Замкнутая электрическая сеть Советский патент 1974 года по МПК H02J3/06 H02G7/16 

1

Электрические сети имеют развитую многократно замкнутую систему линий электропередач различных ступеней напряжения, связанных между собой трансформаторами и автотрансформаторами.

Загрузка линий в значительной мере зависит от ступени напряжения, на которой распределяется мощность генерирующих источников и ступени непосредственного отбора мощности потребителями.

В связи с этим может наблюдаться перегруз линии электропередач более низких ступеней напряжения при недоиспользовании пропускной способности линий более высоких ступеней напряжения, в результате чего увеличиваются потери мощности и энергии в сети. Это приводит к необходимости принудительного перераспределения мощностей путем секционирования сети (но это снижает надежность электроснабжения) либо установки снециальных устройств.

Известны замкнутые электрические сети, содержащие силовые трансформаторы с включенным носледовательно с одним из них вольтодобавочным трансформатором, присоединенным к сети без сдвига по фазе.

Однако в указанных электрических сетях невозможно осуществить перераспределение мощностей в значительных пределах, а следовательно и осуществить эффективную плавку гололеда на линиях.

Предлагаемая электрическая сеть не имеет указанных недостатков благодаря тому, что вольтодобавочный трансформатор присоединен к линейным выводам силового трансформатора со сдвигом по фазе, например, в сторону опережения или отставания. С целью дальнейщего увеличения пределов регулирования потоков мощностей, протекающих по сети, второй силовой трансформатор снабжен последовательно с ним соединенным вольтодобавочным трансформатором, присоединенным как к линейным выводам силового трансформатора, так и к сети со сдвигом по фазе, например, в сторону соответственно отставания или опережения от силового трансформатора и сети.

На фиг. 1 представлена замкнутая электрическая сеть с одним вольтодобавочным трансформатором и перераспределением нагрузки на двух напряжениях; на фиг. 2 - представлена замкнутая электрическая сеть с одним вольтодобавочным трансформатором и .перераспределением нагрузки на одном напряжении; на фиг. 3 представлена замкнутая электрическая сеть с двумя вольтодобавочными трансформаторами, которую предпочтительно использовать для плавки гололеда; на фиг. 4 приведена векторная диаграмма напряжений

для схемы соединений на фиг. 1; на фиг. 5 приведены векторные диаграммы напряжений для схемы на фиг. 3.

Вольтодобавочный трансформатор 1 включен на линейных выводах трансформатора 2.

При включении вольтодобавочного трансформатора со стороны линейных выводов трансформатора вольтодобавочный трансформатор (ВДТ) 1 предлагается присоединить к линейным выводам трансформатора 2 таким образом, что каждая из фаз ВДТ с одной стороны присоедипяется к каждой из опережающих (либо отстающих) фаз трансформатора 2, а с другой стороны без дополнительных пересоединений подключается к шинам низшего или среднего напряжения трансформатора.

При необходимости загрузки либо разгрузки какой-то определенной линии вторые концы ВДТ включаются непосредственно к этой линии.

Имеющиеся в замкнутой сети трансформаторы связи между различными ступенями напряжения условно приведены в виде трансформатора 3. При этом сеть высшего напряжения представлена в виде пекоторой эквивалентной линии 4, а сеть более низкой ступени напряжения (на схеме среднего папрял ;ения трансформаторов) 5.

В частном случае, когда необходимо произвести перераспределение потоков мощности по линиям одной и той же ступени напряжения, возможно использование предлагаемого устройства по схеме, изображенной на фиг. 2. Для этой цели вольтодобавочный трансформатор, включенный на выводах трансформатора 2, Подключается по схеме, аналогичной выше описанной (фиг. 1), а линии кольцевой сети, в которых необходимо произвести перераспределение мощностей, подключаются одна 6 к выводам вольтодобавочного трансформатора, а вторая к выводам основной обмотки трансформатора 2 (без ВДТ).

Как видно из фиг. 4, результирующее напряжение на выходе трансформатора2 (f/ipes или 1рез) будет слагаться из напряжения обмотки трансформатора (й) и смещенного па угол 60° (или 120°) напряжения вольтодобавочного трансформатора (Ui).

В. зависимости от величины и знака напряжения вольтодобавочного трансформатора (Ui) вектор результирующего напряжения трансформатора 2 (L/ipes) будет смещаться в сторону отставания (опережения) от напряжения обмотки трансформатора 2 (f/a).

Вектор напряжения одноименной фазы

трансформатора 3 (из) отстает (либо опережает) вектор напряжения обмотки трансформатора 2 (Uz) на 120 ал. град, и в общем случае отличается от него по величине.

Разность между напряжениями t/i рез и UB приводит к протеканию ло линиям сети уравнительного потока мощности (Wjp). Величина

этого потока определяется величинами уравнительного напряжения (t/yp f/ipeg- Us) и суммарным сопротивлением контура: линия 4 - трансформатор 3 - линия б - трансформатор 2.

При изменении положения регулятора вольтодобавочпого трансформатора меняется угол между напряжением Ui рез и Оз, в результате чего изменяется величина уравнительного напряжения, и следовательно, величина уравнительного потока мощности (Wy), который, суммируясь или вычитаясь с рабочими потоками мощности по линиям, вызывает их перераспределение, регулируемое в широких пределах.

Электрическая сеть, представленная на фиг. 3, может быть использована в основном для плавки гололеда.

В качестве источников для плавки гололеда используются два полукомплекта 1 и 2 предлагаемого устройства, каждый из которых состоит из двух основных элементов: силового трансформатора 2 (3) и вольтодобавочного трансформатора 1 (8).

Для примера примем, что напряжение на выходе полукомплекта 6 отстает от напряжения на выходе полукомплекта 7. Тогда в полукомплекте 6 ВДТ 1 присоединяется к силовому трансформатору 2 так, чтобы каждая из фаз ВДТ 1, присоединялась с опережением фаз силового трансформатора 2 (фаза А ВДТ к фазе Б силового трансформатора и т. д.), а в полукомплекте 7 ВДТ в присоедипяется к силовому трансформатору 3 с отставанием от фаз силового трансформатора (фаза В ВДТ - к фазе А силового трансформатора 4 и т. д.). Вторые концы (линейные) ВДТ 1 и ВДТ 8 присоединяются к обогреваемой линии 9 так, чтобы один из них, например ВДТ 1, присоединялся без сдвига фаз, а ВДТ 8 присоединялся к другому концу линии 9 со сдвигом фаз, при котором выполнялось бы принятое условие опережения первого источника вторым. Для этого фазы силового трансформатора 3 через соответствующие фазы ВДТ 8 присоединяются к одноименным фазам линии 9. В данном случае фаза В ВДТ 8, присоединенная одним концом к фазе А силового трансформатора 3, вторым (линейным) концом присоединяется также к фазе А линии 9 (аналогично и другие фазы).

В результате создается цепочка: фаза В силового трансформатора 2 - фаза А ВДТ 1-фаза А обогреваемой линии 9 - фаза В ВДТ 8 - фаза А силового трансформатора 3. Аналогично для других фаз.

Работа предлагаемого устройства в схеме плавки гололеда поясняется векторной диаграммой напряжений, показанной на фиг. 5.

К одному из концов фазы А обогреваемой линии 9 приложено напряжение источника

1- Ue, определяемое векторной суммой напряжения фазы В силового трансформатора

2- f/2 и фазы Л ВДТ il с соответствующим

знаком, а к другому концу этой же фазы А линии 9 приложено напряжение источника 7-й, определяемое векторной суммой напряжений фазы А силового трансформатора 3 - {)з и фазы В ВДТ Q - Us с соответствующим знаком.

В зависимости от величины и знака напряжения ВДТ и ВДТ в векторы напряжения на выходе источников 6 (f/e) и 2 (U) каждый независимо друг от друга могут изменять свою фазу относительно напряжения силовых трансформаторов 2 (Uz и 3 (С/з) соответственно.

Разность между напряжениями f/e и U на выходе источников 6 и 7 приводит к протеканию ПО линии 9 тока плавки, величина которого определяется величиной напряжения

плавки UTISI UK-U и сопротивлением обогреваемой линии 9.

При изменении положения регулятора ВДТ (1,8 или обоих вместе) меняется угол между напряжениями Ue и (/т, в результате чего изменяется величина напряжения плавки f/пл, а следовательно, и величина тока плавки. Этим достигается относительно плавная (ступенями ВДТ) регулировка величины тока плавки гололеда как в начале плавки, так и в продессе ее осуществления.

Величина напряжения /пл зависит от пределов регулирования напряжения ВДТ, применяемых в схеме.

Устройство обеспечивает регулировку напряжения плавки от О до 0,5 f/ф и от 1,2 Уф до 2,3 f/ф при существующем диапазоне регулирования ВДТ и от О до 2,6 t/ф без разрыва

диапазона при повышении регулировочной способности ВДТ до 50% от номинального напряжения. Последнее технически осуществимо, но до настоящего времени не применялось за отсутствием необходимости.

Полная расчетная величина предела регулирования напряжения плавки гололеда составляет от О до 3,5 t/ф при доведении регулировочной способности ВДТ до 100% номинального напряжения силового трансформатора.

Предмет изобретения

1.Замкнутая электрическая сеть, содержащая снловые трансформаторы с включенным

последовательно с одним из них вольтодобавочным трансформатором, присоединенным к сети без сдвига по фазе, отличающаяся тем, что, с целью получения регулируемого в

значительных пределах перераспределения мощностей в протяженных электрических сетях, например, для плавки гололеда, вольтодобавочный трансформатор присоединен к линейным выводам силового трансформатора со

сдвигом по фазе, например, в сторону опережения или отставания.

2.Замкнутая электрическая сеть по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью увеличения пределов регулирования потоков мощностей, протекающих по сети, второй силовой трансформатор снабжен последовательно с ним соединенным вольтодобавочным трансформатором, присоединенным как к линейным выводам силового трансформатора, так и к

сети со сдвигом по фазе, например, в сторону соответственно отставания или опережения от силового трансформатора и сети.

а г с

а 8 с УР ра5 1

Т

ур раб

. а

fc5 с

L

J

Ступени ВДТ

J

9 иг.

Риг. 5