Устройство последовательной компенсации трехфазной сети

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсник

Социалистических

Республик р>955359 (61) Дополнительное к.авт. свид-ву (22) Заявлено 24.06.80 (21) 2943894/24-07 (31) М. Кл. с присоединением заявки Мо

Н 02 J 3/18

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 300882. Бюллетень ¹ 32

Дата опубликования описания 30.08.82

453) УДК 621. 316.

° 761. 2 (088, 8) В.С.Синев, В.М.Загидулин, В.М.Титов и Е.И.Пашков г

1

Центральный научно-исследовательский и проектноконструкторский институт механизации и энергетики лесной промышленности и Соломбальский машиностроительный з.авод (72) Авторы изобретения (71) Заявители

< (54) УСТРОЙСТВО ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЙ КОМПЕНСАЦИИ

ТРЕХФАЗНОЙ СЕТИ

10!

20 фаз (1J .. 25

Изобретение относится к техническим средствам компенсации реактивной мощности, а также колебаний, отклонений и несимметрии напряжения в трехфазных электрических сетях различного напряжения и предназначено для применения в сетях с резкопеременными или несимметричными нагрузками, такими как крупные асин хронные двигатели с короткозамкнутым ротором, дуговые плавильные печи, электросварка и тяговые нагрузки.

Известно устройство для компенсации индуктивного сопротивления короткой сети, которое содержит три однофазных трехобмоточных трансформатора, две обмотки каждого из них включены в рассечку двух различных фаэ, а к третьей подключена конденсаторная батарея ° При этом каждый трансформатор включен в разные пары

Недостатком укаэанного устройства является значительная суммарная мощность трансформаторов, из-эа чего не обеспечиваются максимапьиый эффект на единицу мощности злемен тов, минимальные .габариты и стоимость усТройства.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство последовательной компенсации трехфазной сети, содержащее конденсаторные батареи, по крайней мере одна иэ которых подсоединена к соответствующей фазе сети посредством однофазного трансформатора (2J .

Недостатком данного устройства является то, что процесс симметрирования требует дополнительных элементов управления.

Цель изобретения — повышение эффективности и надежности.

Поставленная цель достигается тем что в устройстве последовательной компенсации трехфазной сети, содержащем две конденсаторные батареи, включенные в разные фазы сети, и однофазный трансформатор, обмотки которого включены в различные фазы сети, обмотки трансформатора включены встречно, причем одна из обмоток включена параллельно одному иэ конденсаторов, а вторая обмотка включена в фазу сети, в которую нв включен конденсатор.

Устройство может быть снабжено дополнительным понизительным трансформатором, к обмотке низкого на955359 пряжения подс.оединен второй конденсатор, при этом первый конденсатор подсоединен параллельно обмотке трансформатора через дополнительную обмотку.

На фнг.1 показана принципиальная схема устройства с двумя трансформаторами; на фиг.2 — векторная диаграмма, поясняющая принцип действия устройства для случая произвольной сиМметричной нагрузки; на фиг.3 схема устройства с одним трансформатором (вариант).

Схема (фиг.1) предназначена для сетей низкого напряжения (до 1000 В), питающих, например, электродуговые (5 плавильные печи, электросварочные агрегаты или асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. устройство содержит два однофазных трансформатора 1 и 2 и две 20 конденсаторные батареи 3 и 4.

В сетях низкого напряжения падение напряжения на элементах устройства не превышает нескольких десятков вольт, поэтому требуется повышение напряжения на конденсаторах до величины, конструктивно приемлемой для силовых конденсаторов переменного тока. С этой целью трансформатор 1 содержит две обмотки 5 и б, включенные встречно в различные фазы сети, и дополнительную обмотку 7 с существенно большим числом витков. Трансформатор 2 с обмотками 8 и 9 используется только для повышения напряжения на батарее 4.

Емкостное падение напряжения на первичной обмотке трансформатора 2 Ус отстает по фазе от тока I< на

90О благодаря наличию батареи 4. В батарее 3 формируется ток, пропорциональный комплексной разности токов

1а u Ig (показана штриховой линией), которая по модулю -(3 больше каждого из токов, в соответствии с встречным направлением обмоток 5 45 и б. При этом указанная разность токов фаз трансформируется в обмотку 7 и конденсаторную батарею 3, уменьшаясь по модулю в соответствии с коэффициентом трансформации. 50

Падение напряжения на батарее 3 сдвинуто по фазе на 90О относительно комплексной разности токов I и

Ig ° Соответственно направлены векторь- падений напряжения на первичных обмотках 5 и б трансформатора 1 аУд и дУ . одно из них совпадает по фазе с током I,. другое находится в противофазе ° В результате рационального изменения направлений векторов 60 компенсирующих напряжений (для получения симметричной трехфазной системы напряжений) падения напряжения на обмотках трансформатора должны быть в 3 раз меньше, чем в извест 65

XÑ2

Второй вариант устройства (фиг. 3) особенно удобен для использования на тяговых подстанциях железных дорог, где уже установлена батарея ном, что обеспечивает повышение эФ= фективности и снижение габаритов устройства.

Если индексам чисел витков обмоток трансформаторов присвоить Hомера согласно обозначениям на схеме, то можно ввести два коэффициента трансформации:

1 6

К = — = -- .

WT W

Тогда параметры элементов устройства последовательной компенсации определяются из выражений:

Xà- XÜ

Х = К

2 Ха

Xä+X ь (1)

2 ХаXb+XbXc+XoXc хс К г Х +Хь где Х вЂ” емкостное сопротивле1 ние конденсаторной батареи 3; емкостное сопротивление конденсаторной батареи 4;

Хо,Xb — индуктивные сопротивлеи Хс ния соответственно проводов à, b и с системы.

Знак минус в выражении К(соответствует встречному включению о6моток 5 и б. Коэффициент трансформации К2 зависит от отношения нсминального напряжения конденсаторов к расчетному компенсирующему падению напряжения.

В частности, если требуется трехфазная симметричная емкостная компенсация (при X =Õb=Xc=X), имеем:

К = -1, 1 2 (2)

Хс2= 2

Схема устройства (фиг.3) предназначена для сетей среднего и высокого напряжений (от 3 кВ и выше), например для тяговых подстанций железных дорог с трехфазными трансформаторами. В этих случаях падение напряжения на элементах устройства соответствует номиналу конденсаторов (обычно 0,66-1 кВ) или превышает его (в этом случае производится последовательное соединение конденсаторов в батарее). В этом варианте исполнения второй трансформатор не требуется,а первый имеет только две обмотки 5 и б, к одной из которых подключена батарея 3. В формулах расчета параметров (1) и (2) прин имается К =1 °

955359

4 продольной компенсации в отсасывающем (заземленном) проводе. В этом случае требуется установка второй батареи 3, имеющей в три раза меньшее емкостное сопротивление и в девять раз меньшую мощность, с трансформатором 1, в качестве которого может быть использован, например, отсасывающий трансформатор типа ОМО-800/35-72У-1 с коэффициентом трансформации 1:1 и встречным включением обмоток.

Таким образом, без существенных затрат может быть увеличена степень продольной компенсации в два и более раз с полым Симметрированием напряжения по плечам нагрузки. Ожидаемый экономический эффект при этом составит не менее 20 тыс.руб. на одну тяговую подстанцию.

В сетях низкого напряжения предлагаемое устройство обеспечивает автоматическое встречное регулирование найряжения, компенсацию реак тивной мощности и усиление электрической сети. Это позволяет снизить мощность понизительных трансформаторов, уменьшить сечение линий и снизить таким образом общие затраты на устройства электроснабжения. Ожидаемый эффект от применения устройства в сетях низкого напряжения составляет 2-3 руб. на каждый киловатт мощности нагрузки.

Формула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизв свидетельство СССР

02 J 3/18, 1972 . свидетельство СССР

02 J 3/26, 1974.

3() 1. Авторское

Р 614496, кл. Н

2. Авторское

Р 547911, кл. Н

1. Устройство последовательной компенсации трехфазной сети, содержащее две конденсаторные батареи, включенные в разные фазы сети, и однофазный трансформатор, обмотки которого включены в различные фазы сети, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективнос10 ти и надежности, обмотки трбнсформатора включены встречно, причем одна из обмоток включена параллельно .одному из конденсаторов, а вторая обмотка включена в фазу сети, в ко15 торую не включен конденсатор.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения габаритов, оно снабжено „ дополнительным понизительным трансформатором, к обмотке низкого напря« жения подсоединен второй конденсатор, при этом первый конденсатор подсоединен параллельно обмотке трансформатора через дополнительную об25 мотку.

955359

Составитель Л.Дементьева ,Редактор Л.Горбунова 7ехред T.Nàòî÷êà Корректор И.Коста

Заказ 6462/68 Тираи 669 Подписи ое

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий .

113035, Иосква, Ж-35, Раушскан наб., д. 4/5

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