Устройство для объединения энергосистем Советский патент 1977 года по МПК H02J3/34 

1

Изобретение относится к области электротехники, а именно к способам и устройствам повышения устойчивости и надежности работы объединенных энергосистем, путем объединения систем гибкими связями, обеспечивающими возможность их параллельной работы при различных частотах.

Известны устройства для объединения энергоси-стем с различными частотами на параллельную работу. В частности, известно устройство для объединения энергосистем с использованием асинхронной машины двойного питания 1. Иедостатком этого устройства является трудность токосъема при больших мощностях установки.

Известно устройство для объединения энергосистем, содержащее двигатель - генераторные агрегаты, связанные общим валом.

Это устройство наиболее близко к изобретению по технической сущности. Недостатком устройства является трудность создания асинхронизированных машин (с многоосевым возбуждением, большой мощности) 2.

Целью изобретения является упрощение и удешевление установки за счет отказа от использования асинхроиизированных синхрониых машин « применения обычных синхронных машин с одноосным автоматически регулируемым возбуждением.

Указанная цель достигается благодаря тому, что машины выполнены синхронными с одноосевьш автоматически регулируемым возбуждением, обмотки якоря их образуют

две параллельные ветви, иричем обмотки одноименных ветвей обеих машин соединены последовательно-согласно и подсоединены к одной из объединяемых энергосистем, обмотки другой параллельной ветви обеих машии соединены последовательно-встречно и подключены к выводам фаз другой из объединяемых энергосистем. При этом валы электрических машин связаны между собой таким образом, чтобы угол мелчду одноименными осями роторов составлял 90 эл. град.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства, где 1, 2 - обмотки якоря электрической машины, подключенные к первой энергосистеме; 3, 4 - обмотки, иодключенные ко второй энергосистеме; 5, 6 - роторы с обмотками возбуждения соответственно первой и второй машины; 7 - автоматически регулируемые возбздптели:, L/i, Lz - наиряжения объединяемых энергосистем; Il, /2 -

токи Б примыкающих линиях.

На фиг. 2 изображена векторная диаграмма напряжений связываемых энергосистем в координатах d и q, образуемых продольными осями роторов, расположенных под углом

90°. При этом q - координата, совпадающая с продольной осью ротора первой машины, а d - координата, совпадающая с продольной осью ротора второй машины. Работа устройств поясняется уравнениями Горева - Парка для составляющих токов и напряжений, в координатах d и , окончательным рещением которых являются выра жение для активных мощностей (получаемой со .стороны одной из энергосистем и выдаваемой в другую). Уравнения Горева - Парка для неявнополюсных машин с одинаковыми параметрами можно записать следующим образом: f/,,:2, + E, + B,; Ufiz 2JC + Е;, -id,; , a(-d. + id) + Xais,; Id, a (i, - dJ; -Lfa, 2xJ,,+ Ei + Ei. -U,,2x,i,., + . K/y, (.+ «.); h, ( где Xs - сопротивление рассеяния каждой из параллельных ветвей обмоток машины; ха- сопротивление реакции якоря; U,, Uii, L/a,, LJd, - составляющие напряжений V и t/2; ii Чг 2 -составляющие токов k и /2, соответственно притекающего из одной системы и оттекающего в другую; с./, c,i, - составляющие ЭДС в зазоре 9з rf. первой и второй синхронной машины; t/ , /д - токИ роторов соответственно первой и второй машины. Разрешив данные уравнения относительно составляющих токов и напряжений, можно получить выражения для активных мощностей PI и PZ, соответственно протекающей из одной системы и оттекающей в другую. Л..-..+..-/.. 2Г/Г. X ( + X(A + d.-f.; X P., Uq,-iq,,-td, 2 (X, + X,) X(Uc,.rh..-Ua.,-if, Из векторной диаграммы (фиг. 2) при условии равенства напряжений Ui следует:U,, U,., Ud - Ud, - и sin - , -где 6 - угол между .векторами напаяжений f/, и f/2. Имея в виду последние соотнощения, условия независимости величины перетока активмой мощности от угла между векторам напряжения UiEUz при заданном направлении и величина перетока находятся однозначно: -f/,sin-- ; |-- 2 f.n os где: - амплитудное значение тока ротора. При этом выражения для активных мощностей получаются в виде: р -р - г/ - (., + .,)/-Таким образом, обеспечив с помощью автоматического регулирования возбуждения изменение токов в обмотках роторов каждой из мащин по соответствующему (например, вышеприведенному) закону, достигают выполНения передачи заданной активной мощности независимо от величины угла между векторами t/i и /2, т. е. при различных частотах объединяемых энергосистем. Формула изобретения Устройство для объединения энергосистем с различными частотами для параллельной работы, содержащее две электрические машины, роторы которых объединены общим валом, отличающееся тем, что, с целью его упрощения, указанные электрические мащипы вынолнены синхронными с одноосевым автоматически регулируемым возбуждением, обмотки якоря их образуют две параллельные ветви, причем обмотки одноименных параллельных ветвей обеих мащин соединены последовательно-согласно и подсоединены к одной из объединяемых энергосистем, обмотки другой параллельной ветви обеих машин соединены последовательно-встречно и подсоединены к другой энергосистеме, при этом проольные оси роторов расположены под углом 90° друг к другу. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент Швейцарии № 429921, кл. 21d-, 5/01, 1958. 2. Патент ФРГ Л 1012371, кл. 21d2 42/04, 1967.

,.-,,

Ifr.