Электрическая трехфазная сеть с нулевой фазой Советский патент 1987 года по МПК H02J3/26 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрическим трехфазным сетям, иитаюии .м электроприемники, воснри- имчивые к нарушениям качества электроэнергии и электромагнитной совместимости, например устройства электронной техники.

Изобретение может быть использовано для электроснабжения различных по восприимчивости к нару1нениям качества электроэнергии и электромагнитной совместимости э.лектронриемников, например, обладающих pe,;iefiiibiM характером отклика на искажени.я качества питаюндих напряжений, а также электроприемников, нарун1ающих качества элекрической энергии и электромагнитную совместимость.

Целью изобретения является повьинение качества электроэнергии и электромагнитной совместимости при однофазных набросах мощности и коротких замыканиях путем снижения искажения качества фазны.х напряжений у восприимчивых к ним электроприемников.

На фиг. I и 2 представлены принии- пиа.льные схемы электрической трех(азпой сети.

Электрическая сеть (фиг. 1 и 2) содержит источник напряжения, фазы 2 --4 источника трехфазной системы напряжений, фазы 5-- 7 на приемном конце липни элект- роспабжепия, фазные и нулевой провода 8, 9 10, имею.цие сопротивления 7л1 -- , Zoi соответственно, нриемпики 11-20, наруп 1аю- nuie качество электроэнергии (КЗЭ), с сопротивлениями ZH, -ZH.,O приемники 21-29, восприи.мчивые к пару1пению КЭЭ, имеюпАие сонротивлепия Zn --Z-.ii, преобразователь 30 трехфазпой системы папряжепий без iiy/ie- вой в трехфазную систему напряжений с искусственной пулевой фазой, фазы 31--33 трехфазной системы с первой ис- кусствен.ной 1 улевой фазой, фазы 34-36т)е.х- фазной системы со второй искусственной нулевой фазой, пассивные элементы 37- -41, увеличивающие чувствительпость по панряже- нию фазы к току в фазе, соответственно с сопротивлениями Zj., Z« -Zg , Z, прием ник 42, нарушающий качество напряже1 ия и подключенный на линейное напряжение.

В электрической трехфазной сети приемники разделеиы на 1 руппы по территориальному признаку. В первую группу noc;ie раздела входят приемннки 11 -13 и 21 --25. во вторую - 14-16, в третью -- 17--20 и 26---29.

Каждая из групп приемников разделена на подгрунпы. Первая группа приемников разделена на нервую нодгрунну, в которую входят приемники 2 --25, воснриимчивые к нарун1епию КЭЭ, и вторую группу, в которую входят приемники 11 -13, наруп1аюпи1е КЭЭ. Вторая 1-руппа для примера пред- ставлепа только приемниками второй под- г руппы 14--16. Третья группа также разделена на подгру1Н1у, приемники которой 26--29 воснриимчивы к нарун1ению КЭЭ. и

0

5

0

5

0

5

0

5

подгруппу,составленную из приемников 17- 20, которые нарун)ают КЭЭ. Приемники, вхо- дяише в подгруппы, наруп1аю цие КЭЭ, подключены на фазные напряжения трехфазной системы с нулевой фазой (фиг. 1): 11 подключен к ;1инейн(зй фазе Ci и нулевой фазе О|, 12 - к bi и О| 13 - к ai и О| и т.д.

Приемники подгрунпы, воснрии.мчивые к нарун ению КЭЭ. нодключены на фазные напряжения трехфазной систе.мы с искусственной нулевой фазой, например приемник 21 подключен к Ь и нулевой искусственной фазе 0-2. а 23 между г- и Ov и т.п.

Систему трехфазных напряжений с искусственной нулевой фазой получают из трехфазной трехпроводной системы с помощью преобразователя 30, который может быть выполнен но схеме нейтрал.лера, двухавтотранс- форматорной схемы ( и друшх авто- и трансформаторных э,: ектромагнитных устройств.

Преобразовате„ |И 30 питаются от трехфазной системы напряжений без нулевой фазы. Они могут быть вынолнены с г альваничес- кп развязанными и связанными входными и выходными (газами. Так, .линейные фаз1)1 ai. Ь|. С| могут быть | альванически связаны с .линейными фазами л, b-i. Со.

В э.лектрической сети нриемники 21-23. воснриимчивые к парунлению КЭЭ, и прием- пики 1 1--13, нарушаюн1ие КЭЭ, подключепы к трехфазным системам нанряжений с раз.лич п-):ми искусственными ну.левыми фазами: 11-13 п о д к л ю ч е н Ь к ф а з н ы м 11 а и р я ж е н и я м с искусственной ну.левой фазой О-.), а 21 - 2: - к фазны.м напряжениям с нскусственной ну.левой фазой О.;. Приемники 11 -13 и 21-- 23 образуют одну территориа.льно связанную 1 рурл1у нри де.лении но территориальному признаку. Для каждой подгруппы и.ли от- де. нриемников нодгрунпы, нарун аю- щих КЭЭ,необходим индивидуальный разователь 30.

Такое вьпюлнение схемы электроснабжения обеспечивает одповременно различные соотноп ения .между чувствительнымн нанря- жениями к току нулевой фазы и линейных фаз, а именно 1шеде:1Ь 10 малую чувствительность искусственных пулевых фаз по сравнению с чувствительностью линейных фаз (для электроснабжения приемпиков, восприимчивых к нарунаению КЭЭ и э.чектро- магнитной совместимости) и в 2 - 7 раз боль- Н1ую чувствительность нулевой фазы но сравнению с чувствительностью линейных фаз (для приемников, нару|наю1цих КЭЭ и электромагнитную совместимость). Это обеспечивается разделе1и1ем нриемников па грунны и нодгрунпы и подключением раз.лич}1ых нод- rpyini к трехфазпым системам с раз.лич- 1Нз1м режимом нейтрали.,.,

Чувствительность линейных фаз представляет собой производную но току фазы от падения панряжения в линейной фазе, вызванного этим током в лючке подключения 1риемника. Чувствительность линейных фаз определяется режиме сети и равна НИИ источника Z(H) и

Zfnp). Например, ность равна

AU

при симметричном сумме сопротивле- линейного провода

в фазе А чувствитель Mm

AfM )

А I

dLi.,.4UA d 14. 4i.-«A IA

+ )

где AUft - приращение падения напряжения в фазе А, вызванное приращением тока Д1А; &иА(н),/1Црр)приращения падений напряжений

в фазе в источнике и линейном нроводе соответственно.

Чувствительность напряжения к току нулевой фазы представляет собой производную по току нулевой фазы от падения напряжения нулевой фазы, вызванного этим током. Чувствительность нулевой фазы определяется в несимметричном режиме сети при подключении однофазной нагрузки на фазное напряжение, например U,. Чувствительность нулевой фазы равна разности со- нротив.пения однофазного короткого замыкания (ZAKJOT) суммы сопротивлений фаз источника Z(uj и линейного провода Z((ip), т.е.

4 /°- Пт4т- и,., «tv. Ь Чо д1,

lim

AlvW

ли

- I i m

где ) и Л In

iUs у

AKi/o)

(Z,

A(u} A(nf) )

приращения напряжения и тока в нулевой фазе; Д АО--приращение фазного напряжения.

При подключении однофазного приемника между линейной и нулевой фазой приращение тока нулевой фазы Д1о равно приращению тока линейной фазы Д.

Расчеты и эксперименты показали, что в промьмнленных сетях чувствительность нулевой фазы в несколько (2-7) раз болыле чувствительности линейной фазы.

Электроснабжение трехфазной сети осуществляется следующим образом.

Приемники, нарущающие КЭЭ и электромагнитную совместимость, подключены на фазные напряжения с повышенной в несколько раз чувствительностью нулевой фазы, а восприимчивые к нарушению КЭЭ и электромагнитной совмести.мости приемники - между фазным и нулевым нрово- дом с нредельно малой чувствительностью нулевой фазы. Вследствие этого нарушения качества фазных напряжений в трехфазной системе с нулевым проводом (в том числе и при однофазных КЗ приемников) практически не влияют на качество фазных напряжений в трехфазной системе с искусственной нулевой фазой.

Создание предельно низкой чувствительности нулевой фазы сети для подключения восприимчивых к нарущению КЭЭ приемников и одновременное повьщ ение чувстви0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

тельности ii ieBoii (}1азы д.чя подключения нару1пающих КЭЭ приемников обеспечивается разделением приемников но территориальному признаку, да. 1Ы1ейщим разделением групп прие.мников на подгруппы н подключением подгрунн к трехфазным системам с различным режимом пулевой фазы. Такие варианты трехфазной сети обеспечивают существенное новышение КЭЭ и надежности работы восприимчивых приемников, так как при этом снижается степень влияния нарушающих КЭЭ прием |иков на режим работы восприимчивых к этим нарушениям приемников, т.е. обеспечивается их электромагнитная совместнмость.

Необходимость ги)вын1ения чувствительности искусственной нч левой фазы в 2 -Г) )аз обус.ловлена тем. что некоторые электронри- емники, BOciipnHM4i ii)e к нарушениям КЭЭ, мог ут Я11. ()чnliк; i; таких на- ру111ений, например при их вк, 1К)чепип и. щ отключепи). С ue. ibio дос 1 ижения электро- ма1 пптной совместимости э.:1ектроприем1П1- ког, достаточно Г Ознпкак)цис искажения уменьшить в 2 (относится к быстроизме- няющимся нарушениям, папример импульсным помехам) - 5 (относится к более д.111тельн1;1м помехам, папример снижениям напряжепия при КЗ, которое может д. 1И 1 ься 0,1--0,3 с) раз. Л,ля ог раничения отклонений напряжений на уровне 10-15% чув- ствтелыюсть искусственной нулевой ()азы по сравпению с чувствительностью линейной фаз111 приемника, пару1наюн|,его КЭЭ, не до.1- жна превышать 5.

Для увеличения чувствите.пьности ну.с- вой фазы в иегп пр; ;емника 26 может бьггь включен пассивный э. 1емент 38 (фн1 . 1).

Повышен не ч чзсгвптельности не ку ее i венной нулевой фазы по сравнению с чувствительностью /пп .ейно фаз1Л в 2 --7 раз вызвано с.пе.чу юп ui м н сооб ра жен и я м и.

Г1овы пепие чувствнтс.чы-юсгп искусственной нулевой фа.зы д, 1я 1 риемпиков, нару- н аю1цих КЭЭ, приводит к улучшению КЭЭ и электромагпитной совместимости восприимчивых к этим нарушениям приемников. Однако повышение этой чуветвительности более чем в 7 раз приводит к заметному снижению качества электроэиергии ириемников, нарун)аю1цих КЭЭ и электромагнитную сов- местимосгь. Так, увеличение этого показателя до 0- 2 может обусловить появление отклонений напряжения до 15--25% у приемников, нарущакицнх КЭЭ.

Снижение чувствительности нулевого п)о- вода (по сравпению с ч вствительпост1 ю липейно1 0 провода) менее чем в 2 раза .малоэффективно, так как возникающие при этом нарушения КЭЭ, вызванные мощп1 1мп быстроизмепяющимися прием пика ми, проникают уже не по нулевому, а но .линейным провода.м к прие.мникам, восприимчивым к нарушению КЭЭ. Для обеспечения КЭЭ и электромагнитной совместимости

- vBCnuiTejiijHOCTi) искусстве иной иу-левой фазы :()кс1 быть снижена за счет ограi U4HTc;ibiibi. iiaccuBisbix элементов 3840.

В этом, с.чучзе 41 с,тел,ует выбирать 1фи пониженных -лнзчепмях чувствите. пулевой |)азы {2 - 3 раза).

Включение оста.тьных электрон р нем пиков сети, не входящих в первую и вторую Ho;u )yiiiibi. может осуна-ствляться с помощью н)исоеди11ения их к линейным ()азам сети. При этом нрнемникн, иаруагающие КЭЭ и маловоснриимчивые к нару1нению. КЭЭ между собой включают либо в звезду, либо 15 Tpeyi o. ibiiMK и подключают к линейным фазам. В иоеледнем с,П -чае )Ие 5,:|ект- р()ирнеммиков 42 (фпг. i и 2), иарунизю- Н1НХ . на приемннки 21 23 может бь ть С 1ижено с номони.ю токоограничите, со11ротн1 лен 1Й .

5

Формула изобретения

1.Электрическая трехфазная сеть е нуле- Bofi фазой, содержащая подключенные к фазным проводам сети преобразователи трехфазной системы напряжений без нулевой фазы в трехфазную систему напряжений с нскуественн.ой нулевой фазой и электропри- емннки, отличающаяся тем, что, е целью но- вьпиения качества электроэнергии и электромагнитной созмеетимоети при однофазных наброеах моншости и коротких замыканиях путем снижения искажений качества фазных напряжений у восприимчивых к ним электроприемников, они подключены на фаз- иые иаиряжения трехфазной системы с искусственной ну.левой фазой нреобразователя, а электроприемники, наруигаюн ие качество электроэнергии и электромагнитную сов.мес- тимоеть, подключены на фазные напряже- )1пя т)ехфазной сети с нулевой фазой.

2.Э.лектрическая сеть по и. 1, отличающаяся тем, что носледовательно в цепь кскусст ве 1пой ну.леной фазы включен пас- спв1Н51Й элемент.

n vD

Со ,; гав|гге.:ь li. Л Упроипшкон

И. ВересК.()р)ект(1р . I. Иилипенко

Тираж 6 15 Подписное

;Н1 -ИИИ l ocy. i;-;pCTi;eiiiioro ко чмте ;: ((; Г по делам изобретений я отк|.

I I . 1(135, iVliicKiia. Ж .i.5. Рамиская наб., д. 4/5 11|)ои:п одс-; eiiii ,.iii;-pa(j)H4ei-Ki)e предприятие, г. Ужгород, .i. Проектиая, 4

Изобрете)1не относится к области электротехники. Цель изобретения - повьииение качества электроэнергии и электромагнитной совместимости при однофазных набросах мощности и коротких замыканиях путем снижения искажений фазных напряжений у восприимчивых к ним электроприемников. Для этого электроприемники, нарушающие качество электроэнергии и электромагнитную совместимость, подключены на фазные напряжения трехфазной сети с нулевой фазой. Электроприемники, восприимчивые к на- рущению качества электроэнергии и электромагнитной совмести.мости, подключены на фазные напряжения преобразователя трехфазной системы напряжений без нулевой фазы в трехфазную систему напряжений с искусственной нулевой фазой. I з.п. ф-лы, 2 ил. ё (Л 00 о 4 ГС 4