Устройство последовательной компенсации трехфазной сети

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветсникСоциалистическихРеспублик р 11955359(22) Заявлено 24.06.80 (21) 2943894/24-07 И 1) М. Кп. с присоединением заявки Мо Н 02 Л 3/18 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(23) Приоритет Опубликовано 300882, Бюллетень Мо 32 Дата опубликования описания 30.08,82 53) УДК 621. 316,761.2(088,8) В.С,Синев, В.М.Загидулин, В.М.Титови Е.И.ПашковгЦентральный научно-исследовательский и проектноконструкторский институт механизации и энергетикилесной промышленности и Соломбальский машиностроительныйз.авод(54) УСТРОЙСТВО ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЙ КОМПЕНСАЦИИ ТРЕХФАЗНОЙ СЕТИ. 25 30 Изобретение относится к техническим средствам компенсации реактив. ной мощности, а также колебаний, отклонений и несимметрии напряжения в трехфазных электрических сетях различного напряжения и преднаэначе" но для применения в сетях с резко- переменными или несимметричными нагрузками, такими как крупные асинхронные 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 батареяПри этом каждый трансформатор включен в разные пары Недостатком укаэанного устройства является значительная суммарная мощность трансформаторов, из-эа чего не обеспечиваются максимаЛьный эффект на единицу мощности злемен тов, минимальные .габариты и стоимость усТройства. Наиболее близким к предлагаемомуявляется устройство последовательной компенсации трехфазной сети, содержащее конденсаторные батареи, покрайней мере одна иэ которых подсоединена к соответствующей фазесети посредством однофазного трансформатора 21 .Недостатком данного устройстваявляется то, что процесс симметрирования требует дополнительных элементов управления.Цель изобретения - повышение эффективности и надежности.Поставленная цель достигается темчто в устройстве последовательнойкомпенсации трехфазной сети, содержащем две конденсаторные батареи,включенные в разные фазы сети, иоднофазный трансформатор, обмотки ко"торого включены в различные фазы сети, обмотки трансформатора включены встречно, причем одна из обмотоквключена параллельно одному иэ конденсаторов, а вторая обмотка включена в Фазу сети, в которую нв включен конденсатор,Устройство может быть снабженодополнительным понизительным трансформатором, к обмотке низкого на 955359пряжения подсоединен 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.З 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 повыше ние 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 2отстает по фазе от тока 1 с на 900 благодаря наличию батареи 4, В батарее 3 формируется ток, пропорциональный комплексной разности токов 10 и 1 Ь (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. 50Падение напряжения на батарее 3 сдвинуто по фазе на 90 О относительно комплексной разности токов 1 а и 1 ь. Соответственно направлены векторь. падений напряжения на первичных обмотках 5 и б трансформатора 1 ДУд и дУЬ, одно из них совпадает по фазе с током 1,. другое находится в противофазеВ 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 65ХС 2 Второй вариант устройства (фиг.З)особенно удобен для использованияна тяговых подстанциях железныхдорог, где уже установлена батарея ном, что обеспечивает повышение эф= фективности и снижение габаритов устройства.Если индексам чисел витков обмоток трансформаторов присвоить номера согласно обозначениям на схеме, то можно ввести два коэффициента трансформации:б К = - =-1, Ут ХВТогда параметры элементов устройства последовательной компенсации определяются из выражений:ХаХЬ Х = КХа с 2 Х +ХЬ(1)2 Хах+Хь Хс+Хохс Хс - К, Й -ю.г х,+хь где Хс - емкостное сопротивление конденсаторной батареи 3; емкостное сопротивление конденсаторной батареи 4; Хо,хь - индуктивные сопротивлеи Х ния соответственно проводов а, Ь и с системы.ЗНак минус в выражении К( соответствует встречному включению обмоток 5 и б. Коэффициент трансформации К 2 зависит от отношения нсминального напряжения конденсаторов к расчетному компенсирующему падению напряжения.В частности, если требуется трехфазная симметричная емкостная компенсация ( при Х=ХЬ=Х=Х), имеем: К= -1, 1 2(2)3Хс 2 =Схема устройства (фиг.З) 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) принимается К 2=14 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/35-72 Ус 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 тя. говую подстанцию.В сетях низкого напряжения предлагаемое устройство обеспечивает автоматическое встречное регулирование найряжения, компенсацию реактивной мощности и усиление электрической сети. Это позволяет снизить мощность понизительных трансформаторов, уменьшить сечение линий и снизить таким образом общие затраты на устройства электроснабжения. Ожидае. мый 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 экспертизвсвидетельство СССР02 Ю 3/18, 1972.свидетельство СССР02 Д 3/26, 1974. 1. Устройство последовательнойкомпенсации трехфазной сети, содержащее две конденсаторные батареи,включенные в разные фазы сети, иоднофазный трансформатор, обмоткикоторого включены в различные Фазысети, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения эффективнос ти и надежности, обмотки трансформатора включены встречно, причем однаиз обмоток включена параллельно .одному из конденсаторов, а вторая обмотка включена в Фазу сети, в ко торую не включен конденсатор.2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюснижения габаритов, оно снабженодополнительным понизительным транс"Форматором, к обмотке низкого напряжения подсоединен второй конденсатор, при этом первый конденсаторподсоединен параллельно обмотке трансформатора через дополнительную об мотку.,Редактор Л.Горбунова Техред Т.Маточка Корректор М.Каст 62/68 Тираа 669 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий . 113035, Москва, Ж, Рауюская наб., д. 4Зак Подписно филиал ППП Патентфф, г. Уагород, ул. Проектная