[发明专利]四相交流输电系统

说明书

本发明涉及一种交流输电系统，采用对称的四相输电线路输送电能。

目前，国内外交流输电系统通常采用三相制。由于电力系统中的发电机与电动机均采用三相制，三相电力变压器设计制造简单方便，三相制输电已经成为传统的输电方式。但是在三相输电线路中，相与相之间的电压是相与地之间的电压的倍，对三相导线之间空气绝缘要求较高，使得三相导线布置的间距较宽，浪费架线走廊所占用的土地面积，占地补偿费用较大。由于三相导线不能对称地悬挂在单柱杆塔的两侧，使得杆塔设计复杂，并浪费杆塔钢材。

在国外，对6相、9相、12相、24相等多相输电系统的研究已进行了二十多年。多相输电是一种提高输送功率密度的重要方法。已有的多相输电系统的相数均是3的整数倍，实现三相与多相之间变换的电力变压器制造方便。但是，为了避免多相输电线路复杂的换位，必须将各相导线排列成正多边形，这使得6相及以上多相导线的悬挂更加困难，杆塔结构更加复杂，线路造价上升；随着线路相数的增加，多相输电线路的故障组合类型迅速增加，这使故障的分析计算、继电保护的设计及整定增加了难度；多相输电系统中的断路器结构比较复杂，相间过电压倍数较高。由于上述缺点，六相及以上多相输电方式没有得到推广应用。

针对现有技术存在的上述缺陷，本发明的目的，乃是提供一种主要适用于高电压、大容量的四相输电系统。使得输送容量增大，杆塔结构简化，节省架线走廊的占地面积，降低输送单位容量的投资成本。

本发明的解决方案如下。其特征之处在于，具有三相变四相升压变压器1，输电线路的四相导线2、3、4、5，四相变三相降压变压器6。输电系统的四相电气相量之间，在电气上互差90°电角度，是一组对称的四相相量。

具上述结构的本发明系统，三相变四相升压变压器与四相变三相降压变压器是一种对称变换的新型电力变压器，将分案申请专利。四相线路对称悬挂在单柱杆塔的两侧。线路的参数计方法、导线的截面积选择原则、杆塔结构及绝缘子设计，与一般输电线路相同。

四相输电线路通过合理的布置及换位，做到四相参数平衡。

下面结合附图和实施例对本发明加以进一步说明。

图1为本发明的系统构成原理图。

图2为本发明的四相导线a、b、c、d正四边形排列图。

图3为本发明的四相导线a、b、c、d水平排列并完成一个整数循环换位图。

图4为本发明的四相导线a、b、c、d水平排列并完成一个整数循环换位图。

图5为四相导线a、b、c、d等腰梯形排列并完成一个整数循环换位图。

参见图1。三相变四相升压变压器T1的三相侧与三相电力系统S1连接，四相侧通过四相断路器与四输电线路a、b、c、d首端连接。四相变三相降压变压T2的四相侧通过四相断路器与四相输电线路a、b、c、d末端连接，三相侧与三相电力系统S2连接。T1、a、b、c、d、T2构成四相输电系统。输电系统的四相电气相量是一组对称的四相相量，通过四相输电系统在两侧的三相电力系统之间相互传输电能。

参见图2。四相线路a、b、c、d正四边形排列，不换位即可保证四相参数平衡。如果正四边形的边长为m，则计算每相参数采用的相间几何均距为，其参数计算公式与三相参数计算公式相同。

参见图3。四相线路a、b、c、d水平排列，在线路中间等距离地换位三次完成一个整数循环换位，即可保证四相参数平衡。如果两相邻相线路之间的距离均为m，则相间几何均距为D_eq＝2m.

参见图4。四相线路a、b、c、d水平排列，在线路中间等距离地换位三次完成一个整数循环换位，即可保证四相参数平衡。如果两相邻相线路之间的距离均为m，则相间几何均距为D_eq＝2m。与图3方案比交，本方案的换位较为简单。

参见图5。四相线路a、b、c、d等腰梯形排列，在线路中间等距离、同方向滚动换位三次完成一个整数循环换位，即可保证四相参数平衡。如果等腰梯形的上底宽为m₁，下底宽为m₂，高为h，则相间几何均距为本方案与图2方案比较，可以消除上面两相线路的覆冰及故障对下面两相线路的影响。另外，在本方案中，如果四相线路是长方形排列，即m₁＝m₂，则只要在线路的中点滚动换位一次便完成一个整数循环换位，相间几何均距为