Устройство регулирования фазового сдвига напряжения сети

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Соцмалмстимеских

Реслтблнк (11) 562873

1 с с ч

0 н (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено22.07.74 (21) 2048098/07 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 25.06.77Бюллетень N 23 (4б) Дата опубликования описания 24.08.77 (51) M. Кл.

Н 01 V 29/14

H 02 М 5/10

Н 02 3 3/12

Государственный комитет

Совета Министров СССР ео делам изаорвтений н открытий (M) УДК 621.316. 72а..024 (088.8) (72) Авторы изобретения

B. А, Бошняга, Л. П. Калинин и В. М. Постолатий

Отдел энергетической кибернетики АН iчолдавской CCP (7i) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ФАЗОВОГО

СДВИГА НАПРЯЖЕНИЯ СЕТИ

Предлагаемое изобретение относится к электроэнергетике и предназначено преимущественно для электропередач повышенной пропускной cr.oñoáíoñrè.

Известно устройство для регулирования фазового сдвига напряжения сети, содержащее трехфазные трансформаторы, один из которых выполняет функции обычного силоВого трансформатора, а второй — фазорегудятора.

Контактная система фазорегулятора яь ляется наиболее вероятным источником . повреждений, снижающим надежность электропитания потребителей. Кроме того, при повторяющихся резких и глубоких перепадах нагрузки (плавильные печи, прокатные станы) необходимо минимально возможное время перехода от нулевого до предельного значения фазового сдвига между системами выходных напряжений. Механическая система РПН должна при этом последовательно проходить все промежуточные ступе. ни, что увеличивает общее время срабатывания.

Синхронизация работы РПН фазорегуля. торов, установленных на противоположных концах электропередачи, требует многопо зиционной системы телемеханического утт» равления, предусматривающей реализацию и контроль большого числа операций, Мощность обмоток поперечного сдвига (регулировочных обмоток) при максималь о ном значении угла фазового сдвига 60

10 равна мощности рабочих обмоток, Это знам чит, что установленная мощность фазорегу лятора в два раза превышает максимальнутт, передаваемую. мощность. Если учесть мощ» ность силового трансформатора, то общая

15 установленная мощность агрегата будет в три раза больше максимальной передаваемой, что является также недостатком про тотипа.

Цель изобретения — повышение надежносм

20 ти работы устройства, снижение установлев ной мощности, увеличение быстродействия и упрощение системы телемехацн «.скто управления.

Это достиг "-ется благодаря точу. что

25 указанные трехфазные травсфорчлторы вы«

". 2873 з 4

55 полнены из двух групп однофазных трансформаторов, при этом первичные обмотки трансформаторов первой группы соединены в треугольник, к вершинам которого подсоединены концы первичных обмоток трансфорлта» торов второй группы, начала которых подсоединены к питакмцей сети. Концы вторичных обмоток трансформаторов второй группы соединены в обшую нулевую точку, а к началам втори гных обмоток присоединена обшая точка обмо к траьсформыторов пер»вой группы, соединенных между собой сог ласно и последовательно, причем каждый из указанных трансформаторов снабжен обмоткой управления, подключенной посредством выключателей к блоку управления. йля повышения быстродействия в качест ве выключателей применяют управляемые вентили.

Для увеличения пропускной способности 20 электропередачи коэффициент трансформации трансформаторов одной из групп больше коэффициента трансформации трансформаторов другой группы.

Н а фиг. 1 изображена принципиальная 25 электрическая схема предложенного устройства; на фиг. 2 - векторные диаграммы, поясняюшие его статические состояния.

Предлагаемое устройство . о бе сне чивает преобразование трехфазной системы напря- З0 жений пнтаюшей сети (0л,0 О )в две трехфазные системы выходных напряжений (U< I

I I If II II

О,,О, ° О,,U U), жет быть установлен шазовый сдвиг 0 или о

180 . Обмотки ф трансформаторов певвои 35 группы обозначены индексами gL второй - P . Начала и концы обмоток обоз»ивчены E.oi тственно букьами "н" и "к".

Индексы "1" относятся к первичнь. 1, индексы "2" - к вторичным обмоткам; Ф„-. 40 обмотки управления.

Выходные напряжения (О,, ОВ, Ц ) и (0 к (1, С1 ) образуются геометрическим сум» мированием вторичных напряжений трансформаторов обеих групп рС и Р в сост детствии с равенствами:

1 г

Л 21А 2д.СВР Д 2РА 2д.ВС )

= г1 +(1 U =U +u

1,1 =ц +1.1 U =Ц +U В г в zÀся > В 2 В 2аАс (II 0 =U +0

С 2 3С ZÀÂË С ЗВС ZIII АЬ

Закорвчивание обмот- к управления группы трансформаторов d- осушествляют выключателями В,при этом фазовый сдвиг о равен 180 . Управление выключателями осушествляется блоком управления БУ, который обеспечивает два рабочих соедине ния устройства, исключая возможность .1дновременного включения обоих выключа- 60 телей, и одно переходное состояние, при котором ни один из выключателей не вклк чен, На фиг. 2а представлена векторная диаграмма выходных напряжений для случая, когда обмотки управления разомкнуты.

Если сопротивление контура намагничивания трансформаторов группы d- больше в

Г

3 раза соответствчнлчеI о сопротивления трансформаторов группы З, то приложенные напряжения распределяются поровну между первичными обмотками трансфорл аторов обеих групп. Тогда при коэффициентах транс формации К = К выходные напряжения уст» о ройств будут сдвинуты на угол 90 при разомкнутых обмотках управления (9 =90 ) . о Показанное на фиг. 2а состояние уст ройства не является рабочим, однако его использование может быть целесообразным в некоторых особых режимах. (например при коротких замыканиях в линии).

На фиг. 2 б показана векторная диаграм ма выходных напряжений устройства при звкорачивании обмоток управления трансформаторов группы д- . В этом случае сопротивления контуров намагничивания трансформаторов группы - шунтируется контуром короткого замыкания, в результате чего напряжения U U t) оказываются практически полностью приложенными к пер вичным обмоткам(трансформаторов группы 1 . Первичные и>следовательно, вторичные напряжения трансформаторов груп пы d- нри этом близки к нулю, а угол фв зового сдвига, .9 между выходными напряжениями в этом случае практически ра о вен О.

На фиг. 2 в приведена векторная дивг»рал л а напряжений при звкорвчивании обмо ток управления трансформаторов группы, В этом случае фазовый сдвиг между выход о ными напряжениями равен 180, При одинаковых коэффициентах трансформации(1, =

= К >) модули выходных напряжений при фв-. о зовом сдвиге 0 и 180 одинаковы.

Тяк как описываемое устройство имеет только два рабочих состояния, управление такими устройствами, ус тановленны ми на противоположных концах линии, и синхронизации их работы осутнествляются по мвк» симально простой схеме телемеханического управления.

При зякорачивании обмоток управления трансформаторов группы б нагрузку несут трянсфорлюторы группы р и наоборот, Иелесообразност ь установки фазового о сдвига, рявного 0 или .1 80, определяется величиной мошности, перелавяемой но линиз

Так, в режиме холостого хола и малых нагрузок необхолимо устанавливатв угол фазсъ562873 о ого сдвига О, а в режиме больших наг о рузок - 180 . Величина нагрузки, цри которои электропередачу необходимо перевс дить из режима работы при фазовом сдвиге о

0 в режим работы при фазовом сдвиге 5

180, определяется технико-экономическим расчетом. Анализ показывает, что значение этой нагрузки приблизительно в два раза меньше максимальной мощности, передаваемой по линии. Поэтому суммарная мощность i0 трипсформаторов группы может быть в два раза меньше мощности, передаваемой по линии, Следовательно, суммарная мощность трансформаторов группы должна быть в два раза меньше суммарной мощ- iS ности трансформаторов группы д,, рассчитываемых на максимальную нагрузку, а общая установленная мошность устройства равна полуторакратному (a не трехкратному, как у прототипа) знаЧению максимал 20 ной передаваемой мшнности.

В реальных условиях остаточные напряжения на ормотках закорачиваемых трансформаторов отличны от нуля, что обусловлено наличием активных сопротивлений и 25 сопротивлений рассеяния рабочих обмоток и обмоток управлрния, Поэтому установка значений угла фазового сдвига 0 или 180 осуществляется с некоторой погрешностью.

Если объем меди закорачиваемой обмотки управления равен объему меди вторичной рабочей обмотки трансформатора группы.р (или двух вторичных обмоток трансформатора группы d. ), остаточное напряжение на первичной обмотке закорачиваемого трансфор« матора при номинальной нагрузке равно,0

Ко

Потери энергии в цепи управления при этом равны активным потерям в меди вторичных обмоток закороченного трасформатора.

По условиям ведения режимов электропередач повышенной пропускной способности, оборудованных предлагаемыми трансформаторными устройствами, трансформаторы груп пы о находятся в нерабочем (закороченном) состоянии при нагрузке отнулядонеко- торого значения, равного мощности трансформаторов группы, поэтому обмотка управления трансформаторов группы о(, вы полняется облегченной.

Соотношение числа витков рабочих обмоток и обмоток управления определяется рабочими параметрами выключателей.

Если напряжение питающейсетиитокяа-рузки первичных обмоток трансформаторного устройства соответствуют рабочему непряжению и рабочему току выключателей, . последние подключают параллельно первичным обмоткам трансформаторов.

При этом отпадает необходимость в применении обмоток управления, а из цепи нагрузки исключаются сопротивления первичных обложек закорачиваемого трансформатора, что повышает общий к,п.д. и улучшает нагрузочную характеристику устройся ва.

Иногда с увеличением нагрузки целесс образно увеличивать напряжение в линии электропередачи.

Этого можно достичь, если выбрать коэф фициент трансфоомации трансформаторов груп пы ф. больше коэффициента тРансфоРмации трансформаторов группы Г», т.е. К ) И

Таким образом, предлагаемое трансформаторное устройство позволяет в зависимости от нагрузки путем закорачивания обмоток управления того или иного трансформатора осуществлять перевод электропередачи повышенной пропускной способности из режима, при котором между напряжениями, прикладываемыми к сближенным проводам, о установлен фазовый сдвиг О, в режим фао зового сдвига 180 и наоборот.

Формула изобретения

1. Устройство для регулирования фазового сдвига напряжения сети, содержащее трехфазные трансформаторы, о т л и ч а « ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности электроснабжения потребителей и упрощения системы управления, трехфазные трансформаторы выполнены из двух групп однофазных трансформа торов, при этом первичные обмотки трансформаторов первой группы соединены в треугольник, к вершинам которого подсоединены концы первичных обмоток трансфор. маторов второй группы, начала которых под соединены к питающей сети, концы вторич» ных обмоток трансформаторов второй груп пы соединены в общую нулевую точку, а х началам вторичных обмоток присоединена общая точка обмоток трансформаторов пер» вой группъi, соединенных между собой cov ласно и последовательно, причем каждый из указанных трансформаторов снабжен об» моткой управления, подключенной посредством выключателей к блоку управления.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с s тем, что. с целью повышения быс гродейс гвия, s качестве выключателей применены управляемые вентили.

3. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения пропускной способности электропередачи, коэффициент трансформации трансформаторОв одной из групп больше каэффициента транс формации трансформаторов другой группы.

Р DÐ Т Загребельная Техред М. левицкая корректор Д. Кебола

Заказ 1868/170 Тираж 976 Подписное

3ЛНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4