Устройство регулирования фазового сдвига напряжения сети Советский патент 1977 года по МПК H01F29/14 H02M5/10 H02J3/12 

Предлагаемое изобретение относится к электроэнергетике и предназначено преимущественно для электропередач повышенной пропускной способности. Известно устройство для регулирования фазового сдвига напряжения сети, содержащее трехфазные трансформаторы, один из которых выполняет функции обычного силового трансформатора, а второй - фазорегу лятора. Контактная система фазорегулятора является наиболее вероятным источником повреждений, снижающим надежность электропитания потребителей. Кроме того, при повторяющихся резких и глубоких перепадах нагрузки (плавильные печи, прокатные станы) необходимо минимально возможное время перехода от нулевого до предельного значения фазового сдвига между систе- мами выходных напряжений. Механическая система РПН должна при этом последовательно проходить все промежуточные ступени, что увеличивает обшее время срабатывания. Синхронизация работы РПН фазорегуляч торов, установленных на противоположных копнах электропередачи, требует многопоЗИЦИОИ1ЮЙ системы телемеханического уп- равления, предусматривающей реа тизацию и контроль большого числа операций. Мощность обмоток поперечногосдвига (регулировочных обмоток) при максималь ном значении угла фазового сдвига 6О равна мощности рабочих обмоток. Это знвр чит, что установленная мощность фазорвгу лятора в два раза превышает максимальнуж, передаваемую мощность. Если учесть мощность силового трансформатора, то общая установленная мощность агрегата будет в Три раза больше максимальной передаваемой, что является также недостатком прототипа. Цель изобретения - повышение надежное ти работы устройства, снижение установлвв ной мощности, увеличение быстрппеПствия и упрощение системы TeneNfexnnnspcKoro управления. Это достигается благ-опаря тому,, что указанные трехфазною TpanafiopMaropM вы- полнены из двух групп однофазных грансфор маторов, при этом первичные обмотки тран форматоров первой группы соединены в треугольник, к вершинам которого подсоединены концы первичных обмоток трансформаторов второй группы, начала которых подсоединены к питающей сети. Концы вторичнных обмоток транбформат.оров второй группы соединены в общую нулевую точку, а к началам вторишых обмоток присоединена общая точка обмотил. трансформиторов первой группы, соединенных между собой согласно и последовательно, причем каждый из указанных трансформаторов снабжен обмоткой управления, подключенной посредством выключателей к блоку управления. Для повышения быстродействия в качест ве выключателей применяют управляемые вентили. Для увеличения пропускной способности электропередачи коэффициент трансформации трансформаторов одной из групп больше коэффициента трансформации трансформаторов другой группы. На фиг, 1 изображена принципиальная электрическая схема предложенного устрой ства; на фиг. 2 - векторные диаграммы, поясняющие его бтатические состояния. Предлагаемое устройство обеспечивает преобразование трехфазной системы напряжений питающей сети (U.,U,, в две трех А о с / ( фазные системь выходных напряжений (Од, OgjUj.. и -д,ив,и ), между которыми может быть устаиовпен сЬазовыЛ слннг О или 18О . Обмотки v трансформаторов пеовов группы обозначены индексами cL , второй - 1 . Начала и концы обмоток обоэначены соох етственно букьа-ми и и к Индексы относятся к первичнь. i, индексы 2 - к вторичным обмоткам; W., -. обмотки управления. Выходные напряжения( О Ug,U )и (U, OR, О ) образуются геометрическим сум мированием вторичных напряжений .трансфо маторов обеих групп oi и | в соответствии с равенствами: .) 2dlCB UB 2eLCA .влЗакорачивание оомсп-х)к управления группы трансформаторов cL осуществляют выключателями В,при этом фазовый сдвиг равен 180 . Управление выключателями осуществляется блоком управления БУ, который обеспечивает два рабочих соединения устройства, исключая возможность щновременного включения обоих выключателей, и одно переходное состояние, при котором ни один из выключателей не . На фиг. 2а представлена векторная диаграмма выходных напряже ий для случая, когда обмотки ут(равления разомкнуты. Если сопротивление контура намагничивания трансформаторов группы d. больше в 5 раза соответствующего сопротивления трансформаторов группы р, то приложенные напряжения распределяются поровну между первичными обмотками трансформато1)ов обеих групп. Тогда при коэффициентах трааоформации К , - К д выходные напряжения уст ройств будут сдвинуты на угол 90 при разомкнутых обмотках управления ( в 9О ). Показанное на фиг. 2а состояние устройства rie является рабочий, однако его использование может быть целесообразным в некоторых особых режимах. (например при коротких замыканиях в линии). На фиг. 26 показана векторная диаграмма выходных напряжений устройства при закорачивании обмоток управления трансформаторов группы сС . В этом случае сопротивления контуров намагничивания трансформаторов группы oL шунтируется контуром . короткого замыкания, в результате чего напряжения Uj-,, . оказываются Практически полностью приложенными к первичным обмоткамГ трансформаторов группы .Р . Первичные и,следовательно, вторичные напряжения трансформаторов группы d- при этом близки к нулю, а угол фа-« зового сдвига , -Q- между выходными нап- ряжениями в этом случае практически О . На фиг. 2 в приведена векторная диа1. рамма напряжений при закорачивании обмоток управления трансформаторов группы р, В этом случае фазовый сдвиг между выхоаными напряжениями равен 180 , При одинаковых коэффициентах трансформации ( - К. в модули выходтгых напряжений при фл-. зовом сдвиге О и 180 одинаковы. Так как описываемое устройство имеет только два рабочих состояния, управление такими устройствами, установленными на противоположных концах линии, и синхронизации их работы осуществляются по максимально простой схеме телемеханического управления. При закорачивании обмоток управления трансформаторов группы cL нагрузку несут трансформаторы группы Р и наоборот. Цолесообропность установки фазового сдвига, равного Оили 18() , определяется величиной мощности, передаваемой но линия Так, в режиме холостого ходл и мпл,1Х наг. необходимо устанавливать угол сдвига О , а в режиме больших Harw рузок - 180 . Величина нагрузки, при которой электропередачу необходимо переводить из рюжима работы при фазовом сдвиге 0в режим работы при фазовом сдвиге 180 , определяется технико-экономическим расчетом. Анализ показывает, что значение этой нагрузки приблизительно в два раза меньше максимальной мощности, передаваемой по линии. Поэтому суммарная мощнос грилсформаторов группы f может быть в два раза меньше мощности, передаваемой по линии. Следовательно, суммарная мощность трансформаторсж группы ft должна быть в два раза меньще суммарной мощности трансформаторов группы сЛ t рассчи тываемых на максимальную нагрузку, а общая установленная мощность устройства равна полуторакратному (а не трехкратному, как у прототипа) значению максимальг ной передаваемой мшшюсти. В реальных условиях остаточные напряжения на обмотках закорачиваемых трансформаторов отличны от нуля, что обусло&лено наличием активных сопротивлений и сопротивлений рассеяния рабочих обмоток и обмоток управления. Поэтому установка значений угла фазового сдвига О или 180° осуществляется с некоторой погрешностью. Если объем меди закорачиваемой обмотки управления равен объему меди вторичной рабочей обмотки трансформатора группы Р (или двух вторичных обмоток трансформато ра группы х ), остаточное напряжение на первичной обмотке закорачиваемого трансф матора при номинальной нагрузке равно.и. Потери энергии в цепи управления при этом равны активным потерям в меди вторичных обмоток закороченного трасформатора, По условиям ведения режимов электропередач повышенной пропускной способност оборудованных предлагаемыми трансформаторными устройствами, трансформаторы гру пы 0 находятся в нерабочем (закороченном) состоящий при нагрузке от нупя до веко торого значения, равного мощности траноформаторов группы f , поэтому обмотка управления трансформаторов группы oL выполняется облегченной. Соотношение числа витков рабочих о&моток и обмоток управле1шя определяется рабочими параметрами выключателей. Если напряжение питающей сети и ток на- первичнъ1Х обмоток трансформаторного устройства соответствуют рабочему напряжению и рабочему току выключателей, последние подключают параллельно первичным обмоткам трансформаторов, При этом отпадает необходимость в применении обмоток управления, а из цепл нагрузки исключаются сопротивления первичных обмг.ток закорачиваемого трансформатора, что повышает обошй к.п.д. и улучшает нагрузочную характеристику устройст-. ва. Иногда с увеличением нагрузки целесообразно увеличивать напряжение в линии электропередачи. Этого можно достичь, если выбрать коэффициент трансфоомации трансформаторов груп пы ( больше коэффициента трансформации трансформаторов группы fb , т.е. Hj, Таким образом, предлагаемое трансформагторное устройство позволяет в зависимости от нагрузки путем зако ачива1:шя обмоток управления того или иного трансформатора осуществля1Ь перевод электропередачи повыщешшй пропускной способности из режима, при котором между на1фяж€ ниякш, прикладываемыми к сближенным проводам, установлен фазовый сдвиг О , в режим фагзового сдвига 180 и наоборот. Формула изобретения 1.Устройство для регулирования фазового сдвига напряжения сети, содержащее трехфазные трансформаторы, отличающееся тем, что, с целью повышение надежности электроснабжения потребнпге- лей и упрощения системы управления, трехфазные трансформаторы выполнены из двух групп однофазных трансформаторов, при этом первичные обмотки трансформаторов первой группы соединены.в треугольш1К, к вершинам которого подсо&динены концы первичных обмоток трансформаторов второй группы, начала которых, подсоединены к питающей сети, концы вторичных обмоток трансформаторов второй группы соединены в общую нулевую точку, а к началам вторичных обмоток присоединена общая точка о0моток трансформаторов первой группы, соединенных между собой СОРласно и последовательно, причем каждый из указанных трансформаторов снабжен обмоткой управления, подключенной посредством выключателей к блоку управления. 2.Устройство по п,1, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, в качестве выиупочателей применены управляемые вентили. 3.Уст1 ойство по П.1, о т л и ч а го- щ е е с я тем, что, с целью увеличения пропускной способности электрсмтередачи, коэффициент трансформации трансформаторов одной из групп больше коэффициента транез- формашш траксформг.торов другой группы.

IV,

JH

н ,/

1 .