Система линий электропередачи

Система линий электропередачи

Реферат

 

Изобретение относится к системе линий электропередачи по меньшей мере с двумя проводниками для передачи электрической энергии. Существенным является то, что для по меньшей мере частичной компенсации магнитных полей в проходящей приблизительно параллельно системе линий электропередачи области пространства за исключением одного из проводников все остальные проводники расщеплены и что одиночные проводники каждого из расщепленных проводников либо расположены с угловой симметрией к поверхности, определяемой продольным протяжением нерасщепленного проводника и точкой, лежащей в компенсационной области пространства, либо одиночные проводники отдельных расщепленных проводников расположены по меньшей мере с почти, а предпочтительно с полной круговой симметрией, вокруг нерасщепленного проводника. Технический результат - уменьшение остаточного поля, оказывающего неблагоприятное воздействие на организм живых существ. 2 с. и 28 з.п. ф-лы, 34 ил.

Изобретение относится к системе линий электропередачи по меньшей мере с двумя проводниками для передачи электрической энергии низкой частоты. Под низкой частотой понимаются частоты, обычные для тягового электроснабжения (16 2/3 Гц) и общего электроснабжения (50 или 60 Гц). Однако изобретение применимо для системы передачи постоянного тока, которая находит применение, например, в так называемом 700-киловольтовой сети. Это есть, так сказать, предельный случай понятия "низкая частота", ибо влияния магнитных полей, возникающих в таких системах передачи энергии, также могут быть мешающими. Изобретение представляет интерес также для таких систем линий электропередачи, в которых, например, из-за меньших размеров передатчиков рабочая частота составляет 40 кГц и выше.

Как показывают многочисленные литературные ссылки в книге "Elektrisches Strom als Umweltfaktor" авторов Konig/Folkerts, издательство Pflaum-Verlag, Мюнхен, 1992 год, сегодня исходят из того, что магнитные, но также в известной степени и электрические поля электроснабжения оказывают на организм живых существ отчасти неблагоприятное воздействие.

Прежде всего при этом рассматриваются линии электропередачи в сети высокого напряжения и в сети среднего напряжения и домовое электроснабжение, если они выполнены в виде воздушных линий. Но и в домашней сфере также возможна ситуация, сравнимая в отношении магнитных и электрических полей, хотя в этой области токи срабатывания по большей части существенно меньше. Это обусловлено тем, что в домашней сфере расстояния между людьми и токоведущими линиями существенно меньше.

Из патента США 5068543 известна система линий электропередачи, в которой, помимо по меньшей мере двух проводников для передачи электрической энергии в форме постоянного тока или низкочастотного тока, предусмотрен по меньшей мере еще один, по крайней мере параллельный проводникам системы проводник, через который при работе ток протекает синфазно с остальными проводниками и который во взаимодействии с остальными проводниками системы линий электропередачи уменьшает исходящее от нее магнитное поле в пространственной области, проходящей приблизительно параллельно системе линий электропередачи. Основополагающая идея в этом случае состоит в том, чтобы уменьшить электромагнитное излучение, окружающее систему линий электропередачи. Это достигается, в частности, за счет того, что, например, в однофазной системе линий электропередачи один из проводников расщепляют на два проводника и образовавшиеся таким образом три проводника, симметрично распределенные - относительно плоскости поперечного сечения - лежат на одной горизонтали к земле. Один вариант для случая однофазной передачи состоит в том, что при одном одиночном проводнике, служащем в качестве прямого провода, предусмотрены три или четыре проводника в качестве обратного провода, которые симметрично - относительно упомянутой уже плоскости поперечного сечения - охватывают прямой провод, предпочтительно наподобие ромба или квадрата. Как описано ниже, такое выполнение системы линий электропередачи позволяет уменьшить остаточное магнитное поле под системой до величины, составляющей приблизительно 20% от первоначального значения.

В основу изобретения положена задача по меньшей мере почти полностью компенсировать значение остаточного поля и осуществлять это в свободно выбираемых пространственных областях, проходящих параллельно системе линий электропередачи.

Согласно изобретению в системе линий электропередачи, в которой помимо по меньшей мере двух проводников для передачи электрической энергии в форме постоянного тока или низкочастотного тока предусмотрен по меньшей мере еще один, по крайней мере параллельный проводникам системы проводник, через который при работе протекает ток синфазно с остальными проводниками и который во взаимодействии с остальными проводниками системы линий электропередачи уменьшает исходящее от нее магнитное поле в пространственной области, проходящей приблизительно параллельно системе линий электропередачи, достигается за счет того, что токи в отдельных проводниках и расстояния от них до лежащей в указанной пространственной области точки, воздействие на которую вычисляется, и пространственное распределение проводников по отношению к этой точке в пространственной области выбраны таким образом, что векторная сумма компонентов магнитного поля, исходящих от проводников, по которым протекает ток, в этой точке практически становится равной нулю. Благодаря этому достигается уменьшение остаточного поля в упомянутой области пространства до практически пренебрежимо малой величины в сравнении с решением, известным из патента США, и обеспечивается возможность свободного выбора области пространства в широких пределах.

При этом изобретение может быть выполнено так, что, в случае подсоединения к данной системе линий электропередачи дополнительной линии электропередачи, система линий электропередачи имеет один общий проводник таким образом, что имеется один, расщепленный по меньшей мере на два одиночных проводника, проводник и один нерасщепленный проводник и что одиночные проводники каждого из расщепленных проводников расположены относительно их геометрического положения в зависимости от протекающих в проводниках токов так, что магнитное поле, создаваемое передаваемой энергией тока в нерасщепленном проводнике, по меньшей мере почти компенсируется магнитными полями токов в одиночных проводниках в области, проходящей приблизительно параллельно системе линий электропередачи. Проводник может быть расщеплен и более чем на два одиночных проводника. Благодаря этому обеспечивается дополнительная свобода в общей геометрии линий передачи, что может быть предпочтительно в отдельных случаях.

При синфазности токов в одиночных проводниках целесообразно расположить последние на противолежащих сторонах поверхности, определяемой продольным протяжением нерасщепленного проводника и точкой, находящейся в компенсационной области. Предпочтительно также, если при этом одиночные проводники отдельного расщепленного проводника замкнуты накоротко на концах друг с другом.

Предпочтительно также, чтобы одиночные проводники имели по меньшей мере почти равное электрическое сопротивление и были расположены с угловой симметрией к поверхности, определяемой продольным протяжением нерасщепленного проводника и точкой, находящейся в компенсационной области.

При противофазности токов в одиночных проводниках целесообразно располагать последние на одной и той же стороне поверхности, определяемой продольным протяжением нерасщепленного проводника и точкой, находящейся в компенсационной области.

Между одиночными проводниками расщепленного проводника предпочтительно может быть включен источник тока, синфазный электрической энергии, передаваемой в системе линий электропередачи. Целесообразно, чтобы последний работал с входным током, то есть с высоким внутренним сопротивлением в сравнении с электрической цепью, образованной одиночными проводниками.

В случае нескольких, проходящих приблизительно параллельно (первичных) линий электропередач, воздействующих своими магнитными полями на указанную данную область пространства, целесообразно предусмотреть выполнение компенсации магнитных полей лишь для части систем линий электропередачи, и у этих систем линий электропередачи, выполненных для компенсации, предусмотреть такое пространственное смещение проводников, чтобы имела место по меньшей мере частичная компенсация магнитных полей других (первичных) систем линий электропередачи.

В определенных случаях предпочтительно располагать отдельные проводники один над другим и/или один за другим относительно плоскости, определяемой указанной областью пространства и системой линий электропередачи. Кроме того, целесообразно так пространственно располагать отдельные проводники и так распределять текущие в них токи, чтобы компенсация магнитного поля происходила по меньшей мере в двух разделенных областях пространства.

Желательно также, чтобы одиночные проводники отдельных расщепленных проводников были расположены по меньшей мере почти круговой симметрией вокруг нерасщепленного проводника.

При этом при выполнении системы в виде однофазного кабеля с оболочковой изоляцией один из обоих предусмотренных для проведения тока проводников целесообразно выполнять как расщепленный проводник, одиночные проводники которого также как и нерасщепленный проводник изолированы каждый отдельно и расположены так, что одиночные проводники расщепленного проводника окружают нерасщепленный проводник симметрично со всех сторон.

В кабеле для многофазного тока с оболочковой изоляцией целесообразно выполнить каждый из относящихся к соответствующей фазе тока проводников в виде расщепленного проводника с одиночными проводниками, изолированными каждый отдельно, и расположить одиночные проводники расщепленных проводников по меньшей мере с почти круговой симметрией, а при наличии дополнительно предусмотренного нейтрального проводника (нулевого провода) - предпочтительно с круговой симметрией вокруг нейтрального проводника.

Далее, предпочтительно, чтобы нейтральный проводник был выполнен в виде расщепленного проводника и его одиночные проводники окружали кругообразно расположенные одиночные проводники проводников, относящихся каждый к соответствующей фазе тока, в качестве экрана против формирования внешнего электрического поля, а в системе с защитным проводом - предпочтительно так, что последний расположен центрально и окружен одиночными проводниками.

Защитный провод также может быть выполнен как расщепленный проводник, и его одиночные проводники могут окружать другие проводники кабеля в качестве экрана против формирования внешнего электрического поля, а в системе с нейтральным проводом - предпочтительно так, что последний расположен центрально и окружен одиночными проводниками.

Кабель может быть известным образом снабжен на концах соединительными устройствами, в частности, штекерами. В этом случае в соединительном устройстве каждого кабельного конца предусматривается электрическое соединение одиночных проводников каждого из расщепленных проводников. Соединительное устройство может быть, например, соединительной планкой электрического прибора. Соединительное устройство может представлять собой по меньшей мере на одном кабельном конце штекер. Если кабель оборудован на одном конце штекером, а на другом конце муфтой, то он может использоваться известным образом в качестве так называемого удлинительного кабеля. Это представляет собой особое преимущество, если, например, проложенная в стене спальной комнаты электропроводка для питания настольного ночника находится в изголовье кроватей. Тогда настольный ночник может быть присоединен через такой удлинительный кабель к электрической розетке, токопровод к которой не проходит в изголовье. В этом случае удлинительный кабель в значительной мере освобождает изголовье кроватей от магнитных полей и может даже освободить, при соответствующем выполнении согласно одному варианту изобретения, и от электрических полей. При этом желательно, чтобы отдельный штекер и его сопряженная деталь были бы выполнены известным образом так, чтобы штекер мог входить в сопряженную деталь только в положении, в котором соединительный элемент нейтрального провода штекера контактирует с гнездом для нейтрального провода в сопряженной детали. Таким образом обеспечивается, что не только магнитные поля, но также и электрические поля могут быть соответствующим образом уменьшены в пространстве, в котором требуется компенсация, до пренебрежимо малой величины.

Изобретение предпочтительно применимо для кабеля, выполненного в виде плоского провода с разделительным основанием, при этом одиночные проводники незначительно смещены по высоте по сравнению с неразделенным проводником относительно плоскости, определяемой плоским проводом с разделительным основанием. При этом целесообразно расположить одиночные проводники по меньшей мере в двух плоскостях, проходящих по меньшей мере приблизительно параллельно друг другу, и в случае многофазной системы расщепить все проводники на одиночные проводники. Эти варианты выполнения изобретения применимы также и для токоснабжающих линий путей тока и для путей тока в потребителях, которые проходят по меньшей мере аналогично в одной или нескольких плоскостях.

Для варианта выполнения системы линий электропередачи в виде подземного кабеля, предпочтительно для высоковольтной передачи, одиночные проводники предусматриваются в виде раздельных проводников.

Особое значение изобретения имеет также и для систем тягового тока. В этих системах, как известно, рельсы обычно используются как один проводник, а воздушный контактный провод (железная дорога) или боковой контактный провод (метро) как второй проводник двухпроводной системы, которые, как правило, работают с рабочим напряжением 15 киловольт при рабочих токах от 100 ампер и выше. При этом в соответствии с изобретением, один из обоих упомянутых проводников дополняется до расщепленного проводника. Целесообразно дополнять рельсы колеи одиночным проводником до расщепленного проводника и выбирать пространственное расположение одиночного проводника в зависимости от протекающего в нем тока так, чтобы в упомянутой пространственной области имела место компенсация. При этом один из образованных в результате расщепления одиночных проводников может быть проложен в земле и параллельно трассе линии электрифицированной железной дороги.

В одном варианте изобретения предусмотрено, что одиночные проводники соединяются на одном конце друг с другом, а их другие концы подключаются к трансформатору, дающему компенсационный ток.

В другом варианте изобретения на обоих концах одиночных проводников между одиночными проводниками подключается по одному трансформатору, дающему компенсационный ток. В выполненной согласно изобретению системе тягового тока целесообразно разбить одиночный проводник, дополняющий один проводник из расщепленного проводника, на короткие отрезки и предусмотреть сенсорное устройство, которое устанавливает, какой из отрезков линии, образованных воздушным контактным проводом или боковым контактным проводом и рельсом, нагружен током. В местах перехода от одного отрезка одиночного проводника к следующему необходимо предусмотреть в этом случае коммутационные устройства, снабжающие компенсационным током соответственно лишь те отрезки одиночных проводников, в которых в воздушном или соответственно в боковом контактном проводе течет ток. Таким образом можно учесть ситуацию, когда распространяющееся вовне магнитное поле компенсируется лишь в отрезках контактной сети электрифицированной железной дороги, лежащих между точкой ввода питания в контур тягового тока и электролокомотивом, а нагрузка магнитного поля благодаря компенсационному полю в других отрезках линий тягового тока отсутствует. Для установления упомянутого состояния целесообразно предусмотреть в качестве сенсорного устройства магнитный датчик, например катушку, срабатывающую на тяговый переменный ток с частотой 16 2/3 Гц. При работе на постоянном токе, например, можно использовать зонд Холла известной конструкции, который при появлении постоянного магнитного поля изменяет свое электрическое сопротивление, что в этом случае может найти применение в качестве критерия переключения.

Также следует упомянуть, что может быть предусмотрено несколько одиночных проводников, проложенных по меньшей мере почти параллельно линии внешнего электроснабжения электрифицированных железных дорог.

Во многих случаях применения изобретения большим преимуществом является то, что одиночные проводники могут иметь предпочтительно существенно меньшую площадь поперечного сечения, чем нерасщепленный проводник, в частности, настолько меньшую, что сумма площадей поперечного сечения одиночных проводников по меньшей мере приближенно соответствует площади поперечного сечения соответствующего нерасщепленного проводника. Это позволяет, во-первых, избежать ненужного повышения расхода материала на провода и увеличения поперечного сечения кабеля. С другой стороны, тем самым в кабелях удовлетворяется требование к эластичности в отношении их гибкости.

Чтобы обеспечить правильную привязку одиночных проводников к соответствующим контактам, таким как соединительное устройство, для соединения с остальной цепью, целесообразно снабдить одиночные проводники, образующие соответствующий расщепленный проводник, одинаковой маркировкой, в частности одинаковым цветом их изоляции. Также может быть использована такая дифференциация по форме, как различное рифление соединительных кабелей в громкоговорителях стереоустановок.

Ниже изобретение поясняется подробнее на примерах его выполнения, показанных на чертеже.

На чертежах показано: на фиг. 1 - в пространственном изображении система линий электропередачи, с помощью которой подробнее поясняется принцип действия изобретения, на фиг. 2 - векторное представление системы согласно фиг. 1.

на фиг. 3 - в разрезе однофазная высоковольтная система снабжения тяговым током с напряжением, например, 115 кВ, на фиг. 4 - система трехфазного переменного тока, обычная в диапазоне 115 кВ и выше, модифицированная согласно изобретению, на фиг. 5 - схема выполнения трансформирующего устройства для обеспечения расщепления тока для одиночных проводников, на фиг. 6 - полностью симметричная однофазная система согласно изобретению, на фиг. 7 - векторное представление магнитного поля в системе согласно фиг. 4, на фиг. 8 - две однофазных полностью симметричных системы согласно изобретению, на фиг. 9 - векторное представление магнитного поля в системе согласно фиг. 8, на фиг. 10 - согласно фиг. 3 с дополнением для компенсации электрического поля, на фиг. 11 - в разрезе кабель для передачи трехфазного переменного тока при включении в звезду, следовательно с нейтральным проводом, без защитного провода (на стандартизированном профессиональном языке обозначаемый также как РЕ), на фиг. 12 - кабель согласно фиг. 11 с РЕ, на фиг. 13 - однофазный кабель, применяемый, например, в качестве удлинительного кабеля в сети низкого напряжения (230 В), на фиг. 14 - однофазный кабель, например, согласно фиг. 11, с компенсацией магнитного поля, обусловленного скруткой одиночных проводников, обычной для кабелей из соображений гибкости, на фиг. 15 - кабель согласно фиг. 14 с РЕ, на фиг. 16 - кабель для трехфазной передачи переменного тока при включении в треугольник, с противоположнонаправленной скруткой одиночных проводников для дополнительной компенсации магнитного поля, на фиг. 17 - кабель для трехфазной передачи переменного тока при включении в звезду, следовательно, с нейтральным проводом, и с РЕ, и особой скруткой для дополнительной компенсации магнитного поля, на фиг. 18 - так называемый провод с перемычкой (плоский провод в пластмассовой оболочке) в исполнении согласно изобретению с однофазным токопроведением и двумя РЕ-проводниками, на фиг. 19 - плоский провод для передачи трехфазного переменного тока с нейтральным проводом и РЕ, на фиг. 20 - видоизмененный плоский провод согласно фиг. 17, на фиг. 21 - плоский провод, подобный проводу на фиг. 18, с особо далеко простирающейся компенсацией магнитного поля, на фиг. 22 - диаграмма, поясняющая действие варианта выполнения изобретения согласно фиг. 3, на фиг. 23 - токовая система электротяги с контактным проводом и рельсовой колеей в качестве проводника первичной системы линий передачи и одиночным проводом, расположенным над землей, на фиг. 24 - токовая система электротяги с контактным проводом и рельсовой колеей в качестве проводника первичной системы линий передачи согласно фиг. 23 и одиночным проводом, расположенным в земле, на фиг. 25 - токовая система электротяги согласно фиг. 23, в которой дополнительный одиночный проводник подразделен на отрезки, соединенные через коммутирующие устройства.

на фиг. 26 - присоединение кабеля с его одиночным проводниками к винтовым зажимам обычного штекера с защитным контактом, на фиг. 27 - предпочтительное выполнение штекера согласно фиг. 26, упрощающее зажимание одиночных проводников, на фиг. 28 - выполнение охватываемой детали штекера и охватывающей детали штекера, которое обеспечивает соединение только в заранее определенном положении, на фиг. 29 - две детали, позволяющие преобразовать обычное штекерное соединение с защитным контактом в соединение согласно фиг. 28, на фиг. 30 - вариант расположения проводников, на фиг. 31 - пояснение к варианту расположения проводников согласно фиг. 30 для однофазной системы, на фиг. 32 - пояснение к варианту расположения проводников согласно фиг. 30 для трехфазной системы, на фиг. 33 - комбинация различных видов расположения для системы трехфазного тока и на фиг. 34 - пример выполнения для компенсации в нескольких областях пространства.

На фиг. 1 показан поперечный разрез системы линий электропередачи, с помощью которой компенсация пояснена более подробно.

Проводники L1 и L2 представляют собой прямой и соответственно обратный провод однофазной двойной линии для передачи электрической энергии мощностью 11,5 кВт с частотой 50 Гц при напряжении 230 В. В каждом из двух проводов, следовательно, течет ток приблизительно 50 А. Пусть расстояние между обоими проводами составляет приблизительно 0,5 метра. Такой случай, например, имеет место при электроснабжении дома с помощью линии, проложенной по стойке на крыше дома. В отдаленной точке Р, воздействие на которую вычисляется, вследствие этого возникают два компонента Н1 и Н2 магнитного поля, причиной которых является ток в прямом и обратном проводе. Оба компонента магнитного поля противофазны, но вследствие расстояния между проводами они имеют неодинаковое направление. Их абсолютная величина зависит от расстояния (а1, а2) между точкой Р измерения и соответствующим проводом (L1 или L2) в плоскости поперечного сечения. Известным образом образуется суммарный компонент Hs, который отличен от нуля.

Если добавить, как показано на фиг. 1, еще одну двухпроводную систему с проводами L3 или L4 и пропустить по ней синфазный с системой проводов L1 и L2 ток Ik, то возникнут также компоненты H3 и H4 магнитного поля, ориентация которых зависит от положения проводов L3, L4 в плоскости поперечного сечения и величина которых зависит от протекающего в них тока и от расстояния a3, a4 от каждого из них до точки P. При правильном выборе фаз (например, H2 и H4, а также H3 и H1 соответственно в противофазе) получается векторное изображение, показанное на фиг. 2.

Под синхронизмом фаз понимается, что токи в рассматриваемых проводниках не только равночастотны и имеют одинаковую временную амплитудную характеристику, но и имеют блокировку фазы относительно друг друга, а именно в каждом отдельном случае могут быть в фазе или противофазе.

Путем местного перемещения L3, L4 и подбором тока Ik в L3, L4 можно свести суммарный компонент четырех компонентов H1, H2, H3 и H4 магнитного поля в точке P измерения до нуля.

На практике в большинстве случаев можно объединить провод L2 с проводом L4 в один провод.

Ток во второй системе линий электропередачи может быть получен различными способами. Один вариант состоит в том, что первоначальный провод L2 подразделяют на два провода путем расщепления и оба одиночных провода на концах системы линий передачи замыкают накоротко. Ток в каждом из одиночных проводов определяется в этом случае практически соотношением сопротивлений этих двух одиночных проводов, которое может быть реализовано различными сечениями проводов.

Другой путь состоит в том, что или в дополнительную систему линий электропередачи, или в случае упомянутого уже расщепления между обоими одиночными проводами включается источник тока, который предпочтительно работает с приложенным током и синфазно с током, текущим в первоначальной системе линий передачи. Если фаза тока, текущего в проводе L2 благодаря этому источнику тока, противоположна фазе тока, первоначально текущего в L2, то текущий в L2 ток будет меньше, чем первоначальный ток. В остальном это имеет также побочный эффект; ибо благодаря этому могут быть уменьшены потери в проводе L2 на первичную систему линий передачи. Если, напротив, имеется синфазность, то ток в L2 в сравнении с первоначальным током увеличивается.

Электрическая энергия, затрачиваемая на компенсацию магнитного поля в системе линий электропередачи согласно изобретению, исчезающе мала в сравнении с энергией, передаваемой в первичной системе линий (L1, L2) передачи, так как прилагаемое напряжение источника очень мало в сравнении с рабочим напряжением между проводами L1 и L2.

Линия высокого напряжения, выполненная согласно изобретению как двухпроводная система с проводами L1, L2, показана на фиг. 3. При этом провод L2 расщеплен на провода L21 и L22. Положением провода L1 и заданной вблизи трассы линии электропередачи компенсационной точкой PK или соответственно проходящей через компенсационную точку PK параллельно к проводу L1 задана простирающаяся вдоль трассы плоскость отсчета, которая показана на фиг. 3 в поперечном сечении как прямая SL симметрии, касающаяся точек L1 и PK. Оба провода L21 и L22, получающиеся в результате расщепления провода L2, расположены с угловой симметрией относительно прямой SL симметрии и отстоят от компенсационной точки PK настолько, что векторная сумма H2S обоих одиночных магнитных полей H21 и H22 в компенсационной точке PK по абсолютной величине имеет величину вектора H1 магнитного поля, относящегося к проводу L1 в компенсационной точке. На фиг. 3 оба одиночных магнитных поля H21 и H22 расположены, например, полностью симметрично к оси SL симметрии. Если в каждом проводе L21 и L22 течет по половине тока провода L2, то вследствие одного и того же расстояния d между проводами L21 и L22 от компенсационной точки PK там абсолютные величины соответствующих магнитных полей H21 и H22 также будут одинаковы. Благодаря расположению проводов L21 и L22 с угловой симметрией относительно оси SL симметрии для суммарного вектора H2S магнитных полей H21 и H22 получается вектор H2S магнитного поля, ориентированный и направленный по оси, идентичной с осью вектора H1 магнитного поля. Прямой и обратный токи однофазной системы создают в компенсационной точке PK противоположно ориентированные магнитные поля H1 и H2 (протифовазность). Тем самым в компенсационной точке PK магнитные поля полностью компенсируются.

На фиг. 4 показана возможная компенсация магнитного поля, создаваемого трехфазной системой переменного тока с проводами DL1, DL2 и DL3. В изображении в поперечном сечении, задаваемом точками DL1 и DPK, прямая образует, подобно фиг. 3, величину отсчета для расположения проводов с угловой симметрией. При этом получающиеся в результате расщепления провода DL2 одиночные провода DL21 и DL22, аналогично фиг. 3, расположены с полной симметрией. Суммарный вектор DH2, относящийся к этим проводам, имеет при соответствующем удлинении от компенсационной точки DPK по абсолютной величине, при сравнимом положении фаз, величину DH1 и ту же ориентацию оси направления, что и DH1. Ток D12 в обоих одиночных проводах DL21 и DL22 принимается равной силы. Провод DL3 расщеплен на отдельные провода DL31 и DL32. Расстояние Dd31 и Dd32 этих обоих одиночных проводов от компенсационной точки DPK и текущие в них парциальные токи D131 и D132 принимаются различной силы. Токи D131 и D132 так велики, что их соответствующие векторы DH31 и DH32 магнитного поля в компенсационной точке DPK, при сравнимом положении фаз, равны и их суммарный вектор DH3 соответствует по абсолютной величине вектору DH1. Тем самым, при мгновенном рассмотрении, например, при максимальной амплитуде электрического тока, при полностью симметричном режиме работы на трехфазном токе, абсолютные величины трех магнитных полей DH1, DH2 и DH3 одинаковы. Из-за угловой симметричной всей системы все три вектора DH1, DH2 и DH3 магнитного поля имеют одну и ту же ориентацию, а именно ориентацию DH1. Поскольку, как известно, для системы трехфазного тока сумма токов D11, D12 и D13 в каждый момент времени равна нулю, то это действительно также и для суммы одиночных магнитных полей в компенсационной точке DPK. В примере согласно фиг. 4 это изображено в векторной форме для момента времени, для которого действительно, что D11=D12/2 и D11 = D13/2. Так как токи определяют магнитные поля, это действительно соответственно и для относящихся к ним магнитным полям.

Равномерное разделение токов одиночных проводов на равные доли при расщеплении провода на несколько токоведущих одиночных проводов следует принять как достаточно гарантированное тем, что параллельно включенные одиночные провода имеют одинаковое значение сопротивления. Возможность целенаправленного внешнего разделения тока представляет показанная на фиг. 5 схема. Через соотношения коэффициентов трансформации четырех трансформаторов 31, 32, 33 и 34 можно регулировать распределение тока 1 по двум одиночным проводам 35 и 36. В примере разделение тока происходит так, что в каждом из проводов 35, 36 течет половина тока 1, который течет в нерасщепленном проводе 37, другими словами, обусловлено питающим напряжением каждого из двух одиночных проводов.

Компенсация магнитного поля при расположении согласно фиг. 3 эффективная лишь односторонне, считая от трассы высоковольтной линии передачи, может быть реализована также для двух сторон. На фиг.6 показан вариант изобретения, позволяющий реализовать компенсацию симметрично относительно трассы при однофазной системе. Провод 401 расположен на оси 402 симметрии трассы, второй провод расщеплен на четыре одиночных провода 403, 404, 405 и 406, расположенных симметрично с равным расстоянием 407 от оси 402 симметрии. Выходя из обеих компенсационных точек 408 и 409, лежащих на противоположных сторонах трассы, две боковые оси 410 и 411 симметрии скрещиваются в точке 412 на оси 402 симметрии. Четыре одиночных провода 403, 404, 405 и 406 образуют с компенсационными точками 408 и 409 по одной паре 414, 415 и 416, 417 прямых, которые все вместе образуют равный угол 413 с обеими боковыми осями 410 и 411 симметрии. При этом поверхность земли обозначена цифрой 420. Чтобы при этом расположении отдельных проводов достичь оптимальной компенсации магнитного поля симметрично относительно трассы в компенсационных точках 408 и 409, нерасщепленный провод 401 должен лежать несколько ниже точки 412 симметрии, и токи в четырех одиночных проводах 403, 404, 405 и 406 должны быть попарно 403, 405 и 404, 406 одинаковы. Распределение общего тока, соответствующего току в 401, по обеим парам 403/405 и 404/406 одиночных проводов различно. В примере оно составляет 2:1. Требуемое разделение зависит от того, насколько далеко лежит нерасщепленный провод ниже точки 412 симметрии и каковы прочие геометрические условия. Оно может определяться, как и в других примерах выполнения, через векторное представление.

Показанное на фиг. 6 расположение дает, например, для компенсационной точки 408 картину векторов магнитного поля над поверхностью 420 земли, показанную для определенной силы тока в проводе для однофазной системы на фиг. 7. Провод 401, обтекаемый общим током, создает магнитное поле, описываемое вектором 501 в отношении его абсолютной величины (длина) и его пространственной ориентации (в примере изображен в противофазе), обусловленное силой тока в проводе 401, его удалением 419 от компенсационной точки 409 и его пространственной ориентацией (под прямым углом к 419). В соответствии с этим определяются векторы 502 и 503 магнитного поля, создаваемого проводами 403 и 405. Векторное сложение этих векторов дает суммарный вектор 504. Для проводов 404 и 406 это векторы 505 и 506 или суммарный вектор 507. Векторы 504 и 507 принадлежат к одиночным проводам 403, 404, 405 и 406; они тем самым равны фазе. Их векторная сумма представляет собой полный вектор 501 магнитного поля общего тока одиночных проводов. Этот вектор магнитного поля в той фазе, которая положена в основу изображения, практически равен по абсолютной величине находящемуся в противофазе вектору магнитного поля тока в проводе 401. Так как оси направления совпадают, оба магнитных поля компенсируются. Векторное представление, как отмечалось выше, позволяет вывести точные величины, зависящие от общей геометрии.

Пример расположения проводов с полностью симметричной относительно трассы компенсацией магнитного поля показан на фиг. 8 для двух двухфазных систем 601, 602, 603 и 604, 605, 606 с соответственно одним расщепленным на две части 602, 603 и 605, 606 проводом над поверхностью 624 земли. Провода 602/605, 601/604, 603/606 всей системы лежат в этом примере попарно симметрично к главной оси 607 симметрии. Прямые, проведенные через обе компенсационные точки 608, 609, и провода 602, 601, 603 и 605, 604, 606 образуют равные пары 622, 623 углов на обеих сторонах.

Точки пересечения прямых 610-620, определяемых парами 622, 623 углов, совпадают с позицией проводов. 610 и 617 скрещиваются в 602, 611 и 616 скрещиваются в 605. 612 и 619 скрещиваются в 601. 613 и 618 скрещиваются в 604. 614 и 621 скрещиваются в 603. 615 и 620 скрещиваются в 606.

Полносимметричное расположение проводов дает, например, для компенсационной точки 608 и соответственно также для компенсационной точки 609 для магнитного поля векторную ситуацию согласно фиг. 9. К токам в обоих нерасщепленных проводах 601, 604 относятся векторы 701 и 702, а также их суммарный вектор 703 (эти три вектора нанесены на фиг. 9 в противофазе). К токам в расщепленных проводах 602 и 605 относятся векторы 704 и 705 с суммарным вектором 706, к токам в проводах 603 и 606 векторы 707 и 708 с суммарным вектором 709. В результате они дают полный вектор 703 магнитного поля для полного тока, который течет в расщепленных проводах 602, 603, 605, 606 и который в качестве обратного тока идентичен с током в нерасщепленных проводах 601, 604. Оба полных тока имеют тем самым в компенсационной точке одинаковую абсолютную величину и одинаковые оси направления. Из-за противофазности обоих токов или соответственно магнитных полей имеет место состояние полной компенсации.

Возможность компенсировать при компенсации магнитного поля дополнительно электрическое поле показана на фиг. 10. В дополнение к описанной на фиг. 3 для двухфазной токовой системы L1, L2 с расщепленными проводами L21 и L22 компенсации магнитного поля в точке PK здесь введен еще один электрический провод E, который имеет такой же потенциал, что и провод L1, но не несет тока. При этом указанная мера не нарушает компенсации магнитного поля. На фиг. 10 поэтому нанесены исключительно векторы, описывающие электрическое поле. Графическое определение этих векторов производится известным способом путем зеркального отражения на земной поверхности 801 проводов, находящихся под потенциалом относительно земли. Это дает точки L1', L2', L22' и еще E', каждой из которых следует поставить в соответствие противофазность. Отдельные векторы электрического поля определяются из высоты потенциала, расстояния между проводами и компенсационной точкой PK и ориентации направления, описываемой соединительными прямыми между проводами L1, L22, E, L1', L21', L22', E' и компенсационной точкой PK.

Провод L1 создает электрическое поле, описываемое вектором 802, который может быть выведен из векторной суммы век