Устройство для гибкой связи энергосистем

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГИБКОЙ, СВЯЗИ ЭНЕРГОСИСТЕМ, содержащее две каскадно включенные асинхронные машины с общим валом, статорные обмотки которых подключены к связываемым энергосистемам, а роторные выполнены с противоположной последовательностью фаз, и вспомогательный приводной двигатель на валу асинхронных мащин с системой управления, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства путем обеспечения возможности перетока реактивной мощности между энергосистемами, статор одной из асинхронных машин выполнен с возможностью поворота в пределах полюсного деления относительно неподвижно установленного статора другой машины. (Л ел CQ to О5

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фиг./

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2!) 3428672/24-07 (22) 26.04.82 (46) 07.11.83. Бюл. № 41 (72) И. И. Алиев, И. П. Копылов, Л. Я. Шапиро и Д. Э. Брускин (71) Московский ордена Ленина и ордена

Октябрьской Революции энергетический институт (53) 621.316.728 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 582445, кл. Н 02 J 33//0066, 1973.

2. Патент США № 3975646, кл. 406 — 21, ! 976. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГИБКОЙ.СВЯЗИ ЭНЕРГОСИСТЕМ, содержащее две

„„Я0„„1053216 А каскадно включенные асинхронные машины с общим валом, статорные обмотки которых подключены к связываемым энергосистемам, а роторные выполнены с противоположной последовательностью фаз, и вспомогательный приводной двигатель на валу асинхронных машин с системой управления, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства путем обеспечения возможности перетока реактивной мощности между энергосистемами, статор одной из асинхронных машин выполнен с возможностью поворота в пределах полюсного деления относительно неподвижно установленного статора другой машины.

1053216

30 регулирование активной мощности, передаю- З5 щейся через машины независимо от разности частот в электрических системах. При изменении частоты в одной из энергосистем, система регулирования выдает сигнал на изменение частоты вращения приводного дви- 40 гателя, а следовательно, и обеих асинхронных машин.

Устройство отличается простотой и надежностью (2).

Однако устройство не обеспечивает перетока реактивной мощности между система- 45

50 устройстве для гибкой связи энергосистем, содержащем две каскадно включенные асинх- 55

Изобретение относится к производству и потреблению электроэнергии, а более конкретно к электромеханическим преобразователям для связи источников переменного тока.

В электроэнергетике для связи отдельных энергосистем в единую систему известно применение электромеханических или статических вставок.

В известных электромеханических устройствах для гибкой связи энергосистем по крайней мере одна из машин, установленных на общем валу и подключенных первичными цепями к различным энергосистемам, является машиной двойного питания. Во вторичную цепь этой машины включается статический преобразователь частоты (1) .

Недостатками такого устройства для связи энергосистем являются необходимость применения отдельных устройств для запуска при вводе в эксплуатацию или после ремонта и низкая надежность, связанная с наличием контактных колец на роторах электрических машин, входящих в преобразователь.

Наиболее близким к изобретению является устройство для гибкой связи энергосистем, представляющее собой две установленные на общем валу асинхронные машины с фазными роторами, обмотки которых электрически соединены между собой и имеют противоположную последовательность фаз.

Статорные обмотки асинхронных машин подключены к линиям электропередач объединяемых энергосистем. Каскадно включенные асинхронные машины управляются относительно маломощным приводным двигателем, система управления которого обеспечивает ми, т.е. обладает меньшими по сравнению с известными устройствами возможностями.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения перетока реактивной мощности в энергосистемах и, следовательно, увеличение гибкости и маневренности устройства при сохранении простоты и надежности.

Указанная цель достигается тем, что в ронные машины с общим валом, статорные обмотки которых подключены к связываемым энергосистемам, а роторные выполнены

1О

25 с противоположной последовательностью фаз, и вспомогательный приводной двигатель на валу асинхронных машин с системой управления, статор одной из асинхронных машин выполнен с возможностью поворота и пределах полюсного деления относительно неподвижно установленного статора другой машины.

Поворот статора в пределах полюсного деления в сочетании с регулированием частоты вращения позволяет не только разгружать от реактивного тока один из статоров, но и работать с опережающим током.

Подвод реактивной мощности в этом случае осуществляется со стороны ротора и другого статора за счет реактивной мощности, получаемой этим статором из соответствующей энергосистемы.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства для гибкой связи энергосистем; на фиг. 2 — векторные диаграммы, поясняющие работу устройства, Роторы асинхронных машин 1 и 2 расположены на общем валу, а обмотки роторов, имеющие противоположную последовательность фаз, соединены между собой. Статор.ные обмотки асинхронных машин 1 и 2 подключены через выключатели 3 и 4 к связываемым энергосистемам 5 и 6, которые могут быть соединены также непосредственно выключателем 7. Статор одной из асинхронных машин, например машины 2 выполнен поворотным, Для его поворота установлен серводвигатель 8 с редуктором 9.

Асинхронные машины приводятся во вращение вспомогательным двигателем 10, на который воздействует система ll управления.

При работе устройства в режиме гибкой связи энергосистем с перетоком мощности между ними выключатели 3 и 4 замкнуты, а выключатель 7 разомкнут.

Направление потока активной и реактивной мощностей определяется соответственно направлением вращения приводного двигателя 10 и направлением и углом поворота статора машины 2.

При этом каждая из машин представляет собой машину двойного питания, причем ротор одной машины является для другой источником добавочной ЭДС частоты скольжения при данной частоте вращения, Если статоры ориентированы в пространстве одинаково, а обмотки роторов включены с обратным порядком следования фаз, то вследствие возникающего неравенства их ЭДС при вращении роторов по их обмоткам протекает активный ток. В таком режиме мощность из одной системы поступает в статор, воспринимается первым ротором, подводится к второму ротору и далее к второму статору за вычетом потерь в этих цепях. Эта мощность активная, поскольку

ЭДС, отличаясь по величине, находятся в

9 1=Er1 iq 51 Л-(Ц )0 (2) 6д =Еи 45fn fu (0 айаг.

Составитель К. Фотина

Техред И. Верес Корректор M. Шароши

Тираж 617 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва,. )K — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент»; г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор О. Бугир

Заказ 8895/53

105321 противофазе. Первая машина при этом находится в двигательном режиме, помогая вспомогательному двигателю, а вторая — в генераторном, и активная мощность может быть передана из одной системы в другую.

При повороте одного из статоров на угол

9ЭДС ротора этой машины также поворачивается на угол 8. Ток в цепи роторов определяется соотношением

2» 23 ()) а где Я -полное сопротивление роторов; — векторы ЭДС, наводимые в обмотц

В соответствии с векторной диаграммой (фиг. 2) можно записать выражение для реактивных мощностей каждого ротора

Соотношения (2) показывают, что в одном роторе имеет место избыток реактивной мощности, а во втором — его дефицит

Реактивная мощность, потребляемая статором одной машины, например первой, идет на создание магнитного поля в ней и передается через роторную цепь к второй машине. Эта мощность идет на создание магнитного поля во второй машине, а ее избыток

4 отдается во вторую систему, подобно тому как это происходит в машинах двойного питания при увеличении намагничивающей составляющей тока ротора.

В целях повышения эксплуатационной надежности устройства, уменьшения потерь мощности и снижения габаритов и массы установки обе асинхронные машины могут быть выполнены в одном корпусе с одним поворотным статором и общим для обоих статоров короткозамкнутым ротором.

Использование изобретения повысит гибкость и маневренность связи между энергосистемами, особенно в тех случаях, когда в объединенных энергосистемах наблюдается дефицит или избыток реактивной мощности.

В ряде случаев, например, когда нет необходимости в генерировании или регулируемом потреблении реактивной мощности, более целесообразным является применение предлагаемого устройства, обеспечивающего переток как активной, так и реактивной мощностей из одной энергосистемы в другую, не требующего дополнительных устройств для запуска и отличающегося простотой, меньшей стоимостью и большей надежностьюю.

Использование предлагаемого устройства наиболее целесообразно для гибкой связи энергосистем средней и малой мощности.