Устройство для связи двух энергосистем

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

«i>955356 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 05. 12. 80 (21) 3214875/24-07 с присоединением заявки Нов (23) Приоритет

Опубликовано 300882, Бюллетень ¹ 32

Дата опубликования описания 30.08.82

Р М К з

H 02 J 3/06

Госупарственный комитет

СССР по «елам изобретений и открытий (33) УДК 621. 311. .072.8(088.8) (72) Автор изобретения

Р.С.Цгоев (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СВЯЗИ ДВУХ ЭНЕРГОСИСТЕМ

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для связи источников переменного тока.

Известны устройства, представляющие собой асинхронизированные синхронные электромеханические преоб.разователи частоты (ЛС ЭМПЧ), AC

ЭМПЧ состоит или из синхронной машины и асинхронизированной синхронной машины с жестко соединенными валами jl) или из двух асинхронизированных синхронных машин с жестко соединенными валами (2) .

В указанных устройствах вход тиристорного преобразователя частоты системы возбуждения каждой асинхронизированной синхронной машины подключен к своим статорным1 обмоткам, что при работе со скольжением снижает полную пропускную способность устройства и ухудшает качество электрической энергии на шинах асинхронизированных синхронных машин, так как тиристорный преобразователь частоты является источником субгармонических колебаний реактивной мощности.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для гибкой связи энергосистем, содержащее две асинхронизированные синхронные машины с жестко соединенными валами, статорные цепи которых подсоединены каждая к соответствующей энергосистеме, а к роторным цепям машин подсоединены статические преобразователи частоты регулятора, связанные с переключателем с блоком управления, подключенным к обоим энергосистемам, и двумя датчиками частот, каждый из которых подсоединен к соответствующей энергосистеме.

Подключение к той или иной энергосистеме осуществляется.на основе

Сравнения знаков напряжений перетоков активных мощностей в статорах и роторах машин f3) .

Недостатком известных устройств является ухудшение качества электрической энергии в энергосистеме, к которой подключены входы тиристорных преобразователей частоты систем возбуждения асинхронизированных синхронных машин. Известно, что для возбуждения асинхронизированных синхронных машин применяют тиристорные преобразователи частоты с непосредственной связью и естественной коммутацией (циклоконверторы).

95535б

Реактивная мощность, потребляемая циклоконвертором из питающей электросети, модулирована по амплитуде с частотой вторичной сети.

В устройстве-прототипе питающей сетью является сеть, к которой подключены статорные обмотки асинхронизированной синхронной машины, а вторичной сетью — ее обмотки возбуждения,. Поэтому потребляемая реактивная мощность циклоконвертора будет модулирована по амплитуде с частотой скольжения асинхронизированной синхронной машины. Причем число колебаний значений реактивной мсщности за период скольжения асинхронизированной15 синхронной машины зависит от числа фаз обмотки возбуждения. 3а период скольжения двухфазного ротора будет четыре колебания, трехфазного ротора — шесть колебаний. Глубина колеба-20 ний в нормальном режиме тем больше, чем меньше число фаз ротора и скольжение, с которым работает асинхронизированная синхронная машина. Так, при близких к нулю скольжениях глубина колебаний значения реактивной мсщности на входе циклоконвертора составляет для двух- и трехфазного роторов соответственно примерно 30 и 14% от своего максимального значения.

Если параллельно работают нескольУкаэанная цель достигается тем, что устройство для связи двух энергосистем, содержащее агрегат из двух электрических машин с жестко соединенными валами; одна из которых выполнена асинхронизированной синхронной, статорные обмотки машин подсоединены каждая к соответствующей энергосистеме, к роторной цепи асинхронизированной синхронной машины подсоединен статический преобразователь частоты с регулятором, связанным с переключателем с блоком управления, подключенным к обоим 60 энергосистемам, и двумя датчиками частот, каждый из которых подсоединен к соответствующей энергосистеме, вторая электрическая машина первого агрегата выполнена синх65 ко асинхронизированных синхронных машин агрегатов АС ЭМПЧ, то соответственно возрастает абсолютное значе- З5 ние колебаний реактивной мощности.

Это, как указывалось выше, ухудшает качество электрической энергии в цепи источника возбуждения машин устройства.

Цель изобретения — улучшение качества электрической энергии в электросети, к которой подключены статические преобразователи частоты систем возбуждения асинхронизи.рованных синхронных машин устройства связи. ронной, устройство снабжено вторым агрегатом из двух электрических машин, одна из которых выполнена асинхронизированной синхронной, а вторая — синхронной, вторым преобразователем частоты с регулятором, подключенным к роторным цепям второй асинхронизированной синхронной машины и трансформатором, подключенным между выводами обоих статических преобразователей частоты и переключателем, при этом обмотка возбуждения каждой асинхронизированной синхронной машины смещена относительно соответствующей оси обмотки возбуждения синхронной машины своего агрегата.

Трансформатор может быть выполнен двухобмоточным, а угол смещения обмоток возбуждения машин одного агрегата равен

Ж = Ф,+ (1 — j- „" K V1 щ и где Ю вЂ” произвольный угол, одинаковый для всех агрегатов;

n — число параллельно включенных агрегатов;

m — число фаз обмотки возбуждения асинхронизированной синхронной машины; порядковый номер агрегата;

Е р О, 1, 2...; соответственно при двухИ и трехфазном роторе.

Трансформаторы могут быть выполнены трехобмоточными, обмотки возбуждения асинхронизированных синхронных машин выполнены трехфазными, при этом вторичные входы статических преобразователей частоты соединены в разные группы, а указанный электрический угол смещения обмоток возбуждения равен P = + Ky.

На фиг.1 изображена схема предлагаемого устройства, с двухобмоточным трансформатором; на фиг.2 то же, с трехобмоточным трансформатором.

Устройство для связи двух энергосистем (фиг.1) содержит два агрегата, первый из которых состоит из асинхронизированной синхронной машины 1 и синхронной машины 2, второй агрегат — из асинхронизированной сийхронной машины 3 и синхронной машины 4. Обмотки возбуждения асинхронизированных синхронных машин 1 и 3 подключены к выходам соответственно статических преобразователей 5 и б частоты, управление работой которых осуществляется с помощью регуляторов 7 и 8.

Входы статических преобразователей

5 и б частоты подключены к переключателю 9 входов статических преобразователей частоты через трансфор- . матор 10, первые контакты которого

955356 подключены к одной энергосистеме, вторые контакты — к другой энергосистеме. Входы блока 11 управления ,переключателем соединены с датчиками 12 и 13 частот объединяемых энер. госистем.

Для использования устройства по полной пропускной способности входы статических преобразователей 5 и 6 частоты систем возбуждения асинхронизированных синхронных машин 1 и 3 подключены с помощью переключателя 9 к одной из объединяемых энергосистем. Подключение к этой. или иной энергосистеме осуществляется на основе взаимного сравнения частот энергосистем в блоке 11 управления переключателем. Датчики

12 и. 13 частот вырабатывают сигналы, пропорциональные частотам энергосистем. Эти сигналы поступают в блок

11, который управляет работой переключателя 9 так, что входы статических преобразователей частоты всегда подключены к энергосистеме с меньшей частотой. Как следует из сказанного, для управления переключателем 9 необходимы лишь два сигнала частоты связываемых энергосистем, тогца как для управления переключателем 9 в устройстве-прототипе используется четыре параметра — активные мощности статоров и роторов обеих машин. При этом весьма проблематично обеспечить замер активной мощности в цепях роторов, так как частота токов и напряжений возбуждения глала (не более

1,5 Гц).

Кроме того, в предлагаемом устройстве многофазная обмотка возбуждения асинхронизированной синхронной машины каждого агрегата смещена по отношению, например, продольной оси обмотки возбуждения своей синхронной машины на определенный электрический угол.

Показанные на фиг.1 обмотки возбуждения машин 1 и 3 выполнены двухфазными. При этом продольные оси фаз обмоток возбуждения машин 1 и 3 смещены в пространстве на 45 эл. град. (угол между осями й„ и d<). Так как оба преобразователя 5 и 6 частоты питаются от одного источника возбуждения, то при двухфазных обмотках возбуждения машин за период . скольжения их суммарная реактивная мощность будет иметь восемь колебаний. При этом глубина колебаний, реактивной мощности снижается в два раза по отношению к устройствупрототипу. Происходит это благодаря тому, что взаимный сдвиг обмоток возбуждения машин на укаэанный угол обеспечивает взаимный сдвиг по фазе на тот же угол колебаний реактивных мощностей статических преобразователей 5 и 6 частоты. При выполнении обмоток возбуждения машин 1 и 3 трехфазными (при этом угол сдвига между продольными осями фаз обмоток возбуждения машин 1 и 3 со ставляет 30 эл.град.) число колебаний суммарной реактивной мощности на входах статических преобразователей 5 и 6 частоты за период скольжения удваивается и составляет двенадцать, а глубина колебаний так-, же уменьшается в два раза по сравнению с устройством-прототипом.

Как видим, снижение глубины колебаний. суммарной реактивной мощности на входах статических преобразователей 5 и 6 частоты для связи двух энергосистем улучшает качество электрической энергии в энергосистеме, к которой они подключены с помощью переключателя.

На фиг.2 показано устройство для связи двух энергосистем, когда параллельно включены два агрегата, каждый

25 из которых содержит по одной асинхронизированной синхронной машине с трехфазной обмоткой возбуждения. При этом есть возможность не только.механического смещения систем многО30 фазных обмоток машин 1 и 3 на указанный электрический угол, как это сде- лано в устройстве на фиг.1, но и электрического смещения. Достигается это следующим образом. Первичная об35 мотка трехобмоточного трансформатора 10 подсоединена к выходу блока 11 управления переключателя. Одна из вторичных обмоток соединена с преобразователем 5 частоты, а другая

40 с преобразователем 6 частоты. При этом вторичные обмотки трансформатора 10 соединены в разные группы, например, Y/Y/д-12-11, а системы многофазных обмоток возбуждения машин

1 и 3 (фиг.2) по отношению друг к. другу не смещены. В этом случае электрическое смещение на указано ный электрический угол в 30 для трехфазных обмоток возбуждения машин 1 и 3 обеспечивается за счет вторичных обмоток трансформатора 10.

Питание статических преобразователей 5 и 6 частоты осуществляется через общий трансформатор 10 и переключатель 9. Но каждый статический преобразователь, частоты может быть . снабжен своим трансформатором и переключателем.

Изобретение может быть применено как для объединения двух энергосистем с разными номинальными частотами, так и для объединения энергосистем с одинаковыми номинальными частотами, но имеющих взаимные колебания частот. Причем качество электры"

955356 ческой энергии в энергосети, к которой подключены входы статических преобразователей частоты систем возбуждения асинхронизированных синхронных машин, тем лучше, чем больше общее число параллельно включенных 5 агрегатов AC ЭМПЧ, а следовательно, статических преобразователей частоты. Устройство может быть применено, если возбуждение асинхронизированных синхронных машин агрегатов осуществляется оТ общей возбудительной машины переменного тока, например специальной синхронной машины.

Формула изобретения

1. Устройство для связи двух энергосистем, содержащее агрегат из двух электрических машин с жестко соединенными валами, одна из которых выпол- 20 иена асинхронизированной синхронной, статорные обмотки машин подсоединены каждая к соответствующей энергосистеме, к роторной цепи асинхронизированной синхронной машины подсоеди- 2S нен статический преобразователь частоты с регулятором, связанный с переключателем с блоком управления, подключенным к обеим энергосистемам, и двумя датчиками частот, каждый из 39 которых подсоединен к соответствующей энергосистеме, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшенин качества электрической энергии в энергосистеме, вторая элект- Зф рическая машина первого агрегата выполнена синхронной, оно снабжено вто рым агрегатом из двух электрических машин, одна из которых выполнена асиихронизированной синхронной, а вторая — синхронной, вторым преобразователем частоты с регулятором, подключенным к роторным цепям второй асинхронизированной синхронной машины, и трансформатором, подключенным между выводами обоих статических преобразователей частоты и переключателем, при этом обмотка возбуждения каждой асинхронизированной синхронной машины смещена оТНосительно соответствующей оси обмотки возбуждения синхронной машины своего агрегата.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что трансформатор выполнен двухобмоточным, а угол смещения обмоток возбуждения машин одного агрегата равен ц =у +(1-1) — К щ и где — произвольный угол, одинаковый для всех агрегатов; п — число параллельно включенных агрегатов;

m — число фаз обмотки возбуждения асинхронизированной синхронной машины;

1 — порядковый номер агрегата

К=О, 1, 2...; при двухфазном роторе;

1 — при трехфазном роторе.

Э

3. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что трансформатор выполнен трехфазным, причем обмотки, к которым присоединены статические преобразователи частоты, выполнены с различными схемами соединения обмоток, а обмотки возбуждения асинхронизированных синхронных машин выполнены трехфазными, указанный электрический угол равен, =

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 600662, кл. H 02 7 3/06, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 502445, кл. H 02 7 3/06, 1976.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 729746, кл. H 02 7 3/06, 1977.

955356

Составитель Л.Дементьева:

Редактор Л.Горбунова Техред Т.Маточка Корректор М.Коста

Закаэ 6462/68 Тираж 669 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открцтий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4