Устройство для автоматической компенсации напряжения несимметрии электрической сети Советский патент 1988 года по МПК H02H9/08 H02J3/18 

Фиг. /

Изобретение относится к электротехнике, в частности к области электрических сетей, и предпазначепо дп.я компенсированных сетей напряжением кВ,

Цель изобретения - повышение надежности работы комненг.ированной сетн и улучшеш-1е качества процессов . в ней.

На фиг, и 2 представлены функциональные схамы соответственно устройства для автоматической компенсации .напряжения несимметрии электрической сети и преобразователя переменного, напряжения в тгапряжение постоянного уровня; на фиг.З - схематичное изоб- конструкции транс(1юрматора для введения в сеть напряжения ис

подаются напряжения уставок соответственно и,р и Ujjj от блока задания (не показан)

Первый и второй выходы блока 10 управления ключам - подключены к уп- равляющим входам соответственно первой 17 и второйЛ8 групп ключей. Выходы (выводы) 19 и 20 трансформатора 3 под1шюче1Ш соответственно к ду- гогасящему реактору и земле. Выход 21 трансформатора 3 соединен,,например, с фазой С1 низковольтной сети. Выходы группы 22 выходов через соот- ветствую1п 1е ключи первой групгш 17 соединены с общей точкой. Выход 23 трансформатора.3 подключен к фазе b низковольтной сети, Бы.ходы группы 24 выходов через соответствующие

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрическим сетям. Оно предназначено для компенсированных электрических сетей напряжением 6-35 кВ и может быть использовано в воздушных и смешанных эл.сетях для резонансной настройки дуго- гасящих реакторов. Цель изобретения - повышение надежности работы компенсированной сети и улучшение качества процессов в ней. Если напряжение нейтрали больше заданного, .но менее граничного, то реверсивные счетчики 8 и 11 будут изменять свои состояния и через дешифраторы 9 и 12 и блок 10 управления ключами обеспечат переключение ключей 17 и 18. В результате будет изменяться величина и фаза вводимого в сеть напряжения и результирующее напряжеьше несимметрии сети, что определяет напряжение нейтрали. Если напряжение нейтрали станет меньше заданного, то на выходе преобразователя сигнал изменится и заблокирует прохождение счетных импульсов через логический элемент И 7. Счетчики будут хранить эту информацию. Если в сети изменится напряжение естественной несимметрии, то автоматическая система, работая в режиме обегания всех точек векторной диаг раммы, снизит напряжение нейтрали до заданной величины. 1 з .п . . сл с 4 со со ч

кусствешгой неспмметрии U, ; на фиг, 4-20 ключи второй группы V8 соединены со

:Векторная диаграмма напрялсений, ха- Ьактеризующая работу этого транс юр- матора.

К электрической сети (фи 1) подсоединен, трехфазный трансформатор 1, 25 между высоковольтной нейтралью которого и землей втшючеиы по еле до ват ел ь- но соединенные дугогасяпщй реактор 2 и трансформатор 3 для введения папря- йсепия искусственной песимметрии, К зО электрической сети также подключен тр.ансформатор 4 панргпкешш, К обмотке напряжения нулевой последователь- ности сети трансформатора 4 напряжения под1шючены последовательно соеди- .з,. ненные фильтр 5 основной ч.астоты, первый прео(5разователь б переменного нап- ряже1шя в напряжение постоянного уровня, логический элемент П 7, пер- вьй реверсивный счетчик 8, первый де 40 шифратор 9 и блок 10 управления ключами. Между вторым выходом первого реверсивного счетчика 8 и вторым входом блока.10 .управления ключами вклю чены последовательно соединенныедд

вторые реверсивные счетчик 11 и дешифратор 12, Между вторым выходом и вторым входом (реверса) каждого из реверсивных счетчиков 8 и П включены нервьш 13 и второй 1 4 триггеры пап- п равлений. Между входом фильтра 5 основной частоты и вторым входом логического элемента И 7 включен второй преобразователь 15 переменного напря- г:ени5Т в напряжеш5я постоянного уров- i-m, К третьему входу логического элемента И 7 подзшючен, генератор 16 счетных имнуотьсов. На вторые входы- преобразователей 6 и 15 иапряже 1ия

своей общей точкой. Выходы 25 и 26 трансформатора 3 подключены соответ- к фазе с ;. нулю той же сети. Преобразователь 6 или 15 пере менного тшпряжепия в снгнал постоян

; ного уровня содерхап включенные меж ду его первым входом и выходом нос- ледователъпо совцнпетше нороговый орган 27, с четчик 2о импульсов и де шифратор 29t Преобразователь содержит также последовательно соединенные генератор 30 счетных импульсов и логический элемент И 31 $ второй вхо которого подключен к второму выходу этого счетчика, второй вход порогового органа 27 подключен к второму входу преобразователя напряжения.

Из. трех стержнях (фиг,3) четырех стерж.г1е}зого магнитопровода 32 транс форматора 3 размещены фазные (допол нительные) обмотки 33-35, Обмотки 3 и 34 ответвления и по . одной секции с отват}злспияш1 соответствен но 36 и 37. Поверх трех обмоток 33- 35 размсщека четвертая обмотка 38, выводы которой подключены соответст венно к выходам 19 и 20 трансформа:тора 3, Четвертый стержень магнитопоовода 32 свободен от обмоток.

I .

Крайние ответвления секций 36 ;И 37 подключены соответственно к вы- ходак 2,1 и 23 трансформатора 3, Все

ответвления секцпи

36 и ответвления

соответствую

обмотки 33 подключен) к

щим вькодам группы 22 выходов. Все

ответвления секции

37 и

обмотки 34 подключе ы к

ответвления соответству

гаим выходам группы 24 выходов. Один

ключи второй группы V8 соединены со

своей общей точкой. Выходы 25 и 26 трансформатора 3 подключены соответ- к фазе с ;. нулю той же сети. Преобразователь 6 или 15 переменного тшпряжепия в снгнал постоян; ного уровня содерхап включенные между его первым входом и выходом нос- ледователъпо совцнпетше нороговый орган 27, с четчик 2о импульсов и де шифратор 29t Преобразователь содержит также последовательно соединенные генератор 30 счетных импульсов и логический элемент И 31 $ второй вход которого подключен к второму выходу этого счетчика, второй вход порогового органа 27 подключен к второму входу преобразователя напряжения.

Из. трех стержнях (фиг,3) четырех- стерж.г1е}зого магнитопровода 32 трансформатора 3 размещены фазные (дополнительные) обмотки 33-35, Обмотки 33 и 34 ответвления и по . одной секции с отват}злспияш1 соответственно 36 и 37. Поверх трех обмоток 33- 35 размсщека четвертая обмотка 38, выводы которой подключены соответственно к выходам 19 и 20 трансформа:тора 3, Четвертый стержень магнитопоовода 32 свободен от обмоток.

I .

Крайние ответвления секций 36 ;И 37 подключены соответственно к вы- ходак 2,1 и 23 трансформатора 3, Все

ответвления секцпи

36 и ответвления

соответствуюобмотки 33 подключен) к

щим вькодам группы 22 выходов. Все

ответвления секции

37 и

обмотки 34 подключе ы к

гаим выходам группы 24 выходов. Один

вывод (начало) обмотки 35 подсоединен-, к выходу 25 трансформатора 3. Концы обмоток 33-35 объединены и подключены к выходу 26 трансформатора 3.

Число секций обмоток 33 и.ЗА вообще может быть любым, приемлемым с технической точки зрения, в предлагаемом устройстве: принято по одной в каждой регулируемой обмотке.

К фазным обмоткам 33-35 (относи- тельно нуля низковольтной сети) трансформатора 3 прикладывается симметричная трехфазная система напряжений. Если числа витков в этих обмотках одинаковы, то сумма трек магнитных потоков в стержнях магнитопрово- да 32 равна нулю и ЭДС в четвертой обмотке также равна нулю. Если в одной из обмоток изменить число витков, то сумма трех магнитных потоков не будет равна нулю и в четвертом стержне магнитопровода возникает результирующий магнитный поток (поток нулевой последовательности). Этот поток наведет в четверток обмотке 38 ЭДС. Величина ЭДС и ее фаза зависят от разност51 чисел витков обмоток 33-35 трансформатора 3. Если зафиксировать числа витков обмоток 33 и 35 и секции 36 и-изменять число витков в обмотке 34 и секции 37, под 1слюченной к фазе Ь, то вектор вводи- мого напряжения несимматрии UH/, будет скользить по. линии, парал.пельной вектору фазного напряжения U (пунк тирная линия на фиг.4). Если зафиксировать числа витков обмоток 34 и 35 и секции 37, а изменять число витков в обмотке 33 и секции 36, то вектор вводимого напряжения несимметрии будет скользить по линии, параллельной вектору фазного напряжения Uq..

Поэтому- переключая числа витков в обмотках 33 и 34 и соответствукяцих секциях 37 и 36 с помощью ключей 17 и 18, можно изменять величину и фазу вводимого напряжения несимметрии UH i которое может компенсировать напряжение естественной несимметрии сети, йне . В контуре нулевой последовательности компенсированной сети действует результирующее напряжение несимметрии и„р

- Ung Уц

Автоматическая система действует следукхцим образом.

Пусть дугогасящий реактор 2 настроен в резонанс с сетью и, следовательно, напряжеьгае нейтрали Uo максимально. Пусть оно больше заданного и,е,, не менее граничного Й; , т.е.

и,

и

20

На выходах преобразователей 6 и 15 напряжения будут единичные логические сигналы. От генераторе - 16 импульсов через логический элемент И 7 на счетный вход первого реверсивного счетчика 8 проходят прямоугольные импульсы. Реверсивнь;е счетчики изменяют свои состояния и через дешифраторы 9 и 12 и блок 10 управления ключами обеспечат переключение ключей I7 и 18. В результате изменяются величина и фаза Б.тюдимсго в сеть напряжения UHH и результирующее напряжение несимметрии сети IJHt . Последнее определяет напряжение нейтрали, Автомаическая система работает в режиме обегания .всех точек векторной диагаммы по траектории, указанной на фиг.4. Сначала с помощью реверсивного счегчика 8, дешифратора 9, блока 10 управленр1-я кл:эчами и группы 17 ключей происходит переключекие всех ответвлений обмотки 33 и ее секции 36 трансформатора 3, подсоединенных к фазе о, низковольтной сети. Затем счетчик 8 резерснруется и благодаря peвepcивнo y счетчику 11, дешифратору 12, блок-/ 10 управления ключами и группы ключей 18 происходит переключение на следующее ответвление (ступень) обмотки 34 или ее секции 37. Далее ответЕ.чекня обмотки 33 и ее секции 36 переключаются в обратном порядке и т,д. Если напр.яжение нейтрали Ue станет менее заданного

и,о 5 на выходе первого преобразователя 6 сигнал изменится с единицы на нуль и заблокирует прохождение счетных импульсов через логический зле-. мент И 7. Счетчики 8 и П будут хранить эту информацию. Если в сети изменится напряжение естествеш-юй несим- - метрии, то автоматическая системвр работая аналогично описанному снизит напряжение нейтрали до заданной величины.

Преобразователь 6 переменного напряжения при Uo и,о работает так. На выходе порогового органа 27 появляются импульсы. Счетчик 28 сбрасыва ется этинн импульсами в нулевое сос- TOHiffle и поэтому на выходе дешифратора 29 будет единичный сигнал. Если станет Uo U,e , то на выходе порогового органа 27 напряжение станет -равным единице,; Через логический элемент И 31 от генератора 30 проходят счетные импульсы. Счетчик 28 считает до тех нор, пока на его втот- ром выходе не появится нуль. Тогда на в аходе дешифратора 29 тагоке появится нуль,, т.е. преобразователь 6 изменит свой выходной сигнал, Преоб- разователь 15 переменного напряжения построен аналогично, с той лищь разшщей, что щзи U/ i. U на выходе преобразователя 15 будет ед1-нп1чньй сигнал, а прн U(, Ua - нулевой, Поэтому нри однофазном замыкании на землю, когда резко возрастает и становится примерно равным фазному нан- ряжеш ю Цф, устройство блокируется в реверсивные счетчики 8 и 11 хранят предшествующую информацию..

Применение предлагаемого устройства позволит С1шзить до донуст 1-мых зн чешп напряжение несимметрии воздушных, смешанных электрических сетей и обеспечить резонанснзпо настройку дугогасящих реакторов, что существенно повысит наделсность работы электрн чесгагх сетей.

Фор м у л а и 3 о б р е т е н и. я

1, Устройство для автоматической компенсации напряжения несимметрни электрической сети, содержащее дуго- гасяпиш реактор, подютюченньй первым выводом к 3 ажиму для подютючения к , высоковольтному нулю силового трансформатора, трансформатор напряжения, подклгаченнызЧ к зажиму для подключени к сети, TpancitopMaTop для введешш напряжения искусственной неснмметрии одна из обмоток которого вкл очена между вторым выводом дугогасящего реактора и землей, отличаю- щ е е с я тем, что, с цехдыо поЕЬпяе- ния надежности и. улучшения качест- 1Ш процессов в компенсированной сети, I него введены последозательцо соединенные подключенный к обмотке пулевой последовательности трансформатора натфяжен.ия сети фильтр основной .частоты, первый преобразователь перемешюго напряжения .в напряжа здае постоянного уровня, логический эле

5 0 5

0

5

0

5

0

мент И, первьй реверсивный счетчик, первый дешифратор, блок управления ключами, последовательно соединенные вторые реверсивный счетчик и дешифратор, а также второй преобразователь переменного напряжения в напряжение постоянного уровня, два триггера направления, генератор счетных импульсов, две группы ключей, три дополнительные обмотки, две из которых имеют ответвления и секции с ответвлениями, обмотки расположещ на соответствующих стержнях четырехстерж- невого магнитопровода трансформатора для введегшя в сеть Напряжения искусственной несимметрни, причем первый вход второго реверсивного счетчика соединен с вторым выходом первого реверсипного счетчика, выходы второго дешифратора подключены к своим входам блока управления ключами, каждый из триггеров паправлг .ння включен между втopы i выходом и вторым входом соответствующего реверсивного счетчика, второй преобразователь переменного напряжения включен между входом фильтра основной частоты и вторым входом логического элемента И, к третьему входу ксторого подключен генератор счетных и;-5ггульсов, соответствующие ВЫХОД : блока управления клю- ча1-ш подключены к управляющим входам первой и второй групп ключей, ответвления первой дополнительной обмотки и все ответвления ее секции через ключи первой групггы сое.Щ1Н.ены с общей точкой, а последнее ответвошние секции подключено к фазе, являющейся первой в порядке прямого чередовахшя фаз низковольтной сети, ответвления второй дополни тельной обмотки и вс е ответвления ее через ключи второй группы соединены со своей общей точкойэ а последнее ответвление секции подкЛ1оче:ю к фазе, являющейся второй в порядке прямого чередозания фаз нкзковольпой сети, качано третьей дополнительной обмотки подю1ючено к . фазе, являющейся третьей в порядке прямого чередования фаз низковольтной сети, концы трех дополнительных обмоток объединены и подключены к нулю низковольтной сети, а обмотка, зключенн.ак между дугогасящим реактором и земпей, намотана поверх трех дсполшт.те. обмоток,

2, Устройство по п,I5 о т л и ч а - .ю щ е е с я тем, что преобразователь переменного напряжения в напряжение постоянного уровня содержит включеннь1ё1между его первым входом и выходом последовательно соединенные пороговый орган, счетчик импульсов и депгафратор, последовательно соединенные генератор счетных импульсов и

логический элемент И, причем второй вход последнего подключен к второму выходу счетчика импульсов, а выход - к второму (счетному) входу этого счетчика, Второй вход порогового органа подключен к второму входу преобразователя напряжения.

25 26

ii§

Редактор Л.Гратилло

Составитель О,Наказнал

Текред А.Кравчук .Корректор М.Максимишинец

Заказ 6086/54

Тиран 651

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. А/5

3 c

Подписное