линейная и последовательная емкость начинает разряжаться из-за неисправности и реактивного сопротивления шунта.Ток повреждения гасит при первом пересечении нуля после ордера на открытие выключатель (t = 6 циклов). Затем последовательный конденсатор прекращает разряжаться и его напряжение колеблется около 220 кВ (б: трасса 1).

Трехфазное замыкание на землю, примененное в линии 1

Дважды щелкните блок Трехфазное замыкание, чтобы открыть диалоговое окно Параметры блока . Выберите Фаза B Fault и Фаза C Fault , так что теперь у вас есть трехфазное замыкание на землю.

Перезапустите симуляцию. Полученные формы сигнала показаны.

Результаты моделирования для четырехфазного трехфазного заземления Ошибка в конце линии 1

Обратите внимание, что во время ошибки энергия рассеивается в MOV (b: трасса 3) накапливается быстрее, чем в случае повреждения линии. Энергия достигает пороговый уровень 30 МДж после трех циклов, один цикл до открытия прерыватели линии.В результате разрядник срабатывает и напряжение на конденсаторе (б: след 1) быстро разряжается до нуля через демпфирующую цепь.

Частотный анализ

Одна особенность систем с последовательной компенсацией - это существование субсинхронные моды (полюсы и нули импеданса системы ниже фундаментального частота). Опасные резонансы могут возникнуть, если механические торсионные моды Валы турбины / генератора находятся вблизи нулей полного сопротивления системы.Кроме того, высокие подсинхронные напряжения из-за полюсов импеданса в подсинхронных Частоты приводят трансформаторы в насыщение. Насыщение трансформатора за счет Подсинхронные напряжения показаны в конце данного примера. Крутящий момент усиление на тепловой машине иллюстрируется в другом примере (см. power_thermal модель).

Теперь измерьте импеданс прямой последовательности в зависимости от частоты, видимой из шины B2.

В разделе «Анализ простой цепи» объясняется, как блок измерения импеданса позволяет Вы можете рассчитать импеданс линейной системы из ее модели пространства состояний. Тем не мение, Ваша модель case1 содержит несколько нелинейных блоков (машина и насыщенность трансформаторов). Если вы подключите блок измерения импеданса к вашему Система, все нелинейные блоки игнорируются. Это правильно для трансформатора, но Вы получаете сопротивление системы при отключенной машине.Перед измерением Поэтому необходимо заменить блок станка на эквивалентный. линейный блок с одинаковым сопротивлением.

Удалите блок Упрощенная синхронная машина из вашего case1 модели и замените его трехфазным исходным блоком из библиотеки>>>>. Откройте диалоговое окно блока и установите параметры следующим образом получить такое же значение импеданса (L = 0,22 Пу / (6 * 350 МВА) добротность = 15).

Среднеквадратичное значение напряжение

13,8e3

Фазовый угол фазы A

0

Частота (Гц)

60

Внутреннее подключение Yg

Укажите полное сопротивление с помощью короткого замыкания уровень

3-фазное короткое замыкание уровень

6 * 350e6

База напряжение

13.8e3

X / R коэффициент

15

Сохраните измененную модель как case1Zf .

Добавьте блок измерения импеданса из библиотеки>>>> в вашу модель. Этот блок используется для выполнения импеданса измерение. Соедините два входа этого блока между фазой A и фазой B Автобус B2.Измерение импеданса между двумя фазами дает в два раза больше импеданс прямой последовательности. Поэтому вы должны применять коэффициент 1/2 к сопротивление для получения правильного значения сопротивления. Откройте диалоговое окно и установите коэффициент умножения до 0,5.

В блоке Powergui выберите импеданс Измерение . Откроется новое окно с вашим измерением импеданса имя блока. Заполните диапазон частот, введя 0: 500 .Выбрать линейные шкалы для отображения Z-амплитуды в зависимости от частоты. Нажмите кнопку Сохранить данные в рабочую область и введите Zcase1 в качестве имени переменной, которая будет содержать импеданс и частота. Нажмите кнопку Дисплей .

Когда вычисление закончено, величина и фаза как функция Частота отображается на двух графиках в окне. Если вы посмотрите в свой рабочая область, вы должны иметь переменную с именем Zcase1 .Это матрица из двух столбцов, содержащая частоту в столбце 1 и комплексное сопротивление в столбце 2.

Отображается полное сопротивление как функция частоты (величины и фазы). Вот.

Сопротивление в зависимости от частоты на шине B2

Можно наблюдать три основных режима: 9 Гц, 175 Гц и 370 Гц. Режим 9 Гц в основном из-за параллельного резонанса последовательного конденсатора с шунтирующими индукторами. Режимы 175 Гц и 370 Гц обусловлены линией распределенных параметров 600 км.Эти три режима могут быть возбуждены при устранении неисправности.

Если вы увеличите импеданс в области 60 Гц, вы можете найти систему уровень короткого замыкания на шине B2. Вы должны найти значение 58 Ом при 60 Гц, соответствует мощности трехфазного короткого замыкания (735 кВ) 2 /58 = 9314 МВА.

Переходные характеристики при отказе на шине B2

Конфигурация автоматических выключателей подстанции обычно позволяет очистить неисправность в шине без потери линий или трансформаторов.Теперь вы измените свой Модель case1 для трехфазного заземления неисправность на шине B2:

  1. Отсоедините блок трехфазной неисправности и снова подключите его так что ошибка теперь применяется к шине B2.

  2. Откройте блок трехфазной неисправности и сделайте следующее изменения в его диалоговом окне:

    Фаза A , Фаза B , Фаза C , Земля Неисправности

    Все выбранные

    Переход умножить на

    [2/60 5/60]

    Состояние перехода [1, 0, 1...]

    (0/1)

    Вы запрограммировали трехфазное замыкание на землю, применяемое на т = 2 цикла.

  3. Откройте диалоговые окна автоматических выключателей CB1 и CB2 и внести следующие изменения:

    Переключение фазы A

    Не выбрано

    Переключение фазы B

    Не выбрано

    Переключение фазы C

    Не выбрано

    Выключатели больше не переключаются.Они остаются на начальном этапе состояние (закрыто).

  4. В подсистеме сбора данных вставьте Блок выбора на выходе Vabc_B2 шины B2 подключен к объему. Установите для параметра Elements значение 1 . Это позволяет четко видеть напряжение фазы А по объему.

  5. Теперь вы добавляете блоки для чтения потока и намагниченности ток насыщаемого трансформатора, подключенного к шине B2.

    Добавьте блок мультиметра из библиотеки>>>> в модель case1 . Открой Transformer диалоговое окно. в Измерения список, выберите Flux и ток намагничивания . Откройте блок мультиметра. проверить что у вас есть шесть доступных сигналов. Выберите поток и ток намагничивания на фазе A, и нажмите OK .

  6. Теперь у вас есть два сигнала на выходе Мультиметровый блок. Используйте блок Demux для отправки этих двух сигналов по двум трассам объем.

  7. На вкладке Simulation щелкните Настройки модели . Выбрать Солвер а затем измените Время остановки на 0,5 . Это более длительное время моделирования позволяет вам наблюдать ожидаемую низкочастотную режимы (9 Гц).Запустите симуляцию.

Результирующие осциллограммы приведены здесь.

Результаты моделирования для трехфазного трехфазного заземления Неисправность на шине B2

На асинхронном режиме 9 Гц, активируемом при устранении неисправности, отчетливо видны напряжение фазы A на шине B2 (трасса 1) и напряжение на конденсаторе (трасса 3). 9 Гц Компонент напряжения, появляющийся на шине B2, приводит трансформатор к насыщению, так как на трансформаторе показан ток намагничивания (трасса 5).Поток в фазе А Трансформатор нанесен на график 4. При возникновении неисправности напряжение на трансформаторе клеммы падают до нуля, и поток остается постоянным во время неисправности.

При устранении неисправности, когда напряжение восстанавливается, трансформатор включается в насыщение в результате смещения потока, создаваемого напряжением 60 Гц и 9 Гц составные части. Импульсы тока намагничивания трансформатора появляются при потоке превышает уровень насыщения.Этот ток содержит реактивный компонент 60 Гц модулируется при 9 Гц.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *