Устройство дискретного регулирования фазового сдвига напряжений сети

(ц 499595 Союз Советских Социалистических Республик.07.74 (21) 2048091/24-7 ением заявок2048090/24 -7 1. Кл," Н 01 Г 29/14Н 02 М 5/10 Н 02 Л 3/12 22) Заявлено с присоед и 2048089 (23) Приорите Государственный комите Совета Министров СССРпо делам изобретений Опубликовано 15.01.76, Бюллетень 3) УДК 621,316.728крыти та опубликов ия описания 09,07.7(72) Авторы изобретения В. А. Бошняга, Л, П. Калинин и В, М. Постолатийдел энергетической кибернетики АН Молдавской СС(71) Заявител ГО 4) УСТРОЙСТВО ДИСКРЕТНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ Ф СДВИГА НАПРЯЖЕНИЙ СЕТИ 2 ваго сдв моток. Э ность фа максима 5 учесть м общаязывается редавае статком 10Цель изобретения - повышение надежно"тиустройства в работе, увеличение его быстродействия и упрощение системы телемеханического управления. Это достигается тем, что ра бочие обмотки реактора одним концом объединены в общую точку, а к другому концу каждой из них подсоединены концы первичных обмоток трансформаторов одноименных фаз и две последовательно соединенные вто- О ричные обмотки трансформатора, не совпадающие по фазе с фазой реактора, Причем последовательно соединенные вторичные обмотки трансформатора могут принадлежать одной фазе трансформатора, следующей в по рядке принятого чередования за фазой реактора, и соединены согласно или могут принадлежать различным фазам трансформатора и соединены встречно.К концам указанных вторичных обмоток О могут быть подсоединены встречно дополниИзобретение относится к области электроэнергетики и преимущественно предназначено для электропередач повышенной пропускной способности.Известно устройство регулирования фазового сдвига напряжений сети, содержащее многофазный трансформатор и реактор. Первый выполняет функции силового трансформатора, втор ой - ф азор егулятор а.Контактная система фазорегулятора является наиболее вероятным источником повреждения, 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:истема регулирования под напряжением (РПН) должна при этом последовательно проходить все промежуточные ступени, что увеличивает время срабатывания,Синхронизация работы РПН фазорегуляторов, установленных на противоположных концах электропередачи, требует многопозиционной системы телемеханического управления, предусматривающей реализацию и контроль большого числа операций. Мощность обмоток поперечного сдвига (регулировочных обмоток) при максимальном значении угла фазоига 60 равна мощности рабочих обто означает, что у"тановленная мощзорегулятора в два раза превышает льную передаваемую мощность. Если ощность силового трансформатора, то становленная мощность агрегата окав три раза больше максимальной пеой, что является существенным недо- прототипа.-с - С Рс /-/2 тА 1 /./ с - (/ Рс + С 2 тАУстройство, показанное на фиг. 2, ооепечивает преобразование трехфазной системы напряжений питающей сети (О ь, Ьв, с) в две трехфазные системы выходных напряжений// / // // //(К (.1 в, сс и (/А, /в, /с ), между которы 50 ми может быть установлен фазовый сдвиг 0 или 120. Выходные напряжения образуются геометрическим суммированием вторичных напряжений трансформатора и напряжения на реакторе в соответствии с равен"твами:С А -РА + . 2 ТВА - / РА + -/2 ТС ./в: сРВ+ (2 ТС, /В - - Рв+ 2 ТА-С - -/Р + ( 2 Т/С - -/Р + -/2 ту 63Устройство, изображенное на фиг. 3, обеспечивает преобразование трехфазной системы напряжений питающей сети (с)А, Ьв, (с) в две трехфазные системы выходных напряже- в 5 тельные вторичные обмотки разноименных фаз трансформатора.Трансформатор и реактор могут быть снабжены обмотками управления, подключенными посредством выключателей к блоку управления.С целью улучшения нагрузочной характеристики параллельно первичной обмотке трансформатора и рабочей обмотке реактора могут быть подсоединены выключатели.Чтобы повысить быстродействие устройства, в качестве выключателей могут быть применены силовые управляемые вентили.С целью увеличения пропускной способности электропередачи коэффициент трансформации трансформатора может быть больше единицы.На фиг. 1, 2 и 3 изображена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства, варианты; на фиг. 4, 5 и 6 показаны векторные диаграммы, поясняющие статические состояния устройства. На фигурах приняты следующие обозначения: Ж, - обмотки трансформатора, Р, - его первичные обмотки, У 2, - вторичные, 1 РР - обмотки реактора, Ф,. - обмотки управления, н - начало, к - конец обмоток.Устройство, изображенное на фиг, 1, обеспечивает преобразование трехфазной системы напряжений питающей сети (УА, Ув, (/с) в З 0 две трехфазные системы выходных напряже // // // //ний (УА, Ув, Ос и 0 А, Ув, (с, между которыми может быть установлен фазовый сдвиг 0 или 180, Выходные напряжения образуются геометрическим суммированием вторичных напряжений трансформатора и напряжения на реакторе в соответствии с равенствами:(/А (РА (2 ТВ -/А- РА + (2 ТВ40УВ - . УРВ - Ятс св .: сРв + У 2 тс/ // // //ний (УА, Ов, Ос и ОА, Ов, 0 с), между которыми может быть установлен фазовый сдвиг 0 или 180. Выходные напряжения образуются геометрическим суммированием вторичных напряжений трансформатора и напряжений на реакторе в соответствии с равенствами: А =- (РА - (2 тв+ 2 тс (л - (РА - Ь 2 тс+// -В - . ./РВ -/2 ТА + Ь 2 ТС)С = РС (2 ТА + 2 тв0 с - /Рс - (2 тв+2 тАМежду сопряженными выходными напряже/ // //НИЯМИ устрОИСТВ (-/ А И -/А-/В И -В./С И//(lс ) устанавливается некоторый угол О,Закорачивание обмоток управления трансформатора и реактора осуществляют выключателями 1 и 2 соответственно, управление которыми осуществляется блоком 3. Значение фазового сдвига между трехфазными системами выходных напряжений, равное О, устанавливают закорачиванием обмоток управления трансформатора, а значение фазового сдвига, равное 180 (см. фиг, 1 и 3) и 120 (см. фиг. 2), - закорачиванием обмоток управления реактора. Блок управления выключателями обеспечивает два рабочих состояния устройства, исключая возможность одовременного закорачивания обеих обмоток управления, и одно переходное состояние, в котором ни одна из обмоток управления не закорочена.На фиг. 4, 5 и 6 показаны векторные диаграммы выходных напряжений для случая, когда обмотки управления трансформатора и реактора разомкнуты.При одинаковых сопротивлениях контуров намагничивания трансформатора и реактора приложенные напряжения поровну распределяются между первичными обмотками трансформатора и рабочими обмотками реактора, Если при этом коэффициент трансформации трансформатора (К) равен 1 (см. фиг. 1), 1 (см. фиг. 2) и 1/3l 3 (см. фиг, 3), то угол фазового сдвига между выходными напряжениями равен 90, 60 и 90 соответственно,Показанное на фиг. 4, 5 и 6, а состояние устройства не является рабочим, однако использование его может быть целесообразно в некоторых особых режимах (например, при коротких замыканиях в линии, когда целесообразно понижение напряжения).На фиг. 4, 5 и 6, б показаны векторные диаграммы выходных напряжений устройства при закорачивании обмотки управления трансформатора. В этом случае сопротивление контура намагничивания трансформатора шунтируется контуром короткого замыкания,В результате напряжения Ул, Ув, бс оказываются практически полностью приложенными к рабочей обмотке реактора и выходные напряжения фактически совпадают с приложенным, а фазовый сдвиг между ними равен О.На фиг. 4, 5 и 6, в изображены векторные диаграммы напряжений при закорачивании обмоток управления реактора, Б этом случае фазовый сдвиг между сопряженными выходными напряжениями равен 180 (см. фиг, 4 и б) и 120 (см, фиг, 5),Ввиду того что предлагаемое устройство обладает только двумя рабочими состояниями,управление такими устройствами, установленными на противоположных концах линии, иинхронизация их работы осуществляются помаксимально простой схеме телемеханического управления.В реальных условиях остаточное напряжение на обмотках закорачиваемого трансформатора или реактора отлично от нуля, чтообусловлено наличием активных сопротивлений и сопротивления рассеяния рабочих обмоток и обмоток управления. Поэтому установка значения угла фазового сдвига О, 120или 180 осуществляется с некоторой погрешностью. Если объем меди закорачиваемой обмотки управления равен объему меди вторичной рабочей обмотки трансформатора, то остаточное напряжение на первичной обмоткезакороченного трансформатора при номинаяьной нагрузке равно У,. Потери мощно-ти вцепи управления при этом равны активнымпотерям в меди вторичных обмоток трансформатора. Соотношение числа витков рабочихобмоток и обмоток управления определяетсярабочими параметрами выключателей. В частном случае, если напряжение питающей сети и ток нагрузки первичных обмоток трансформатора и рабочих обмоток реактора соответствуют рабочему напряжению и рабочемутоку выключателей, последние подключаютпараллельно гервичной обмотке трансформатора и рабочей обмотке реакгора. При этомотпадает необходимость в применении обмоток управл "ния, а из пепи нагрузки исключают сопротивление ра:сеяния и активное сопротивление первичных обмоток закорачиваемого трансформатора или реактора, что повышает общий КПД и улучшает нагрузочнуюхарактеристику устройства.В ряде случаев может оказаться целесообразным с увеличением нагрузки изменять нетолько угол 0 от 0 до 120 или 180, но и увеличивать напряжение в линии электропередачи. Это условие выполнимо, если коэффициентоансфовмации трансформатора больше единицы (К)1),Таким образом, устройство позволяет в зависимо:ти от нагрузки, путем закорачиванияобмоток управления трансформатора или реактора, осуществлять перевод электропередачи повышенной пропускной способности из режима, при котором между напряжениями,20 25 30 35 4045 50 55 60 65 прикладываемыми к сближенным проводам, установлен фазовый сдвиг О, на режим фазового сдвига 120 или 180, и наоборот,В связи с тем что в режимах малых нагрузок линия работает при 0=0 и все напряжение приложено к реактору, так как трансформатор закорочен, реактор может играть роль устройства, компенсирующего избыток зарядной мощности линии, и совмегцать функции элемента фазоповоротного устройства и компенсирующегоо реактора. Поэтому установленную мощность фазоповоротного устройства с учетом мощности трехфазного трансформатора, непосредственно входягцего в его состав, иучетом неооходимого повысительного питающего трансформатора можно считать равной двукратному значению максимальной передаваемой мощности.Составитель чикова ехр ография, пр. Сапунова, 2 едактораказ 1459 Изд.13 ИПИ Государственн по делам 113035, Москва, ДементьеваПодурушина 0 Тираж 963 го комитета Совета Министзобретений и открытийЖ, Раушская наб., д. 45 рректор Н, Аук Подписное СССР