Способ регулирования несимметричного напряжения
СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ НЕСИММЕТРИЧНОГО НАПРЯЖЕНИЯ опережакщей, отстающей и свободной фаз тяговой подстанции с трансформатором, оборудованным устройством регулирования напряжения под нагрузкой, путем изменения сопротивления установки продольной емкостной компенсации в отсасывающем проводе в зависимости от соотношения токов отстающей и опережающей фаз, отличающий,с я тем, что, с целью повьшения эффектив.ности регулирования несимметричного напряжения, измеряют емкостное сопротивление установки продольной емкостной компенсации, а также фазовые сдвиги токов отстающей и опережающей фаз относительно соответствующих напряжений фаз и в зависимости от соотношения токов определяют необходимое значение емкостного сопротивления Хс установки продольной емкостной компенсации из следующих выражений: sin {30 - on) Sm (бО-Уоп) ° .. C05 УОП
(19) ((() СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
4(() Н 02 J 3/12
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
H ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВY.Г Эот 5 п (9от+ЗО)+Рот(5ln (ЗО-9on)
73Х и- рп(Уот+60)+ЭопРп 60 - on) если от >< p< .г Ops sin (Уот «30)+ Ion соэ fon чэХ„/ е"ли Зоп w .(от оТ (п(Чот + 70л Sl.n (6O+ An) де Хп
От on е от îï (21) 3692881/24-07 (22) 16.01,84 (46) 07.06.85. Бюл. - 21 (72) Л.А. Герман (53) 621.373.072(088.8)(56) 1. Бородулин Б.M. Регулирование напряжения трехфазных тяговых трансформаторов. — Труды ВНИИЖТа, "Вопросы энергоснабжения электрических железных дорог переменного тока", вып.256.
Трансжелдориздат, 1963, с. 5-12.
2. Шолом И.А. и др. Некоторые вопросы применения продольной,компенсации в отсасывающем проводе на тяго вых подстанциях переменного тока.
Труды ВЗИИТа, "Вопросы энергоснабжения и тяги поездов...", вып. 38. M., ВЗИИТ, 1969, с. 20-26.
3. Молин Н.И. и др. Выбор рациональных схем включения продольной компенсации (ПК) на тяговых подстанциях
J переменного тока по минимуму напряжения обратной последовательности.
Научные труды ОМИИТа, т. 169» Омск, 1976, с. 63-66. сопротивление фазы трансформатора и сети первичного электроснабжения, Ом/фазу; токи отстающей и опережающей фаз; фазовые сдвиги токов Тот ° Ipp относительно напряжений соответственно отстающей и опережающей фаз, (54) (57) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ НЕСИММЕТРИЧНОГО НАПРЯЖЕНИЯ опережающей, отстающей и свободной фаз тяговой подстанции с трансформатором, оборудованным устройством регулирования напряжения под нагрузкой, путем изменения сопротивления установки продольной емкостной компенсации в отсасывающем проводе в зависимости от соотношения токов отстающей и опережающей фаз, отличающийся тем, что, с целью повышения эффектив; ности регулирования несимметричного напряжения, измеряют емкостное сопротивление установки продольной емкостной компенсации, а также фазовые сдвиги токов отстающей и опережающей фаз относительно соответствующих напряжений фаз и в зависимости от соотношения токов .определяют необходимое значение емкостного сопротивления Х установки продольной емкостной компенсации из следующих выражений: сравнивают полученное емкостное сопротивление с измеренным емкостным сопротивлением и изменяют емкостное сопротивление установки продольной . емкостной компенсации до получения необходимого значения, а затем измеряют напряжения отстающей, опережающей и свободной фаз и в зависимости от. заданных уставок ре1160503 гулироваиня напряжения воздейст- напряжения
8уют на устройтсво регулирования матора. под нагрузкой трансфор1
Изобретение относится к электроэнергетике для регулирования несимметричного (т.е. разного по фазам в трехфазовой системе) напряжения тяго-: вых подстанций электрифицированных % железных дорог переменного тока с установкой продольной емкостной компенсации и трансформатором, с устройством автоматического регулирования напряжения под нагрузкой (АРПН), а также может быть применено для подстанций общего назначения с несим- метричным напряжением.
Известен способ регулирования несимметричного напряжения опережаю- !3 щей (Up„), отстающей (Юо ) и свобод ной (U 6 ) фаэ тяговой подстанции с помощью симметричного по фазам регулятора АРПН (в дальнейшем имеется в виду только симметричный регулятор,20
) .изменяющий число витков обмоток одинаково по всем трем фазам) (1) .
Недостаток этого способа - сниже ние эффективности регулирования из-за большой разности напряжений по фазам, 25
Это значит, что нельзя повысить напряжение на одной фазе с помощью АРПН„ так как на другой фазе напряжение уже достигло максимально возможного значения. 30
Эффективность регулирования повышается при совместном использовании АРПН с установками продольной (УПК) и поперечной (КУ) емкостной компенсации. Последние, кроме своих основных функций, выполняют симметрирование напряжения, при этом снижаются разности напряжений между фазами.
Известна схема включения УПК, распространеиная в отсасывающем проводе где предлагается сопротивление
УПК в отсасывающем проводе выбирать так, чтобы не было влияния нагрузки одной фазы на напряжение другой фазы (2).
В этом случае сопротивление УПК
Х Х„, где Х вЂ” сонротивление фазы трансформатора и сети первичного электроснабжения (Ом/фазу). Эффективно снижается разность напряжения между отстающей и опережающей фазами, если ток отстающей фазы (ХО1) превосходит ток опережающей фазы (Т .
Если же Хзл Iо ) то разность между напряжениями свободной и отстающей
9аз значительна, что снижает эффективность регулирования АРПН.
Наиболее близким к предлагаемому является способ, при котором значи.тельное снюкение максимальной разности напряжения между фазами достигает.ся путем регулирования УПК в отсасывающем проводе по минимуму напряжения обратной последовательности, в зависимости от соотношения токов фаз. . При этом сопротивление УПК
3(n2 + 1)
Х Х вЂ” — — — — —— с 72(n2 + n+ 1) 7 где
Х /Х при Т и Т
Т „ /1 при I > Т, В таком способе регулирования не» симметрйчного напряжения опережающей, отстающей и свободной фаз тяговой подстанции с трансформатором,. оборудованным устройством регулирования напряжения под нагрузкой, изменяют сопротивления установки продольной емкостной компенсации в отсасывающем проводе в зависимости от соотношения токов отстающей и опережающей фаз (3 .
Недостатки известного способа состоят в том, что при 0 (n (1 с помощью УПК в отсасывающем проводе не достигается максимально возможное снижение максимальной разности напряжения, что снижает эффективность регулирования напряжения. Эффективного регулирования с помощью АРПН можно достигнуть, минимизируя разности напряжений между фазами установкой УПК.
3 11605
Для однофазного электроподвижного состава (ЭПС) непосредственно не имеет значение уровень несимметрии напряжения. Нежелателен для ЭПС вЂ” низкий уровень напряжения. Если на одной фазе (пусть А ) с помощью АРПН достиг- нуто максимально возможное напряжение, то на других Фазах (6 и C ) напряжение тем выше, чем меньше разность напряжения UA- U8 и UA- UC, Поэтому 1п следует минимизировать эти разности ,напряжения.
Цель изобретения — повышение эффективности регулирования напряжения.
Поставленная цель достигается 15 тем,что согласно способу регулирования несимметричного напряжения опережающей, отстающей и свободной фаз
r» Jor я (п(Яу + 30) ««Jo» 8 ««(30 Уоп)
ЧЗХп= если от оп
Рот- S)n (9or+60) + Эоп S С « l 3 )(7 or S1n (Ро т 3 О ) + Э ОП C O S Уо а иЗХп = eel> от > оп от S n (Мог+ Jon 6Ю (60 Уоп) (2) Ь Оот 23pr Xg 8лп .(от оп" п зй (60 Доп) Хс Уот 8 п от - ЬОоп = 2JonXnS4nУоа от" п Ь п(60 Уот) ХсЗопs n Уоп+ Xc or Ьчп(60-Sory «(3) UCg = Э„т Х„(5 п(60- У„) п„ьл(бо- у)) где Х вЂ” сопротивление фазы транс2S п форматора и сети первичного электроснабжения, Ом/фазу; Т,Т „ — токи отстающей и опережающей фаз; for /on — фазовые сдвиги токов Tor Io„îòíîñèòåëüHî напряжений соответственно отстающей и опережающей фаз, сравнивают полученное емкостное сопротивление с измеренным емкостным 35 сопротивлением и изменяют емкостное сопротивление установки продольной емкостной компенсации до получения необходимого значения; а затем измеряют напряжения отстающей, опере- 40 жающей и свободной фаз и в зависимости от заданных уставок регулирования напряжения воздействуют на устройство регулировайия напряжения под нагрузкой трансформатора. 45 На Фиг. 1 представлены диаграммы напряжения, поясняющие предлагаемый способ; на фиг,2 †. устройство, реали" зующее способ. 1 .50 Устройство (фиг.2) содержит сетевой трансформатор 1, установку 2 03 4 тяговой подстанции с трансформатором, оборудованным устройством регулирования напряжения под нагрузкой, путем I изменения сопротивления установки продольной емкостной компенсации в отсасывающем проводе в зависимости от- соотношения токов. отстающей и опережающей Фаз, измеряют емкостное со«противление установки продольной емкостной компенсации, а также фазовые сдвиги токов отстающей и опережающей фаз относительно соответствующих напряжений фаз и в зависимости от соотношения токов определяют необходимое значение емкостного сопротивле-, ния Х установки продольной емкостС, ной компенсации из следующих выражений «,продольной емкости компенсации, трансформаторы 3 и 4 тока, трансформаторы 5 — 7 напряжения, блок 8 сравнения, датчики 9 и 10, блоки 11 и 12 определения требуемого емкостного сопротивления, блок 13 измерения емкостного сопротивления, блок 14 сравнения, устройство 15 регулирования продольной емкостной компенсации и устройство 16 регулирования напряжения под нагрузкой (АРПН). Главным в достижении поставленной цели изобретения является минимизация наибольшей разности напряжений между фазами. е Докажем, что условием минимизаI ции наибольшей разности напряжения является равенство нуля разности напряжения между фазами опережающей и отстающей при Тот, Топ или разности напряжения между свободной и отстаю" щ и фазами р оп от ° Разность напряжений между фазами определяется разностью потерь напряжения в этих же фазах. Потери напряжения в отстающей, в опережающей и свободной фазах соответственно равны: 1160503 { «»от = от х„(2$ л Уот + п„s ОСб = от Хn (S + (60+ Уот)" qf Sfn(gg- ff ) 1 оп Оот =3on Xn(2n S on = >on Xn (2 san on ng S Ь 0с = Эрд Хп (n>Sfn(60 от) — Sin (60 — .Род)) а Оот Uîï „Х„= ч„. » (6) т S5. где К = Хс Хи Анализ потерь напряжения проводится для двух случаев: где К= Х/Х„; Ion Iот » пг Тот ап» тогда Построим падение напряжения в относительных единицах для случая А— < Ïoò Хп» для случая Б — Ь ОПоп Хп, (Фиг.1) в зависимости от К для крайних точек и (п2} 0 и 1 и промежуточной п (п ) 0,5. При этом прини, маем У Зоп 30 . Как видно (Фиг. 1а; п О), минимум наибольшей разности напряжения б получится.при К 1,5. Действительно, при К < 1,5 наибольшая разность.соответствует Д;, » а при К ) 1,5 — о » при этом g< и 8 < больше М Аналогично получается b для и из 0,5 и 1 (а также, для любого п1 в пределах 0-1) в точке пересечения иряиых ф и С2З Это значит, что минимум наибольшей разности напряжения при IoÔ .«от получается при или Пот hUоп и» Uoy =- Uon Для случая Б при Ioff) Ioq (фиг.1б) аналогичными рассуждениями получаем, что минимум наибольшего напряжения будет в точке пересечения прямых© и®, т.е. прн U@5 " "Uoy . Таким образом, для минимизации наибольшей .разности напряжения между фазами необходимо так регулировать УПК, чтобы получить: црн Iof»+ IOv По»» = Пот Закон регулирования УПК (2) для .реализации условия (6) минимизации наибольшей разности напряжения полуопт Тот» n Ion Тof » тогда 0(nf(1 ° Перепишем (3) в следующем виде: 0(п>< Перепишем (3) в следующем виде: чим, подставив (3) в (6) и выполнив несложные преобразования. Устройство работает по следующему алгоритму. 1. Измерить емкостное сопротивлеD ние УПК (Х ) с помощью блока 13 (например, путем измерения тока и напряжения УПК}. 2. Измерить токи I и То„ с по- мощью трансформаторов 3 и 4 тока и их Фазовые сдвиги относительно соответствующих напряжения с помощью датчиков 9 и 10, подключенных к трансформаторам 3 и 4 тока и трансформаторам 5 и 6 напряжения. 3. Сравнить Ioq u I oz (блок 8 сравнения). 4.1. Если Io ъ Ion, то по выражению (2) блоку 11 определить требуемое емкостное сопротивление Х УПК (2). 4.2. Блоку 14 сравнения сравнить измеренное Хс и требуемое Х емкосто 1 ные сопротивления. 4.3. При Хс Ф Хс дать команду на устройство 15 регулирования емкостного сопротивления УПК. 4 ° После выравнивания значений t сопротивлений, т.е. при Хо = Хс дать команду разрешения работы устройства 16 регулирования (АРПН) трансформатора 1 тяговой подстанции. 5. Измерить напряжение трех фаз Uo„и Псб с помощью трансформаторов 5 — 7 напряжения и при несоответствии с уставками регулирования Ufo произвести устройством 16 регулирования регулирование напряжения трансформатора. I а) IOn I 7. 1)ГОЛ>1дТ, 4В 4 0Ò 85 Фиг.f 6. 1. Если 1дц> Zor то по нию (2) блоку 12 определить мое емкостное сопротивление 4U 1„x 4l от Хд ЬО ДТ «II выражетребуех ушак. 160503 8 6.2. Далее повторить пп. 4.2 ° 4.3 и 4.4 при замене Хс на Хс. 7. Перейти к п.S. 4д л 1я-Хп Idl7 Ха! 160503 Фиа2 Составитель О. Наказная Редактор Е. Папп Техред А,Кикемезей Корректор H. Муска Заказ 3837/51 Тираж 620 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д; 4/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4
