Устройство для объединения энергосистем

 

ОПИСАН ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ пц 5748I3

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 01.06.76 (21) 2365829/24-07 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 30.09.77. Бюллетень № 36

Дата опубликования описания 08.10.77 (51) М. Кл. Н 021 3/34

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 621.316.1. .052.9 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

А. С. Зеккель и Л. А. Кощеев

Научно-исследовательский институт постоянного т (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЪЕДИНЕНИЯ ЭНЕРГОСИСТЕМ

Изобретение относится к области электротехники, а именно к способам и устройствам повышения устойчивости и надежности работы объединенных энергосистем, путем объединения систем гибкими связями, обеспечиваю- 5 щими возможность их параллельной работы при различных частотах.

Известны устройства для объединения энергосистем с различными частотами на параллельную работу. В частности, известно уст- 10 .ройство для объединения энергосистем с использованием асинхронной машины двойного питания (1). Недостатком этого устройства является трудность токосъема при больших мощностях установки. 15

Известно устройство для объединения энергосистем, содержащее двигатель — генераторные агрегаты, связанные общим валом.

Это устройство наиболее близко к изобретению по технической сущности. Недостатком «о устройства является трудность создания асинхронизированных машин (с многоосевым возбуждением, большой мощности) (2).

Целью изобретения является упрощение и 25 удешевление установки за счет отказа от использования асинхронизированных синхронных машин и применения обычных синхронных машин с одноосным автоматически регулируемым возбуждением.

ЗО

Указанная цель достигается благодаря тому, что машины выполнены синхронными с однооссвым автоматически регулируемым возбуждением, обмотки якоря их образуют две параллельные ветви, причем обмотки одноименных ветвей обеих машин соединены последовательно-согласно и подсоединены к одной из объединяемых энергосистем, обмотки другой параллельной ветви обеих машин соединены послсдоватсльно-встречно и подключены к выводам фаз другой из объединяемых энергосистем. Прп этом валы электрических машин связаны между собой таким образом, чтобы угол между одноименными осями роторов составлял 90 эл. град.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства, где 1, 2 — обмотки якоря электрической машины, подключенные к первой энергосистеме; 3, 4 — обмотки, подключенные ко второй энергосистеме; 5, 6 — роторы с обмотками возбуждения соответственно первой и второй машины; 7 — автоматически регулируемые возбудители:, U>, Га — напряжения объединяемых энергосистем; r>, 4— токи в примыкающих линиях.

На фиг. 2 изображена векторная диаграмма напряжений связываемых энергосистем в координатах d и q, образуемых продольными осями роторов, расположенных под углом

90 . При этом q — координата, совпадающая

574818 о

= — i з1п —;

10 о

i = — с „cos—

f f

30 о

Уа — Uq., U cos

2 о

Ud. = — Ud, — Usin—

2 с продольной осью ротора первой машины, а

d — координата, совпадающая с продольной осью ротора второй машины.

Работа устройств поясняется уравнениями

Горева — Парка для составляющих токбв и напряжений, в координатах d и q, окончательным решением которых являются выражение для активных мощностей (получаемой со.стороны одной из энергосистем и выдаваемой в другую), Уравнения Горева — Парка для неявнополюсных машин с одинаковыми параметрами можно записать следующим образом:

U д — 2х,+Е, + Е,„;

U > 2х +Ку, Е, „= х, (4, + 4,) + х,4,;

1 — хи (А 4 )1 — Ug =2х1 +Е, +1 ., — Ug, — — 2х,i q, + 1 — L

1 — — х (са,+са);

Е< — х (iq,— iq)+x 4,, где х, — сопротивление рассеяния каждой из параллельных ветвей обмоток машины; ха— сопротивление реакции якоря; 13 а,, Уд,, У„„, Uz, — составляющие напряжений U< и й;

iq» iz,, 1q, 4, — составляющие токов, и

4, соответственно притекающего из одной системы и оттекающего в другую; Е;, Е „, Е „, Е,„— составляющие ЭДС в зазоре первой и второй синхронной машины;

if, — токи роторов соответственно первой и второй машины.

Разрешив данные уравнения относитсльно составляющих токов и напряжений, можно получить выражения для активных мощностей Pi и Р>, соответственно протекающей из одной системы и оттекающей в другую.

P, =Uqiq,+Up, 4,= X

2(х,+х„) хя„,, +и„, i,,; г 2 = а; 4 + 0,.4i, = " X

2 (х,. -+ х„)

X (Uq,.if, — Ug ° ю ;)

Из векторной диаграммы (фиг. 2) при условии равснства напряжений У = У = У следует: где 6 — угол между векторами напряжений

Ut и (/2, Имея в виду последние соотношения, условия независимости величины перетока актив5 ной мощности от угла между векторам напряжсния U, и U2 при заданном направлении и величина перетока находятся однозначно: где: „, — амплитудное значение тока ротора.

15 При этом выражения для активных мощностей получаются в виде: х„

Р,= — Р,=- U, 2(х,.+х ) Таким образом, обеспечив с помощью автоматического регулирования возбуждения изменение токов в обмотках роторов каждой из машин по соответствующему (например, вышеприведенному) закону, достигают вы25 полнения передачи заданной активной мощности независимо от величины угла между векторами U< и U>, т. е. при различных частотах объединяемых энергосистем.

Формула изобретения

Устройство для объединения энергосистем с различными частотами для параллельной

З5 работы, содержащее две электрические машины, роторы которых объединены общим валом, отлич ающесся тем, что, с целью сго упрощения, указанные электрические машины выполнены синхронными с одноосевым авто40 матически регулируемым возбуждением, обмотки якоря их образуют две параллельные ветви, причем обмотки одноименных параллельных ветвей обеих машин соединены последовательно-согласно и подсоединены к од45 ной из объединяемых энергосистем, обмотки другой параллельной ветви обеих машин соединены последовательно-встречно и подсоединены к другой энергосистеме, при этом продольные оси роторов расположены под углом

50 90 друг к другу, Источники информации, принятыс во внимание при экспертизе

1. Патент Швейцарии № 429921, кл. 21dР, 45/01, 1958.

2, Патент ФРГ № 1012371, кл. 21d -42/04, 1967. 74818

Фиг. 1 юг. 2

Редактор В. Левятов

Подписное

Заказ 2148/15 Изд. ¹ 781 Тираж 917

1-1ПО Государственного комитета Совета Мииистров Ci.СР по делам изобретсипй и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская иаб., д. 4i5

Типография, пр. Сапунова, 2

L — 1

/

П1

Составитель Л. Дементьева

Техрсд А. Камышникова Корректор T. Добровольская