Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_4838
.pdf
Завершено: Янв. 11, 1927, ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
№ 17779, 1925 г. н.э.
Средства и методы передачи электроэнергии.
Я, Альмимед Миллс Тейлор, Слейд Лодж, Эрдингтон, Бирмингем, гражданин Великобритании, настоящим
заявляю, что сущность данного изобретения заключается в следующем: настоящее изобретение является
усовершенствованием или модификацией изобретения, заявленного в моем патенте № 232275.
В линиях электропередачи, работающих при чрезвычайно высоком давлении и использующих частично или
полностью подземные кабели, обнаруживается, что требуемый для кабелей зарядный ток настолько велик,
что на больших расстояниях прохождение переменного зарядного тока через кабель сопряжено с серьезными
трудностями.
В связи с трехконцентрическими кабелями изобретатель уже разработал средство (патент № 232275),
позволяющее передавать зарядный ток к необходимым точкам линии при полном напряжении передачи.
Однако даже на очень больших расстояниях ток, величина которого приводит к нагреву кабеля и большей,
чем желательно, потере энергии, вызывает значительные потери.
Известно, что если нагрузка на подстанции имеет низкий коэффициент мощности, то отстающая безваттная
составляющая тока нагрузки отражается в первичной обмотке трансформатора на данной подстанции, и этот
ток уравновешивает ток заряда мощности для заданной длины линии.
Например, настоящий изобретатель обнаружил, что зарядный ток, необходимый для тройного
концентрического кабеля, описанного в его патенте 232,27,5, компенсирует [Цена 1/-] отстающую
составляющую нагрузки 40, когда последняя составляет 50 000 киловатт при коэффициенте мощности 0,8, а
длина рассматриваемой линии составляет миль.
Однако сложность заключается в том, что указанную нагрузку невозможно равномерно распределить по такой
линии. Например, для приема нагрузки в 50 100 000 киловатт может потребоваться проложить линию длиной
100 миль без использования подстанции, что вдвое больше, чем потребовалось бы, если бы такая же
нагрузка принималась равномерно.
Однако такая схема была бы осуществима, если бы было возможно сделать так, чтобы небольшие
подстанции вдоль линии (то есть подстанции с небольшой нагрузкой) соответственно компенсировали
меньшие участки линии по обе стороны от них, в то время как более крупные подстанции использовались бы
для компенсации значительно больших участков линии по обе стороны от них (в качестве альтернативы,
конечно, можно установить специальные реактивные элементы в меньших подстанциях, чтобы увеличить
протяженность линии, которую они будут питать, но это потребует дополнительных капитальных затрат).
Если бы такая схема была принята, то была бы получена очень ценная особенность: каждый отдельный
участок 70 линии вблизи подстанции обеспечивал бы, совместно с намагничивающим током двигателей на
предприятиях потребителей, составляющих нагрузку подстанции, колебательную цепь 75, в которой
накопленная энергия в железе двигателей потребителей обеспечивала бы зарядный ток через диэлектрик
основного кабеля, а накопленная энергия, в свою очередь, в диэлектрике основного кабеля обеспечивала бы
возбуждающий ток для железа двигателей потребителей, таким образом, после запуска системы в
колебательный режим не требовалось бы передавать зарядный ток от электростанции к этому конкретному
участку линии.
Та же операция будет повторена на всех последующих участках линии, и, таким образом, подача зарядного
тока от электростанции станет ненужной... Таким образом, линии очень большой длины могли бы
обеспечиваться без потерь, возникающих вследствие передачи зарядного тока от электростанции. Если бы
такая система могла быть организована таким образом, чтобы обеспечивать резонанс на основной частоте в
нормальный период работы, то при работе системы под полной нагрузкой и, следовательно, при прямом
подключении кабелей и трансформаторов к шинам электростанции не было бы никакой опасности серьезных
скачков напряжения из-за резонанса системы.
Однако, если величина емкости и индуктивности в системе изменится в своем соотношении друг к другу
одновременно с отключением нагрузки (случайно или преднамеренно), может возникнуть очень сильный
резонанс.
Однако можно показать, что благодаря тому, что индуктивность находится в обмотках двигателей различных
потребителей и что по мере отключения этих компонентов общей нагрузки подстанции общее количество
индуктивности в системе неуклонно увеличивается, частота резонанса при этом снижается. Следовательно,
исходя из резонанса на основной частоте при полной нагрузке, следует, что при меньшей нагрузке резонанса
быть не может.
Если же, с другой стороны, вместо размещения индуктивности в электродвигателях потребителей,
индуктивности были бы размещены на подстанциях с целью балансировки емкости линии, как это уже
предлагалось, то в случае отключения линии и трансформаторной системы от электростанции или ввода в
эксплуатацию отдельных участков линии существовал бы значительный риск больших колебаний E:F в линии
из-за резонанса на третьей или других гармониках, вызванного невозможностью достаточно быстрого
включения и выключения указанных реактивных сопротивлений.
Целью настоящего изобретения является предоставление средств, позволяющих, насколько это возможно,
преодолеть чрезмерную нагрузку потребителей на одном участке линии и ее недостаток на другом участке
линии без необходимости жертвовать значением 7 отстающей составляющей тока для компенсации
зарядного тока по всей линии. Конечно, это можно было бы сделать неэффективным способом, просто
позволив каждой крупной подстанции 75 подавать зарядный ток на значительное расстояние по обе стороны
от себя без введения каких-либо компенсирующих устройств; но указанный зарядный ток нельзя было бы
принудительно передавать на значительные расстояния без значительного повышения напряжения на
подстанциях, а поскольку этого повышения не было бы, это повлекло бы за собой значительное падение
напряжения на тех участках линии 85, которые были подключены к ней.
Однако, если бы использовался отдельный кабель или кабели, передающие зарядный ток в одном или обоих
направлениях от подстанции к части или частям линии электропередачи, подлежащей питанию, и если бы
концы этих кабелей, прилегающие к подстанции, были бы проложены через индуктивность до соединения с
сердечником подземного кабеля (или, в случае системы, описанной изобретателем в его патенте № 232275, с
центральным сердечником кабеля), то прохождение основного тока, необходимого для зарядки кабеля, через
эту индуктивность автоматически привело бы к повышению напряжения на конце или концах указанного
вспомогательного кабеля, прилегающего к подстанции, и тем самым позволило бы подавать указанный
зарядный ток при подходящем напряжении 105 в основной подземный кабель на значительно большие
расстояния, чем это было бы практически осуществимо в противном случае.
Однако такое решение было бы несколько дорогостоящим из-за необходимости прокладки дополнительного
подземного кабеля, даже несмотря на то, что его поперечное сечение не должно совпадать с поперечным
сечением основного кабеля. Предлагаемое изобретателем решение заключается в том, что воздушный
кабель должен заменить указанный вспомогательный кабель, и что этот воздушный кабель должен быть
проложен непрерывно по всей длине маршрута, по которому проходит подземный кабель, и что на
подстанциях должны быть введены вышеупомянутые индуктивности в соединение между воздушным и
подземным кабелями, а на:
В тех местах, где необходимо подать ток от емкости 125 В в кабель, воздушную линию следует снова
соединить с подземным кабелем (но на этот раз напрямую). При такой конфигурации индуктивность влияет
только на IS().
SS3,952.
Врезка, скажем, на определенной длине, может использоваться для соединения двух отдельных линий. В
соответствии с данной схемой, зарядный ток может подаваться от подстанции под всем давлением
подземного кабеля плюс давлением воздушной линии, и когда указанный зарядный ток достигает места
назначения, с помощью небольшого трансформатора или автотрансформатора можно преобразовать
дополнительное напряжение в пониженное состояние таким образом, чтобы обеспечить необходимые
киловольт-амперы, требуемые в случае патента изобретателя №.
232,275 (для промежуточных и внешних межслойных оболочек), или везде, где для передачи может
использоваться одножильный подземный кабель. В любом случае передача зарядного тока осуществлялась
от подстанции по воздушной линии электропередачи 75 до точки, где он необходим, при значительно более
высоком напряжении, чем это было бы в противном случае, и, соответственно, поэтому передаваемый
зарядный ток может быть значительно уменьшен за счет соответствующей конструкции приемных устройств
80.
Таким образом, расстояние, на которое зарядный ток может передаваться по обеим сторонам подстанции 85
без чрезмерных потерь в проводниках, значительно увеличилось, при этом воздушная линия, как и в
предыдущем случае, выступает в качестве резервной для подземного кабеля 90 для передачи основного
электропитания, а подземный кабель, наоборот, выступает в качестве резервной для воздушной линии.
Более того, та часть основного силового тока, которая передается в виде «сквозного» тока за пределы
подстанции или подстанций к другим подстанциям на самом конце линии, теперь передается при более
высоком напряжении, и все преимущества чрезвычайно высокого напряжения, которое может выдерживать
воздушная линия, сочетаются в значительной степени с преимуществом подземной линии в качестве
резервной на случай обрыва последней.
Дата: 9 июля 1925 года.
А. Х1. TALO7.
Индуктивность работает, когда ток подается из подземного кабеля в воздушную линию, например, на
подстанции или подстанциях, но когда ток нагрузки проходит через воздушную линию к подстанциям,
расположенным дальше по линии, индуктивность не действует в отрицательном направлении:
(то есть, снижение напряжения), как если бы оно было введено непосредственно в воздушную линию. Таким
образом, подобная схема имеет очень большое преимущество: воздушная линия становится резервной для
подземного кабеля, а подземный кабель, наоборот, становится резервным для воздушной линии.
Указанная индуктивность при желании может в сочетании с первичной обмоткой трансформатора
представлять собой автотрансформатор (и под термином «подземный кабель» может подразумеваться
любой подземный кабель, как одножильный, так и трехжильный). По договоренности.
Таким образом, как было описано, становится возможным обеспечить подачу тока на емкостную подстанцию
от данной подстанции:
в обоих направлениях к гораздо большему дис-.
Расстояние, которое было бы практически осуществимо, если бы не было воздушных линий электропередачи
или индуктивностей, и, следовательно, подстанции, обладающей избытком намагничивающего тока
потребителей.
Можно организовать обратную связь с обеих сторон на значительно большее расстояние, чем это было бы в
противном случае, и таким образом компенсировать недостаток нагрузки на любых промежуточных
подстанциях между указанной крупной подстанцией или подстанциями и электростанцией.
Однако, как следует из вышеописанной схемы, существенное улучшение сразу же намечается. Например,
хорошо известно, что воздушная линия электропередачи может быть изолирована при значительно более
высоком напряжении, чем подземный кабель, который в настоящее время может быть изолирован. Этот факт
можно использовать для того, чтобы в нормальных условиях воздушная линия и подземный кабель работали
как две отдельные цепи, одна из которых передает нагрузку под значительно более высоким давлением, чем
другая, и чтобы в случае системы изобретателя, описанной в его патенте № 232275, к повышающим ступеням
напряжения можно было добавить четвертую ступень и либо автотрансформатор 5, либо обычный
трансформатор, имеющий ПРЕДВАРИТЕЛЬНУЮ СПЕЦИФИКАЦИЮ.
№ 18996, 1925 г. н.э.
Улучшения в сфере преобразования электроэнергии.
Я, Эйред Миллс Тейлор, «Слейд Лодж», Эрдингтон, Бирмингем, гражданин Великобритании, настоящим
заявляю, что данное изобретение имеет следующий характер: Настоящее изобретение является
усовершенствованием или модификацией изобретения, заявленного в моем патенте № 232275.
Эти усовершенствования касаются передачи электроэнергии переменным током, и в частности, случаев очень
длинных линий электропередачи, где основная часть линии прокладывается по воздушным проводам, а
подземная прокладка осуществляется только на подходах к крупным городам или там, где необходимо
проложить линию через крупные города.
Известно, что в настоящее время подземные электрические кабели еще не приспособлены для таких высоких
напряжений, которые используются в воздушных проводниках: например, система, описанная настоящим
изобретателем в его патентной заявке № 232275 (2589023) и которая в настоящее время предназначена для
более высоких давлений, чем любая другая система подземных кабелей, в настоящее время не доказала
свою пригодность для давления выше 150 000 вольт, тогда как в воздушных электрических проводниках
успешно использовались и используются давления до 220 000 вольт.
Настоящее изобретение направлено на достижение компромисса, благодаря которому, до тех пор пока
подземные кабели не будут приспособлены для прямого подключения к воздушным линиям самого высокого
напряжения, их можно будет использовать совместно с ними без преобразования всей мощности на
подстанции или подстанциях в местах, где кабели уходят из-под земли в подземные или наоборот.
Для достижения этого результата используются следующие методы.
Следует понимать, что описанные положения применяются в первую очередь, хотя и не обязательно
исключительно, к системе изобретателя, описанной в его патенте — спецификации № 232,275 (25,890/23).
Сначала будут согласованы следующие детали:
Рассматриваются ли они в контексте случая воздушной линии электропередачи, начинающейся, например, от
гидроэлектростанции; в этом случае отсутствие крупного города может сделать любые подземные кабели
ненужными, и, следовательно, воздушная линия будет начинаться от электростанции. Рассмотрим теперь
распределительный конец линии, где эта линия уходит под землю, чтобы приблизиться к крупному городу.
Если бы система была построена по предложенной автором схеме, под землей использовались бы три
тройных концентрических кабеля, которые шли бы к главной подстанции и подключались бы там следующим
образом. Центральный сердечник каждого кабеля будет соединен с крайним концом одной из фазных обмоток
первичной обмотки понижающего трансформатора (или, в качестве альтернативы, он может быть соединен
через индуктивность, как указано в патентной заявке № 7t настоящего изобретателя).
232,275).
Промежуточный проводник каждого кабеля будет соединен с точкой, расположенной приблизительно на
расстоянии 1/3 от нейтральной точки на каждой фазе, а внешний проводник каждого кабеля будет соединен с
точкой, расположенной приблизительно на расстоянии 1/3 от нейтральной точки на каждой фазе.
Индуктановые элементы могут быть установлены в эти соединения по желанию. Возвращаясь теперь к точке
соединения воздушной линии с подземным кабелем и рассматривая только одну фазу системы, необходимо
установить в этой точке небольшую трансформаторную подстанцию 85, которая будет обрабатывать, скажем,
от 1 до 1/3 всей мощности, передаваемой по воздушной линии, с соответствующим повышением
эффективности и снижением капитальных затрат по сравнению с тем, что было бы достигнуто при
преобразовании всей мощности. Можно считать, что одна фаза воздушной линии имеет напряжение, скажем,
127 000 вольт выше нейтрального или «заземляющего» напряжения (в случае, когда напряжение между
внешними контактами линии составляет 220 000 вольт), а внутренний сердечник кабеля, который должен с
ней взаимодействовать, находится под потенциалом, скажем, 90 000 вольт выше нейтрального или
заземляющего напряжения.
100 Рассматривая это как приемный конец линии, как уже было сказано, будем исходить из того, что
напряжение поступает с воздушной линии и что обмотка малого трансформатора, который должен быть
установлен в рассматриваемой точке, будет иметь такое соотношение с отводами обмоток большого
трансформатора на главной подстанции, что необходимое количество напряжения, а именно разница 11C
между 90 000 и 127 000, будет поглощено указанным меньшим трансформатором, и требуется снять нагрузку,
составляющую, скажем, 37/127 от общей мощности, со вторичных обмоток указанного трансформатора и
передать ее по трем жилам подземного кабеля на главную подстанцию, с помощью или без помощи
индуктивностей, вставленных в эти жилы, таким образом, чтобы вышеупомянутый вспомогательный
трансформатор -Lo был соответствующим образом нагружен, а избыточная мощность распределялась по
указанным трем жилам подземного кабеля.
Для этого вышеупомянутый трансформатор 12.5 может быть намотан тремя вторичными обмотками, одна из
которых будет преобразовывать ток вниз и подавать его в систему между промежуточным сердечником
кабеля и центральным сердечником указанного кабеля. 130 263,952 Еще один из них будет подавать ток вниз
и в систему между промежуточным сердечником указанного кабеля и самым внешним сердечником
указанного кабеля, а третий будет подавать ток вниз и в систему, расположенную между самым внешним
сердечником указанного кабеля и землей.
Аналогичное решение будет принято в случае необходимости использования подземных кабелей на
передающем конце линии, и, поскольку принцип работы, возможно, будет несколько проще для понимания,
описание будет адаптировано и для других целей.
1
до этого конца линии. Например, предположим, что на самой электростанции имеется главный повышающий
трансформатор, крайний вывод которого питает центральный провод отходящего кабеля и который имеет
отводы в двух промежуточных точках, соединенных с двумя другими проводниками указанного кабеля. Тогда в
точке, где необходимо установить вспомогательный трансформатор (т.е. В месте окончания подземного
кабеля вторичная обмотка указанного вспомогательного трансформатора в этом случае будет подключена
между центральным сердечником кабеля и воздушной линией (рассматривая только одну фазу), а три
первичные обмотки (которые, конечно же, соответствуют трем вторичным обмоткам на приемном конце
линии), принадлежащие этому вспомогательному трансформатору, будут передавать энергию под
необходимым давлением, регулируемым ЭДС, возникающей между тремя сердечниками кабеля, которые, в
свою очередь, получаются от электростанции. При этих условиях, согласно известным законам,
регулирующим работу трансформаторов, напряжение на вторичной обмотке трансформатора будет точно
соответствовать необходимому значению (независимо от нагрузки) для передачи воздушной линии ее
правильного потенциала над звездообразной точкой.
Из этого легко понять, что работа является полной противоположностью той, что происходит на приемном
конце, и также станет понятно, что именно определенная взаимосвязь трех первичных обмоток (питаемых от
отводов главного трансформатора на электростанции посредством подземных кабельных линий) со
вторичной обмоткой указанного трансформатора позволяет вспомогательному трансформатору работать так,
как если бы он был автотрансформатором, подключенным ко всем 4 ступеням передачи, и, таким образом,
правильно регулировать напряжение на вторичной обмотке вспомогательного трансформатора независимо от
изменения нагрузки, не допуская при этом существенных изменений этого напряжения, чего не произошло бы,
если бы трансформатор был просто соединен последовательно с тремя другими секциями главного
трансформатора, а изменялась бы вторичная нагрузка, взятая от вспомогательного трансформатора. Хорошо
известно, например, что в автотрансформаторе, предназначенном для питания 4 отдельных цепей,
соединенных последовательно, и в котором нагрузка на каждой цепи изменяется, эффект наличия общего
железного сердечника для всех 4 обмоток позволяет поддерживать неизменное соотношение напряжений на
всех 4 обмотках, независимо от того, как изменяются нагрузки на отводах этих обмоток.
Сочетание вспомогательного трансформатора на одном конце подземного кабеля с основным
трансформатором на другом конце кабеля, а также описанное выше соединение обмоток по кабелю,
обеспечивает эквивалент установки большого автотрансформатора в точке начала воздушной линии, однако
с фактическими затратами только на установку довольно небольшого трансформатора и с преимуществом
также в избежании дополнительных потерь и затрат на распределительное устройство, сопутствующее
другим секциям автотрансформатора.
Следует понимать, что наличие трех вторичных обмоток на вспомогательном трансформаторе не является
обязательным или необходимым. Для достижения желаемого результата было бы достаточно одной
вторичной обмотки, соединенной, скажем, с самой внешней парой отводов главного трансформатора через
внутренний и промежуточный сердечники кабеля, если бы по другим причинам такое расположение считалось
желательным.
Дата: 24 июля 1925 года.
Предварительная спецификация А. М. Тейлора № 22189, 1925 г.
их поставщиков в сфере электроэнергетики. 'Является.....
Я, АЛЬФРЕД МИЛИС ТЕЙЛОР, «Слейд Лодж», Эрдингтон, Бирмингем, гражданин Великобритании,
настоящим заявляю, что изобретение является усовершенствованием или модификацией изобретения,
заявленного в моем патенте № 232275.
Эти усовершенствования касаются передачи электроэнергии с помощью переменного тока, и в частности,
случая очень длинных линий электропередачи, где основная часть линии прокладывается по воздушным
проводам, а подземная прокладка осуществляется только на подходах к крупным городам или там, где линия
должна проходить через крупные города.
Известно, что в настоящее время подземные электрические кабели еще не приспособлены для работы при
таких высоких напряжениях, как те, которые используются в воздушных линиях электропередачи.
Например, система, описанная настоящим изобретателем в его патентной заявке № 232275 и
предназначенная в настоящее время для более высоких давлений, чем любая другая система подземных
кабелей, в настоящее время не доказала свою пригодность для давления выше 150 000 26 вольт, в то время
как в воздушных проводниках успешно использовались и используются давления до 220 000 вольт.
Настоящее изобретение направлено на достижение компромисса, благодаря которому, до тех пор пока
подземные кабели не будут приспособлены для прямого подключения к воздушным линиям самого высокого
напряжения, их можно будет использовать совместно.
преобразование с тем же самым, без преобразования какой-либо части мощности на подстанции или
подстанциях, где кабели проходят от воздушных линий к подземным или наоборот.
Для достижения этого результата используются следующие методы.
В первую очередь будут рассмотрены варианты, применимые к воздушной линии электропередачи, начиная с
точки, которая, например, может представлять собой гидроэлектростанцию, где отсутствие крупного города
может сделать подземные кабели ненужными, и далее.
Таким образом, головной трубопровод будет начинаться от электростанции.
Рассмотрим теперь конец линии, где она уходит под землю, приближаясь к большому городу. Если
конструкция выполнена в соответствии с системой изобретателя, то под землей будут использоваться три
трехконцентрических кабеля, которые будут идти к главной подстанции и подключаться там следующим
образом: центральный сердечник каждого кабеля будет напрямую соединен с нулевым концом одной фазной
обмотки первичной стороны главного понижающего трансформатора (или, в качестве альтернативы, он может
быть соединен через индуктивность, как указано в патенте 6b № 232275 настоящего изобретателя).
Промежуточный проводник каждого кабеля расположен примерно на двух третях расстояния от нейтральной
точки на каждой фазе, а внешний проводник каждого кабеля соединен под углом 70° к точке, расположенной
примерно на одной трети расстояния от нейтральной точки на каждой фазе. В эти соединения при
необходимости можно вставлять индуктивности.
Возвращаясь теперь к точке соединения воздушной линии электропередачи 75 с подземным кабелем и
рассматривая только одну фазу системы, необходимо установить в этой точке небольшой трансформатор,
который будет обрабатывать, скажем, только 2,5% от общей мощности, передаваемой по воздушной линии, с
соответствующим повышением эффективности и снижением капитальных затрат по сравнению с тем, что
было бы достигнуто при преобразовании всей мощности. 85 Можно считать, что одна фаза воздушной линии
имеет напряжение, скажем, 127 000 вольт выше нейтрального или «заземляющего» напряжения (в случае,
если линия работает при напряжении 220 000 вольт между внешними проводниками), а внутренний проводник
кабеля, который должен с ней взаимодействовать, имеет потенциал, скажем, 90 000 вольт выше
нейтрального или заземляющего напряжения.
Рассматривая это как приемный конец линии, как уже было сказано, будем исходить из предположения, что
напряжение поступает с воздушной линии и что обмотка небольшого трансформатора, который должен быть
установлен в рассматриваемой точке, должна будет поглотить при всех нагрузках разницу между 127 000
вольт и 90 000 вольт, а именно 37 000 вольт.
В целях экономии желательно иметь как можно меньше вторичных обмоток на малогабаритном
трансформаторе и с как можно более низким напряжением (с целью использования стандартного
оборудования), что обеспечит эффективное выполнение его функций; и, учитывая желательность того, чтобы
часть, по крайней мере, тока для самой внешней межслойной обмотки питалась от указанной вторичной
обмотки, а также в целях удешевления изоляции, необходимой для вторичной обмотки, я соединяю указанную
обмотку между самой внешней межслойной обмоткой и нейтралью трансформатора, которая может быть
трехфазной.
Установленное таким образом соединение через тройной концентрический кабель с нейтральным
проводником (точкой 120) и первым отводом главного понижающего трансформатора на самом конце
подземной линии обеспечивает определенное соотношение между ЭДС первичной обмотки (точкой 125) и
вторичной обмотки малого трансформатора; магнитный поток в сердечнике которого в противном случае
колебался бы при изменении тока, проходящего через первичную обмотку, если бы не было этой
определенной связи, соединяющей вторичную обмотку (точкой 130) с частью напряжения главного
трансформатора на удаленном приемном конце.
В этих условиях небольшая часть общей нагрузки приемной станции будет обеспечиваться вторичной
обмоткой указанного небольшого трансформатора, которая подается на главный приемный трансформатор
через первую точку отвода последнего; такое устройство отличается очень высокой электрической
эффективностью и низкими капитальными затратами.
Кроме того, небольшой трансформатор будет также подавать опережающий (емкостной) ток в самый внешний
межслойный проводник параллельно 1 5 с определенным количеством тока, подаваемого в обратном
направлении от первой точки отвода основного трансформатора; таким образом, падение потенциала вдоль
самого внешнего межслойного проводника будет соответствующим образом контролироваться.
Для дальнейшего контроля указанного падения потенциала и дифференциации между током емкости и током
нагрузки во внешней межслойной оболочке я могу использовать реактивное сопротивление, соединенное с
внешней межслойной оболочкой на одном или обоих ее крайних концах, аналогично тому, как это было
сделано в моей патентной заявке № 232275.
Если длина подземного кабеля такова, что ток между промежуточной и наружной оболочками вызывает
чрезмерное падение напряжения или потери, я могу повторить вторичную обмотку малого трансформатора и
подключить эту вторую вторичную обмотку между промежуточной и наружной оболочками.
Вся описанная выше схема будет повторена на передающем конце линии, если высоковольтный воздушный
кабель не удастся напрямую подвести к электростанции.
Благодаря вышеописанным решениям, габариты и стоимость трансформаторной подстанции на стыке
воздушных и подземных линий значительно уменьшаются, а ее эффективность повышается; при этом
колебания тока нагрузки, проходящего через первичную обмотку малого трансформатора, соединяющего
провод воздушной линии напряжением 127 000 вольт и сердечник кабеля напряжением 90 000 вольт, не
влияют на фиксированные соотношения между напряжением воздушной линии и напряжением кабеля.
Кроме того, наружная межслойная оболочка кабеля особенно хорошо подходит для пропускания любого
дополнительного нагрузочного тока, который может быть через нее пропущен, без перегрева кабеля
(благодаря низкому тепловому сопротивлению между наружной межслойной оболочкой и свинцовой
оболочкой кабеля). Еще одним аргументом в пользу этого предложения является тот факт, что указанную
межслойную оболочку можно с большой желательностью увеличить по поперечному сечению, что в целом
положительно скажется на жесткости конструкции кабеля и не нарушит соотношения градиентов потенциала,
существующие в наиболее важных частях изоляции кабеля, за счет изменения толщины изоляции.
Датировано 10 сентября 1925 года.
А. М3. Тейлор. Предварительная спецификация.
№ 23593, 1925 г. н.э.
Усовершенствования в передаче электроэнергии.
1, Альфренд Миллс Тейлор, Слейд Лодж, Эрдингтон, Бирмингем, гражданин Великобритании, настоящим
заявляет, что сущность данного изобретения заключается в следующем: настоящее изобретение является
усовершенствованием или модификацией изобретения, заявленного в моем патенте № 232275.
Настоящее изобретение направлено на усовершенствование существующих способов передачи
электроэнергии с помощью одножильных, двух- или трехконцентрических кабелей с бумажной изоляцией и
свинцовой оболочкой на большие расстояния при самых высоких известных в данной области напряжениях, и
в частности, в случаях, когда подземный кабель переходит в воздушную линию, а воздушная линия переходит
в подземный кабель, например, на приемном конце линии.
Основная цель настоящего изобретения состоит в уменьшении величины тока (и тока нагрузки),
передаваемого по воздушной линии для зарядки удаленного участка линии (подземной части), а также в
более эффективном использовании, при определенных условиях, подземных кабелей, если они имеют трех-
или двухконцентрическую конструкцию, путем использования межслойных оболочек также для передачи тока
«Vpower».
В связи с передачей тока, необходимого для зарядки удаленного участка линии (см. пункт 105), хорошо
известно, что ток, потребляемый кабелем заданной длины подземного сечения (см. пункт 263 952), зависит от
напряжения, возникающего между жилой кабеля (если это одножильный кабель) и свинцовой оболочкой.
Предположим, что это напряжение составляет, скажем, 150 000 вольт, и что для зарядки подземного кабеля
(возможно, 20 миль или более) требуется ток, скажем, 70 ампер. Хорошо известно, что в обычной линии
электропередачи, в которой напряжение на подземном кабеле такое же, как и на воздушной линии, этот
опережающий ток в 70 ампер должен передаваться по всей длине воздушной линии, что влечет за собой
определенные потери меди и требует больше меди, чем потребовалось бы, если бы этот ток можно было
уменьшить.
Суть настоящего изобретения заключается в том, что путем соответствующей конструкции трансформатора
или автотрансформатора, который должен быть установлен в точке перехода линии с воздушной на
подземную, и с использованием вспомогательных средств, можно добиться значительно меньшего тока (и.
кстати, для передачи по воздушной линии требуется меньший ток нагрузки, чем упомянутые выше 70 ампер;
и, в частности, для увеличения пропускной способности подземного кабеля.
Если кабель имеет трехконцентрическую структуру, то возможен тот же метод уменьшения тока в воздушной
линии, с дополнительным преимуществом, заключающимся в том, что трансформатор или
автотрансформатор могут не только понижать номинальный ток (снижая напряжение и увеличивая объем) по
мере поступления тока в подземный кабель; но, кроме того, тот же трансформатор или другой трансформатор
могут быть подключены посредством отводов к межслойным оболочкам кабеля таким образом, чтобы не
только надлежащим образом обрабатывался номинальный ток, но и чтобы ток нагрузки также
перераспределялся и частично проходил вдоль двух внешних межслойных оболочек, в дополнение к току
нагрузки, проходящему вдоль центрального сердечника кабеля. Таким образом (как описано в спецификации
№ 1 настоящего изобретателя)
18,13325) Кабель меньшего диаметра при заданном повышении температуры способен передавать большую
мощность, чем кабель без межслойной оболочки. Кроме того, обеспечивается более равномерное
распределение тока (и снижение потерь) в кабеле, чем если бы ток подавался только на конце кабеля,
подключенном к подстанции.
Способы, с помощью которых это может быть осуществлено, указаны в моей технической спецификации №.
22,18925 И снова в моей патентной заявке № 232275, где показано, как с помощью соответствующего
использования внешних индуктивностей, подключенных к выводам между кабельными оболочками и
отводами трансформатора, можно различать емкостной ток и ток нагрузки, а также изменять их соотношение
в указанных оболочках по желанию.
Вместо простого повышения напряжения в точке перехода с подземной линии на воздушную и продолжения
воздушной линии отдельно, подземная линия (при более низком напряжении) может быть продолжена
параллельно с воздушной линией, как описано в спецификации № 1, предложенной в настоящем документе.
17,7792, и основная нагрузка может лечь на воздушную линию электропередачи. Воздушная линия, будучи
дешевле в монтаже, чем подземная, может не только обеспечивать уже упомянутые выше преимущества
(благодаря более высокому напряжению), но и подземный кабель служит ценным резервным вариантом для
воздушной линии; и, если в последнюю ударит молния и она временно выйдет из строя, подземная линия
продолжит подачу электроэнергии, а будучи уже холодной (поскольку была нагружена незначительно), она
может пропускать значительно больше электроэнергии, чем положено, в течение нескольких часов, пока не
будет отремонтирован воздушный кабель.
Дата: 18 сентября 1925 года.
А. М. Тейлор.
9.5 :oj3 ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Средства и методы электрической передачи.
Я, Альфред Миллс Тейлор, проживающий по адресу: «Слейд Лодж», Эрдингтон, Бирмингем, гражданин
Великобритании, настоящим заявляю о характере данного изобретения и о способе его осуществления,
которые будут подробно описаны и установлены в следующем заявлении:
Настоящее изобретение представляет собой усовершенствование или модификацию изобретения,
заявленного в моем патенте № 232275, в частности, той его части, которая относится к комбинированной
воздушной и подземной передаче. Особенностью, представленной в моем патенте № 232275, является
передача зарядного тока (или тока емкости), необходимого для промежуточной и внешней изоляции, через
центральный сердечник кабеля (или, если это воздушная линия), через один воздушный провод, на фазу,
соединенный прямо или косвенно с центральным сердечником кабеля, при более высоком напряжении, чем
оно передавалось бы в противном случае, и, таким образом, уменьшение объема тока емкости, который
необходимо передавать по воздушной линии или, если линия представляет собой исключительно подземный
кабель, через промежуточный и внешний сердечники этого кабеля.
Настоящее изобретение сохраняет особенность передачи тока емкостной составляющей при максимально
возможном напряжении и его распределения на приемном конце при пониженных напряжениях; однако его
цель состоит в том, чтобы, сохраняя указанную особенность, еще больше уменьшить ток емкостной
составляющей, а также, попутно, ток нагрузки, путем его передачи при напряжении, значительно
превышающем то, которое способен выдержать даже самый совершенный из известных в данной области
кабелей. В нем учитывается тот факт, что, хотя подземный кабель, согласно известным в настоящее время
методам, не может быть построен для рабочего напряжения, значительно превышающего 90 000 вольт над
землей (150 000 вольт между фазами), можно построить воздушную линию с напряжением 127 000 В над
землей (220 000 вольт между фазами); и он стремится найти способы, позволяющие без преобразования всей
передаваемой мощности (и, следовательно, без значительных потерь в работе, а также совершенно
ненужных капитальных затрат) реализовать преимущества вышеупомянутого значительного повышения
напряжения в виде уменьшения емкостного тока, необходимого для зарядки концов линии, где она уходит под
землю, а также значительного уменьшения величины энергетического компонента тока, который должен
передаваться по воздушной линии.
В частности, будет рассмотрено применение данной схемы к оборудованию железнодорожной линии, а также
к железнодорожной линии, проходящей через различные крупные населенные пункты, например, к
магистральной линии, идущей с юга на север в Великобритании. При прокладке такой линии, помимо обычных
железнодорожных нагрузок, будут очень большие коммерческие нагрузки, обеспечивающие всю
электроэнергией города, через которые проходит линия. Коэффициент мощности этих нагрузок в нынешних
условиях будет составлять от 75% до 85%, и при этом коэффициенте мощности в токе присутствует очень
большая запаздывающая безваттная составляющая, представляющая собой накопленную электромагнитную
энергию.
Накопленная энергия, как правило, обеспечивает ток зарядки кабеля, соответствующий определенному
участку линии. Если бы все города, в которых была доступна эта накопленная энергия, были одинакового
размера и расположены на одинаковом расстоянии друг от друга, то проблема обеспечения необходимым
зарядным током кабелей была бы простой, если бы предполагалось, что вдоль всей линии, в которую
необходимо подавать необходимый ток, потребуется подземный кабель.
К сожалению, это не так; существуют очень крупные населенные пункты, за которыми следуют очень большие
промежутки 80, где нет населения, и настоящий изобретатель убедился, проведя детальный расчет такой
линии, что расстояния, на которые необходимо подавать накопленную электромагнитную энергию 85
(выраженную в виде зарядного тока), будут настолько велики, что в системе, предложенной в его патенте №
232275, это невозможно эффективно осуществить, даже если от любого такого центра будет проложена
специальная воздушная линия в обоих направлениях на расстояние, скажем, около 50 миль, без каких-либо
вспомогательных средств. В качестве таких вспомогательных средств может выступать индуктивность,
установленная на подстанции (в рассматриваемом городе) между шиной и каждой из ветвей воздушной линии
электропередачи. Такая схема повысила бы напряжение зарядного тока на указанной подстанции; и давление
в воздушной линии 100, передающей этот зарядный ток обратно к главной электростанции и вперед от нее,
постепенно падало бы до тех пор, пока в точке соединения с подземной кабельной системой 105 оно не
оказалось бы на том же потенциале, что и, например, потенциал самого внутреннего сердечника кабельной
Соседние файлы в папке патенты