Вставка змінного струму

Реферат: Основною метою винаходу є забезпечення живучості (відмовостійкості) роботи при передачі енергії змінного струму у випадку обриву одного або декількох проводів лінійних фаз лінії вставки, а також у випадку одного або декількох міжфазних коротких замикань та замикань між лінійною фазою та землею. Вставка змінного струму містить багатофазну багатопровідну лінію, кількість фаз якої не менша трьох, а кількість проводів не менше чотирьох. До лінії вставки з обох кінців приєднані багатофазні виводи трифазно-багатофазних перетворювачів кількості фаз, трифазні виводи яких приєднані до вхідних та вихідних затискачів вставки. До вставки внесені вхідний та вихідний стабілізатори фаз або вхідний та вихідний фільтри струмів нульової послідовності. Кожен вивід кожного стабілізатора фаз або кожного фільтра струмів нульової послідовності по одному приєднаний до одного виводу багатофазного входу або виходу трифазно-багатофазного перетворювачів кількості фаз. Поняття "фільтр струмів нульової послідовності" є частковим по відношенню до родового поняття "Стабілізатор положення потенціалів фаз", або коротко - "Стабілізатор фаз". Вставка має такі переваги перед аналогами: - миттєву генерацію напруги в обірваному кінці проводу лінії вставки; - багатократне підвищення живучості вставки при багаторазових обривах декількох проводів лінії вставки і багаторазових коротких замиканнях між лінійними фазами лінії вставки та багаторазовими замиканнями лінійних фаз на землю або на нульову фазу; - підвищену якість електричної енергії на початку та кінці лінії вставки під час і після аварій, пов'язаних з обривами проводів та короткими замиканнями між ними; - зменшення струмів на вході та виході перетворювачів кількості фаз (трансформаторів) шляхом відхилення аварійних струмів лінії вставки від перетворювачів кількості фаз і зосередження (локалізація) їх у межах лінії вставки з допомогою стабілізаторів UA 102150 C2 (12) UA 102150 C2 фаз; - досягнення параметрично врівноважених режимів на вході та виході вставки для забезпечення параметричної рівноваги режиму роботи всіх силових елементів електропередачі в середині вставки та за межами вставки; - проведення пофазного ремонту та профілактику ізоляторів та проводів лінії вставки без перерви живлення але із знеструмленням одного або декількох проводів лінії вставки; - приглушення вищих гармонік напруги та струму; - зменшення сплесків напруг та струмів на вході та виході вставки, а також у проміжних пунктах лінії вставки при комутаціях ключів; - приглушення перехідних комутаційних електромагнітних процесів; захист лінії вставки від блискавки, геомагнітної бурі та від трьох фаз ЕМІ; - здійснення режиму плавки ожеледі без перерви електропостачання; - збільшення пропускної потужності лінії вставки, зменшення втрат енергії на корону та зменшення екологічного впливу на оточуючі об'єкти. Вставка використовує "гарячий" резерв багатопровідності для підвищення живучості електропередачі енергії. Вставка реалізує вимогу: надійність передачі енергії при будь-яких збуреннях (форс-мажорних обставинах). UA 102150 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Вставка змінного струму стосується електроенергетики та електротехніки і призначена для використання у багатопровідних багатофазних мережах трифазних мережах як у нормальному режимі роботи, так і аварійному режимі при обриві одного Із проводів або/та фазного або міжфазного короткого замикання. Застосування вставки поширюється як на низьковольтні розподільчі мережі 220/380В, так і на високовольтні мережі середніх, високих та надвисоких напруг. Вставка змінного струму призначена для використання як у високовольтних розподільчих, так і системоутворюючих мережах. Відомий пристрій для передачі електричної енергії у неповнофазному режимі високовольтної трифазної лінії з глухим заземленням нейтралі [1]. З метою усунення несиметрії напруг на приймальному кінці лінії у пристрій введено двообмотковий трансформатор та регульований автотрансформатор, первинна обмотка трансформатора ввімкнена за автотрансформаторною схемою, а вторинна обмотка ввімкнена у трикутник, одна з вершин якого заземлена. Недолік пристрою: підтримка симетрії на виході лінії електропередачі потребує безперервного регулювання двох лінійних напруг за величиною та фазою, причому таке регулювання супроводжується несиметричним режимом входу лінії передачі, що потребує додаткового симетруючого пристрою на вході лінії передачі. Відома вставка постійного струму [2, 3], яка використовується самостійно [3], або включається паралельно до вставок змінного струму [2]. Ознакою вставки довільного виду в електропередачі енергії є пряме та зворотне перетворення електричної енергії. Вставка [2, 3] містить випрямляч, лінію вставки та інвертор, або лінію вставки та два інвертори, кожний з яких може працювати у всіх чотирьох октантах фазних кутів струмів. Вставка постійного струму має значні переваги: можливість нормальної роботи при неоднакових частотах її входу та виходу, примусовий реверс напрямку передачі енергії, регулювання величини потужності передачі, незначна чутливість до несиметрії напруг та струмів на вході та виході, має меншу кількість проводів, на лінію вставки не впливають реактивні опори проводів лінії, має швидкодіючий захист від коротких замикань, тощо. Недолік вставки: необхідність установки фільтрів для усунення вищих гармонік, необхідність установки потужних високовольтних конденсаторних батарей, а також вихід з ладу вставки при обриві одного з проводів лінії або при коротких замиканнях в лінії вставки. З цієї причини для підвищення живучості та надійності у [2] паралельно вставці постійного струму включена дволанцюгова лінія. Крім того, вставкам постійного струму притаманні недоліки засобів та методів напівпровідникової техніки. Відома гнучка (керована) вставка (FACTS) [4-10], яка містить трипровідну лінію або лінію постійного струму, а також пряме та зворотне перетворення електричної енергії. У більшості випадків пряме та зворотне перетворення виконують асинхронізовані машини змінного струму, системи генератор-двигун змінного струму, компенсатори реактивної потужності. Дві асинхронні машини (генератори або двигуни) забезпечують асинхронний зв'язок між двома енергосистемами, або одною енергосистемою та енергетичним "островом". Характерною ознакою такої вставки є перетворення електричної енергії у механічну і навпаки. При цьому до валу двомашинної системи двигун-генератор приєднаний маховик. В західних країнах у даний час створюються керовані вставки на базі перетворювальної техніки нового покоління. До певної міри до гнучких вставок можна віднести і вставки постійного струму. Гнучкі вставки дають можливість: підвищити стійкість роботи енергосистем впритул до границь, обмежених допустимою температурою проводів лінії; досягти оптимального перерозподілу потужності між джерелами енергії; заглушувати коливання активної та реактивної потужності; регулювати напругу у широких межах [4-10], узгоджувати опори джерел енергії з випадковою величиною потужності та приймальної енергосистеми [10], тощо. Так вставка змінного струму [10], яка містить вхідний та вихідний трифазні трансформатори фаз, вхідний та вихідний регульовані автотрансформатори та кабельну лінію, призначена для узгодження оптимального режиму відновлювальних джерел, наприклад, групи вітряків з режимом приймальної енергосистеми. Недолік гнучкої вставки: при обриві проводу фази або короткому замиканні кожна з гнучких вставок відключається, що класифікується як настання аварії на лінії. Відома лінія електропостачання з джерелами гарантованого живлення [11-13], яка містить трипровідну лінію та один або декілька потужних пристроїв гарантованого живлення. При настанні обриву або короткого замикання на деякий час живлення споживачів здійснюється від пристроїв гарантованого живлення, які приєднані до одного або декількох резервних джерел живлення змінного струму або ж від потужних акумуляторів з тривалістю роботи до 5-15 хвилин. Відновлення електропостачання на декілька хвилин дає можливість змінити маршрути надходження потоків енергії і відновити електропостачання від інших джерел або енергосистем. Недоліки лінії електропостачання з джерелами гарантованого живлення: занадто мала потужність джерел гарантованого живлення; зростання втрат енергії в джерелах гарантованого 1 UA 102150 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 живлення; створення джерел гарантованого живлення у високовольтних мережах на пропускання великих потужностей викликає значні труднощі, які ще не подолані. Зокрема, на конференції у США [24] було повідомлено, що у 1992 році додаткові втрати потужності від використання у США установок гарантованого живлення (UPS) склали 350 МВт, а у 2015 році можуть дорівнювати 20 ГВт; вартість цих втрат енергії у 1992 році дорівнювала 80 млн доларів США, а у 2015 році - складе близько 4,6 млрд. доларів США. Відома вставка змінного струму [14-16], кількість проводів у лінії якої дорівнює чотирьом. Така вставка містить два вхідних та два вихідних трифазно-трифазні трансформатори, первинні обмотки обох вхідних трансформаторів приєднані до вхідних затискачів лінії, один із виводів вторинної обмотки кожного вхідного трансформатора з'єднаний із контуром заземлення. Вхідні трансформатори мають п'яту та одинадцяту групи з'єднань вторинних обмоток. Схема з'єднання обмоток вихідних трансформаторів аналогічна до з'єднань вхідних трансформаторів. Четвертий провід використаний як самостійний лінійний провід чотирипровідної чотирифазної несиметричної лінії, фазні кути фазних напруг якої рівні 60° та 120°. Фазні напруги такої лінії рівні між собою, а відношення лінійних напруг лінії по черзі між собою становлять 1,0 або 1,73 [14]. Недолік вставки: коефіцієнт несиметрії напруг за зворотною послідовністю перевищує допустиму норму 2 % у більш ніж у чотири рази і досягає 8,5 % [13]. В [15, 16] четвертий провід лінії використаний як додатковий резервний провід до одноланцюгової лінії, що може бути введений у експлуатацію замість пошкодженого одного із трьох проводів трифазної трипровідної лінії. Недолік вставки: вихід з ладу одного із трьох проводів приводить до необхідності переключень силових високовольтних однополюсних ключів, причому тривалість таких переключень може досягати від 50 мілісекунд до 0,5 секунди, що є недопустимим при нормі тривалості глибоких посадок до 10 мілісекунд. Відома вставка змінного струму [2, 17], яка містить дві трифазні лінії ввімкнені паралельно одна одній для підвищення надійності електропостачання. Кількість проводів у лінії якої дорівнює шести. Дві трифазні трипровідні лінії електропередачі, які працюють паралельно, названі дволанцюговими. Дволанцюгові вставки знайшли широке застосування в електротехніці. При обриві одного проводу або при коротких замиканнях у одній одноланцюговій частині дволанцюгової вставки одна з двох одноланцюгових ліній продовжує нормально функціонувати. Недолік вставки: при короткому замиканні або обриві проводів лінії вставки потужність вставки зменшується удвічі. Така вставка має малу пропускну здатність за потужністю і підвищені габарити. Відома шестифазна вставка змінного струму [18-28], кількість проводів у лінії якої дорівнює також шести. Лінія шестифазної вставки живиться від шестифазної системи напруг. Шестифазна вставка вважається альтернативною вставкою до дволанцюгової вставки. Шестифазна вставка змінного струму має меншу лінійну напругу і такі переваги перед дволанцюговими вставками: у корінь з трьох більшу пропускну здатність за потужністю; ущільнені розміри лінії вставки; ущільнені габаритні характеристики. У роботі [24] Стюартом, Калауром та Ґрантом уперше висунута гіпотеза про можливість зниження несиметрії напруг у неповно фазних режимах, наприклад, при обриві проводу однієї з лінійних фаз. Ця гіпотеза повторена у дискусії, поданій у додатку [23]. Однак подальші дослідження шестифазних ліній електропередач показали, що гіпотеза Стюарта, Калаура та Ґранта підтверджується лише у режимі, близькому до неробочого (холостого) ходу. Недоліки шестифазної вставки змінного струму полягають у появі поперечної та повздовжньої несиметрії напруг та струмів при обриві та коротких замиканнях, що стримує впровадження таких вставок [22]. Струм у несиметричних режимах може досягати чотирикратного значення від номінального значення. При такому перевантаженні трансформатора тривалість його роботи зменшується до декількох секунд, після чого його слід негайно вимкнути. Отже у цих вставках при обриві одного з проводів лінії неминуче настає аварійний режим. Відома вставка змінного струму - прототип [25], яка містить принаймні три вхідні та три вихідні затискачі, принаймні один вхідний та принаймні один вихідний трифазно-багатофазний перетворювач кількості фаз, а також багатофазну багатопровідну лінію вставки, при цьому вхідні затискачі вставки приєднані по одному до одного виводу трифазного входу вхідного трифазно-багатофазного перетворювача кількості фаз, кожен вивід багатофазного виходу вхідного трифазно-багатофазного перетворювача кількості фаз по одному приєднаний до одного проводу початку багатофазної багатопровідної лінії вставки, кожен провід кінця багатофазної багатопровідної лінії вставки по одному приєднаний до одного виводу багатофазного входу вихідного трифазно-багатофазного перетворювача кількості фаз, а кожен вихідний затискач вставки приєднаний по одному до одного виводу трифазного виходу вихідного трифазно-багатофазногоперетворювача кількості фаз. Така вставка має у 1,73 разу 2 UA 102150 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 більшу пропускну здатність, менші втрати на корону і менший екологічний вплив на оточуюче середовище. Вставка - прототип має значні недоліки при нестаціонарних режимах, зокрема при обривах проводів лінії вставки та коротких замиканнях на землю та між проводами лінії вставки: - незадовільну надійність та живучість, пов'язані зі значними погіршеннями якості вхідних та вихідних напруг і струмів; - недопустиме збільшення струмів у трифазних колах вхідних та вихідних перетворювачах кількості фаз; - зменшення пропускної потужності лінії вставки; - зниження напруг вставки на приймальному кінці вставки до величин, які не задовольняють нормам стандартів на якість електричної енергії; - знеструмлення приймачів електричної енергії, чутливих до зниження якості електричної енергії, наприклад, автоматизованих технологічних ліній; - значні економічні збитки від аварій на лінії вставки, які обчислюються сотнями мільярдів доларів США. У зв'язку з виявленими недоліками у даному патенті були поставлені такі задачі: - досягти миттєвої генерації напруги у проводах обірваних фаз; - підвищити живучість вставки змінного струму при багатократних обривах декількох проводів і багатократних коротких замиканнях між лінійними проводами лінії вставки та багатократними замиканнями фаз на землю або на нульову фазу; - забезпечити якість електричної енергії на початку та кінці лінії вставки під час і після аварій, пов'язаних з обривами проводів та короткими замиканнями; - зменшити струми на вході та виході перетворювачів кількості фаз, відтягти аварійні струми від перетворювачів кількості фаз і зосередити (локалізувати) аварійні струми у межах лінії вставки, використавши для цього існуючий запас по струму у проводах лінії електропередач; - зменшити струми у силових трансформаторах лінії вставки при обриві одного з проводів; - досягти параметрично врівноважених режимів входу та виходу вставки для забезпечення рівноваги режиму роботи всіх силових елементів електропередачі в середині вставки та за межами вставки; - провести пофазний ремонт та профілактику ізоляторів та проводів лінії вставки без перерви живлення; - подавити вищі гармоніки напруги та струму; - зменшити сплески напруг та струмів на вході та виході вставки, а також у проміжних пунктах лінії вставки при комутаціях ключів; - подавити перехідні комутаційні електромагнітні процеси; - здійснити перемикання ліній вставок змінного струму без знеструмлення лінії та споживачів; - захистити лінію вставки від блискавки, геомагнітної бурі та від нав'язаного електромагнітного імпульсу (ЕМІ); - здійснити режим плавки ожеледі без перерви електропостачання. Поставлені задачі розв'язані шляхом зменшення опору між фазами у початковому та кінцевому пунктах лінії вставки, яке (тобто зменшення опору) реалізоване з допомогою посилення міжфазних зв'язків у вказаних пунктах лінії вставки, а саме тим, що: - у вставку змінного струму у трифазній мережі передачі електричної енергії, яка містить принаймні три вхідні та три вихідні затискачі, принаймні один вхідний та принаймні один вихідний трифазно-багатофазний перетворювач кількості фаз, а також багатофазну багатопровідну лінію вставки, при цьому кожен вхідний затискач вставки приєднаний до відповідного виводу трифазного входу вхідного трифазно-багатофазного перетворювача кількості фаз, кожний вивід багатофазного виходу вхідного трифазно-багатофазного перетворювача кількості фаз приєднаний до відповідного проводу початку багатофазної багатопровідної лінії вставки, кожний провід кінця багатофазної багатопровідної лінії вставки по одному приєднаний до відповідного виводу багатофазного входу вихідного трифазнобагатофазного перетворювача кількості фаз, а кожен вихідний затискач вставки приєднаний до відповідного виводу трифазного виходу вихідного трифазно-багатофазного перетворювача кількості фаз, введені вхідний та вихідний стабілізатори фаз або вхідний та вихідний фільтри струмів нульової послідовності, кожен вивід кожного стабілізатора фаз або кожного фільтра струмів нульової послідовності по одному приєднаний до одного виводу багатофазного входу або виходу трифазно-багатофазного перетворювача кількості фаз. Трифазно-багатофазний перетворювач кількості фаз виконано у вигляді трифазнобагатофазного трансформатора. 3 UA 102150 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Трифазно-багатофазний перетворювач кількості фаз виконано у вигляді трифазнобагатофазного автотрансформатора. Кількості лінійних фаз багатофазного виходу вхідного та/або вихідного трифазнобагатофазного перетворювача кількості фаз, а також кількості лінійних фаз вхідного та вихідного стабілізаторів фаз або вхідного та вихідного фільтрів струмів нульової послідовності дорівнюють або кратні кількості проводів лінії вставки. До вставки введений провід нульової фази, вхідний та вихідний трифазно-багатофазні перетворювачі кількості фаз, вхідний та вихідний стабілізатори фаз або вхідний та вихідний фільтри струмів нульової послідовності виконані з виводами нульової фази, які з'єднані з виводами нульових фаз кожного перетворювача кількості фаз та проводом нульової фази лінії вставки. До вставки введені перша та друга групи однополюсних ключів, кожен ключ складається з силового вимикача та роз'єднувача, кожен перший вивід кожного ключа першої групи приєднаний по одному до одного виводу багатофазного виходу вхідного трифазнобагатофазного перетворювача кількості фаз, а кожен другий вивід кожного ключа першої групи приєднаний по одному до одного проводу лінійної фази початку лінії вставки, кожен перший вивід ключа другої групи приєднаний по одному до одного виводу багатофазного входу вихідного трифазно-багатофазного перетворювача кількості фаз, а кожен другий вивід кожного ключа другої групи приєднаний по одному до одного проводу лінійної фази кінця лінії вставки. До лінії вставки введені резервний провід лінії вставки, а також третя та четверта групи однополюсних ключів, при цьому кожен перший вивід кожного ключа третьої групи приєднаний по одному до одного виводу багатофазного виходу вхідного трифазно-багатофазного перетворювача кількості фаз, а кожен другий вивід кожного ключа третьої групи приєднаний до початку резервного проводу лінії вставки, кожен перший вивід кожного ключа четвертої групи приєднаний по одному до одного виводу багатофазного входу вихідного трифазнобагатофазного перетворювача кількості фаз, а кожен другий вивід кожного ключа четвертої групи приєднаний до кінця резервного проводу лінії вставки. До вставки внесені додаткові стабілізатори фаз, які рознесені вздовж лінії вставки і приєднані до лінії вставки у проміжних пунктах, які ділять лінію вставки на приблизно однакові відрізки, або приєднані до лінії вставки у пунктах зміни рельєфу траси лінії вставки. Однополюсні ключі виконані у вигляді електромеханічних пристроїв. Однополюсні ключі виконані на основі напівпровідникових пристроїв. Лінія вставки виконана трифазною трипровідною. Лінія вставки виконана трифазною чотирипровідною, четвертий провід якої виконує роль нульової фази. Паралельно проводу нульової фази приєднаний природний або штучний електропровідний об'єкт, наприклад земля, морська вода, металева труба, трос, тощо. Лінія вставки виконана чотирифазною чотирипровідною. Лінія вставки виконана чотирифазною п'ятипровідною, п'ятий провід якої виконує роль нульової фази. Паралельно проводу нульової фази чотирифазної п'ятипровідної лінії вставки приєднаний електропровідний об'єкт, наприклад земля, морська вода, металева труба, трос, тощо. Лінія вставки виконана п'ятифазною п'ятипровідною. Лінія вставки виконана п'ятифазною шестипровідною, у якої шостий провід виконує роль нульової фази. Паралельно проводу нульової фази п'ятифазної шестипровідної лінії вставки приєднаний природний або штучний електропровідний об'єкт, наприклад земля, морська вода, металева труба, тощо. Лінія вставки виконана шестифазною шестипровідною. Лінія вставки виконана шестифазною шестипровідною і містить дві трифазні трипровідні лінії, які виконані у вигляді однієї дволанцюгової лінії. У вставку введені п'ята та шоста групи ключів, вхідний та вихідний перетворювачі кількості фаз, а також вхідний та вихідний стабілізатори фаз або фільтри струмів нульової послідовності виконані з кратною, наприклад, подвоєною кількістю фаз, наприклад, дванадцятифазними при шести проводах лінії вставки, кожен вивід багатофазного виходу з парним номером вхідного трифазно-багатофазного перетворювача кількості фаз приєднаний до першого виводу однополюсного ключа п'ятої групи, другий вивід однополюсного ключа п'ятої групи приєднаний по одному до початку одного проводу лінійної фази лінії вставки, кожен вивід з парним номером багатофазного входу вихідного трифазно-багатофазного перетворювача кількості фаз приєднаний до першого виводу однополюсного ключа шостої групи, другий вивід однополюсного ключа шостої групи приєднаний до кінця проводу лінійної фази лінії вставки. 4 UA 102150 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Лінія вставки виконана шестифазною семипровідною, сьомий провід якої є проводом нульової фази. Паралельно проводу нульової фази шестифазної семипровідної лінії вставки приєднаний електропровідний об'єкт, наприклад земля, морська вода, металева труба, трос, тощо. Багатофазний вихід або вхід трифазно-багатофазного перетворювача кількості фаз виконаний з пофазно симетричною системою напруг. Фазні напруги багатофазного виходу трифазно-багатофазного перетворювача кількості фаз однакові за величиною, а фазні кути між векторами фазних напруг не однакові і періодично чергуються через один, наприклад, вектор фазної напруги фази В відстає від вектора фазної напруги фази А на кут 30° (π/6), при цьому вектор фазної напруги фази В випереджає вектор фазної напруги фази С на кут 90° (π/2), і т.і. Лінія вставки виконана дев'ятифазною дев'ятипровідною. Лінія вставки виконана дев'ятифазною десятипровідною, у якої десятий провід виконує роль нульової фази. Паралельно проводу нульової фази дев'ятифазної десятипровідної лінії вставки приєднаний електропровідний об'єкт, наприклад земля, морська вода, металева труба, трос, тощо. Лінія вставки виконана дванадцятифазною дванадцятипровідною. Лінія вставки виконана дванадцятифазною тринадцятипровідною, у якої тринадцятий провід виконує роль нульової фази. Паралельно проводу нульової фази дванадцятифазної тринадцятипровідної лінії вставки приєднаний електропровідний заземлений об'єкт, наприклад земля, морська вода, металева труба, трос, тощо. До вставки внесена принаймні одна група додаткових затискачів лінійних фаз трифазних напруг, принаймні один додатковий перетворювач кількості фаз та принаймні один додатковий стабілізатор фаз або принаймні один додатковий фільтр струмів нульової послідовності, кожен затискач принаймні однієї групи затискачів лінійних фаз трифазних напруг по одному приєднаний до одного виводу трифазного входу принаймні одного додаткового перетворювача кількості фаз, а кожен вивід багатофазного виходу принаймні одного додаткового перетворювача кількості фаз приєднаний по одному до одного проводу лінійних фаз лінії вставки у проміжному пункті лінії вставки та приєднаний до одного виводу додаткового стабілізатора фаз або до одного виводу додаткового фільтра струмів нульової послідовності, через що утворена схема належить до магістральної вставки змінного струму. Початок та кінець магістральної вставки змінного струму з'єднані у кільце, через що утворена схема належить до кільцевої вставки змінного струму. До вставки внесені принаймні одна додаткова багатофазна лінія вставки, принаймні один перетворювач кількості фаз, принаймні один стабілізатор фаз або принаймні один фільтр струмів нульової послідовності та принаймні одна група затискачів лінійних фаз трифазних напруг, кожен затискач принаймні однієї додаткової групи затискачів лінійних фаз трифазних напруг по одному приєднаний до виводів трифазного входу принаймні одного додаткового перетворювача кількості фаз, а кожен вивід багатофазного виходу принаймні одного додаткового перетворювача кількості фаз приєднаний по одному до виводу лінійних фаз додаткового стабілізатора фаз або додаткового фільтра струмів нульової послідовності та до одного проводу принаймні однієї додаткової багатофазної лінії вставки, а кожен провід кінця принаймні однієї додаткової багатофазної лінії вставки приєднаний по одному до одного однойменного проводу лінії вставки у проміжному пункті лінії вставки, через що утворена схема належить до радіальної вставки змінного струму. Багатофазні виходи додаткових перетворювачів кількості фаз та додаткових стабілізаторів фаз або фільтрів струмів нульової послідовності споряджені нульовою фазою, з'єднаною з силовим контуром заземлення. Перетворювач кількості фаз виконаний у вигляді трьох трифазно-трифазних трансформаторів, потужність третього трансформатора більша у корінь з трьох за потужність кожного з двох перших трансформаторів, кожен вивід зірки або трикутника первинних обмоток кожного з трансформаторів приєднаний до одного однойменного затискача входу вставки, початкові виводи вторинних обмоток третього з трьох трансформаторів ввімкнені у зворотну трипроменеву зірку, два кінцеві виводи першої та третьої вторинних обмоток, наприклад, фаз "А" та "С" першого трансформатора приєднані до кінцевого виводу другої вторинної обмотки (фази "В") третього трансформатора, два кінцеві виводи першої та другої вторинних обмоток, наприклад, "А" та "В" другого трансформатора приєднані до кінцевого виводу третьої вторинної обмотки (фази "С") третього трансформатора, кінцевий вивід другої вторинної обмотки першого трансформатора та кінцевий вивід третьої вторинної обмотки другого трансформатора 5 UA 102150 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 приєднані до кінцевого виводу першої обмотки третього трансформатора, спільний вузол вторинних обмоток третього трансформатора, ввімкнених у зворотну трипроменеву зірку, є виводом нульової фази трифазно-шестифазного перетворювача кількості фаз, а шість початкових виводів вторинних обмоток першого та другого трансформаторів є виводами багатофазного трифазно-шестифазного перетворювача кількості фаз.. Вхідний стабілізатор фаз або вхідний фільтр струмів нульової послідовності суміщений з вхідним трифазно-багатофазним перетворювачем кількості фаз. До вставки змінного струму введено багатофазний регулятор або стабілізатор напруги, вхідні та вихідні виводи якого ввімкнені у розсічку виводів трифазно-багатофазного перетворювача кількості фаз. Регулятор або стабілізатор напруги суміщений з вхідним або вихідним стабілізатором фаз, або ж із вхідним або вихідним фільтром струмів нульової послідовності. До вставки змінного струму введений регулятор симетрії вихідних напруг лінії вставки, ввімкнений у розсічку виводів трифазно-багатофазного перетворювача кількості фаз. Регулятор симетрії вихідних напруг лінії вставки суміщений з стабілізатором фаз або з фільтром струмів нульової послідовності, або ж із трифазно-багатофазним перетворювачем кількості фаз. До вставки змінного струму введений один фазозсуваючий трансформатор або фазозсуваючий автотрансформатор, ввімкнений у розсічку виводів трифазно-багатофазного перетворювача кількості фаз. Фазозсуваючий трансформатор або автотрансформатор суміщений із трифазнобагатофазним перетворювачем кількості фаз, або ж із стабілізатором фаз або фільтром струмів нульової послідовності, або регуляторами напруги, або регулятором симетрії трифазних напруг. Роль стабілізатора фаз, перетворювача кількості фаз та регулятора напруги виконує трансформатор зі схемою обмоток трикутник-трикутник, облаштований виводами обмоток та ключами у колах первинної або вторинної обмоток вказаного трансформатора. Стабілізатор фаз містить принаймні чотири виводи, тристрижневий магнітопровід та принаймні шість обмоток, які розміщені по дві на стрижнях магнітопроводу, кожні дві обмотки, які розміщені на різнойменних стрижнях магнітопроводу, між собою з'єднані послідовно однойменними виводами, і утворюють одне послідовне з'єднання обмоток, принаймні шість обмоток утворюють принаймні три вказані послідовні з'єднання двох обмоток, перші виводи двох послідовних з'єднань двох обмоток з'єднані між собою і приєднані до першого виводу стабілізатора фаз, другі виводи двох послідовних з'єднань двох обмоток по одному приєднані до другого та до третього виводів стабілізатора фаз, перший вивід третього послідовного з'єднання двох обмоток приєднаний або до першого, або до другого, або до третього виводу стабілізатора фаз, а другий вивід третього послідовного з'єднання двох обмоток приєднаний до четвертого виводу стабілізатора фаз. До першого виводу стабілізатора фаз приєднані початкові виводи обмоток, причому з'єднання основних обмоток стабілізатора фаз утворює топографічне зображення "ківш". До першого виводу стабілізатора фаз одна обмотка першого послідовного з'єднання приєднана початковим виводом, а одна обмотка другого послідовного з'єднання приєднана кінцевим виводом. До першого виводу стабілізатора фаз різнойменними виводами приєднані дві обмотки, які розташовані на різнойменних стрижнях магнітопроводу, причому з'єднання основних обмоток стабілізатора фаз утворює топографічне зображення "гора". До першого виводу стабілізатора фаз різнойменними виводами приєднані дві обмотки, причому з'єднання основних обмоток стабілізатора фаз утворює топографічне зображення "горб". Стабілізатор фаз містить шість обмоток, розміщених по дві обмотки на кожному стрижні тристрижневого магнітопроводу, кожні дві обмотки, які розміщені на різнойменних стрижнях магнітопроводу, між собою з'єднані однойменними виводами і утворюють послідовне з'єднання обмоток, три такі послідовні з'єднання двох обмоток між собою ввімкнені за схемою зиґзаґ однойменнимививодами у вузол, причому цей вузол трьох послідовних з'єднань двох обмоток приєднаний до проводу нульової фази лінії вставки та до нульової фази перетворювача кількості фаз, а кожен другий вивід трьох послідовних з'єднань двох обмоток по одному приєднаний до одного виводу лінійної фази трифазно-багатофазного перетворювача кількості фаз та до одного проводу лінійної фази лінії вставки. На кожному стрижні магнітопроводу стабілізатора фаз розташовані дві обмотки, кожні дві обмотки, які розміщені на різнойменних стрижнях магнітопроводу, між собою з'єднані однойменними виводами і утворюють послідовне з'єднання обмоток, перші виводи трьох 6 UA 102150 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 послідовних з'єднань двох обмоток увімкнені різнойменними виводами у вузол, причому цей вузол трьох послідовних з'єднань двох обмоток приєднаний до проводу нульової фази лінії вставки та до нульової фази перетворювача кількості фаз, а кожен другий вивід трьох послідовних з'єднань двох обмоток по одному приєднаний до одного виводу лінійних фаз трифазно-багатофазного перетворювача кількості фаз та до одного проводу лінійної фази лінії вставки, причому з'єднання обмоток стабілізатора фаз утворює топографічне зображення "лямбда". Лінія вставки містить шість проводів, або одну дволанцюгову лінію, стабілізатор фаз містить дев'ять обмоток, на кожному стрижні магнітопроводу стабілізатора фаз розташовано по три обмотки, кожні три обмотки, які розташовані на різнойменних стрижнях магнітопроводу, між собою ввімкнені у трипроменеву зірку однойменними першими виводами, в результаті чого утворились три схеми однакових трипроменевих зірок, кожен один вивід кожної з трьох зірок, взятий від обмоток, які розміщені на різнойменних стрижнях, приєднаний до виводу нульової фази стабілізатора фаз, а кожен вивід з решти шести виводів трипроменевих зірок по одному приєднані до одного виводу лінійних фаз перетворювача кількості фаз та по одному приєднані до проводу лінійних фаз лінії вставки, причому з'єднання основних обмоток стабілізатора фаз утворює топографічне зображення "сніжинка". Лінія вставки містить сім проводів, або одну дволанцюгову лінію з додатковим проводом, сьомий провід лінії вставки або додатковий провід дволанцюгової лінії виконує роль нульової фази лінії вставки, вивід нульової фази стабілізатора фаз, виконаного за схемою "сніжинка" приєднаний до виводу нульової фази перетворювача кількості фаз та до проводу нульової фази лінії вставки. Лінія вставки містить шість проводів, або одну дволанцюгову лінію, стабілізатор фаз містить дванадцять обмоток, які однакові за кількістю витків, на кожному стрижні магнітопроводу стабілізатора фаз розташовані чотири основні обмотки, кожні дві обмотки, які розташовані на одному (спільному) стрижні, між собою з'єднані різнойменними виводами і утворюють послідовні з'єднання двох обмоток, кожний вузол такого з'єднання вказаних двох обмоток по одному приєднаний до одного виводу перетворювача кількості фаз, а всі послідовні з'єднання двох обмоток з'єднані між собою однойменними виводами у замкнутий ланцюг, причому з'єднання обмоток стабілізатора фаз утворює топографічне зображення "шестикутник". Лінія вставки містить шість проводів, або одну дволанцюгову лінію, два трифазнодванадцятифазні перетворювачі кількості фаз, два стабілізатори фаз та два перемикачі фаз, до кожного стабілізатора фаз внесені додаткові вісімнадцять обмоток, на кожному стрижні магнітопроводу розміщено по десять обмоток, стабілізатор містить дванадцять послідовних з'єднань обмоток двох видів, перший вид послідовних з'єднань обмоток включає дві послідовно з'єднані однойменними виводами і рівні за кількістю витків обмотки, і становить двообмоткове з'єднання; другий вид послідовних з'єднань обмоток включає три послідовно з'єднані обмотки, дві з яких з'єднані між собою різнойменними виводами, а третя обмотка приєднана до однієї з перших двох обмоток однойменними виводами, кількість витків обмотки двообмоткового з'єднання відноситься до кількостей витків обмоток триобмоткового з'єднання відносяться між собою як 0,866:0,5:1, виводи кожного двообмоткового з'єднання приєднані до триобмоткових з'єднань переміжно і так, що всі послідовні з'єднання між собою ввімкнуті у дванадцятикутник, точки приєднання двообмоткових та триобмоткових послідовних з'єднань обмоток є вузлами дванадцятифазної системи напруг стабілізатора фаз, причому кожен указаний вузол є виводом фази стабілізатора фаз, кожен вивід фази стабілізатора фаз по одному приєднаний до одного виводу багатофазного виходу трифазно-дванадцятифазного перетворювача кількості фаз, виводи якого через перемикач приєднані до шестифазної шестипровідної лінії вставки. Лінія вставки містить шість проводів або одну дволанцюгову лінію, два трифазнодванадцятифазні перетворювачі кількості фаз та два перемикачі фаз, до стабілізатора фаз внесені двадцять чотири додаткові обмотки, на кожному стрижні магнітопроводу стабілізатора фаз розміщено по дванадцять обмоток, стабілізатор містить дванадцять послідовних з'єднань обмоток одного триобмоткового виду, кожні три обмотки, які розміщені на різнойменних стрижнях магнітопроводу, між собою з'єднані послідовно, у кожному триобмотковому послідовному з'єднанні обмоток кількості витків обмоток відносяться між собою як 1:0.732:0,267, всі послідовні триобмоткові з'єднання між собою з'єднані у дванадцятикутник, точки приєднання триобмоткових послідовних з'єднань є вузлами дванадцятифазної системи напруг стабілізатора фаз, причому кожен указаний вузол є виводом фази стабілізатора фаз, кожен вивід фази стабілізатора фаз по одному приєднаний до одного виводу багатофазного виходу трифазнодванадцятифазного перетворювача кількості фаз, виводи якого через перемикач приєднані до шестифазної шестипровідної лінії вставки. 7 UA 102150 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Лінія вставки містить шість проводів або одну дволанцюгову лінію, трифазно-шестифазні перетворювачі кількості фаз та стабілізатори фаз, які містять дванадцять обмоток, ці обмотки однакові за кількістю витків, на кожному стрижні магнітопроводу стабілізатора фаз розташовані чотири обмотки, кожні дві обмотки, які розташовані на різнойменних стрижнях магнітопроводу, між собою ввімкнені різнойменними виводами, в результаті утворені шість послідовних з'єднань двох обмоток, кожен вузол між двома послідовними з'єднаннями двох обмоток стабілізатора фаз є виводом фази і по одному приєднаний до одного виводу лінійної фази шестифазного виходу або входу трифазно-шестифазного перетворювача кількості фаз, а кожен вивід шестифазного входу або виходу трифазно-шестифазного перетворювача кількості фаз приєднаний по одному до одного проводу шестифазної або дволанцюгової лінії вставки, причому з'єднання обмоток стабілізатора фаз утворює топографічне зображення "зірковий дванадцятикутник". До кожного з стабілізаторів фаз, виконаних за схемою зіркового дванадцятикутника, внесена перша група обмоток, яка складається з шести додаткових обмоток, розміщених по дві обмотки на кожному стрижні магнітопроводу, кожні дві додаткові обмотки, які розміщені на різнойменних стрижнях магнітопроводу і між собою ввімкнені послідовно, шість додаткових обмоток ввімкнені у шестикутник, вершини якого приєднані до непарних вузлів стабілізатора фаз, виконаного за схемою зіркового дванадцятикутника. До кожного з стабілізаторів фаз, виконаних за схемою зіркового дванадцятикутника, внесена друга група обмоток, яка складається з трьох обмоток, три додаткові обмотки другої групи розміщені по одній на кожному стрижні магнітопроводу, три додаткові обмотки другої групи між собою ввімкнені одними однойменними виводами у трипроменеву зірку і приєднані до виводу нульової фази стабілізатора фаз, другі однойменні виводи трипроменевої зірки приєднані до вузлів шестикутника. Стабілізатор фаз виконаний за схемою фільтра струмів нульової послідовності. Стабілізатор фаз виконаний за схемою автотрансформатора Скота. Стабілізатор фаз виконаний за А-подібною схемою. Стабілізатор фаз виконаний за схемою однофазних трансформатора та автотрансформатора. Стабілізатор фаз виконаний за схемою трикутник - трикутник. В перетворювачі кількості фаз, стабілізаторі фаз, регуляторах напруги та симетрії напруг, а також у фазозсуваючому трансформаторі або автотрансформаторі провідники обмоток на стрижнях магнітопроводу розташовані так, що кожен провідник однієї обмотки оточений провідниками іншої обмотки і навпаки. Вставка змінного струму оснащена декількома групами додаткових однополюсних ключів, кількість яких кратна кількості фаз входу або виходу перетворювача кількості фаз, кожна група ключів призначена для виконання окремих функцій з такого ряду: перехід на симетричний режим лінії вставки, регулювання величини напруг лінії вставки, регулювання симетрії лінії вставки, зміна напряму та величини перетоку енергії, виконання поточного ремонту або профілактики елементів вставки, тощо. Вставка змінного струму оснащена принаймні одним додатковим вхідним трифазнобагатофазним перетворювачем кількості фаз, принаймні одним додатковим вхідним стабілізатором фаз, принаймні одним додатковим швидкодіючим триполюсним ключем, принаймні однією першою групою додаткових однополюсних ключів та трьома додатковими вхідними затискачами трифазних лінійних фаз вставки, причому вхідні додаткові затискачі через швидкодіючий триполюсний ключ приєднані до трифазного входу кожного вхідного додаткового трифазно-багатофазного перетворювача кількості фаз, а кожен вивід багатофазного виходу додаткового трифазно-багатофазного перетворювача кількості фаз приєднаний через один однополюсний ключ першої додаткової групи до проводу лінійної фази початку лінії вставки. Вставка змінного струму оснащена принаймні одним додатковим вихідним трифазнобагатофазним перетворювачем кількості фаз, принаймні одним додатковим вихідним стабілізатором фаз, принаймні одним додатковим швидкодіючим триполюсним ключем, принаймні однією другою групою додаткових однополюсних ключів та трьома додатковими вихідними затискачами трифазних лінійних фаз вставки, причому вихідні додаткові затискачі через швидкодіючий триполюсний ключ приєднані до трифазного виходу кожного вихідного додаткового трифазно-багатофазного перетворювача кількості фаз, а кожен вивід багатофазного входу додаткового трифазно-багатофазного перетворювача кількості фаз приєднаний через один однополюсний ключ другої додаткової групи по одному до проводу лінійної фази кінця лінії вставки. 8 UA 102150 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Стабілізатор фаз містить елементарні автотрансформатори, кожен з яких містить принаймні першу та другу гальванічно незв'язані обмотки, магнітопровід, принаймні три затискачі, які є ознакою автотрансформаторного зв'язку, а також відповідні елементи осьової та радіальної компенсації магнітних полів розсіювання, викликаних струмами навантаження, при цьому перший із затискачів приєднаний до початку першої обмотки, другий затискач приєднаний до кінця першої обмотки, а третій затискач приєднаний до кінця другої обмотки, до стабілізатора фаз введено першу додаткову та другу додаткову гальванічно незв'язані обмотки, кількість витків першої додаткової обмотки дорівнює кількості витків першої обмотки, а кількість витків другої додаткової обмотки дорівнює кількості витків другої обмотки, перша обмотка розміщена на стрижні магнітопроводу, друга обмотка розміщена поверх неї так, що охоплює першу обмотку, напрямки намотки першої та другої обмоток співпадають, при цьому перша та друга обмотки утворюють першу котушку, друга додаткова обмотка розміщена на стрижні магнітопроводу, перша додаткова обмотка розміщена поверх неї і охоплює другу додаткову обмотку, напрямки намотки першої додаткової та другої додаткової обмоток співпадають між собою і є протилежними до напрямків намотки першої та другої обмоток, при цьому перша та друга додаткові обмотки утворюють другу котушку, витки першої котушки розміщені на певній відстані в осьовому напрямку від витків другої котушки, причому вказана відстань обумовлена величиною пробивної напруги між найближчими витками першої та другої котушок, початок першої обмотки з'єднаний з кінцем першої додаткової обмотки, кінець першої обмотки з'єднаний з початком першої додаткової обмотки, початок другої обмотки з'єднаний з кінцем другої додаткової обмотки, а початок намотки другої додаткової обмотки з'єднаний з кінцем другої обмотки. Стабілізатор фаз містить елементарні трансформатори, кожен з яких містить принаймні один четвертий затискач, з'єднаний з початком другої обмотки, перший та другий затискачі є вхідними затискачами трансформаторного зв'язку, а третій та четвертий затискачі є вихідними затискачами трансформаторного зв'язку. До вставки внесений однофазний дросель або однофазний трансформатор, який містить круглий або стрижневий магнітопровід та гальванічно розв'язані обмотки, кількість яких дорівнює кількості фаз перетворювача кількості фаз, виводи кожної обмотки однофазного дроселя або трансформатора ввімкнені у розсічку виводів перетворювача кількості фаз. Лінія вставки виконана у вигляді повітряної електричної лінії. Лінія вставки виконана у вигляді кабельної електричної лінії. Обмотки стабілізатора фаз навиті плоским проводом, у якого відношення висоти перетину поперечного перерізу до ширини знаходиться у межах від 0,05 до 0.5. Обмотки стабілізатора фаз намотані мідною або алюмінієвою фольгою, у поперечному перетині якої відношення висоти до ширини перетину знаходиться у межах від 0,1 до 0.0001. Вставка устаткована швидкодіючими пристроями захисту від міжфазних та фазних коротких замикань, дія яких направлена на відключення вхідних та вихідних однополюсних ключів одного проводу одночасно з обох кінців лінії вставки, причому такі ключі містять електромеханічні, напівпровідникові або комбіновані з них силові ключі, які укомплектовані розчеплювачами. Проводи лінії вставки покриті ізоляцією. До кожної фази лінії вставки внесені додаткові проводи, кожна фаза лінії вставки виконана з розщепленими проводами, до кожної фази лінії вставки введені принаймні одна пара електромагнітних елементів, взятих з числа або дроселів або транс-реакторів або однофазних трансформаторів, кількість електромагнітних елементів кратна подвоєній кількості фаз лінії вставки, кожен один провід фази лінії вставки та непарна кількість додаткових проводів фази утворюють групу розщеплених проводів фази, яка містить парну або непарну кількість розщеплених проводів, розщеплені проводи у кожній фазі гальванічно розв'язані один від одного, електромагнітні елементи розміщені у крайніх або/та проміжних пунктах лінії вставки, кожен електромагнітний елемент (або дросель, або транс-реактор, або однофазний трансформатор) містить одну або декілька пар обмоток, кожні дві обмотки електромагнітного елементу ввімкнені між собою послідовно різнойменними виводами, кожен вузол (точка) послідовного з'єднання двох указаних обмоток кожної пари електромагнітного елементу приєднаний до виводу однойменної фази перетворювача кількості фаз та до виводу однойменної фази стабілізатора фаз, а кожен з решти виводів електромагнітного елементу приєднаний по одному до одного виводу кожного із розщеплених проводів однойменної фази лінії вставки. До кожної фази лінії вставки внесені додаткові проводи, кожна фаза лінії вставки виконана з розщепленими проводами, до кожної фази лінії вставки введені принаймні одна пара електромагнітних елементів, взятих з числа або дроселів, або транс-реакторів, або однофазних 9 UA 102150 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 трансформаторів, кількість електромагнітних елементів кратна подвоєній кількості фаз лінії вставки, кожен один провід фази лінії вставки та додаткові проводи фази утворюють групу розщеплених проводів фази, яка містить парну або непарну кількість розщеплених проводів, розщеплені проводи у кожній приблизно півгрупі проводів гальванічно зв'язані між собою, електромагнітні елементи розміщені у крайніх або проміжних пунктах лінії вставки, кожен електромагнітний елемент (два дроселі, або транс-реактор, або однофазний трансформатор) містить одну пару обмоток, ці дві обмотки електромагнітного елементу ввімкнені між собою послідовно різнойменними виводами, вузол (точка) послідовного з'єднання двох указаних обмоток електромагнітного елементу приєднаний до виводу однойменної фази перетворювача кількості фаз та до виводу однойменної фази стабілізатора фаз, один з виводів електромагнітного елементу приєднаний до приблизно першої половини групи розщеплених гальванічно зв'язаних проводів фази лінії вставки, а другий з виводів електромагнітного елементу приєднаний до другої приблизно половини групи розщеплених гальванічно зв'язаних проводів фази лінії вставки. До вставки внесений багатофазний двигун та стабілізатор фаз, кількість фаз та лінійні напруги яких відповідно дорівнюють кількості фаз та лінійним напругам лінії вставки, виводи багатофазного двигуна та стабілізатора фаз приєднані до проводів лінії вставки. Багатофазний двигун та стабілізатор фаз суміщені і виготовлені у вигляді багатофазного двигуна, який має властивості стабілізатора фаз. До вставки внесений багатофазний генератор та стабілізатор фаз, кількість фаз та лінійні напруги яких дорівнюють відповідно кількостям фаз та лінійним напругам лінії вставки, виводи багатофазного генератора та стабілізатора фаз приєднані до проводів лінії вставки. Багатофазний генератор та стабілізатор фаз суміщені і виготовлені у вигляді багатофазного генератора, який має властивості стабілізатора фаз. Для детального розуміння суті винаходу на фіг. 1-38 дані необхідні креслення. На фіг. 1 показана типова блок-схема вставки змінного струму. На фіг. 2 показана типова блок-схема вставки змінного струму з проводом нульової фази. На фіг. 3 дана типова блок-схема вставки змінного струму з додатковим резервним проводом лінії вставки. На фіг. 4. дана блок-схема вставки змінного струму з додатковими стабілізаторами фаз або фільтрами струмів нульової послідовності, розміщеними вздовж лінії вставки. На фіг. 5 зображена блок-схема вставки змінного струму з додатковими перемикачами та внутрішнім резервним проводом лінії вставки. На фіг. 6 накреслений один з варіантів топографічного зображення дванадцятифазної обмотки стабілізатора фаз або ж вторинної обмотки перетворювача кількості фаз. На фіг. 7 дана шестифазна векторна система напруг перетворювача кількості фаз. На фіг. 8 вказана шестифазна векторна система напруг на приймальному кінці шестифазної лінії вставки при обриві проводу однієї з фаз та генерації напруги штучної фази у обірваному кінці одного проводу лінії вставки. На фіг. 9 зображена шестифазна векторна система напруг на приймальному кінці шестифазної лінії вставки при обриві двох проводів двох фаз та генерації напруги штучних фаз у обірваних кінцях двох проводів лінії вставки. На фіг. 10 зображена дванадцятифазна векторна система напруг на приймальному кінці шестифазної лінії вставки при обриві проводів двох фаз та переходу роботи лінії вставки на чотирифазну чотирипровідну лінію вставки. На фіг. 11 дана шестифазна векторна система напруг на приймальному кінці шестифазної лінії вставки при обриві трьох проводів трьох фаз та при генерації напруги трьох штучних фаз у обірваних кінцях лінії вставки. На фіг. 12-16 представлені векторні діаграми варіантів шестифазних трифазно симетричних систем напруг перетворювачів кількості фаз та стабілізаторів фаз. На фіг. 17 дана блок-схема магістральної вставки змінного струму. На фіг. 18 зображена блок-схема радіальної вставки змінного струму. На фіг. 19 вказаний фрагмент підстанції, яка містить типову частину шестипровідної вставки змінного струму з трьома трифазно-трифазними трансформаторами та стабілізатором фаз, виконаним за схемою зірки Давида. На фіг. 20 вказаний фрагмент підстанції, яка містить типову частину шестипровідної вставки змінного струму зі схемою регулювання напруг та симетрії "відкритий трикутник". На фіг. 21 зображені варіанти принципових схем основних частин стабілізаторів фаз та перетворювачів кількості фаз, виконаних за топографічними зображеннями "ківш", "гора" та "горб". 10 UA 102150 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 На фіг. 22 показані варіанти принципових схем стабілізаторів фаз та перетворювачів кількості фаз, одержаних за основною частиною "ківш". На фіг. 23 дано топографічне зображення стабілізатора фаз та частини вставки змінного струму, виконана за схемою зиґзаґ, для генерації третьої фази чотирипровідної вставки змінного струму. На фіг. 24 зображена блок-схема підстанції вставки змінного струму, виконана за схемою лямбда для генерації третьої фази трифазної чотирипровідної вставки змінного струму. На фіг. 25 показана блок-схема підстанції вставки змінного струму, у якої стабілізатор фаз виконаний за схемою "сніжинка" для шестифазної шестипровідної вставки змінного струму. На фіг. 26 показана блок-схема підстанції вставки змінного струму, у якої стабілізатор фаз виконаний за схемою "сніжинка" для шестифазної шестипровідної вставки змінного струму з проводом нульової фази. На фіг. 27 подана блок-схема підстанції вставки змінного струму, у якої стабілізатор фаз виконаний за схемою "зірка Давида" та її варіантами для шестифазної шестипровідної вставки змінного струму. На фіг. 28 дана блок-схема підстанції вставки змінного струму, у якої стабілізатор фаз виконаний за схемою "шестикутник" для шестифазної семипровідної вставки змінного струму. На фіг. 29 поданий перший варіант блок-схеми підстанції вставки змінного струму з перемикачем, у якої стабілізатор фаз та вихідні обмотки перетворювача кількості фаз виконані дванадцятифазними. На фіг. 30 поданий другий варіант блок-схеми підстанції вставки змінного струму з перемикачем, у якої стабілізатор фаз та вихідні обмотки перетворювача кількості фаз виконані дванадцятифазними. На фіг. 31 показаний третій варіант блок-схеми підстанції вставки змінного струму з перемикачем, у якої стабілізатор фаз та вихідні одмотки перетворювача кількості фаз виконані дванадцятифазними. На фіг. 32 подана блок-схема вставки змінного струму з резервуванням стабілізаторів фаз та перетворювачів кількості фаз. На фіг. 33 зображена блок-схема шестифазної вставки змінного струму, у якої стабілізатори фаз суміщені з перетворювачами кількості фаз. На фіг. 34 показана принципова схема виконання автотрансформатора з компенсацією вертикальної та горизонтальної складової магнітних полів розсіювання у стабілізаторі фаз вставки змінного струму. На фіг. 35 зображена просторова конструкція виконання автотрансформатора або трансформатора з компенсацією вертикальної та горизонтальної складової магнітних полів розсіювання у стабілізаторі фаз вставки змінного струму. На фіг. 36 зображена просторова конструкція розмагнічуючих котушок автотрансформатора або трансформатора з компенсацією вертикальної та горизонтальної складової магнітних полів розсіювання у стабілізаторі фаз вставки змінного струму. На фіг. 37 представлена принципова схема виконання однофазного трансформатора з компенсацією вертикальної та горизонтальної складової магнітних полів розсіювання у стабілізаторі фаз вставки змінного струму. На фіг. 38 показана блок-схема виконання вставки змінного струму з однофазним дроселем. На фіг. 39 показана блок-схема виконання вставки змінного струму з нанесенням систем напруг та струмів у кожному характерному перетині елементів вставки змінного струму. На фіг. 40 зображена блок-схема вставки з транс-реакторами та розщепленими проводами у кожній фазі лінії вставки. На фіг. 41 дана блок-схема вставки з транс-реакторами, з розщепленими проводами у кожній фазі лінії вставки та з проміжним стабілізатором фаз. На фіг. 42 показана блок-схема живлення багатофазного двигуна з паралельно ввімкненим стабілізатором фаз від лінії вставки. На фіг. 43 дана схема приєднання до лінії вставки багатофазного двигуна, суміщеного з стабілізатором фаз. На фіг. 44 представлені графіки залежності потужності на валу багатофазного двигуна, суміщеного з стабілізатором фаз, від кількості лінійних фаз вставки при обриві одного з лінійних проводів живлення. На фіг. 45 накреслена блок-схема живлення лінії вставки від багатофазного генератора зі стабілізатором фаз. На фіг. 46 показана схема приєднання до лінії вставки багатофазного генератора, суміщеного зі стабілізатором фаз. 11 UA 102150 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 На фіг. 47 представлені графіки залежностей коефіцієнту несиметрії напруг за нульовою послідовністю від кількості обривів фаз та струмів нульової послідовності для багатофазного генератора, суміщеного з стабілізатором фаз. На фіг. 1 позначено: А1, В1, С1 та А2, В2, С2 - вхідні та вихідні затискачі вставки змінного струму відповідно; 1 та 13 - вхідний та вихідний перетворювач кількості фаз відповідно; 2 та 12 вхідний та вихідний стабілізатор фаз або фільтр струмів нульової послідовності відповідно; 3 та 11 - початок та кінець лінії вставки змінного струму відповідно; 4-9 - проводи, наприклад, шестифазної лінії вставки; 10 - пункт (точка) обриву проводу лінійної фази, наприклад, А; Хлв та Rлв - реактивний та активний опір проводу лінійної фази лінії вставки. На фіг. 2 позначено: 14 та 25 - вхідний та вихідний перетворювач кількості фаз відповідно; 15 та 24 - вхідний та вихідний стабілізатор фаз або фільтр струмів нульової послідовності відповідно; 16-21 - проводи, наприклад, шестифазної лінії вставки; 22 - провід нульової фази лінії вставки; 23 - пункт (точка) обриву проводу лінійної фази, наприклад, А; 0 - провід нульової фази; Хов та Roв - реактивний та активний опір проводу нульової фази лінії вставки. Решта позначень співпадає з позначеннями фіг. 1. На фіг. 3 позначено: 26 та 37 - вхідні та вихідні затискачі вставки змінного струму відповідно; 27 та 36 - вхідний та вихідний перетворювач кількості фаз відповідно; 28 та 35 - вхідний та вихідний стабілізатор фаз або фільтр струмів нульової послідовності відповідно; 29 та 34 вхідна та вихідна групи ключів резервного проводу лінії вставки відповідно; 30 та 33 - вхідна та вихідна групи ключів проводів лінії вставки відповідно; 31 - проводи лінії вставки; 38 - силовий вимикач ключа; 39 - роз'єднувач ключа. На фіг. 4 позначено: 40 та 49 - вхідні та вихідні затискачі вставки змінного струму відповідно; 41 та 48 - вхідний та вихідний перетворювач кількості фаз відповідно; 42-лінія вставки; 43 та 47 вхідний та вихідний стабілізатор фаз або фільтр струмів нульової послідовності відповідно; 4446 - додаткові стабілізатори фаз; 50 - пункт (точка) розриву проводу однієї з фаз лінії вставки. На фіг. 5 позначено: 51 та 66 - вхідні та вихідні затискачі вставки змінного струму відповідно; 52 та 65 - вхідний та вихідний перетворювач кількості фаз відповідно; 53 та 64 - вхідний та вихідний стабілізатор фаз або фільтр струмів нульової послідовності відповідно; 54 та 63 вхідна та вихідна групи однополюсних ключів перемикача для заміни проводу лінії вставки та для заміни системи напруг лінії вставки; 58 та 61 - початок та кінець лінії вставки; 57 та 62 вхідна та вихідна групи однополюсних ключів перемикача для заміни проводу лінії вставки та для заміни системи напруг лінії вставки; 60 - пошкоджений (обірваний) провід лінії вставки; 55 силовий вимикач ключа; 56 - роз'єднувач ключа. На фіг. 6 позначено: 67-78 - виводи фаз дванадцятифазної системи напруг. На фіг. 7 позначено: А, В, С, D, E, F - вектори шестифазної системи напруг. На фіг. 8 позначено: В, С, D, E, F - вектори шестифазної системи напруг на п'яти непошкоджених проводах лінії вставки: А - вектор генерованої напруги (пунктирний вектор) шестифазної системи напруг на пошкодженому проводі у кінці лінії вставки. На фіг.9 позначено: В, С, Е та F - вектори напруг непошкоджених (діючих) проводів лінії вставки; А та D - вектори напруг пошкоджених (недіючих) проводів лінії вставки. На фіг. 10 позначено: 1, 4, 7 та 10 - вектори напруг дванадцятифазної системи на непошкоджених (діючих) проводах лінії вставки; 2, 3, 5, 6, 8, 9, 11, 12 - вектори напруг пошкоджених або непошкоджених (недіючих або діючих) проводах лінії вставки. На фіг. 11 позначено: А, В, F - вектори напруг шестифазної системи на пошкоджених (недіючих) проводах лінії вставки; С, D, Е, - вектори напруг на непошкоджених (діючих) проводах лінії вставки. На фіг. 12 позначено: А, В, С, D, E, F - вектори напруг трифазно-симетричної шестифазної системи напруг; така система напруг є частиною дванадцятифазної системи напруг перетворювачів кількості фаз та стабілізаторів фаз. На фіг. 13 позначено: В, С, D, Е та F - вектори напруг трифазно-симетричної шестифазної системи напруг на виході лінії вставки, п'ять проводів якої є непошкодженими (діючими); А вектор напруг на пошкодженому (обірваному) проводі шестифазної лінії вставки. На фіг. 14 позначено: В, С, Е та F - вектори напруг трифазно-симетричної шестифазної системи напруг на виході лінії вставки, чотири проводи якої є непошкодженими (діючими); А та D - вектор напруг на пошкоджених (обірваних) проводах шестифазної лінії вставки. На фіг. 15 позначено: В, С, та F - вектори напруг трифазно-симетричної шестифазної системи напруг на виході лінії вставки, три проводи якої є непошкодженими (діючими); A, D та Е - вектор напруг на пошкоджених (обірваних) проводах шестифазної лінії вставки. На фіг. 16 позначено: С, D та Е - вектори напруг трифазно-симетричної шестифазної системи напруг на виході лінії вставки, три проводи якої є непошкодженими (діючими); А, В та F 12 UA 102150 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 - вектор напруг на пошкоджених (обірваних) проводах шестифазної лінії вставки (режим максимальних струмів стабілізатора фаз). На фіг. 17 позначено: 81 - (основна) лінія вставки; 84, 87, 90 - додаткові лінії вставки; 79 та 82 - (основні) перетворювачі кількості фаз; 85, 88 та 91 - додаткові перетворювачі кількості фаз; 80 та 83 - (основні) стабілізатори фаз; 86, 89, 92 - додаткові перетворювачі кількості фаз; На фіг. 18 позначено: 98 - (основна) лінія вставки; 95, 102, 105 - додаткові лінії вставки; 96 та 103 - (основні) перетворювачі кількості фаз; 93, 100 та 106 - додаткові перетворювачі кількості фаз; 97 та 104 - (основні) стабілізатори фаз; 94, 101 та 107 — додаткові перетворювачі кількості фаз; 99 - пункт приєднання додаткових ліній 95, 102 та 105 до основної лінії вставки 98; 108 контур заземлення. На фіг. 19 позначено: Ав, Вв, Св - затискачі входу вставки; An, Bn, Cn, Dn, En, Fn - назви проводів шестипровідної лінії вставки; 109-111 - три трансформатори  /Y у ролі перетворювача кількості фаз 112; 113 - стабілізатор фаз; 114 - проводи лінії вставки. На фіг.20 позначено: Ав, Вв, Св - затискачі входу вставки; А, В, С, D, E, F - виводи перетворювача кількості фаз 134, суміщеного з регулятором напруги та/або симетрії напруги; 115 та 116 - обмотки сторони трикутника Ав та Св перетворювача кількості фаз 134, первинні обмотки якого ввімкнені у трикутник; 117 та 118- обмотки сторони трикутника Вв та Св перетворювача кількості фаз 134, 119 та 120 - обмотки сторони трикутника Ав та Вв перетворювача кількості фаз 134; 133 - вторинна обмотка перетворювача кількості фаз, суміщена з стабілізатором фаз. На фіг. 21,а позначено: В, С, 0 - затискачі джерела напруги, які є нерухомими вузлами; W1, W2, W3, W4 - обмотки схеми-основи для синтезу обмоток стабілізаторів фаз, трифазнобагатофазних перетворювачів кількості фаз, трифазно-багатофазних трансформаторів; α та β вузли між обмотками W1 та W2 і W3 та W4 відповідно; М - взаємна магнітна індуктивність між обмотками W2 та W4. На фіг. 21,6 та фіг.21,в позначення співпадають з позначеннями фіг. 21,а: На фіг. 22 позначено: А, В, С, 0 - затискачі лінійних та нульової фаз трифазного джерела напруг; 135 - пункт (точка) розриву провідника фази А; А1, А2, A3 та А4 - затискачі штучно згенерованих потенціалів фаз, показаних на площині комплексних змінних топографічного зображення і одержані методом синтезу; W1, W2, W3, W4 - обмотки схеми-основи для синтезу обмоток стабілізаторів фаз та трифазно-багатофазних перетворювачів кількості фаз; W5 та W6 - обмотки синтезованих фаз. На фіг. 23 позначено: А, В, С, 0 - виводи стабілізатора фаз; А1, В1, С1, 01 - вихідні виводи перетворювача кількості фаз; А2, В2, С2, 02 - вихідні виводи, приєднані до лінії вставки; W1-W6 - обмотки стабілізатора фаз, які ввімкнені за схемою зиґзаґ; Н - трифазне симетричне навантаження у ролі навантаження проводів лінії вставки; UA0, UB0, UC0 входу - фазні вхідні напруги джерела живлення у перетині Q1; UA0, UB0, UC0 виходу - фазні вихідні напруги навантаження у перетині Q2; Ів1, Ic1, І01 - лінійні вхідні струми та струм у нульовій фазі джерела живлення у перетині Q1; ІA2, Ів2, Іс2, І02 - лінійні вихідні струми та струм у нульовій фазі навантаження у перетині Q2; U 1, U2, U0 - вектори симетричних складових напруг прямої, зворотної та нульової послідовності напруг входу та виходу стабілізатора фаз. На фіг.24 позначено: А, В, С, 0 - виводи стабілізатора фаз 136 підстанції; 137 -перетворювач кількості фаз підстанції; 138 - лінії вставки. На фіг. 25,а позначено: А, В, С, D, E, F, 0 - виводи стабілізатора фаз 150; 139-147 - обмотки стабілізатора фаз; 148 - перетворювач кількості фаз; 149 - проводи лінії вставки. Позначення на фіг. 25,6 співпадає з позначеннями фіг.25,а. На фіг. 26,а позначено: 152 - перетворювач кількості фаз; 153 - проводи лінії вставки; 151 стабілізатор фаз. Решта позначень фіг. 26,а співпадає з позначеннями фіг. 24; 0 - вивід нульового робочого проводу стабілізатора фаз. Позначення на фіг. 26,6 співпадає з позначеннями фіг.26,а. На фіг. 27 позначено: А, В, С, D, E, F - виводи стабілізатора фаз; а, б, в, г, д, є - вузли з'єднань обмоток стабілізаторів фаз; 0 - вивід нульової фази стабілізатора фаз; 154 стабілізатор фаз; 155 - перетворювач кількості фаз; 156 - проводи лінії вставки. На фіг. 28 позначено: 157 - стабілізатор фаз; 158 - перетворювач кількості фаз; 159 проводи лінії вставки; решта позначень співпадає з позначеннями фіг.27. На фіг. 29 позначено: 1ф-12ф - порядкові номери виводів фаз стабілізатора фаз; 160 дванадцятифазний стабілізатор фаз; 161 - трифазно-дванадцятифазний перетворювач кількості фаз; 162 - перемикач фаз перетворювача кількості фаз та фаз проводів лінії вставки; 13 UA 102150 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 163 - проводи лінії вставки; q, r та р - обмотки, які входять до послідовних з'єднань обмоток, ввімкнених між виводами фаз. На фіг. 30 позначено: 1ф-12ф - порядкові номери виводів фаз стабілізатора фаз; u, v та w типові обмотки стабілізатора фаз; 164 - стабілізатор фаз; 165 - перетворювач кількості фаз; 166 - перемикач фаз перетворювача кількості фаз та фаз проводів лінії вставки; 167 - проводи лінії вставки. На фіг. 31 позначено: 1ф-12ф - порядкові номери виводів фаз стабілізатора фаз; u, v та w типові обмотки стабілізатора фаз; 168 - стабілізатор фаз; 169 - перетворювач кількості фаз; 170 - перемикач фаз перетворювача кількості фаз та фаз проводів лінії вставки; 171 - проводи лінії вставки. На фіг. 32,а позначено: 172, 173, 183, 184 - перетворювачі кількості фаз; 174, 175, 181, 182 стабілізатори фаз; 176, 177, 179, 180 - групи вимикачів (ключів); 178 - проводи лінії вставки; Ввх1 та Ввх2 - силові швидкодіючі вихідні, наприклад, тиристорні вимикачі; Ввих1 та Ввих1 вхідні силові швидкодіючі триполюсні ключі, наприклад, тиристорні вимикачі. На фіг. 32,б позначено: 185 - силовий вимикач ключа; 186 - роз'єднувач ключа. На фіг. 33 позначено: А1, В1, С1 та А2, В2, С2 - вхідні та вихідні затискачі лінії вставки; А, В, С, D, Е, F - проводи багатофазної лінії вставки; 187 та 194 - перетворювач кількості фаз, який суміщений зі стабілізатором фаз; 188 та 193 - групи вхідних та вихідних однополюсних ключів лінії вставки; 189 - проводи лінії вставки; 192 - пункт обриву одного з проводів, наприклад, проводу фази А; 190 та 191 - пункти початку та кінця міжфазного короткого замикання. На фіг. 34 позначено: Аі, Ві, Сі - виводи схеми автотрансформаторного зв'язку стабілізатора фаз; 195 та 198 - паралельні обмотки входу автотрансформатора; 196 та 197 - паралельні обмотки виходу автотрансформатора; N та м - осі обмоток. На фіг. 35 позначено: 199 та 200 - перші первинна та вторинна обмотки автотрансформатора; 201 та 202 - другі первинна та вторинна обмотки автотрансформатора; А1 та А-2 - підвузли вузла А першої та другої паралельно ввімкнених первинних обмоток; В-1 та В-2 - підвузли проміжного вузла В автотрансформатора; С-1 та С-2 - підвузли першої та другої паралельно ввімкнених вторинних обмоток; Ів/2 - половина вектора струму у вузлі В; ψ1,2 сумарний магнітний потік верхніх обмоток; ψ3,4 - сумарний магнітний потік нижніх обмоток. На фіг. 36 позначено: 203, 205, 207 та 209 - охоплюючі обмотки переміжних котушок автотрансформатора; 204, 206, 208 та 210 - охоплені обмотки переміжних котушок автотрансформатора; 211 - осердя магнітопроводу. На фіг. 37 позначено: 01, 02, 03 та 04 - виводи схеми трансформаторного зв'язку стабілізатора фаз; 212, 215, 220 та 223 - початкові виводи обмоток 213, 222 - первинна обмотка трансформатора; 216 та 219 - вторинна обмотка трансформатора; 214, 217, 218 та 221 - кінцеві виводи обмоток 213, 216, 219 та 222 трансформатора відповідно. На фіг. 38 позначено: ПКФ - перетворювач кількості фаз; А, В, С, D, Е, F - виводи стабілізатора фаз. На фіг. 39 позначено: 224 та 234 - пункти визначення векторів струмів у перетині проводів на трифазних вході та виході вставки змінного струму; 225 та 233 - вхідний та вихідний перетворювач кількості фаз; 226 та 232 - пункти визначення векторів струмів у перетині проводів на багатофазних виході та вході перетворювачів кількості фаз вставки відповідно; 227 та 231 - пункти приєднання стабілізаторів фаз; 228 та 230 - стабілізатори фаз; 229 - пункт визначення струмів у проводах лінії вставки; І - вектор струму. На фіг. 40 позначено: 235 та 248 - вхідний та вихідний перетворювач кількості фаз; 236 та 246 - вхідний та вихідний стабілізатори фаз; 237 та 247 - контури заземлення підстанції; 238 та 242 - групи транс-реакторів; 239 та 241 - початок та кінець проводів лінії вставки; 240 - земля; 243 та 244 - обмотки транс-реактора; 245 - магнітопровід транс-реактора; А' та А",.В' та В", С та С", D' та D", Е' та Е", F' та F" - провід та додатковий провід фази лінії вставки. Решта позначень співпадає з позначеннями фіг. 1. На фіг. 41 позначено: 249 та 261 - вхідний та вихідний перетворювач кількості фаз; 250, 260 та 255 - вхідний та вихідний, а також проміжний стабілізатори фаз відповідно; 251, 254, 256 та 259 - групи транс-реакторів; 252 та 258 - початок та кінець проводу лінії вставки; 253 та 257 проміжні пункти приєднання початку та кінця проводу лінії вставки до груп проміжних трансреакторів; 1-2, 3-4, 5-6, 7-8, 9-10, 11-12, 13-14, 15-16, 17-18, 19-20, 21-22, 23-24 - два з чотирьох розщеплених проводів фази. Решта позначень співпадає з позначеннями фіг. 1. На фіг. 42 позначено: 262 - шестифазна лінія вставки; 263 - стабілізатор фаз; 264 шестифазний двигун, обмотки якого ввімкнені у багатопроменеву зірку. 14 UA 102150 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 На фіг. 43 позначено: 265 - шестифазна шестипровідна лінія вставки; 266 - шестифазний двигун, суміщений з стабілізатором фаз; 267 - шестикутник схеми ввімкнення обмоток статора двигуна. На фіг. 44 позначено: Рд - потужність на валу двигуна; m - кількість фаз обмоток двигуна. На фіг. 45 позначено: 268 - шестифазна лінія вставки; 269 - стабілізатор фаз; 270 шестифазний генератор, обмотка статора якого ввімкнена у багатопроменеву зірку з нульовою фазою. На фіг. 46 позначено: 271 - шестифазна лінія вставки; 272 - шестифазний генератор, суміщений зі стабілізатором фаз; обмотка 273 шестифазного генератора ввімкнена за схемою "сніжинка" з нульовою фазою. На фіг. 47 позначено: Кu0 - коефіцієнт несиметрії фазних напруг за нульовою послідовністю; Noбp. - кількість обривів лінійних фаз генератора двигуна; Іо - струм нульової послідовності генератора, викликаний несиметричним навантаженням лінії вставки; К u01 коефіцієнт несиметрії фазних напруг за нульовою послідовністю генератора без стабілізатора фаз; К u02 - коефіцієнт несиметрії фазних напруг за нульовою послідовністю генератора, суміщеного із стабілізатором фаз; f - математична позначка, яка означає функцію, залежність. Склад та будова вставки змінного струму. Вставка змінного струму містить принаймні три вхідні А1, В1, С1 та три вихідні А2, В2, С2 затискачі, принаймні один вхідний 1 та принаймні один вихідний 13 трифазно-багатофазні перетворювачі кількості фаз, багатофазну багатопровідну лінію вставки з проводами 4-9, вхідний 2 та вихідний 12 стабілізатори фаз або фільтри струмів нульової послідовності (фіг. 1). Позначками З та 11 означені початок та кінець лінії вставки. Місце розриву проводу лінії позначене числом 10. Кожен вхідний затискач вставки приєднаний по одному до одного виводу трифазного входу вхідного трифазно-багатофазного перетворювача кількості фаз 1. Кожен вивід багатофазного виходу вхідного трифазнобагатофазного перетворювача кількості фаз 1 по одному приєднаний до одного проводу початку 3 багатофазної багатопровідної лінії вставки. Кожен провід кінця багатофазної багатопровідної лінії вставки по одному приєднаний до одного виводу багатофазного входу вихідного трифазно-багатофазного перетворювача кількості фаз 13. Кожен вихідний затискач вставки А2, В2, С2 приєднаний по одному до одного виводу трифазного виходу вихідного трифазно-багатофазного перетворювача кількості фаз 13. Кожен вивід кожного стабілізатора фаз 2 та 12 або кожного фільтра струмів нульової послідовності по одному приєднаний до одного виводу багатофазного виходу або входу трифазно-багатофазного перетворювача кількості фаз 1 та 13 відповідно. Повний опір (імпеданс) кожного проводу багатофазної багатопровідної лінії у спрощеному варіанті може бути поданий у вигляді послідовного з'єднання котушки індуктивності з реактивним опором Хлв та резистора з опором Rлв. У варіантах виконання лінія вставки крім лінійних проводів 16-21 містить провід нульової фази 22, з'єднаний з виводами нульової фази стабілізаторів фаз або з виводами фільтрів струмів нульової послідовності 15 та 24 та з'єднаний з виводом нейтралі 0 вторинних обмоток перетворювачів кількості фаз 14 та 25 (фіг.2). Повний опір проводу нульової фази має індуктивно-резистивний характер і записаний у вигляді складових Хов та Rob. Позначка 23 вказує на місце розриву лінійної фази проводу 16 лінії вставки. На фіг. 3 поданий варіант виконання лінії вставки, до якої внесений резервний провід 32. Резервний провід 32 виконаний з транспозицією, однаковою з транспозицією лінійних проводів. З допомогою перемикачів 30 та 33 обірваний провід може бути вилучений з лінії вставки 31 і з допомогою перемикачів 29 та 34 замінений на зовнішній резервний провід 32. Кожен із перемикачів 29 та 30 містить однополюсні ключі. Перемикачі 29 та 30 приєднані до вхідних перетворювача кількості фаз 27 та до стабілізатора фаз або фільтра струмів нульової послідовності 28. Перемикачі 33 та 34 приєднані до вихідних перетворювача кількості фаз 36 та до стабілізатора фаз або фільтра струмів нульової послідовності 35. Вхід та вихід вставки помічені позначками 26 та 37 (фіг. 3). Вставка містить перемикачі 30 та 33, кожен з яких складається з групи однополюсних ключів, кожен з яких у свою чергу являє собою послідовне з'єднання силового вимикача 38 з роз'єднувачем 39 (фіг. 3). При цьому кожен перший вивід кожного однополюсного ключа однієї першої групи 30 приєднаний по одному до одного виводу багатофазного виходу вхідного трифазно-багатофазного перетворювача кількості фаз 27, а кожен другий вивід кожного однополюсного ключа однієї першої групи 30 приєднаний по одному до одного проводу лінійної фази початку лінії 31 вставки, кожен перший вивід кожного однополюсного ключа іншої першої групи 33 приєднаний по одному до одного виводу багатофазного входу вихідного трифазно-багатофазного перетворювача кількості фаз 36, а кожен другий вивід кожного однополюсного ключа іншої першої групи 33 приєднаний по одному до одного проводу лінійної фази кінця лінії 31 вставки. 15 UA 102150 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 До лінії вставки введені резервний провід 32 лінії вставки та дві другі групи однополюсних ключів 29 та 34, при цьому кожен перший вивід кожного однополюсного ключа однієї другої групи 29 приєднаний по одному до одного виводу багатофазного виходу вхідного трифазнобагатофазного перетворювача кількості фаз 27, а кожен другий вивід кожного однополюсного ключа однієї другої групи 29 приєднаний до початку резервного проводу 32 лінії вставки, кожен перший вивід кожного однополюсного ключа іншої другої групи 34 приєднаний по одному до одного виводу багатофазного входу вихідного трифазно-багатофазного перетворювача кількості фаз 36, а кожен другий вивід кожного однополюсного ключа іншої другої групи 34 приєднаний до кінця резервного проводу 32 лінії вставки (фіг. 3). У варіантах виконання вставки трифазно-багатофазний перетворювач кількості фаз виконано у вигляді трифазно-багатофазного трансформатора при умові, якщо необхідна зміна модулю фазних напруг. При рівності або неістотному відхиленні фазних напруг трифазного входу та багатофазного виходу перетворювача кількості фаз його виконано у вигляді автотрансформатора (фіг. 33). При середніх та великих довжинах лінії вставки крім вхідного та вихідного стабілізаторів фаз 43 та 47, приєднаних через перетворювачі кількості фаз 41 та 48 до вхідних 40 та вихідних 49 затискачів, вставка містить проміжні стабілізатори фаз або фільтри струмів нульової послідовності 44-46, які рознесені вздовж лінії вставки і приєднані до лінії вставки у проміжних пунктах, які ділять вставку на приблизно однакові відрізки, або приєднані у до лінії вставки у пунктах зміни рельєфу траси лінії вставки (фіг. 4). У вставках з розщепленими та нерозщепленими проводами проміжні стабілізатори фаз 44-46 приєднані безпосередньо до проводів лінії вставки. Обірваний провід, наприклад, 50 лінійної фази знаходиться на відрізку лінії вставки між стабілізаторами фаз, позначеними числами 45 та 46. Довжина відрізку між стабілізаторами 45 та 46 приблизно у чотири рази менша загальної довжини вставки. Через це очікувані шкідливі наслідки обриву проводу (параметри несиметрії, падіння напруги, вищі гармоніки і т.і.) на відрізку, обмеженому стабілізаторами фаз 45 та 46, більш ніж у чотири рази менші від тих наслідків, які мали б місце при відсутності проміжних стабілізаторів фаз 44-46. У варіантах виконання вставки кількості лінійних фаз багатофазного виходу вхідного та/або вихідного трифазно-багатофазного перетворювача кількості фаз, а також кількості лінійних фаз вхідного та вихідного стабілізаторів фаз або вхідного та вихідного фільтрів струмів нульової послідовності рівні або кратні, наприклад, удвічі більші кількості фаз лінії вставки. На фіг.5 подано варіант виконання вставки, у якої шестифазна шестипровідна неповнофазна система напруг лінії вставки після обриву одного або двох проводів може бути переведена на чотирифазну чотирипровідну симетричну систему; дев'ятифазна дев'ятипровідна несиметрична система передачі лінії вставки після обриву одного, двох або трьох проводів може бути переведена у шестифазну шестипровідну симетричну систему передачі; дванадцятифазна дванадцятипровідна несиметрична система передачі після обриву від одного до шести проводів може бути переведена у шестифазну шестипровідну симетричну систему; тощо. Відмінністю такої вставки є те, що кількість фаз перетворювачів кількості фаз 52 та 65, а також кількість фаз стабілізаторів фаз 53 та 64 кратна кількості фаз лінії вставки. На фіг.5 приведена блок-схема, у якої лінія вставки виконана шестифазною шестипровідною, а перетворювачі кількості фаз 52 та 65 і стабілізатори фаз 53 та 64 виконані дванадцятифазними. При обриві проводу 60 лінія вставки стає несиметричною і передача енергії шестифазною лінією вставки продовжується деякий час при незначній несиметрії напруг та струмів і триває до тих пір, доки система перемикачів не переведе лінію вставки у симетричний режим. Переведення лінії у симетричний режим виконується з допомогою чотирьох груп 54, 57, 63 та 62 однополюсних ключів. Групи 57 та 62 ключів є додатковими групами ключів. Групи 54 та 63 ключів у нормальному режимі роботи є відкритими (замкненими). Групи ключів 54 та 63 від'єднують провід пошкодженої фази 60 від лінії вставки 59. Крім цього, групи ключів 54 та 63 від'єднують у даному випадку ще один непошкоджений провід лінії вставки. Кожен ключ у високовольтному виконанні складається із силового вимикача 55 та роз'єднувача 56. Отже у вставку введені п'ята 57 та шоста 62 групи ключів. Кожен вивід багатофазного виходу з парним номером трифазно-багатофазного перетворювача кількості фаз 52 приєднаний до першого виводу однополюсного ключа п'ятої групи 57, другий вивід однополюсного ключа п'ятої групи 57 приєднаний по одному до початку одного проводу лінійної фази лінії 59 вставки, причому указаний другий вивід ключа приєднаний до проводу лінії 59, вектор напруги якого відстає на кут 30° (π/6) від вектора напруги на виводі фази з парним номером перетворювача кількості фаз, кожен вивід багатофазного входу з парним номером вихідного трифазно-багатофазного перетворювача кількості фаз 65 приєднаний до першого виводу однополюсного ключа шостої групи 62, другий вивід однополюсного ключа шостої групи 62 приєднаний до кінця проводу лінійної фази лінії 59 16 UA 102150 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 вставки, причому указаний другий вивід ключа приєднаний до проводу лінії 59, вектор напруги якого відстає на кут 30° (π/6) від вектора напруги на виводі з парним номером перетворювача кількості фаз. На фіг. 6 дано топографічне зображення схеми з'єднання обмоток дванадцятифазної системи напруг перетворювача кількості фаз. Зазначимо, що первинна обмотка перетворювача кількості фаз приєднана до трифазної системи напруг і розміщена на трьох стрижнях магнітопроводу (на фігурах не показано). На цих трьох стрижнях розміщені також обмотки багатофазної системи напруг, які знаходяться між виводами 67-78 (фіг. 6). Позначення 67(А) означає, що вивід 67 перетворювача кількості фаз приєднаний до проводу фази А лінії вставки. Позначення 76(F) означає, що вивід 76 перетворювача кількості фаз приєднаний до проводу фази F лінії вставки і т.п. Чотирифазна симетрична система напруг має місце на виводах 67, 70, 73, 76 перетворювача кількості фаз. Чотирифазна симетрична система напруг описана j0 j90 j180 j270 виразами U*e °, U*e °, U*e °, U*e °. На фіг.6 показане топографічне зображення вторинної обмотки перетворювача кількості фаз. На фіг. 10 показана векторна діаграма фазних напруг перетворювача кількості фаз та стабілізаторів фаз, спроектованих з дванадцятифазною системою напруг. Чотири фазні напруги виводівіф, 4ф, 7ф та 10ф із дванадцяти напруг фаз подаються з перетворювача кількості фаз 52 (фіг.5 та фіг. 6) у чотирипровідну систему напруг лінії 59 вставки, яка на приймальному кінці вставки перетворюється у дванадцятифазну систему напруг. Ця система напруг з допомогою вихідного трифазно-багатофазного перетворювача кількості фаз 65 трансформується у трифазну систему, яка подається на вихідні затискачі 66 вставки. При цьому однополюсні ключі 54, 57, 62 та 63 мають як електромеханічне, так і напівпровідникове виконання (фіг.5, фіг.29-фіг.33). Лінія вставки може бути виконана трифазною трипровідною, трифазною чотирипровідною, чотирифазною чотирипровідною, чотирифазною п'ятипровідною, п'ятифазною п'ятипровідною, п'ятифазною шестипровідною, шестифазною шестипровідною, шестифазною семипровідною, дев'ятифазною дев'ятипровідною, дев'ятифазною десятипровідною, дванадцятифазною дванадцятипровідною, дванадцятифазною тринадцятипровідною і т.д. Якщо кількість проводів лінії вставки перевищує кількість фаз на одиницю, то вставка виконана з нульовою фазою. У варіантах нульова фаза лінії вставки виконана окремим (нульовим) проводом, або з допомогою супутнього електропровідного об'єкту: землі, труб, грозозахисних тросів, морської води і т.і. Паралельно проводу нульової фази трифазної чотирипровідної лінії вставки може бути приєднаний природний або штучний електропровідний об'єкт. У варіантах багатофазний вихід та вхід трифазно-багатофазних перетворювачів кількості фаз виконаний з пофазно симетричною системою напруг. Це означає, що система напруг лінії вставки може бути симетричною відносно фаз трифазної системи або складатись з декількох трифазних систем, зсунутих по фазі одна відносно другої на сталий кут, наприклад, на ±30° (π/6). На фіг.12-фіг.16 наведені векторні діаграми таких пофазно симетричних систем напруг. Фазні напруги багатофазного виходу трифазно-багатофазного перетворювача кількості фаз однакові за величиною, а фазні кути між векторами фазних напруг не однакові і періодично чергуються через один вектор напруги, наприклад, вектор фазної напруги фази В відстає від вектора фазної напруги фази А на кут 30° (π/6), при цьому вектор фазної напруги фази В відстає від вектора фазної напруги фази С на кут 90° (π/2), і т.і. (фіг. 12-16). Для переводу лінії вставки на пофазно симетричну систему напруг також може бути використана вставка, блоксхеми якої показані на фіг.5 та фіг.6. У варіантах (фіг. 17) до вставки внесені три групи додаткових затискачів лінійних фаз трифазних напруг, три додаткові перетворювачі кількості фаз 82, 85 та 88 та три додаткові стабілізатори фаз або три додаткові фільтри струмів нульової послідовності 83, 86 та 89, кожен затискач кожної групи додаткових затискачів лінійних фаз трифазних напруг по одному приєднаний до виводу трифазного входу одного додаткового перетворювача кількості фаз 82. 85 та 88, а кожен вивід багатофазного виходу або входу кожного додаткового перетворювача кількості фаз приєднаний по одному до одного проводу лінійних фаз лінії 90 вставки у проміжному її пункті 81, 84 та 87 та приєднаний по одному до одного виводу додаткового стабілізатора фаз або до одного виводу додаткового фільтра струмів нульової послідовності 83, 86 та 89. Через таку конфігурацію утворена схема набула назви магістральної вставки змінного струму (фіг. 17). У варіантах початок та кінець магістральної вставки змінного струму з'єднані у кільце, через що утворена схема набула назви кільцевої вставки змінного струму. У варіантах (фіг. 18) до вставки із перетворювачами кількості фаз 96 та 103, із стабілізаторами фаз 97 та 104, а також лінією 98 вставки внесені три додаткові багатофазні лінії вставки 95, 102 та 105, три перетворювачі кількості фаз 93, 100 та 103, три стабілізатори фаз або три фільтри струмів нульової послідовності 94, 101 та 104 та три групи затискачів лінійних 17 UA 102150 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 фаз трифазних напруг. Кожен затискач принаймні однієї додаткової групи затискачів лінійних фаз трифазних напруг по одному приєднаний до виводу трифазного входу додаткового перетворювача кількості фаз, а кожен вивід багатофазного виходу додаткового перетворювача кількості фаз, наприклад, 100 приєднаний по одному до одного виводу лінійних фаз додаткового стабілізатора фаз або додаткового фільтра струмів нульової послідовності, наприклад, 101 та до одного початку проводу додаткової багатофазної лінії 102 вставки, а кожен вивід проводу кінця додаткової багатофазної лінії 102 вставки приєднаний по одному до одного однойменного проводу лінії 98 вставки у проміжному пункті 99 лінії вставки, через що утворена схема набула назви радіальної вставки змінного струму. Багатофазні виходи додаткових перетворювачів кількості фаз та додаткових стабілізаторів фаз або фільтрів струмів нульової послідовності споряджені нульовою фазою, з'єднаною з контуром заземлення (фіг. 18). У варіанті виконання перетворювач кількості фаз 112 виконаний у вигляді трьох трифазнотрифазних трансформаторів 109, 111 та 110 (фіг. 19), потужність третього трансформатора 110 більша у корінь з трьох за потужність кожного з двох перших трансформаторів 109 та 111. Кожен вивід зірки або трикутника первинних трифазних обмоток кожного з трансформаторів приєднаний до одного однойменного затискача входу вставки Ав, Вв та Св. Вторинні обмотки третього з трьох трансформаторів ввімкнені у трипроменеву зірку. Перший вивід кожної з трьох вторинних одмоток двох менших за потужністю першого 109 та другого 111 трифазнотрифазних трансформаторів приєднаний однойменним виводом (початковими або кінцевими) по два до одного виводу вторинної обмотки більшого (третього) трифазно-трифазного трансформатора. Кожен другий вивід вторинних одмоток двох менших за потужністю (першого 109 та другого 111) трифазно-трифазних трансформаторів є виводом багатофазного виходу (входу) трифазно-шестифазного перетворювача кількості фаз 112, а спільний вузол вторинних обмоток третього трансформатора, ввімкнених у зірку, є виводом нульової фази трифазношестифазного перетворювача кількості фаз і який приєднаний до контуру заземлення (фіг. 19). У варіанті виконання до вставки змінного струму введено багатофазний регулятор або стабілізатор напруги (далі-регулятор напруги). Регулятор напруги суміщений з перетворювачем кількості фаз. Вхідні та вихідні виводи регулятора напруги ввімкнені у розсічку виводів трифазного входу вхідного трифазно-багатофазного перетворювача кількості фаз (фіг.20). Регулювання напруги виконується послідовним ввімкненням або розімкненням ключів 121-132. Для зменшення встановленої потужності вставки регулятор напруги суміщений з первинними обмотками перетворювача кількості фаз 134. Обмотки регулятора утворені шістьма обмотками 115-120, з'єднаними між собою у трикутник і приєднаними до вхідних затискачів Ав, Вв, Св вставки. Кожна з обмоток 116-120 споряджена проміжними виводами. Кожні дві обмотки, наприклад, 119 та 120 розташовані на одному стрижні магнітопроводу і з допомогою групи ключів 129-132 з'єднані між собою послідовно різнойменними виводами. Вторинні обмотки суміщеного регулятора напруги, суміщеного з перетворювачем кількості фаз, ввімкнені за однією із схем перетворення кількості фаз та стабілізатора фаз, наприклад, за схемою шестикутника 123. Виводи шестифазного виходу позначені літерами А, В, С, D, E, F. Для зменшення кількості ключів регулювання напруги доцільно проводити на трифазній частині вставки. Отже, регулятор напруги суміщений з первинною обмоткою перетворювача кількості фаз, а вторинна обмотка перетворювача кількості фаз суміщена з стабілізатором фаз. У варіанті виконання до вставки введений регулятор симетрії вихідних або вихідних напруг. Регулятор симетрії напруг лінії вставки подібно до схеми фіг.20 суміщений з трифазнобагатофазним перетворювачем кількості фаз та стабілізатором фаз. Регулятор напруги, схема якого показана на фіг.20, може виконувати також функцію регулятора симетрії вхідних або вихідних напруг вставки. У варіанті виконання до вставки змінного струму введений один фазозсуваючий трансформатор або фазозсуваючий автотрансформатор, ввімкнений у розсічку виводів трифазно-багатофазного перетворювача кількості фаз (на фігурах не показано). У варіанті виконання трифазно-багатофазний перетворювач кількості фаз за всяких умов може бути суміщений з стабілізатором фаз або фільтром струмів нульової послідовності. Фазозсуваючий трансформатор або автотрансформатор суміщений із трифазно-багатофазним перетворювачем кількості фаз, або ж із стабілізатором фаз або фільтром струмів нульової послідовності, або регуляторами напруги, або регулятором симетрії трифазних напруг. Роль стабілізатора фаз, перетворювача кількості фаз та регулятора напруги виконує трансформатор зі схемою обмоток трикутник-багатокутник, облаштований виводами обмоток та ключами у колах первинної або вторинної обмоток вказаного трансформатора (фіг. 20). 18 UA 102150 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Центральна роль у вставці змінного струму належить стабілізаторам фаз. У найпростіших випадках функції стабілізаторів фаз виконують так звані фільтри струмів нульової послідовності: три обмотки, які розташовані на різних стрижнях тристрижневого магнітопроводу і з'єднані у трикутник; шість обмоток, розташовані по дві на кожному стрижні тристрижневого магнітопроводу і з'єднаних між собою за схемами зиґзаґ або лямбда; Т-подібна схема автотрансформатора Скота, яка містить чотири обмотки, розташовані на двох стрижнях тристрижневого магнітопроводу; А-подібна схема, яка містить шість обмоток, кожні дві обмотки з яких розташовані на трьох стрижнях магнітопроводу; схема з одним трансформатором та одним автотрансформатором, яка містить чотири обмотки, розташовані на двох стрижнях тристрижневого магнітопроводу і т.п. У варіантах перераховані фільтри струмів нульової послідовності мають аналоги виконання на одному, двох та трьох тристрижневих або двострижневих магнітопроводах, зокрема на О-подібному однофазному магнітопроводі. Поняття "фільтр струмів нульової послідовності" для означення силового електромагнітного об'єкту є некоректною назвою, вживання якої викликає негативні відгуки науковців, про що буде сказано далі. На наш погляд суті фільтра струмів нульової послідовності, виконаному на основі електромагнітних елементів, найбільш точно відповідає альтернативне поняття "стабілізатор фаз". Але оскільки поняття "фільтр струмів нульової послідовності" у даний час є найбільш вживаним, то у матеріалах даного винаходу поруч з поняттям "стабілізатор фаз" вжито поняття "фільтр струмів нульової послідовності". Тому на етапі розгляду складу та будови вставки змінного струму ми будемо ототожнювати обидва поняття і вважати їх синонімами до моменту розгляду режимів роботи і властивостей стабілізаторів фаз та вставки змінного струму зокрема. Множина варіантів виконання стабілізаторів фаз або фільтрів струмів у більшості випадків визначається властивостями трьох-шести обмоток, розміщених на декількох стрижнях тристрижневого магнітопроводу. Ознакою стабілізатора фаз є те (фіг.21, а, б, с та фіг.22), що він містить принаймні чотири виводи, тристрижневий магнітопровід та принаймні шість обмоток w1, w2, w3, w4, w5, w6, які розміщені принаймні по дві на кожному стрижні магнітопроводу. Кожні дві обмотки, які розміщені на різнойменних стрижнях магнітопроводу, наприклад, w1 та w2, між собою з'єднані послідовно однойменними виводами і утворюють одне послідовне з'єднання обмоток. Принаймні шість обмоток утворюють принаймні три вказані послідовні з'єднання двох обмоток. Перші виводи двох послідовних з'єднань двох обмоток w1 та w2, а також w3 та w4 з'єднані між собою і приєднані до першого виводу 0 стабілізатора фаз (фіг.21,а), другі виводи двох послідовних з'єднань двох обмоток по одному приєднані до другого В та до третього С виводів стабілізатора фаз. Перший вивід третього послідовного з'єднання двох обмоток приєднаний або до першого 0, або до другого В, або до третього С виводу стабілізатора фаз, а другий вивід третього послідовного з'єднання двох обмоток приєднаний до четвертого виводу стабілізатора фаз (фіг.22). У першому варіанті до першого виводу 0 стабілізатора фаз приєднані початкові виводи обмоток w2 та w3, в результаті чого таке з'єднання обмоток за топографічним зображенням одержало назву "ківш". З'єднання обмоток "ківш" є основою для створення ряду варіантів стабілізаторів фаз (фіг.21,а). У другому варіанті до першого виводу 0 стабілізатора фаз одна обмотка w3 (w2) приєднана початковим виводом, а друга обмотка w1 (w4) приєднана кінцевим виводом. (фіг.21,б та фіг.21,с). У дужках указані обмотки фіг. 21,с. Другий варіант містить такі підваріанти: - до першого виводу 0 стабілізатора фаз різнойменними виводами приєднані дві обмотки, які розташовані на різнойменних стрижнях магнітопроводу, в результаті чого таке з'єднання обмоток одержало назву "гора" (фіг.21, б); з'єднання обмоток "гора" є основою для створення другого ряду варіантів стабілізаторів фаз; - до першого виводу 0 стабілізатора фаз різнойменними виводами приєднані дві обмотки, які розташовані на одному стрижні тристрижневого магнітопроводу, в результаті чого таке з'єднання обмоток одержало назву "горб" (фіг. 21, с); з'єднання обмоток "горб" є основою для створення третього ряду варіантів стабілізаторів фаз. На фіг. 22 приведені чотири варіанти виконання стабілізаторів фаз, виконаних за основною схемою "ківш". Подібні схеми мають стабілізатори фаз, які виконані за схемами "гора" та "горб". Особливістю стабілізаторів фаз є їх властивість відновлювати (генерувати) напругу в обірваній частині проводу, яка відноситься до кола навантаження (фіг.22). Пункт розриву проводу лінійної фази позначений позначкою 135. Ця відкрита нами властивість має велике значення для підвищення живучості електричних мереж в умовах аварійних ситуацій, оскільки вказана генерація відбувається параметрично, миттєво, без участі людини, засобів керування, автоматизації та тому подібного. По друге, параметрична генерація напруги в обірваній фазі також параметрично відслідковує величину та фазний кут генерованої напруги. Третьою 19 UA 102150 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 особливістю такої генерації є забезпечення врівноваженого режиму потужності у всіх фазах мережі та у всіх її пунктах. Четверта особливість такої генерації полягає у високих технічних та економічних характеристиках стабілізатора фаз. Для ілюстрації заявлених переваг на фіг.23 показаний фрагмент принципової схеми вставки, який пояснює процес параметричного перетворення двофазної несиметричної системи напруг з параметрами U1=2/3, U2=1/3, Uo=1/3 у трифазну симетричну систему напруг з параметрами U1=1,0, U2=0,0, Uo=0,0, де U1, U2, Uo - симетричні складові прямої, зворотної та нульової послідовності відповідно. Фрагмент (частина) принципової схеми показаний з метою спрощення процесу сприйняття і розуміння ролі стабілізатора фаз у багатофазних системах напруг вставки. Функції стабілізатора фаз виконує фільтр струмів нульової послідовності, у якого шість обмоток w1-w6, розміщених по дві обмотки на кожному стрижні тристрижневого магнітопроводу. Обмотки w1-w6 ввімкнені між собою за схемою зиґзаґ. Всі обмотки стабілізатора фіг.23 ввімкнені за основною схемою "ківш". На прикладі цього фрагменту буде показана некоректність застосування поняття "фільтр струмів нульової послідовності" до всіх електромагнітних пристроїв, які не виконують роль дроселя, тобто не намагнічуються у процесі роботи. Необхідні математичні та фізичні пояснення особливостей роботи стабілізатора дані у розділі "Робота вставки змінного струму". На фіг.23 зображена частина вставки змінного струму, яка виконана за схемою зиґзаґ для генерації третьої фази чотирипровідної вставки змінного струму. На фіг.24 зображена блок-схема підстанції вставки змінного струму. На кресленні показана принципова схема стабілізатора 136, виконаного за схемою лямбда, та схема приєднання стабілізатора фаз до вставки змінного струму. Виводи А, В, С, О стабілізатора фаз приєднані до перетворювача кількості фаз 137, приєднаного до трифазної чотирипровідної лінії вставки 138. В стабілізаторі 136 використані основні схеми "ківш", "гора" та "горб". На кожному стрижні магнітопроводу стабілізатора фаз розташовані дві обмотки, кожні дві обмотки, які розміщені на різнойменних стрижнях магнітопроводу, між собою з'єднані однойменними виводами і утворюють послідовне з'єднання обмоток, перші виводи трьох послідовних з'єднань двох обмоток увімкнені різнойменними виводами у вузол, причому цей вузол трьох послідовних з'єднань двох обмоток приєднаний до проводу нульової фази лінії вставки та до нульової фази перетворювача кількості фаз, а кожен другий вивід трьох послідовних з'єднань двох обмоток по одному приєднаний до одного виводу лінійних фаз трифазно-багатофазного перетворювача кількості фаз та до одного проводу лінійної фази лінії вставки. На фіг. 25,а та фіг. 26,а показані блок-схеми підстанції вставки змінного струму, у яких стабілізатор фаз виконаний за схемою "сніжинка" для шестифазної шестипровідної лінії вставки змінного струму (фіг.25) та для шестифазної семипровідної лінії вставки (фіг. 26). На фіг. 25,б та фіг.26,б представлені топографічні зображення схеми виконання "сніжинки": одна трипроменева зірка з пелюстками - показана на фіг. 25,б; три суміжні трипроменеві зірки - показана на фіг. 26,б. В обох варіантах схеми з'єднання блоків однакові: підстанція у першому варіанті містить перетворювач кількості фаз 148, стабілізатор фаз 150 та початок лінії вставки 149, причому виводи стабілізатора фаз 150 приєднані до виводів перетворювача кількості фаз 148 (фіг. 25,а). Підстанція у другому варіанті містить також перетворювач кількості фаз 152, стабілізатор фаз 151 та початок лінії вставки 153, причому виводи стабілізатора фаз 151 приєднані до виводів перетворювача кількості фаз 152 (фіг. 26,а). Різниця між цими двома варіантами полягає у будові (схемі з'єднання) стабілізатора фаз. Стабілізатори в обох варіантах мають однакову встановлену потужність, але різняться схемою з'єднання обмоток і процесом їх виготовлення. У стабілізаторі 150 (фіг. 25,а) в основі структури знаходиться трипроменева зірка з обмотками 141, 144 та 147, до якої приєднані додаткові обмотки-промені (або пелюстки): обмотки 143 та 146, 139 та 145, 140 та 142. У стабілізаторі 151 (фіг. 26,а) в основі структури знаходяться три трипроменеві зірки: перша зірка утворена обмотками 141, 142, 146; друга зірка утворена обмотками 139, 144, 145; третя зірка утворена обмотками 140, 143, 147. В обох варіантах по обмотках 141, 144 та 147 протікають струми, величина яких у корінь з трьох більша від струму в інших обмотках (139, 140, 142, 143, 145 та 146). Тому обмотки 141, 144 та 147 виділені потовщеними лініями. Дана схема стабілізатора фаз дістала назву "сніжинка" (фіг. 25,а та фіг. 26,а). У основі обох структур лежить основна схема "ківш". Обидва варіанта виконання стабілізаторів фаз 150 та 151 є рівнозначними. Лінія вставки містить сім проводів, або одну дволанцюгову лінію з додатковим проводом. Сьомий провід лінії вставки або додатковий провід дволанцюгової лінії виконує роль нульової фази лінії вставки. Вивід нульової фази стабілізатора фаз, виконаного за схемою "сніжинка", приєднаний до виводу нульової фази перетворювача кількості фаз та до проводу нульової фази лінії вставки, (фіг. 26). У варіанті виконання, показаному на фіг.27, блок-схема підстанції вставки змінного струму містить перетворювач кількості фаз 155, стабілізатор фаз 154 виконаний за схемою "зірка 20 UA 102150 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Давида" і приєднаний до шестифазної шестипровідної лінії 156 вставки змінного струму. У цьому варіанті виконання лінія вставки 156 містить також шість проводів, або одну дволанцюгову лінію, стабілізатор фаз 154 містить дванадцять обмоток, які однакові за кількістю витків, на кожному стрижні магнітопроводу стабілізатора фаз розташовані чотири обмотки, кожні дві обмотки, які розташовані на різнойменних стрижнях магнітопроводу, між собою з'єднані різнойменними виводами і утворюють послідовні з'єднання двох обмоток, вузол такого з'єднання вказаних двох обмоток по одному приєднаний до одного виводу перетворювача кількості фаз 154, всі послідовні з'єднання двох обмоток з'єднані між собою однойменними виводами у замкнутий ланцюг, причому дана схема стабілізатора фаз дістала назву "зірка Давида" (Фіг. 27). На кресленні обмотки шестикутника позначені потовщеною суцільною прямою лінією. Пунктирними лініями показані варіанти еквівалентних перетворень стабілізатора фаз. На фіг.28 дана блок-схема підстанції вставки змінного струму, у якої стабілізатор фаз 157 виконаний за схемою "шестикутник" для шестифазної шестипровідної лінії 159 вставки змінного струму. У цьому варіанті виконання лінія вставки 159 містить шість проводів, або одну дволанцюгову лінію, стабілізатор фаз 157 містить дванадцять обмоток, які однакові за кількістю витків, на кожному стрижні магнітопроводу стабілізатора фаз розташовані чотири основні обмотки, кожні дві обмотки, які розташовані на одному (спільному) стрижні, між собою з'єднані різнойменними виводами і утворюють послідовні з'єднання двох обмоток, вузол такого з'єднання вказаних двох обмоток по одному приєднаний до одного виводу перетворювача кількості фаз 158, а всі послідовні з'єднання двох обмоток з'єднані між собою однойменними виводами у замкнутий ланцюг, причому дана схема стабілізатора фаз дістала назву "шестикутник" (Фіг. 28). На кресленні обмотки шестикутника позначені потовщеною прямою лінією. З метою розширення функціональних можливостей вставки на фіг. 29 - фіг. 31 подані три варіанти блок-схеми підстанції вставки змінного струму з перемикачем. У такої вставки стабілізатори фаз та багатофазні обмотки перетворювачів кількості фаз виконані дванадцятифазними, а лінія вставки містить шість проводів. У варіанті виконання вставки змінного струму, показаному на фіг. 29, стабілізатор містить дванадцять послідовних з'єднань обмоток, причому у кожному послідовному з'єднанні обмоток містяться обмотки, які розміщені на різнойменних стрижнях магнітопроводу, у цьому варіанті виконання мають місце два види послідовних з'єднань: перший вид послідовних з'єднань обмоток, названий двообмотковим і включає дві послідовно з'єднані однойменними виводами обмотки, позначені літерою r. Ці обмотки мають однакові кількості витків. Другий вид послідовних з'єднань обмоток названий триобмотковим і включає три послідовно з'єднані обмотки, дві з яких позначені р і з'єднані між собою різнойменними виводами, а третя обмотка, яка позначена літерою q, приєднана до послідовного з'єднання обмоток р однойменними виводами. Обмотки, позначені літерою р, мають однакові кількості витків. Кількості витків обмоток q, r та р відносяться між собою як 1:0,866:0,5. В результаті указаного з'єднання обмоток утворено дванадцять послідовних з'єднань обмоток, всі послідовні з'єднання між собою ввімкнуті у дванадцятикутник, точки приєднання двообмоткових та триобмоткових послідовних з'єднань обмоток є вузлами 1ф-12ф дванадцятифазної системи напруг стабілізатора фаз, причому кожен указаний вузол є виводом фази стабілізатора фаз 160. Кожен вивід фази стабілізатора фаз 160 по одному приєднаний до одного виводу багатофазного виходу трифазно-дванадцятифазного перетворювача кількості фаз 161, виводи якого через перемикач 162 приєднані до шестифазної шестипровідної лінії 163 вставки. Збільшення удвічі кількостей фаз перетворювача кількості фаз та стабілізатора фаз, а також введення перемикачів 162, 166 та 170, показаних на фіг. 29 - фіг. 31, дає можливість при обривах проводів двох несуміжних фаз лінії вставки перетворити неповнофазну шестифазну лінію вставки у симетричну чотирифазну систему електропередачі по лінії вставки. Вставка, блок-схема якої показана на фіг.29 має дванадцять варіантів виконання, пов'язані з розміщеннями обмоток на топографічному (фазорному) зображенні стабілізатора фаз. У варіантах виконання вставки змінного струму, показаних на фіг.30 та фіг.31, стабілізатор містить дванадцять квазі однакових послідовних з'єднань обмоток, причому у кожному послідовному з'єднанні обмоток знаходяться три обмотки. Лінія 167 вставки містить: шість проводів або одну дволанцюгову лінію; два трифазно-дванадцятифазні перетворювачі кількості фаз 165 та два перемикачі фаз 166. До стабілізатора фаз 164 внесені двадцять чотири додаткові обмотки, на кожному стрижні магнітопроводу стабілізатора фаз розміщено по дванадцять обмоток, стабілізатор містить дванадцять послідовних з'єднань обмоток одного триобмоткового виду. Кожні три обмотки, які розміщені на різнойменних стрижнях магнітопроводу, між собою з'єднані послідовно, у кожному триобмотковому послідовному 21 UA 102150 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 з'єднанні обмоток кількості витків обмоток відносяться між собою як 1:0.732:0,267. Всі послідовні триобмоткові з'єднання між собою з'єднані у дванадцятикутник. Точки приєднання послідовних триобмоткових з'єднань є вузлами дванадцятифазної системи напруг стабілізатора фаз, причому кожен указаний вузол є виводом фази стабілізатора фаз. Кожен вивід фази стабілізатора фаз 164 по одному приєднаний до одного виводу багатофазного виходу трифазно-дванадцятифазного перетворювача кількості фаз 165, кожен вивід якого через перемикач 166 приєднаний по два до одного проводу шестифазної шестипровідної лінії вставки (фіг. 30). Кількості витків обмоток v, w та u відносяться між собою як 1:0.732:0,267. У варіанті виконання стабілізатора фаз, показаному на фіг.31, дві обмотки u у двох сусідніх триобмоткових з'єднаннях об'єднані між собою у одну обмотку без втрати функціонального призначення та з метою зменшення встановленої потужності стабілізатора фаз. Потенціали фаз перетворювача кількості фаз, наприклад, 169 співпадають з потенціалами фаз стабілізатора фаз 168. При обриві, наприклад, проводу фази В, приєднаного до фази 3ф, та проводу фази Е, приєднаного до фази 9ф лінії вставки, блок керування дає першу команду на відімкнення фаз В та Е від фаз 3ф та 9ф стабілізатора фаз та перетворювача кількості фаз і дає другу команду на перемикання проводу С на 4ф, а проводу F на фазу 10ф. Стабілізатор вставки змінного струму за схемами, показаними на фіг. 30 та фіг. 31, має вісім варіантів виконання. На фіг. 32,а подана блок-схема вставки змінного струму із зовнішнім резервуванням стабілізаторів фаз 174 та 181 і перетворювачів кількості фаз 172 та 183. Вставка змінного струму оснащена додатковим вхідним 173 та вихідним 184 трифазно-багатофазним перетворювачем кількості фаз, двома групами додаткових однополюсних ключів 177 та 180, трьома додатковим вхідним та вихідним затискачами лінійних фаз вставки та вхідними Ввх2 та вихідним Ввих2 швидкодіючими, наприклад, тиристорними вимикачами. Кожен вхідний затискач через швидкодіючий, наприклад, тиристорний вимикач Ввх2 приєднаний по одному до одного виводу трифазного входу трифазно-багатофазного перетворювача кількості фаз 173, а кожен вивід багатофазного виходу трифазно-багатофазного перетворювача кількості фаз 173 приєднаний через один однополюсний ключ першої групи 177 до проводу лінійної фази початку лінії 178 вставки. Кожен вихідний затискач вставки через швидкодіючий, наприклад, тиристорний вимикач Ввих2 приєднаний по одному до одного виводу трифазного виходу трифазно-багатофазного перетворювача кількості фаз 184, а кожен вивід багатофазного входу трифазно-багатофазного перетворювача кількості фаз 184 приєднаний через один однополюсний ключ другої групи 180 до проводу лінійної фази кінця лінії вставки (фіг.32,а). Додаткові стабілізатори фаз 175 та 182 приєднані по одному до виводів багатофазних обмоток перетворювачів кількості фаз 173 та 184. Резервування утворене секційним ввімкненням двох вхідних перетворювачів кількості фаз 172 та 173 та двох вхідних стабілізаторів фаз 174 та 175. Перші вхідні перетворювач кількості фаз 172 та стабілізатор фаз 174 приєднані до входу лінії вставки 178 з допомогою шести однополюсних або одного багатополюсного вимикача 176. Другі вхідні перетворювач кількості фаз 173 та стабілізатор фаз 175 приєднані до входу лінії 178 вставки з допомогою шести однополюсних або одного шестиполюсного вимикача 177. На фіг.32,6 показана принципова схема однополюсного ключа, який складається з силового вимикача 185 та роз'єднувача 186. Силовий вимикач 185 може мати електромеханічне або напівпровідникове виконання. При коефіцієнті трансформації амплітуд трифазних напруг, рівному 1,0, вставка змінного струму може бути виконана у спрощеному варіанті (фіг.33). Перетворювачі кількості фаз та стабілізатори фаз виконані у вигляді автотрансформаторів 187 та 194, які мають властивості перетворювачів кількості фаз та стабілізаторів фаз. Багатопровідна багатофазна лінія 189 вставки приєднана до суміщених стабілізаторів187 та 194 з допомогою однополюсних або багатополюсних ключів 188 та 193. Місце обриву проводу фази А позначене числом 192. Точки короткого міжфазного замикання лінійних проводів D та Е позначені числами 190 та 191. Вставка змінного струму виконує своє призначення при наявності у стабілізаторі фаз тісного магнітного зв'язку між фазами вставки. Тісний магнітний зв'язок має місце при взаємній компенсації магнітних полів розсіювання. Указана компенсація магнітних полів розсіювання у стабілізаторі фаз досягається у даному патенті двома шляхами. Перший шлях полягає у такому розташуванні провідників обмоток, які належать до різнойменних фаз, при якому кожен провідник однієї котушки оточений провідниками другої котушки і, навпаки, кожен провідник другої котушки оточений провідниками першої котушки. У варіантах виконання стабілізаторів фаз вставок низьковольтних напруг використовується взаємне проникнення провідників однієї обмотки між провідники другої обмотки. З цією метою використовується також розщеплення провідників першої або/та другої котушки. Цей шлях має можливість виготовляти стабілізатори фаз для вставок змінного струму на напруги від 0,38кВ до 20кВ. У варіантах виконання вставки 22 UA 102150 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 виготовлення стабілізаторів фаз на більш високі напруги пов'язане зі значним збільшенням габаритів котушок через збільшення товщини ізоляції та її розтріскування при намотуванні високовольтних котушок. Другий шлях полягає у частковій радіальній та повздовжній компенсації магнітних полів розсіювання і викладений нижче (фіг. 34 - фіг. 37). Стабілізатор фаз або фільтр струмів нульової послідовності містить елементарні автотрансформатори та трансформатори. Автотрансформатор містить принаймні першу та другу гальванічно зв'язані обмотки, магнітопровід, принаймні три затискачі, які є ознакою автотрансформаторного електромагнітного зв'язку (фіг. 34 - фіг. 36), а також відповідні елементи осьової та радіальної компенсації магнітних полів розсіювання, викликаних струмами навантаження. При цьому перший із затискачів Аі приєднаний до початку першої обмотки 195, другий затискач Ві приєднаний до кінця першої обмотки 195, а третій затискач Сі приєднаний до кінця другої обмотки 196. До стабілізатора фаз введено першу додаткову 198 та другу додаткову 197 гальванічно незв'язані обмотки. Кількість витків першої додаткової обмотки 198 дорівнює кількості витків першої обмотки 195, а кількість витків другої додаткової обмотки 197 дорівнює кількості витків другої обмотки 196. Перша обмотка розміщена на стрижні магнітопроводу, друга обмотка розміщена поверх неї так, що охоплює першу обмотку, напрямки намотки першої та другої обмоток співпадають. Друга додаткова обмотка 197 розміщена на стрижні магнітопроводу, перша додаткова обмотка 198 розміщена поверх неїі охоплює другу додаткову обмотку. Напрямки намотки першої додаткової 198 та другої додаткової 187 обмоток співпадають між собою і є протилежними до напрямків намотки першої 195 та другої 196 обмоток. Перша 195 та друга 196 обмотки утворюють першу котушку, а перша додаткова 198 та друга додаткова 197 обмотки утворюють другу котушку. Витки першої котушки розміщені на певній відстані в осьовому напрямку від витків другої котушки, причому вказана відстань обумовлена величиною пробивної напруги між найближчими витками першої та другої котушок. Початок першої обмотки 195 з'єднаний з кінцем першої додаткової обмотки 198, кінець першої обмотки 195 з'єднаний з початком першої додаткової обмотки 198. Початок другої обмотки 196 з'єднаний з кінцем другої додаткової обмотки 197, а початок намотки другої додаткової обмотки 197 з'єднаний з кінцем другої обмотки 196 (фіг. 34 та фіг. 35). Початок першої обмотки 195 з'єднаний з кінцем першої додаткової обмотки 198 і приєднаний до виводу Аі. Кінець другої обмотки 196 з'єднаний з початком другої додаткової обмотки 197 і приєднаний до виводу Сі. Кінці першої обмотки 195 та другої додаткової обмотки 197, а також початки другої обмотки 196 та першої додаткової обмотки 198 з'єднані між собою і приєднані до виводу Ві елементарного автотрансформатора. Кожен елементарний автотрансформатор складається із чотирьох обмоток 195-198 і містить дві котушки (фіг. 35 та фіг. 36). Особливістю цих двох котушок (у першу котушку входять, наприклад, обмотки 203 та 204, у другу котушку входять, наприклад, обмотки 205 та 206) є те, що кожна з них має різний напрямок намотки. Як видно з фіг.34 та фіг.35, магнітні поля, які створюються половинами струмів Ів/2в обмотках 199-202, взаємно ψ ψ компенсуються у радіальному М та N (фіг.34) та осьовому 1,2 та 3,4 л (фіг.35) напрямках. Підвузли виводів Аі, Ві, Сі показані позначками А-1 та А-2, В-1 та В-2, С-1 та С-2 відповідно. При виготовленні такий технологічний процес створює певні незручності, які легко вирішуються. Якщо обмотки виготовляються із проводу, то кожна з котушок має дискову форму через те, що діаметр котушки набагато більший висоти котушки. Для уникнення зворотної намотки друга котушка з додатковими обмотками виготовляється з прямою намоткою проводів, а при монтажі другої котушки на стрижень магнітопроводу вісь другої котушки змінюють на 180 градусів. Цей прийом також застосовується при виготовленні обмоток, провідники яких мають форму мідної або алюмінієвої фольги. Такі дискові котушки названі переміжними. На фіг.36 показане розташування чотирьох дискових переміжних котушок з обмотками 203-211. Для забезпечення тісного магнітного зв'язку між фазами у стабілізаторі фаз використовується також елементарний трансформатор, принципова схема якого показана на фіг.37. Перша 213 та перша додаткова обмотка 222 мають відповідно прямий та зворотний напрям навивки обмоток. Друга 216 та друга додаткова обмотка 219 також мають відповідно прямий та зворотний напрям навивки обмоток. Початок 212 першої обмотки 213 з'єднаний з кінцем 223 першої додаткової обмотки 222. Початок 215 другої обмотки 216 з'єднаний з кінцем 220 другої додаткової обмотки 219. Кінець 214 обмотки 213 приєднаний по початку 221 обмотки 222, а кінець217 другої обмотки 216 приєднаний до початку 218 першої додаткової обмотки 219. Осьова та радіальна взаємна компенсація магнітного потоку розсіювання у елементарному трансформаторі відбувається аналогічно до компенсації магнітних полів розсіювання автотрансформатора, показаної на фіг.34 та 35. На фіг.38 дана блок-схема виконання трансформаторної підстанції лінії вставки, до якої внесений однофазний багатообмотковий дросель або однофазний трансформатор, який 23 UA 102150 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 містить О-подібний або П-подібний магнітопровід та гальванічно розв'язані обмотки, кількість яких дорівнює кількості фаз перетворювача кількості фаз ПКФ. Виводи кожної обмотки однофазного дроселя або трансформатора ввімкнені у розсічку кожного виводу перетворювача кількості фаз. Для зменшення струмів міжфазного короткого замикання або замикання на землю до кожної фази лінії вставки внесені додаткові проводи (фіг.40). Кожна фаза лінії вставки виконана з розщепленими проводами. До кожної фази лінії вставки введені принаймні одна пара електромагнітних елементів 238 та 242, взятих з числа або дроселів або транс-реакторів або однофазних трансформаторів. Кількість електромагнітних елементів кратна подвоєній кількості фаз лінії вставки. Кожен один провід, наприклад, А' фази лінії вставки та непарна кількість додаткових проводів фази, наприклад, додатковий провід А" утворюють групу розщеплених проводів фази, яка містить парну кількість розщеплених проводів. Розщеплені проводи у кожній фазі (у групі розщеплених проводів) гальванічно розв'язані один від одного. Електромагнітні елементи 238 та 242 розміщені у крайніх (фіг.40) та проміжних (електромагнітні елементи 254 та 256) пунктах лінії вставки (фіг.41). Кожен електромагнітний елемент (або пара дроселів, або транс-реактор, або однофазний трансформатор) містить одну або декілька пар обмоток. Кожні дві обмотки електромагнітного елементу ввімкнені між собою послідовно різнойменними виводами. Кожен вузол (точка) послідовного з'єднання двох указаних обмоток кожного електромагнітного елементу приєднаний до виводу однойменної фази перетворювача кількості фаз та до виводу однойменної фази стабілізатора фаз, а кожен з решти виводів електромагнітного елементу приєднаний по одному до одного виводу кожного із розщеплених проводів однойменної фази лінії вставки. Кожен із вхідних А1, В1, С1 та вихідних А2, В2, С2 затискачів вставки приєднаний по одному до одного виводу трифазної сторони перетворювачів кількості фаз 235 та 248. Кожен вивід перетворювача кількості фаз (235 та 248) та кожен вивід стабілізаторів фаз 236 та 246 з'єднані між собою і приєднані до вузла парної кількості обмоток електромагнітного елементу 238 та 242. Кожен інший вивід електромагнітного елементу по одному приєднаний до одного проводу розщепленої фази, наприклад, до проводів А' та А" фази А. У варіанті виконання вставки, блок-схема якого показана на фіг.41, до кожного виводу стабілізатора фаз вставки приєднаний спільний вузол обмоток електромагнітного елементу. У варіанті фаза лінії вставки містить чотири розщеплені проводи (два проводи з чотирьох показані штриховими лініями). Кожен із вхідних А1, В1, С1 та вихідних А2, В2, С2 затискачів вставки приєднаний по одному до одного виводу трифазної сторони перетворювачів кількості фаз 249 та 261. Кожен вивід перетворювача кількості фаз (249 та 261) та кожен вивід стабілізаторів фаз 250 та 260 з'єднані між собою по одному і приєднані до вузла двох і більше пар обмоток електромагнітного елементу 251 та 259. Кожен інший вивід електромагнітного елементу по одному приєднаний до двох гальванічно з'єднаних проводів фази, розщепленої на чотири проводи, наприклад, до пари проводів 1-2 фази А. Лінія вставки складається із частин, утворених приєднанням проміжного стабілізатора фаз 255. При розміщенні проміжних стабілізаторів фаз кількість електромагнітних елементів зростає удвічі, утричі і т.п… Тому приєднання проміжного стабілізатора фаз 255 привело до введення двох проміжних груп електромагнітних елементів 254 та 256. У пунктах 252, 253, 257 та 258 кожна половина розщеплених проводів фаз з'єднана між собою і приєднана до виводу електромагнітного елементу. У варіанті виконання у вставку введені додатковий стабілізатор фаз 263 та багатофазний двигун змінного струму 264 (фіг. 42). Кількість фаз та лінійні напруги додаткового стабілізатора фаз 263 та багатофазного двигуна змінного струму 264 дорівнюють кількості фаз лінійних напруг лінії вставки. Обмотка статора двигуна з'єднана у шестифазну зірку. Виводи багатофазного двигуна 264 та стабілізатора фаз 263 з'єднані між собою і приєднані до проводів лінії вставки (фіг.42). Масо-габаритні характеристики двигуна 264 та стабілізатора фаз 263 (фіг. 42) можуть бути зменшені шляхом суміщення вказаного двигуна та стабілізатора фаз і одночасного суміщення їх функцій. Для вказаного суміщення у кожному пазі двигуна розміщені обмотки, які живляться від різних фаз. Прикладом виконання суміщеного двигуна може бути з'єднання статорних обмоток 267 двигуна 266 у шестикутник, схема виконання якого має властивості стабілізатора фаз. Тому суміщений двигун 266 одночасно виконує також функцію стабілізатора фаз. В результаті цього значно підвищується живучість роботи приводу при можливих пошкодженнях декількох проводів лінії вставки та декількох обмоток двигуна змінного струму (фіг. 43). На фіг. 44 показаний графік залежності потужності на валу двигуна при відсутності пошкоджень обмоток двигуна та при пошкодженні однієї з обмоток двигуна у залежності від кількості фаз двигуна. Із графіка фіг.44 24 UA 102150 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 видно, що при обриві однієї з фаз суміщеного дев'ятифазного двигуна (зовнішнє пошкодження обрив проводу лінійної фази, або в середині двигуна - перегорання однієї з обмоток) потужність на валу зменшується від 100 % до 90 %; при обриві двох проводів живлення дев'ятифазного двигуна або при перегоранні двох обмоток двигуна потужність на валу двигуна зменшується до 85 %, а при перегорянні трьох проводів живлення двигуна або при перегоранні трьох обмоток двигуна потужність на валу двигуна зменшується до 69 %. Зауважимо, що при всіх цих пошкодженнях досягається рівномірне обертове магнітне поле у роторі двигуна, а також досягається врівноважена потужність як у багатофазній неповнофазній лінії вставки, так і в пошкодженому статорних обмотках. Це явище доведене теоретично і підтверджено експериментально вперше. У варіанті виконання (фіг.45) у вставку введені додатковий стабілізатор фаз 269 та багатофазний генератор змінного струму 270. Кількість фаз та лінійні напруги додаткового стабілізатора фаз 269 та багатофазного генератора змінного струму 270 відповідно дорівнюють кількості фаз лінійних напруг лінії вставки. У варіанті виконання (фіг.45) для зменшення встановленої потужності генератор змінного струму 272 суміщений зі стабілізатором фаз. Для дотримання умов суміщення обмотка 273 генератора виконана за схемою стабілізатора фаз, наприклад, "сніжинка", яка має властивості стабілізатора фаз. Тому суміщений генератор 272 одночасно виконує також функцію стабілізатора фаз, в результаті чого значно підвищується живучість роботи при можливих пошкодженнях декількох (Noбp.) проводів лінії вставки та пошкодження декількох обмоток генератора змінного струму (фіг. 46). На фіг. 47 показаний графік залежності коефіцієнту несиметрії напруг за нульовою послідовністю К u01 та Кu02 за наявності Noбp. обривів проводів лінії вставки звичайного багатофазного генератора та багатофазного генератора суміщеного зі стабілізатором фаз відповідно. Одержані графіки збігаються із залежностями K u01 та Кu02 від струму нульової послідовності нейтральної фази суміщеного багатофазного генератора. Робота вставки змінного струму. На вхідні затискачі вставки А1, В1, С1 подаються трифазні напруги та струми для передачі електричної енергії на вихідні (кінцеві) затискачі вставки А2, В2, С2. Від вхідних затискачів А1, В1, С1 вставки напруги подаються на вхідні виводи трифазної системи обмоток вхідного перетворювача кількості фаз 1. Тристрижневий магнітопровід перетворювача кількості фаз 1 збуджується. У тристрижневому магнітопроводі виникає трифазна система змінних струмів та магнітних потоків. Ці потоки генерують у вихідній системі обмоток симетричну багатофазну систему напруг, наприклад, шестифазну (фіг. 1). Симетрична багатофазна система напруг з вихідних виводів перетворювача кількості фаз подається на стабілізатор фаз або фільтр струмів нульової послідовності 2 та на пункт 3 для приєднання до лінії вставки 4-9. Стабілізатор фаз або фільтр струмів нульової послідовності 2 та 12 збуджуються (у кожного з них виникає трифазна система змінних магнітних потоків). Лінія вставки обмежена пунктами 3 та 11. З вихідних кінців лінії вставки у пункті 11 багатофазна система напруг подається на стабілізатор фаз або фільтр струмів нульової послідовності 12 та на вихідний перетворювач кількості фаз 13. В перетворювачі кількості фаз 13 багатофазна система напруг трансформується за кількістю фаз та величиною фазної напруги, зокрема з шестифазної системи напруг перетворюється на трифазну, яка з вихідних виводів перетворювача кількості фаз 13 подається на вихідні затискачі А2, В2, С2 вставки змінного струму. При відсутності розриву проводів (у пункті 10 лінії вставки розрив відсутній) у вставці діють симетричні системи напруг та струмів, оскільки всі ланки вставки виконані симетричними. Припускаємо, що режими струмів на вході та виході вставки також симетричні. Зауважимо, що в симетричному режимі передачі енергії стабілізатори фаз 2 та 12 практично не приймають участі через те, що у вставці відсутні порушення несиметричного характеру, наприклад, обриви проводів або короткі замикання. Стабілізатори фаз 2 та 12 знаходяться під напругою, по них протікають тільки струми неробочого (холостого) ходу намагнічування. Тому при симетричному режимі і відсутності струмів та напруг вищих гармонік стабілізатори не впливають на режим перетворювачів кількості фаз 1 та 13 і лінії вставки. Образно кажучи, уданому разі роль стабілізаторів фаз зводиться до ролі водопровідної труби, яка не впливає на потік води до тих пір, поки потік не зверне вбік. Але при обриві проводу лінійної фази, наприклад, проводу 4 у пункті 10 у обох стабілізаторах фаз 2 та 12 виникають струми, які забезпечують допустиму стандартами несиметрію напруг та струмів на вході та виході вставки. Коефіцієнти несиметрії напруг та струмів на виході А2, В2, С2 не можуть бути кваліфіковані як недопустимі або аварійні, тому режим лінії не може бути описаний системами напруг та струмів виходу А2, В2, С2 лінії вставки. Виявляється, що найбільш чутливими елементами вставки до аварійних процесів лінії вставки є стабілізатори фаз, розміщені на кінцях лінії вставки. Вхідні та вихідні перетворювачі кількості 25 UA 102150 C2 5 10 15 20 25 30 35 фаз, які виготовляються на основі трансформаторів або автотрансформаторів, мають значно меншу чутливість до аварійного стану лінії вставки. Цей факт легко підтверджується експериментально. Тому слід вважати стабілізатор фаз основною ланкою, яка знижує несиметрію лінійних напруг на виході вставки та несиметрію струмів на вході вставки. При цьому досягається така ефективність застосування стабілізаторів фаз: - миттєва генерація напруги у проводах обірваних фаз; - підвищення живучості вставки змінного струму при обривах одного або декількох проводів; - забезпечення допустимих норм стандартів на якість електричної енергії на початку та кінці лінії вставки як під час, так і після аварій, пов'язаних з обривами проводів; - зменшення струмів на вході та виході перетворювачів кількості фаз шляхом перехоплення та вилучення аварійних струмів із струмів перетворювачів кількості фаз (шляхом відтягування аварійних струмів від перетворювачів кількості фаз) і замикання їх на стабілізатори фаз; при цьому область дії аварійних струмів обмежена двома стабілізаторами фаз 2 та 12; - зменшення струмів у силових трансформаторах лінії вставки при обриві одного або декількох проводів лінії вставки; - досягнення параметрично врівноваженого режиму входу та виходу вставки для забезпечення параметричної рівноваги режиму роботи всіх силових елементів електропередачі як всередині вставки так і за межами вставки; - досягнення можливості проведення пофазного ремонту та профілактики лінії вставки без перерви живлення; - заглушення вищих гармонік напруги та струму нульової послідовності; - зменшення сплеску напруг та струмів на вході та виході вставки, а також у проміжних пунктах лінії вставки у момент аварії, у моменти комутації лінії та при комутаціях ключів вставки; - заглушення перехідних комутаційних електромагнітних процесів; - здійснення перемикання ліній вставок змінного струму без знеструмлення лінії та споживачів; - захист лінії вставки від блискавки, від струмів геомагнітних бур та від трьох фаз ЕМІ; - здійснення режиму плавки ожеледі без перерви електропостачання. Одержаний ефект від застосування вставки крок за кроком розкриємо поступово, по мірі опису режимів роботи вставки. Для перевірки ефективності роботи вставки були спроектовані, змонтовані та випробувані моделі чотирипровідної вставки М-1 та шестипровідної вставки М-6. У кожній моделі лінійний провід мав активно-індуктивний характер з опорами Хлв +jRлв, крім того провід нульової фази в моделі М-1 мав опір Хов + jRob. У таблиці 1 наведена залежність коефіцієнту несиметрії Кu2 за зворотною послідовністю напруги на виході вставки змінного струму у залежності від кількості обірваних фаз лінії вставки при 5 %-х падіннях напруги відносно номінального значення лінійної напруги шестифазної лінії вставки та при вихідній потужності 33 % від номінального значення. Результати одержані з допомогою моделі М-6. Вимірювання параметрів вставки здійснювалось з допомогою вимірювального комплексу Chauvin Arnoux C.A.8335 (Франція). 40 Таблиця 1 Кількість обірваних фаз лінії вставки (Noбp) Ku2, % 45 50 55 0 0,4 % 1 0,82 % 2 3,54 % При обриві однієї з фаз величина активної номінальної потужності навантаження зменшувалась у межах 4-6 %. Робота вставки під час обриву однієї з фаз проходить наступним чином (фіг. 1). При обриві проводу однієї з фаз у пункті 10 стабілізатори фаз 2 та 12 миттєво переходять з режиму неробочого (холостого) режиму у активний режим. Стабілізатори фаз 2 та 12 працюють у протилежних режимах. Вихідний стабілізатор фаз 12 параметрично формує підтримку потенціалу обірваного кінця проводу 4 у пункті 10, чим забезпечує потенціал (вектор напруги) на приймальному кінці проводу 4, приєднаному до перетворювача кількості фаз 13. Це означає, що стабілізатор фаз 12 висуває "стрілу крану" для підтримки потенціалу обірваної частини проводу 4. Оскільки дія стабілізаторів заснована на астатичному принципі, то повернення потенціалу обірваної частини проводу 4 не є абсолютно точним, а лише наближеним. Тому між кінцями обірваних частин проводу у пункті 4 завжди виникає напруга, величина якої на 30 % вища за середнє падіння напруги у проводах лінії вставки. Стабілізатор фаз 12 відновлює потенціал обірваної частини проводу до рівня приблизно симетрії напруг багатофазного входу перетворювача кількості фаз 13. Одночасно з цим стабілізатор 12 перетворює симетричну 26 UA 102150 C2 5 10 15 систему струмів трифазного навантаження виходу вставки (затискачі А2, В2, С2) у несиметричну систему струмів несиметричної неповнофазної багатофазної лінії вставки. І навпаки, стабілізатор 2 перетворює несиметричну систему струмів лінії вставки у майже симетричну систему струмів перетворювача кількості фаз 1. Зауважимо факт дотримання у всіх перетинах вставки майже врівноваженого режиму (факт відсутності пульсуючої потужності приблизно у всіх перетинах вставки (фіг.39). Цей факт особливо виразно проявляється при коротких лініях вставки, при якому номінальне падіння напруги в лінії не перевищує 5 %. Зауважимо, що відведення надструмів лінії вставки від перетворювачів кількості фаз 1 та 13 (від силових трансформаторів) відбувається з допомогою стабілізаторів фаз 2 та 12. Відомо, що під час обривів проводів фаз у силових трансформаторах можуть виникати надструми, величина яких у три-чотири рази може перевищувати номінальний струм трансформатора [22]. Однак при випробуванні шестифазної моделі М-6 надструми, які виникають у одній або декількох фазах лінії вставки, відводились від перетворювачів кількості фаз (силових трансформаторів) і замикались на стабілізатори фаз 2 та 12. У таблицях 2-4 приведені експериментально одержані дані про величину відведення струмів лінії вставки від перетворювачів кількості фаз (ПКФ) 1 та 13 з лопомогою стабілізатооів 2 та 12 відповідно. Таблиця 2 Назва струмів Відношення струмів вхідних Відношення струмів вихідних найбільш перетворювача кількості (ПКФ) фаз перетворювача кількості фаз 13 завантаженої фази 1 Іпкф та стабілізатора фаз 2 Ісф Іпкф та стабілізатора фаз 12 Ісф до лінії вставки при обриві до струму лінії Іл вставки у струму лінії Іл вставки у проводу фази А максимально навантаженій фазі, % максимально навантаженій фазі, % Іл(F) 100 100 Іпкф(Р) 70,0 75,3 Icф(F) 32,5 45,2 Відсоток відведення 30,0 24,7 струмів лінії від ПКФ 20 25 30 Струм Іл (F) у найбільш навантаженій фазі, наприклад, F лінії вставки прийнято за 100 %. Із таблиці 2 видно, що при обриві однієї фази, наприклад, А відведення струму від перетворювача кількості фаз (ПКФ) завдяки приєднанню стабілізатора фаз складає 24,7 %-30 % при обриві однієї фази лінії вставки. При обриві двох фаз А та В лінії вставки відсоток відведення струмів лінії від ПКФ зростає і досягає 41,6 %-67.8 % (Таблиця 3). Із таблиці 4 видно, що під час обривів трьох проводів лінії стабілізатори фаз параметрично вступають у роботу вставки і відводять до 68,8 %-70,0 % струму найбільш навантаженої фази вставки до стабілізаторів фаз, де ці струми компенсуються струмами інших фаз. Введення резервного проводу також посилює живучість вставки. Першим кроком для посилення живучості є використання нульового проводу, наприклад, у трифазних чотирипровідних лініях вставки. У трифазних чотирипровідних низьковольтних вставках підвищення живучості вставки має місце при порівняно невеликих довжинах вставки, наприклад, до 0,3 км-1 км. У високовольтних вставках введення нульового проводу або землі як резервного провідного об'єкту дозволяє при обриві проводу однієї Таблиця 3 Назва найбільш Відношення струмів вхідних Відношення струмів вихідних завантаженої фази F перетворювача кількості фаз 1 перетворювача кількості фаз 13 лінії вставки при обриві Іпкф та стабілізатора фаз 2 Ісф до Іпкф та стабілізатора фаз 12 Ісф до проводів двох фаз А та струму лінії Іл вставки у струму лінії Іл вставки у В максимально навантаженій фазі, % максимально навантаженій фазі, % Bл(F) 100 100 Lпкф(F) 58,4 54,3 Iсф(F) 55,3 67,8 Відсоток відведення 41,6 45,7 струмів лінії від ПКФ 35 27 UA 102150 C2 Таблиця 4 Відношення струмів вхідних Назва найбільш Відношення струмів вихідних перетворювача кількості фаз 1 завантаженої фази F перетворювача кількості фаз 13 Іпкф та стабілізатора фаз 2 Ісф до лінії вставки при обриві Іпкф та стабілізатора фаз 12 Ісф до струму лінії Іл вставки у проводів трьох фаз А, В струму лінії І л вставки у максимально навантаженій фазі, та С максимально навантаженій фазі, % % Вл(Е) 100 100 Іпкф(Е) 31,2 30,0 Ісф(Е) 68,0 67,8 Відсоток відведення 68,8 70,0 струмів лінії від ПКФ 5 10 15 фази знизити несиметрію напруг на вихідних затискачах А2, В2, С2 на 20 %-50 % (фіг. 2). При збільшенні кількості фаз у перетворювачах кількості фаз 14 та 26 та лінії 16-21 вставки досягається зменшення надструмів в стабілізаторах фаз 15 та 24. У трифазній чотирипровідній лінії при обриві однієї фази струм у нульовій фазі утричі більший струму лінійної фази. Але приєднання стабілізаторів фаз у пунктах початку та кінця лінії дозволяє у 5-12 разів зменшити струм нульової послідовності у нейтралі трансформаторів низьковольтних мереж. Введення зовнішнього резервного проводу (фіг.3) на порядок збільшує живучість вставки при обривах проводів багатофазних ліній вставки. При обриві одного з проводів лінії 31 вставки якість напруг на виході вставки підтримується з допомогою стабілізаторів фаз 28 та 35. З допомогою однополюсних ключів груп 30 та 33 обірваний провід вилучають з лінії 31 вставки, а з допомогою однополюсних ключів груп 29 та 34 обірваний провід заміняють резервним 32. Різке підвищення живучості (надійності) роботи вставки має місце у варіанті, при якому до вставки введені додаткові стабілізатори фаз 44-46 (фіг.4), які розміщені приблизно рівномірно вздовж траси лінії вставки. При цьому допустима кількість обривів [Nобр.] проводів лінії вставки підвищується і визначається з формули [Noбp.] = m-3, 20 25 30 35 40 45 (1) де m - кількість фаз лінії вставки. Одержаний ефект пояснюється зменшенням відстані між стабілізаторами фаз, наприклад, між 45 та 46 при обриві проводу 50 лінії вставки. Другою причиною підвищення живучості є сукупна дія, наприклад, п'яти стабілізаторів фаз 43-47. У варіантах виконання вставки, крім гарячого резервування, яке досягається введенням стабілізаторів фаз, використано внутрішнє резервування, яке дозволяє відновити симетричний режим за рахунок зменшення фаз лінії вставки. Це досягається переведенням неповнофазної шестифазної лінії вставки при обриві одного з проводів у симетричну чотирифазну чотирипровідну лінію вставки. На кресленнях (фіг. 5 - фіг. 10) показаний варіант виконання вставки, яка містить шестифазну лінію 59 вставки та дванадцятифазні перетворювачі кількості фаз 52 та 65, а також дванадцятифазні стабілізатори фаз 53 та 64. Топографічне (фазорне) зображення з'єднання багатофазних обмоток перетворювачів кількості фаз 52 та 65 (фіг. 5) дано на фіг. 6. Кожен вивід, який має непарний номер фаз перетворювачів кількості фаз 52 та 65, приєднаний по одному до одного проводу лінії вставки через однополюсні ключі фаз 67-77 груп 57 та 62 вставки. Кожен вивід, який має парний номер фаз перетворювачів кількості фаз 52 та 65, приєднаний по одному до одного проводу лінії вставки через однополюсні ключі груп 54 та 63 фаз 68-78. Кожен провід лінії вставки приєднаний через однополюсні ключі різних груп, наприклад, 57 та 58 до одної фази з непарним номером та другої фази, яка має парний номер, перетворювача кількості фаз, наприклад, 52. При відсутності обриву фаз лінія 59 вставки приєднана через однополюсні ключі груп 57 та 62 до виводів фаз з непарним номером перетворювачів кількості фаз 52 та 65. При обриві проводу, наприклад, фази В лінії ставки перехід вставки від неповнофазного режиму шестипровідної шестифазної вставки до симетричної чотирипровідної вставки виконується таким чином (фіг.6): - виводи 69 перетворювачів кількості фаз 52 та 65 відключаються від проводу пошкодженої фази В з обох кінців лінії вставки з допомогою однополюсних ключів груп 57 та 62; - провід фази С лінії вставки відключається з обох кінців від виводів 71 перетворювачів кількості фаз 52 та 65 з допомогою однополюсних ключів груп 57 та 62 і приєднується до 28