Устройство для связи двух энергосистем Советский патент 1990 года по МПК H02J3/06 

fit/e. 1

315

вода асинхронизированной машины 1 из одного режима в другой при возбуждении от вспомогательного асинхронизи- рованного синхронного генератора 2„ Если до переключения машина 1 работала в двигательном режиме при подключении подвижных контактов фазо- сдвигающего устройства 5 соответственно к фазам А, В и С сети через трансформатор 6, то после переключения при изменении направления пере- гока мощности подвижные контакты фазосдвигающего устройства 5 будут подключены соответственно к фазам В, С и А сети с Это будет соответствовать генераторному режиму машины 1

Синхронная машина 3 будет работать в двигательном режиме. Регулирование перетока мощности осуществляется путем изменения величины тока возбуждения машин. В машине 1 это выполняется с помощью блока 4 регулирования возбуждения, получающего управляющий сигнал от блока 7 рассогласования о необходимой величине перетока мощности. Блок 8 выявления энергосистемы с дефицитом мощности определяет величину и направление необходимого перетока мощности из одной энергосистемы в другую путем сравнения параметров двух энергосистем, например частот, 2 ил о

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для гибкой связи источников переменного тока. Цель изобретения - улучшение качества электроэнергии в энергосистеме. В качестве фазосдвигающего устройства 5 используется переключатель фаз, необходимый для перевода асинхронизированной машины 1 из одного режима в другой при возбуждении от вспомогательного асинхронизированного синхронного генератора 2. Если до переключения машина 1 работала в двигательном режиме при подключении подвижных контактов фазосдвигающего устройства 5 соответственно к фазам А, В и С сети через трансформатор 6, то после переключения при изменении направления перетока мощности подвижные контакты фазосдвигающего устройства 5 будут подключены соответственно к фазам В, С и А сети. Это будет соответствовать генераторному режиму машины 1. Синхронная машина 3 будет работать в двигательном режиме. Регулирование перетока мощности осуществляется путем изменения величины тока возбуждения машин. В машине 1 это выполняется с помощью блока 4 регулирования возбуждения, получающего управляющий сигнал от блока 7 рассогласования о необходимой величине перетока мощности. Блок 8 выявления энергосистемы с дефицитом мощности определяет величину и направление необходимого перетока мощности из одной энергосистемы в другую путем сравнения параметров двух энергосистем, например частот. 2 ил.

Изобретение относится к электротех- „ где -f - частота напряжения

на выходе ВАСГ 2.

нике, а именно к устройствам для гибкой связи источников переменного тока.

Цель изобретения - улучшение качества электроэнергии в энергосистеме.5

На фиг,1 представлено устройство для связи двух энергосистем; на фиг. 2 - переключатель фаз.

Устройство для связи двух энер госистем содержит асинхронизиро- 30 ванную синхронную машину (АСМ) 1 и вспомогательный асинхрони - зированньш синхронный генератор (ВАСГ) 2 с одинаковым числом пар полюсов, синхронную машину (СМ) 3, блок 35 4 регулирования возбуждения, фазо- сдвигающее устройство 5 трехфазный трансформатор 6, блок 7 рассогласования и блок 8 выявления энергосистемы с дефицитом мощности (БВЭДМ).

В качестве фазосдвигающего устройства 5 используется переключатель фаз, содержащий подвижные контакты и неподвижные контакты фазы А 12 и 13, фазы 14 и 15 и фазы С 16 и 17, а также привод 18 переключателя. Фазосдвигающее устройство 5 подключено к трансформатору 6 со стороны неподвижных контактов 12-17.

Ввиду того, что для возбуждения АСМ 1 используется ВАСГ 2, имеющий с ней равное число пар полюсов, подключенный к той же энергосистеме через трехфазный трансформатор 6, то частота напряжения на выходе АСМ 1. задаваемая ВАСГ 2:

40

45

50

55

Частота f4 не зависит от частоты вращения вала, задаваемой СМ 3, равной п , т.е. ВАСГ 2 обеспеРс

чивает нормальную электромеханическую связь по частоте между энергосистемами о

Для достижения минимальных потерь мощности на ВАСГ 2, а следовательно его минимальных габаритов и максимального КПД, необходимо обеспечить в нем достаточное скольжение, т.е. достаточную величину &f0 Для этого необходимо выполнение неравенства

-Li- JU- Pa PC

примерно в 1,5 раза и более, что, на пример, при равенстве номинальных ве личин частот f, и f2 достигается со рс, тге„ числом пар

JQ меньшим р

отношением pa и полюсов рс

Перетоки мощности между энергосис темами можно обеспечить при работе АСМ 1 и СМ 3 в разных режимах: одной - в двигательном, другой - в ген раторном, в зависимости от направления перетока.

Для перевода СМ 3 из режима в режим трудностей не существует, а для перевода АСМ 1 из одного режима в другой при возбуждении от ВАСГ 2 нео ходимо фазосдвигающее устройство 5, иначе невозможно создать необходимую реакцию якоря АСМ, определяющую режи работы машины

f НЕа f 1 60 Q

.-Ј

5

0 5

0

5

0

5

Частота f4 не зависит от частоты вращения вала, задаваемой СМ 3, равной п , т.е. ВАСГ 2 обеспеРс

чивает нормальную электромеханическую связь по частоте между энергосистемами о

Для достижения минимальных потерь мощности на ВАСГ 2, а следовательно, его минимальных габаритов и максимального КПД, необходимо обеспечить в нем достаточное скольжение, т.е. достаточную величину &f0 Для этого необходимо выполнение неравенства

-Li- JU- Pa PC

примерно в 1,5 раза и более, что, например, при равенстве номинальных величин частот f, и f2 достигается со- рс, тге„ числом пар

JQ меньшим р

отношением pa и полюсов рс

Перетоки мощности между энергосистемами можно обеспечить при работе АСМ 1 и СМ 3 в разных режимах: одной - в двигательном, другой - в генераторном, в зависимости от направления перетока.

Для перевода СМ 3 из режима в режим трудностей не существует, а для перевода АСМ 1 из одного режима в другой при возбуждении от ВАСГ 2 необходимо фазосдвигающее устройство 5, иначе невозможно создать необходимую реакцию якоря АСМ, определяющую режим работы машины

Возможно использование фазосдвига- ющих устройств на реактивных элементах, но они увеличивают габариты системы и удорожают ее. В предлагаемом устройстве в качестве фаэосдвигающего устройства используется переключатель фаз, сдвигающий магнитное поле статора, а следовательно, и трехфазную систему напряжений ротора ВАСГ 2 на 120 эЛоГрад,, который создает вращающееся магнитное поле в роторе АСМ 1, также сдвинутое на 120 эл.град0 Допустим, что до переключения АСМ 1 работала в двигательном режиме, т.е. магнитное поле ротора АСМ 1 отставало от магнитного поля статора на 60 эл.град., при подключении первого 9, второго 10 и третьего 11 подвижных контактов фазосдвигающего устройства 5 соответственно к фазам А, В и С се-- ти (неподвижные контакты 12, 14 и 16) через трансформатор 6, После переключения при изменении направления перетока мощности первый 9, второй 10 и третий 11 подвижные контакты подключаются соответственно к фазам В, С и А сети (неподвижные контакты 15, 17 и 13), в результате чего магнитное поле ротора АСМ 1 сдвигается на 120 эл.град. в сторону опережения и магнитное поле ротора опережает магнитное поле статора на 60 эл.град Это соответствует генераторному режиму АСМ 1. СМ 3 работает в противоположном режиме. Регулирование перетока мощности осуществляется путем изменения величины тока возбуждения машино В АСМ 1 эту функцию осуществляет блок 4 регулирования возбуждения получая управляющий сигнал от блока 7 рассогласования о необходимой величине перетока мощности.

Блок 4 регулирования возбуждения выполнен из пар тиристоров встречно- параллельного включения, включенных в каждую фазу;.регулирование тока возбуждения в нем осуществляется пу тем изменения угла открытия тиристоров, определяемого сигналом от блока 7 рассогласования При работе тиристоров не вносятся субгармонические колебания в сеть, так кик тиристоры работают с частотой, равной частоте сети, и блок 4 не является преобразователем частоты.

БВЭДМ 8 определяет величину и направление необходимого перетока мощности из одной энергосистемы в другую

10

5

20

5

путем сравнения параметров двух энергосистем, характеризующих недос- таток мощности в энергосистема, например частот В -этом случае он должен быть выполнен на базе датчиков. частоты энергосистем. Получаемый в БВЭДМ 8 постоянный разностный сигнал по частоте, полярность которого зависит от соотношения частот, используется для управления устройством через блок 7 рассогласования; Блок 7 рассогласования осуществляет преобразование этого сигнала в сигналы двух видов: в сигнал с переменной полярностью, зависящей от необходимого направления перетока мощности,, для управления фазосдвигающим устройством 5 и в сигнал, имеющий постоянную полярность, но с величиной, зависящей от необходимой величины перетока мощности, для управления блоком 4 регулирования возбуждения. Сигнал постоянной полярности может быть получен с помощью двухполупериодного выпрямителя.

Таким образом, применение в устройстве для связи двух энергосистем ВАСГ, включенного в цепь возбужде- 0 ния АСМ, а также блока регулирования возбуждения, фазосдвигающего устройства, блока рассогласования и БВЭДМ повышает качество электроэнергии, так как устройство не содержит тнристорных преобразователей частоты, вносящих субгармонические колебания реактивной мощности и ухудшаю - щих качество электроэнергии,

Q Формула изобретения

Устройство для связи двух энергосистем содержащее агрегат из двух электрических машин, размещенных

5 на одном валу, одна из которых выполнена асинхронизированной синхронной с трехфазным ротором, другая - синхронной, статорные обмотки машины подсоединены каждая зажимом для

JQ подключения к соответствующей энергосистеме, трехфазный трансформатор, отличающееся тем, что, с целью улучшения качества электроэнергии в энергосистеме, в него ввес дены вспомогательный асинхронизйро- ванный синхронный генератор, размещенный на валу агрегата и имеющий равное число пар полюсов с асинхронизированной синхронной машиной, ротор5

ные обмотки этих машин соединены между собой, блок регулирования возбуждения, подключенный к статору вспомогательного асинхронизировэнного синх- ровного генератора, фазосдвигающее устройство, к входу которого подключена вторичная обмотка трансформатора, первичная обмотка трансформатора подключена к зажимам для подклю- чения к энергосистеме, соединенным с асинхронизировэнной синхронной машиной, выход фазосдвигающего устройства подключен к входу блока регулирования возбуждения, блок рассогла- сования, выходы которого подключены к управляющим входам фазосдвигающего устройства и блока регулирования возбуждения, блок выявления энергосистемы с дефицитом мощности, под-

12

15

9

т

га где f . и f„ ключенный к зажимам для подключения к энергосистемам и к входу блока рассогласования, причем числа пар полюсов машин выбраны из условия выполнения неравенства

Ji JK PC

частоты энергосистем, к которым подключены соответственно асинхронизиров анная синхронная машина и синхронная машина;

числа пар полюсов соответственно асинхронизиров энной синхронной машины и синхронной машины .

Р,а и PC

18

JU.zi

/J

11

0/ffЈ/rff/fa

paccoesra- cofartvfi

Фие.2