Трехфазное ступенчато регулируемое, компенсирующее и симметрирующее устройство

 

Изобретение относится к промышленной энергетике и может быть использовано в системах электроснабжения промышленИзобретение относится к промышленной энергетике (распределение энергии в промышленных электрических сетях) жет быть использовано в системах электроснабжения промышленных предприятий с переменными и несимметричными нагрузками для компенсации реактивной мощности и/или для симметрирования режимов. Известны трехфазные ступенчато регулируемые компенсирующие и симметрирующие устройства, содержащие несколько (например, три) трехфазных батарей кон - денсаторов. подключенных к фазам питающей Сети через контакты такого же числа ных предприятий. Цель - повышение надежности работы и расширение функциональных возможностей. Дляэтого в ступенчато регулируемое компенсирующее устройство, содержащее три батареи конденсаторов , внешними зажимами соединенные между собой в Трех точках, введено два трехфазных выключателя, контакты первого трехфазного выключателя подключены между фазными зажимами питающей сети и общими точками внешних зажимов батарей конденсаторов, а контакты второго трехфазного выключателя - между третьими внешними зажимами батареи конденсаторов и соответствующими фазными зажимами питающей сети. Для расширения диапазона симметрирующих режимов в виде трех независимых управляемых контактов выполнен первый выключатель, подключенный между фазными зажимами питающей сети и общими точками внешних зажимов. 1 з.п. ф-лы, 2 табл., 4 ил. трехфазных выключателей, являющиеся органами ступенчатого управления. При выполнении выключателей таких устройств в виде независимо управляемых контактов они выполняют симметрирующие функции. Недостатком схем трехфазных ступенчато регулируемых компенсирующих и симметрирующих устройств при их использовании в наиболее распространенных низковольтных (напряжением менее 1000 В) в промышленных электрических сетях является снижение надежности работы включаемых треугольником типовых батарей конденсаторов. S4 д 00 W ю ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 02 J 3/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4430511/07 (22) 25.05.88 (46) 07.03.92. Бюл . М 9 (71) Тольяттинский политехнический институт и.Производственное строительно-монтажное объединение "Куйбышевгидрострой (72) А.А.Яценко, Б.Н.Кулешов, Д. Н, Кошелева и Ю, В, Матюнин (53) 621.316.176(088.8) (56) Шидловский А.К., Кузнецов В.Г..Повы-, шение качества энергии в электрических сетя . — Киев:. Наукова думка, 1985, с.66.

Ильящов В.П. Автоматическое регулирование мощности конденсаторных установок. — М.: Энергия, 1977, с,48. (54) ТРЕХФАЗНОЕ СТУПЕНЧАТО РЕГУЛИРУЕМОЕ КОМПЕНСИРУЮЩЕЕ И СИММЕТРИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к промышленной энергетике и может быть использовано в системах электроснабжения промышленИзобретение относится к промышленной энергетике (распределение энергии в промышленных электрических сетях) и,:может быть использовано в системах электроснабжения промышленных предприятий с переменными и несимметричными нагрузками для компенсации реактивной мощности и/или для симметрирования режимов, Известны трехфазные ступенчато регулируемые компенсирующие и симметрирующие устройства, содержащие несколько (например, три) трехфазных батарей конденсаторов. подключенных к фазам питаю. щей сети через контакты такого же .числа

ÄÄ5UÄÄ 1718325 А1 ных предприятий. Цель — повышение надежности работы и расширение функциональных возможностей. Для- этого в ступенчато регулируемое компенсирующее устройство, содержащее три батареи конденсаторов, внешними зажимами соединен н ые между собой в трех точках, введено два трехфазных выключателя, контакты перacro трехфазного выключателя подключены между фазными зажимами питающей сети и общими точками внешних зажимов батарей конденсаторов, а контакты второго трехфазного выключателя — между третьими внешними зажимами батареи конденсаторов и соответствующими фазными зажимами питающей сети. Для расширения диапазона симметрирующих режимов в виде трех независимых управляемых контактов выполнен первый выключатель, подключенный между фазными зажимами питающей сети и общими точками внешних зажимов. 1 з,п. ф-лы, 2 табл., 4 ил.. трехфазных выключателей, являющиеся органами ступенчатого управления. При выполнении выключателей таких устройств в виде независимо управляемых контактов они выполняют симметрирующие функции, Недостатком схем трехфазных ступенчато регулируемых компенсирующих и симметрирующих устройств при их использовании в наиболее распространенных низковольтных (напряжением менее

1000 В) в промышленных электрических сетях является снижение надежности работы включаемых треугольником типовых батарей конденсаторов.

1718325

Известно устройство, содержащее три Расширение функциональных возможтрехфазные конденсаторные батареи с сое- настей симметрирования в предлагаемом динением конденсаторов между собой в устройстве достигается формированием каждой батарее треугольником (силовые симметрирующих режимов как при замыкаконденсаторы напряжением 0,22; 0,39; 0,5 и 5 нии любого одного, так и любых двух из трех

0,66 кВ) каждая из батарей подключена к независимо управляемых контактов одного фазным зажимам питающей сети через от- трехполюсного выключателя. Этот эффект дельный трехфазный трехполюсный выклю- не достигается при подключении ксети кажчател ь. дой батареи конденсаторов через отдельПри таком исполнении устройства на 10 ный трехполюсный выключатель. Таким любой из ступеней мощности часть конден- образом, предлагаемое устройство позвосаторов нагружена полным током, что сни- ляет значительно расширить технические и жает надежность работы устройства. B функциональные возможности и область правильно спроектированной энергетиче- практическогопримененияступенчаторегуской установке при меньшей мощности дол- 15 лируемых компенсирующих и симметриружны меньше нагреваться (нагружаться ющих устройств на основе типовых серийно током) все элементы, что является условием изготовляемых батарей трехфазных конденувеличения ресурса работы, т,е, повышения саторов с соединением треугольником. экономичности энергетического оборудова- На фиг. 1 приведена принципиальная ния, Кроме того, в известном устройстве 20 схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 затруднена реализация симметрирующих — вариант при расширении функций симметрежимов или ограничена его функциональ- рирования; на фиг. 3 и 4 — электрические ная возможность. схемы замещения устройства при различЦелью изобретения является повыше- ных сочетаниях замкнутых независимо упние надежности в работе устройства и рас- 25 равляемых контактов. ( ширение функциональных возможностей. Устройство(фиг.1) содержит конденсатоПоставленная цель достигается тем. что ры 1-9, составляющие три батареи 10(БК1), три батареи конденсаторов своими зажима- 11 (БК2) и 12 (БКЗ) и соединенные в каждой ми соединены между собой непосредствен- из батарей треугольником с внешними зано(накоротко) в трех точках(т.е. каждая из 30 жимами 13-15 в БК1 (10), 16 — 18 в БК2 и трех батарей соединена двумя своими вер- 19-21 в БКЗ (12). Каждая батарея конденсашинами треугольника конденсаторов в об- торов своими двумя внешними зажимами щие точки с вершинами треугольников (13 и 15 в БК1, 16 и 18 в БК2 и 19, 21 в БКЗ) конденсаторов двух других батарей), кото- соединена непосредственно с двумя батарые (общие точки батарей) подключены к 35 реями в общие точки 22, 23 и 24, которые фазным зажимам питающей сети через кон- через контакты первого трехфазного (трехтакторы первого выключателя. Свободные полюсного) выключателя 25 подключены к (не соединенные между собой) внешние за- фазным зажимам питающей сети А, В, С. жимы батарей (по одной в каждой} подклю- Свободные внешние зажимы батарей кончены к фазным зажимам питающей сети 40 денсаторов (14 в БК1, 17 в БК2, 20 в БКЗ) черезконтакты второготрехфазного выклю- подключены к фазным зажимам питающей чателя. сети В, А. С через контакты 26 (K1), 27 (К2) и

На нижней ступени мощности (при ра- 28(КЗ) второготрехполюсного выключателя..

Зомкнутых контактах одного из выключате- Устройство работает следующим обралей) все три батареи частично недогружены, 45 зом. меньше нагреваются и, тем самым повыша- При отсутствии необходимости формиется надежность и увеличивается ресурс их рования симметрирующих режимов второй работы. Учитывая, что максимальная мощ- выключатель(контакты К1, К2, K3} целесообность компенсирующих устройств практи- разно (более экономично) выполнить в виде чески используется лишь в ограниченном 50 трехфазного выключателя аналогично выинтервале времени (в максимуме нагрузки ключателю 25 (с общей механической потребителей}, предлагаемое устройство связью всех трех контактов 29-31). Пусть обеспечивает значительный технико-эконо- реактивная мощность одного конденсатора мический эффект, Кроме того. упрощается при его подключении на линейное напряжереализация. несимметрирующих режимов,. 55 ние равна единице (Q> - 1,0), Тогда при что достигается выполнением первого или разомкнутых состояниях контактов первого второго, или каждого из обоих BblKRK)÷àòå- выключателя 25 и контактов К1, К2, КЗ втолей в виде трех независимо управляемых рого выключателясуммарная мощность(ререакторов(в зависимости от требовании ди- акти вная) 0, генерируемая в,сеть апазона симметрирования), устройством, равна нулю (О = О} так же, как

1718325 и реактивные мощности каждой из трех фаз (QA = 0:, Ов = О, Qc = О).

При замкнутых контактах К1, К2 и КЗ схема замещения устройства соответствует фиг. 4.а. Реактивные мощности отдельных 5 фаз QA = Ов = Ос = 0,6 и суммарная реактивная мощность, генерируемая устройством -а питающую сеть, 0 = 1,8. При замкнутых, контактах первого выключателя 25схемазэмещения устройства соответствует фиг, З,а. 10

Здесь реактивные мощности фаз Од = Ов, Qc = 1,5 и суммарная мощность устройства

0 " 4;5, В замкнутом состоянии всех контак- . тов 26-31 первого и второго выключателей реактивные мощности фаз Од = Ов = Qt . = 3;О 15 и суммарная мощность устройства 0 - 9,0..

Таким образом, устройство обеспечивает три уровня мощности в симметричных режимах: 01 = 1,8, 02 = 4,5 и Оэ = 9,0 йлй его диапазон регулирования мощности 1;2, 20

5:5.0. что в ряде случаев может оказаться более целесообразным; чем при независимом включении трех батарей конденсаторов, где меньший диапазон регулирования (равный 1:2, 0:3,0) достигается при большем 25 числе коммутирующих аппаратов (трех вместо двух в предлагаемом устройстве), т.е; в предлагаемом расширение диапазона регулирования в 1,67 раза достигается при. уменьшении числа коммутирующих аппара- 30 тов в 1:5 раза. Кроме того, в предлагаемом устройстве регулирования между второй и третьей ступенями различаются меньше, чем в известном.

При необходимости реализации сим- 35 метрирующих режимов (фиг, 1) второй вы- . ключатель выполнен в виде независимо управляемых контактов К1 (26); К2 (27) и K3 (28). Контакты 29-31 nepeoro выключателя

25 при этом применяются замкнутыми. Схе- 40 ма замещения по фиг. 3а соответствует разомкнутым контактам К1, К2 и К3, схема по фиг. Зб — замкнутому состоянию контакта

К1, схема по фиг. З.в — замкнутому состоянию контактов К1 и К2. При замкнутом со- 45 стоянии контакта К1 (фиг. З,б) реактивные мощности фаз устройства Од = 1,75. Ов =.2,5 и Ос 1,75, суммарная пульсирующая мощ= ность (мощность несимметрии) N приближенно равна удвоенной разности между 50 большей Об и меньшей О> реактианйми мощностями отдельных фаз:

N 2(Оа - Q ) и в данном случае равна N = 1,5. 55

Пфи замкнутом состоянии контактов

К1-К2 (фиг. З,s) реактивные мощности фаз

Од q 2.75, Ов 2,75 и Ос - 2,0, суммарная пульсирующая мощность N - 1,5 или остается той же.

Значениереактивныхмощностей фаз 0 при замкнутых состояниях других контактов (К1, К2, КЗ и КЗ, К2 и КЗ) второго выключателя (при замкнутом состоянии всех контактов первого выключателя) в схеме устройства по фиг. 1 приведены в табл. 1.

Расширение рункций симметрирования устройства достигается выполнением в виде независимо управляемых контактов 29 (К1), 30 (К2) и 31 (КЗ) первого выключателя 25 (фиг. 2). Контакты второго выключателя замкнуты (на фиг. 2 не показаны). При замкнутом состоянии контактов К1 (cxeMa замещения устройства по фиг. 4,б) реактивные мощнос и фаз QA = 1,67, Ов = 0,87 и

Q| = 1.03, суммарная пульсирующая мощность устройства N = 2(1,67 - 0,87) = 1,6.

При замкнутом состоянии контактов К1 и К2 (фиг. 4б) реактивные. мощности фаэ QA

= 2,5, Ов = 1,0, Ос = 2,5, суммарная пульсирующая мощность Q - 3,0 или в два раза больше. чем е схеме по фиг. 1; что может быть достаточно для подавляющего большинства практических случаев.

Значения Qi при замкнутых состояниях других контактов (К2, К3, К1 и КЗ, К2 и КЗ) в схеме по фиг. 2 приведены в табл. 2.

Дальнейшее применение функций симметрирования при необходимости может быть обеспечено выполнением в аиде отдельно управляемых контактов как первого

25 (контакты 29, 30 и 31), так и второго (контакты 26, 27 и 28) выключателей. В этом случае различные симметрирующие режимы. формируются при различных сочетаниях одновременно замкнутых 2; 3; 4; 5 контактов; частотных режимов, соответствуют значеничм реактивных мощностей Q приведенных в табл. 1 и 2.

В предлагаемом устройстве расширяются функциональные возможности как при его работе в режимах симметричной ступенчато регулируемой компенсации (расширение диапазона регулирования, снижение стоимости за счет уменьшения числа коммутирующих агрегатов, повышение надежности и ресурса работь1 за счет частичной тепловой нагрузки на нижних уровнях мощности), так и при работе в режимах ступенчато регулируемого симметрироаания (обеспечения выбора различных диапазонов симметрирования без увеличения схемы и элементной структуры устройства), Одним из основных достоинств предлагаемого устройства является ег0 ориентация на применение типовых серийных узлов соединенных треугольником батарей силовых конденсаторов. Параллельное включение не более 2, 3 предлагаемых усгройстп обеспечивает подавляющую час. ь подробностей

1718325

Таблица 1

Таблица 2 промышленных сетей электроснабжения как го диапазону регулирования реактивной мощности, так и по требованиям сим-. метрирования их режимов.

Формула изобретен и я

1. Трехфазное ступенчато регулируемое компенсирующее и симметрирующее устройство, содержащее три трехфазные батареи конденсаторов с соединением конденсаторов каждой батареи треугольником и выключатели, соединяющие вершины треугольников батарей с фазами питающей сети, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности в работе и расширения функциональных возможностей, конденсаторы одной стороны треугольника каждой батареи соединены в дополнитель5 ный треугольник, вершины которого вместе со свободными вершинами остальных треугольников конденсаторов соединены с фазами питающей сети через два трехфазных выключателя, 10 2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью расширения симметрирующих функций, по крайней мере один из трехфазных выключателей выполнен с пофазным независимым управлением.

1718325

1718325

Ф02.7

Составитель А.Яценко

Техред M. Mopråíòàï

Редактор Н,Гунько

Корректор О.Кравцова

Заказ 887 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Рэушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.Гагарина, 101