Система электроснабжения Советский патент 1985 года по МПК H02J3/00 

1

Изобретение относится к технике и может найти применение в системах электроснабжения.

Целью изобретения является повышение уровней напряжения в режимах пуска и самозапуска двигателей.

На фиг. 1 и 2 приведена схема предлагаемой системы электроснабжения; на фиг.З - векторная диаграмма.

Система электроснабжения (фиг.1) содержит тр ансформаторы 1 и 2, вьшоды первичного напряжения ко.торых .через коммутационные аппараты 3 и 4 и внепшюю электрическую сеть 5 присоединены к источнику 6 питания, а выводы обмоток вторичного напряжения через коммутационные аппараты 7-и 8 присоединены к системам 9 и 10 вторичного напряжения, комплексную нагрузку, состоящую из двигателей 11-16, подключенных через распределительные сети 17 и 18 и коммутационные аппараты 19-24 к системам шин 9 и 10, и статической нагрузки 25 и 26, присоединенной через коммутационные аппараты 27 и 28 и распределительную сеть 17 и 18 к системам шин 9 и 10, причем вторые выводы двигателей 14 и 15 через дополнительный коммутационный аппарат 29 присоединены к системе шин 9, а вторые выводы двигателей 11 и 12 присоединены с круговой перестановкой фаз в сторону опережения через дополнительный коммутационный аппарат 30 к системе шин 10, при этом вторые выводы статорных обмоток двигателей 14 и 15 соединены также с одними выводами нейтрального коммутационного аппарата 31,- а вторые выводы статорных обмоток двигателей 11 и 12 - с одними выводами нейтрального коммутационного аппарата 32, причем вторые выводы коммутационHf.ix аппаратов 31 и 32 имеют общую точку соединения.

Система электроснабжения (фиг.2) дополнительно содержит резервные трансформаторы 33 и 34, выводы обмоток вторичного напряжения которых подключены через коммутационные аппараты 35 и 36 к системам ишн 9 и 10.

На фиг.З приведена совмещенная вокторняя диаграмма вторичных напряж ииГ фляи .о 1ф(л;глтаемой сис2019522

темы электроснабжения в режиме самозапуска двигателей, подключенных к системе шин 10.

Система электроснабжения (фиг.1)

5 работает следующим образом.

В нормальном режиме работы коммутационные аппараты 3,4,7,8,19,20, 21,22,23,24,27,28,31 и 32 включены, а коммутационные аппараты 2-9 и 30 отключены. В качестве расчетного возмущения примем трехфазное к.з. в распределительной сети 18, например, на выводах статической нагрузки 26j которое приводит к

15 снижению напряжения на системе шин 10 и выбегу двигателей 14-16. Во . время выбега двигателей 14-16 отключают коммутационный аппарат 31. После локализации места повреждения

20 отключением коммутационного аппарата 28 и восстановления напряжения на системе шин 10 включают коммутационньй аппарат 29.

25 Рассмотрим процессы, протекающие в системе электроснабжения в режиме самозапуска двигателей после проведенных коммутаций.

Группы соединения трансформаторов 1 и 2 выполнены таким, что вектор ЭДС вторичной обмотки трансформатора lEq, опережает вектор ЭДС вторичной обмотки трансформатора 2Eu2, режиме самозапуска на статорные обмотки двигателей 14 и 15

подают напряжение (j, равное геометрической разности фазных напряжений и, и и. систем шин 9 и 10, а на статорные обмотки двигателя 16 - фазное напряжение 0 Под действием напряжений и 12. и U2 в статорных обмотках двигателей 14-16 протекают токи, носящие активно-индуктивный характер.

Подача на статорные обмотки двигателей 14 и 15 напряжения tl|.j приводит к передаче по каждому трансформатору 1 или 2 мощности, потребляемой двигателями 14 и 15, и появлению в трансформаторах 1 и 2 и

50

внешней сети уравнительных потоков

мощности. Причем в такой системе электроснабжения при передаче активной мощности возникает переток реактивной, а при передаче реак55 тивиой - переток активной мощности. Величины перетока мощностей зависят от значений активной и реактивной мощности, потребляемой дни, и взаимных углов напряжений и токов и нагрузки.

рматор 1 от источагрузке протекает

5 ст, (1 )

i, + Q,, (2)

суммарная активная и реактивная мощность, потребляег мая двигателями 14 и 15i

суммарная активная и реактивная мощность, потребляемая двигателями 11-13; активная и реактивная мощность статической нагрузки 25;

взаимный угол между вектором напряжения вторичной обмотки трансформатора 1 и активной составляющей суммарного тока двигателей 14 и 15;

взаимный угол между вектором напряжения вторичной обмотки трансформатора 1 и реактивной составляющей суммарного тока двигателей 14 и 15; суммарные потери

активной и реактивной мощностей в трансформаторе 1 и прилегающей внешней сети 5.

орматор 2 от источк нагрузке протекает

(3) 5A 2 - 2 (4)

-активная и реактивная мощность двигателя 16;

сг2 активная и реактивная мощность статической нагрузки 26,

5 Чз взаимный угол

между вектором напряжения вторичной обмотки трансформатора 2

0и активной составляющей суммарного тока двигателей 14 и 15; tf4 взаимный угол 5между вектором

напряжения вторичной обмотки трансформатора 2 и реактивной сос0тавляющей суммарного тока двигателей 14 и 15; uPjj/ z суммарные потери активной и реак5тивной мощности

в трансформаторе 2 и прилегающей внешней сети 5. Пренебрегая в трансформаторах 1 и 2 и распределительной сети 5 падениями напряжения, для взаимных углов получаем: Cf, 60, (f 150° Cf; -60°, 30° тогда уравнения (1)-(4) принимают вид:

,5Р,-0,8ба,,Рг. (5)

а,,.о,8бР,.о,5с},.ад.,.а,„.йа, (6)

P,,-0,5P,.0,86Q,.P.P,,,.(.P, (7) aT,--0,86P, + 0,5Q,. W0

Обычно в режимах пуска и самозапуска коэффициент мощности двигателей cos cf 0,3-0,5. Таким образом, из выражений (3)-(8) следует, что трансформатор 1 и прилегающую

5 внешнкно сеть 5 загружают дополнительно реактивной мощностью и разгружают по активной мощности, а трансформатор 2 и прилегающую внешнюю сеть 5 разгружают по реактивной

мощности и загружают дополнительно активной мощностью. Такое распределение мощностей в предлагаемой.системе электроснабжения приводит к изменению уровней напряжения на

статорных обмотках двигателей.

Из совмещенной векторной диаграммы напряжений фазы а .вторичных лбмоток трансформаторов 1 и 2 сие- . 5 темы электроснабжения при примерн одинаковой суммарной активной и реактивной мощности двигателей 14 и 15 и двигателя 16 видно, что вследствие изменения активной и реактивной мощности, протекающей по трансформатору 2, поперечная составляющая падения напряжения SUti больше продольной составляющей Ы)т2 Напряжение на системе шин 10 несмотря на самозапуск дви гателей несколько ниже номинально Увеличение потока реактивной мощности в трансформаторе 1 приводит к увеличению продольной составлянл падения напряжения От( поперечная же составляющая SCi., вследст вие значительного уменьшения пото ка активной мощности в трансформа торе 1 незначительна, а при отрицательной активной мощности опере жает вектор ЭДС EQI , ведет к увеличению геометрической разност между векторами напряжений U д ligj . Напряжение на статорных обмотках двигателей 14 и 15 находит в пределах номинального, так как в этих пределах находятся напряже а угол между векнесколько больторами Ij ше 60. Следовательно, предлагаемая система электроснабжения позволяе поддерживать на статорных обмотка двигателей в режиме их пуска или самозапуска напряжение, равное примерно номинальному. Кроме того, она позволяет сохранить напряжение на статорных об мотках двигателей 11-15, подключенных на геометрическую разность напряжений систем шин 9 и 10 при к.з. в распределительной сети 17 или 18. Для этого в нормальном ре жиме работы включены коммутационные аппараты 29 и 30 и отключены, коммутационные аппараты 31 и 32. Такое подключение двигательной на1:рузки при примерно одинаковых эквивалентных параметрах двигателей 11 и 12 не ухудшает технико экономические показатели системы электроснабжения в установившемся 52 , 6 режиме работы,так как возникающие в трансформаторах 1 и 2 и внешней сети 5 перетоки активной и реактивной мощности взаимно компенсируются. При исчезновении питания, например, на системе шин l6, вызванном к.з. на статической нагрузке 26, на статорные обмотки двигателей 11-15 подается напряжение от системы шин 9, а после отключения к.з. коммутационным аппаратом 28 и восстановления напряжения на системе шин 10 - разность напряжений систем шин 9 и 10. Общей точкой соединения статорных обмоток двигателей 11-15 при исчезновении питания является место к.з. Следовательно, в таких режимах питание двигателей 14 и 15 сохраняется практически полностью. В самозапуске принимает участие только двигатель 16. При этом напряжение на системе шин 10 снижается незначительно. При авариях в сети, питающейся от системы шин 9, режимы работы системы электроснабжения аналогичны описанным для системы шин 10. Круговая перестановка фаз в сторону опережения при подключении вторых выводов статорных обмоток двигателей 11 и 12, первые выводы которых присоединены к системе шин трансформатора 1 с опережающим вектором ЭДС, создает поворот вектора ЭДС трансформатора 2 с отстающим ве1стором ЭДС на 120 в сторону опережения. Последнее необходимо для обеспечения требуемых уровней напряжения на статорных обмотках двигателей, подключенных к системе шин 9 при их самозапуске. Режимы работы системы электроснабжения, приведенной на фиг.2, аналогичны режимам системы электроснабжения показанной на фиг.1. Резервные трансформаторы 33 и 34 служат для замены трансформатбров 1 и 2 в случае их отказа. Для обеспечения работоспособности этой системы электроснабжения группа соединения резервного трансформатора выбирают такой же, как и у трансформатора, который он заменяет.

1. СИСТЕМА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ, содержащая источник питания, внешнюю электрическую сеть, два трансформатора, распределительную электрическую сеть и комплексную нагрузку, при этом вьшоды первичных обмоток трансформаторов через коммутационные аппараты и внешнюю электрическую сеть присоединены к источнику питания, а выводы вто- ричных обмоток - к системам шин вторичного напряжения, причем системы шин вторичного напряжения разъединены, а комплексная нагрузка, в том числе двигатели, подключена своими одними выводами через коммутационные аппараты и распределительную сеть к системам шин вторичного напряжения, отличающаяся тем, чта, с целью повышения уровней напряжения в режимах пуска и самозапуска двигателей, она содержит дополнительные коммутационные аппараты, а группы соединения трансформаторов выполнены такими, что вектор ЭДС вторичной обмотки одного трансформатора опережает вектор ЭДС вторичной обмотки другого трансформатора на 60, а двигатели разделены на две группы, причем вторые выводы одной группы двигателей, подключенных первыми выводани к системе шин трансформатора с опережающим вектором ЭДС, присоединены с круговой перестановкой с S фаз в сторону опережения через до(Л полнительные коммутационные аппараты к системе шин трансформатора с отстающим вектором ЭДС, а вторые выводы другой группы двигателей,подключенных первыми выводами к системе шин трансформатора с отстающим вектором ЭДС, присоединены через дополнительные коммутационные аппараты к системе шин трансформатора с опережающим вектором ЭДС, причем вторые выводы каждой из этих групп двигателей соединены с дополнительными коммутационными аппаратами, соединенными в звезду. 2. Система поп.1, отличающаяся тем, что дополнительно к каждой системе шин подключен резервный трансформатор, группа соединения которого выполнена таким образом, что вектор ЭДС его вторичной обмотки совпадает по фазе с вектором ЭДС вторичной обмотки трансформатора, питающего данную систему шин.

34 (

ш

1,

73

/7|

тш

ю

ffl

К

50we.3