Способ регулирования несимметричного напряжения Советский патент 1985 года по МПК H02J3/12 

гулирОвайия напряжения воздейст- напряжения под нагрузкой трансфорэуют на устройтсво регулирования

1160503 матора.

СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ НЕСИММЕТРИЧНОГО НАПРЯЖЕНИЯ опережакщей, отстающей и свободной фаз тяговой подстанции с трансформатором, оборудованным устройством регулирования напряжения под нагрузкой, путем изменения сопротивления установки продольной емкостной компенсации в отсасывающем проводе в зависимости от соотношения токов отстающей и опережающей фаз, отличающий,с я тем, что, с целью повьшения эффектив.ности регулирования несимметричного напряжения, измеряют емкостное сопротивление установки продольной емкостной компенсации, а также фазовые сдвиги токов отстающей и опережающей фаз относительно соответствующих напряжений фаз и в зависимости от соотношения токов определяют необходимое значение емкостного сопротивления Хс установки продольной емкостной компенсации из следующих выражений: sin {30 - on) Sm (бО-Уоп) ° .. C05 УОП

1

Изобретение относится к электроэнергетике для регулирования несим.метричного (т.е. разного по фазам в трехфазовой системе) напряжения тяговых подстанций Электрифицированных железных дорог переменного тока с установкой продольной емкостной компенсации и трансформатором, с устройством автоматического регулирования напряжения под нагрузкой (АРПН), а также может быть применено для подстанций общего назначения с несимметричным напряжением.

Известен способ регулирования несимметричного напряжения опережающей (UOH) отстающей (UOT) и свобод-ной (Upg) фаз тяговой подстанции с помощью симметричного по фазам регулятора АРПН (в дальнейшем имеется в виду только симметричный регулятор изменякщий число витков обмоток одинаково по всем трем фазам) 1

Недостаток этого способа - снижение эффективности регулирования из-з большой разности напряжений по фазам Это значит, что нельзя повысить напряжение на одной фазе с помощью АРП так как на другой фазе напряжение уже достигло максимально возможйого значения.

Эффективность регулирования повышается при совместном использовании АРПН с установками продольной . (УПК) и поперечной (КУ) емкостной компенсации. Последние, кроме своих основных функций, выполняют симметрирование напряжения, при этом снижаются разности напряжений между фазами.

Известна схема включения УПК, распространенная в отсасывающем проводе, где предлагается сопротивление УПК р отсасывающем проводе выбирать так, чтобы не бьшо влияния нагрузки одной фазы на напряжение другой фазы 21 .

В этом случае сопротивление УПК Хр Хр, где Xrt - сонротивление фазы

трансформатора и сети первичного электроснабжения (Ом/фаэу). Эффективно снижается разность напряжения между отстающей и опережающей фазами, если ток отстающей фазы (Igy) превосходит ток опережающей фазы (1 ЕСЛИ же lQf,Ig, те разность между напряжениями свободной и отстаницей значительна, что снижает эффективность регулирования АРПН.

Наиболее близким к предлагаемому является способ, при котором значи- хТельное снижение максимальной разности напряжения между Фазами достигает.ся пут« регулирования УПК в отсасывающем проводе по минимуму напряжения обратной последовательности, в зависимости от соотношения токов фаз. При этом сопротивление УПК

V 3( 1)

(О 2(п -1- п + 1)

где

от Р Чт о«

п

I,/.

Р« от Io(V

в таком способе регулирования несимметричного напряжения опережающей, отстающей и свободной фаз тяговой подстанции с трансформатором, оборудованным устройством регулирования напряжения под нагрузкой, изменяют сопротивления установки продольной емкостной компенсации в отсасывающем проводе в зависимости отсоотношения токов отстающей и опережающей фаз 3j.

Недостатки известного способа состоят в том, что при О п 1 с помощью УПК в отсасывающем проводе не достигается максимально возможное снижение максимальной разности напряжения, что снижает эффективность регулирования напряжения. )фективного регулирования с помощью АРПН можно достигнуть, минимизируя разности напряжений между фазами установкой УПК. Для однофазного электроподвижного состава (ЭПС) непосредственно не имеет значение уровень несимметрии на пряжения. Нежелателен для ЭПС - низкий уровень напряжения. Если на одной фазе (пусть А) с помощью АРПН достигнуто максимально возможное напряжение, то на других фазах (В и С) напря жение тем выше, чем меньше разность напряжения БД- Ь и Кд- Up. Поэтому следует минимизировать эти разности 41апряжения. . Цель изобретения - повышение эффективности регулирования напряжения Поставленная цель достигается тем,что согласно способу регулирования несимметричного напряжения опережающей, отстающей и свободной фаз

иГоу - JOT 5-1п(Уот 30) Jo-nsin (30 - /or.) - „ т (7oT-60)OanS4nf60-yon) ™ °

Эот51п(Уот-30)aonCOS Von„

-JoTS(.n() ° где Х - сопротивление фазы трансформатора и сети первичного электроснабжения. Ом/фазу; токи отстающей и опережающей фаз; фазовые сдвиги токов 1 относительно напряжений соответственно отстающей и опережающей фаз, сравнивают полученное емкостное сопротивление с измеренным емкостным сопротивлением и изменяют емкостное сопротивление установки продольной емкостной компенсации до получения необходимого значения, а затем измеряют напряжения отстающей, опережающей и свободной фаз и в зависимости от заданных уставок регулироваНИН напряжения воздействуют на устройство регулировайия напряжения под нагрузкой трансформатора. На фиг. 1 представлены диаграммы напряжения, поясняющие предлагаемый способ; на фиг.2 - устройство, реализующее способ. .. Устройство (фиг.2) содержит сетевой трансформатор 1, установку 2 Гдиог 23отХп5ипУот опг751и(60 Л Uon - 23оп XnS-in Уоп отХп sin (60 Uc6 :отХп 5 11(бО-Уот)-п, (бО

(2) тяговой подстанции с трансформатором, оборудованным устройством регулирования напряжения под нагрузкой, путем изменения сопротивления установки продольной емкостной компенсации в отсасывающем проводе в зависимости от- соотношения токов отстающей и опережающей фаз, измеряют емкостное со1противление установки продольной емкостной компенсации, а также фазовые сдвиги токов отстающей и опережающей фаз относительно соответствующих напряжений фаз и в зависимости от соотношения токов определяют необходимое значение емкостного сопротивле-. ния Х|, установки продольной емкостной компенсации из следующих выраженийпродольной емкости компенсации, трансформаторы 3 и 4 тока, трансформаторы 5-7 напряжения, блок 8 сравнения, датчики 9 и 10, блоки 11 и 12 определения требуемого емкостного сопротивления, блок 13 измерения емкостного сопротивления, блок 14 сравнения, устройство 15 регулирования продольной емкостной компенсации и устройство 16 регулирования напряжения под нагрузкой (АРПН). Главным в достижении поставленной цели изобретения является минимиза-. ция наибольшей разности напряжений между фазами. Докажем, что условием минимизации наибольшей разности напряжения является равенство нуля разности напряжения между фазами опережающей и отстающей при 1 или разности напряжения между свободной и отстающей фазами при Q IQT Разность напряжений между фазами определяется разностью потерь напряженил в этих же фазах. Потери напряжения в отстающей, в опережающей и свободной фазах соответственно равны: п)-.ХсЗГот5тУот-Хсаоп8 п() ) -ХсЗоп ifon Хс DOT s4n (60 - Уот) п)

51160503

.где К Хс/Х„.

Анализ потерь напряженияпроводит- 0 п 1. ся для двух случаев:, Перепишем (3) в следующем виде:

.(Д UOT JOT Хп УОТ t п (60+ Уо„) - к {s-in %т п, ,)

ruUon,: JonXn 2n,S-in%n-s.K,(60-%T)-K{n,S.r,%n-s n{60- 7от) UUcg 7oTXn 5 n (бО+%т.),-П,5-1пГбО-%„)

где К Хс/Х„;

V 2 тогда

Лиот ЛопХп 2п25-;л 5 пГбО.%р)-К(п,,5.п%-г-5 п()

|UUon 3onXn 2S4nVon n5,S.n(60-4or)-K(5-;n%n-n2S n(60-VoT) UUc6 7oпJfп n2S n(60-%)-s4п(6o-%„) Построим падение напряжения вотносительных единицах для случая А uU/IoT-X ; для случая Б -ди/Хо -Хп, (фиг.1) в зависимости от К для крайних точек п(п2) О и 1 и промежуточной ) 0,5, При этом примимаем %„, ,„ 30°. Как видно (фиг. 1а п., 0), минимум наибольшей разности напряжения (Го получится при К 1,5. Действительно, при К 1,5 наибольша разность. соответствует 5 , а при К 1,5 - 2 Р этом и ji больш . Аналогично получается SQ дпя п .0,5 и 1 (а также, для любого п:| в пределах 0-1) в точке пересечения прямых ф и (5) Это значит, что минимум наибольшей разности напряжения при 1д„ IOTполучается при ог ИЛИ Jy-f 07 и on. Для случая Б при 1оп IOT (Фиг.1б) аналогичными рассуткдениями получаем, что минимум наибольшего напряжения будет в точке пересечения прямых(Т) и( т.е. при UcB УО-С . образом, для минимизации наибольшей .разности напряжения между фазами необходимо так регулировать УПК, чтобы получить: цри Ion от Uon UOT или bUon uUoT(6) при Uc6 UOH или uUc6 A UOT . Закон регулирования УПК (2) для реализации условия (6) минимизации наибольшей разности напряжения полуТ-оп /IOT . тогда

А- 1.

Перепишем (3) в следующем виде: чим, подставив (3) в (6) и выполнив несложные преобразования. Устройство работает по следующему алгоритму. 1.Измерить емкостное сопротивление УПК (Хр) с помощью блока 13 (например, путем измерения тока и напряжения УПК).. 2.Измерить токи I с помощью трансформаторов 3 и 4 тока и их фазовые сдвиги относительно соответствующих напряжения с помощью датчиков 9 и 10, подключенных к трансформаторам 3 и 4 тока и трансформаторам 5 и 6 напряжения. 3.Сравнить IOT и I (jri (блок 8 срайнения). 4.1.ЕСЛИ IOT Ion то по выражению (2) блоку 11 определить требуемое емкостное сопротивление Х УПК (2). 4.2.Блоку 14 сравнения сравнить измеренное Х и требуемое х|, емкостные сопротивления. 4.3.При Хс 1 Хр дать команду на устройство 15 регулирования емкостного сопротивления УПК. 4.После выравнивания значений сопротивлений, т.е. при Хр Х, дать команду разрешения работы устройства 16 регулирования (АРПН) трансформатора 1 тяговой подстанции. 5.Измерить напряжение трех фаз U0T , UoriH Uc6 с помощью транс юрматоров 5-7 напряжения и при несоответствии с уставками регулирования UycT произвести устройством 16 регулирования регулирование напряжения трансформатора.