Устройство последовательной компенсации трехфазной сети Советский патент 1982 года по МПК H02J3/18 

(54) УСТРОЙСТВО ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЙ КОМПЕНСАЦИИ ТРЕХФАЗНОЙ СЕТИ

Изобретение относится к техническим средствам компенсации реактивной мощности, а также колебаний, отклонений и несимметрии напряжения в трехфазных электрических сетях различного напряжения и предназначено для применения в сетях с резкопеременными или несимметричными нагрузками, такими как крупные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, дуговые плавильные печи, электросварка и тяговые нагрузки.

Известно устройство для компенсации индуктивного сопротивления короткой сети, которое содержит три однофазных трехобмоточных трансформатора, две обмотки каждого из них включены в рассечку двух различных фаз, а к третьей подключена конденсаторная батарея. При этом каждый трансформатор включен в разные пары фаз 1.

Недостатком, указанного устройства является значительная суммарная мощность трансформаторов, из-за чего не обеспечиваются максимальный эффект на единицу мощности Элемен тов, минимальные габариты и стоимость устройства.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство последовательной кс лпенсации трехфазной сети, содержащее конденсаторные батареи, по крайней мере одна из которых под- соединена к соответствующей фазе сети посредством однофазного трансформатора И

Недостатком данного устройства

10 является то, что процесс симметрирования требует дополнительных элементов управления.

Цель изобретения - повышение эффективности и надежности.

15

Поставленная цель достигается тем что в устройстве последовательной компенсации трехфазной сети, содержащем две конденсаторные батареи, включенные в разные фазы сети, и

20 однофазный трансформатор,обмотки которого включены в различные фазы сети, обмотки трансформатора включены встречно, причем одна из обмоток включена параллельно одному из кон25денсаторрв, а вторая обмотка включена в фазу сети, в которую не включен конденсатор.

Устройство может быть снабжено дополнительным понизительным тран30сформатором, к обмотке низкого напряжения подсоединен второй конденсатор, при этом первый конденсатор подсоединен параллельно обмотке тра сформатора через дополнительную обмотку. На фигЛ показана принципиальная схема устройства с двумя трансформа торами; на фиг,2 - векторная диагра ма, поясняющая принцип действия устройства для случая произвольной симметричной нагрузки; на фиг.З схема устройства с одним трансформа тором (вариант). Схема (фиг.1) предназначена для сетей низкого напряжения (до 1000 В питающих, например, электродуговые плавильные печи, электросварочные агрегаты или асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. Устройство содержит два однофазных трансформатора 1 и 2 и две конденсаторные батареи 3 и 4. В сетях низкого напряжения падение напряжения на элементах ус тройства не превышает нескольких десятков вольт, поэтому требуется повыше ние напряжения на конденсаторах до величины, конструктивно приемлемой для силовых конденсаторов переменного тока. С этой целью трансформатор 1 содержит две обмотки 5 и б, включенные встречно в различные фазы сети, и дополнительную обмотку 7 с существенно большим числом витков. Трансформатор 2 с обмотками 8 и 9 используется только для повышения напряжения на батарее 4. Емкостное падение напряжения на первичной обмотке трансформатора 2 AUc отстает по фазе от тока 1с на 90° благодаря наличию батареи 4. В батарее 3 формируется ток, пропорци нальный комплексной разности токов IQ и 1 (показана штриховой линией) , которая по модулю { больше каждого из токов, в соответствии с встречным направлением обмоток 5 и 6. При этом указанная разность токов фаз трансформируется в обмотку 7 и конденсаторную батарею 3, уменьшаясь по модулю в соответствии с коэффициентом трансформации. Падение напряжения на батарее 3 сдвинуто по фазе на относительно комплексной разности токов Ig и Т.. Соответственно направлены векто рь- падений напряжения на первичных обмотках 5 и 6 трансформатора 1 AUa и одно из них совпадает по фазе с током If ,. другое находится в противофазе. В результате рациональ ного изменения направлений векторов компенсирующих напряжений (для полу чения симметричной трехфазной системы напряжений) падения напряжения на обмотках трансформатора долж ны быть в Y раз меньше, чем в изве ом, что обеспечивает повьааение эфективности и снижение габаритов устройства. Если индексам чисел витков обмоток трансформаторов присвоить номера согласно обозначениям на схеме, то можно ввести два коэффициента трансформации : Тогда параметры элементов устройства последовательной компбнсации определяются из выражений: К -X, Са:Х, .+Хь K -ii-bi-b-E-i-a, -емкостное сопротивление конденсаторной батареи 3; -емкостное сопротивление конденсаторной батареи 4 ; XQ,XJ, - индуктивные сопротивлеи Xf. ПИЯ соответственно проводов а, Ь и с системы. Знак минус в выражении К соответствует встречному включению обмоток 5 и 6. Коэффициент трансформации Kg зависит от отношения номинального напряжения конденсаторов к расчетному компенсирующему падению напряжения. В частности, если требуется трехфазная симметричная емкостная компенсация ( при ,) , имеем: К( -1, rf у c 2 1 с 2 Схема устройства (фиг.З) предназначена для сетей среднего и высокого напряжений (от 3 кВ и выше), например для тяговых подстанций железных дорог с трехфазными трансформаторами. В этих случаях падение напряжения на элементах устройства соответствует номиналу конденсаторов (обычно 0,66-1 кВ) или превышает его (в этом случае производится последовательное соединение конденсаторов в батарее). В этом варианте исполнения второй трансформатор не требуется, а первый имеет только две обмотки 5 и 6, к одной из которых подключена батарея 3. В формулах расчета параметров (1) и (2) принимается , Второй Вариант устройства (фиг.З) особенно удобен для использования на тяговых подстанциях железных дорог, где уже установлена батарея

продольной компенсации в отсасывающем (заземленном) проводе. В этом случае требуется установка второй батареи 3, имеющей в три раза меньшее емкостное сопротивление и в девять раз меньшую мощность, с трансформатором 1, в качестве которого может быть использован, например, отсасывающий трансформатор типа ОМО-800/35-72У-1 с коэффициентом трансформации 1:1 и встречным включением обмоток.

Таким образом, без существенных затрат может быть увеличена степень продольной компенсации в два и боле раз с полым Слмметрированием напряжения по плечам нагрузки. Ожидаемый экономический эффект при этом составит не менее 20 тыс.руб. на одну тяговую подстанцию.

В сетях низкого напряжения предлагаемое устройство обеспечивает автоматическое встречное регулирование напряжения, компенсацию реактивной мощности и усиление электрической сети. Это позволяет снизить мощность понизительных трансформаторов, уменьшить сечение линий и снизить таким образом общие затраты на устройства электроснабжения. Ожидаемый эффект от применения устройства в сетях низкого напряжения составляет 2-3 руб. на каждый киловатт мощности нагрузки.

Формула изобретения

включенные в разные фазы сети, и однофазный трансформатор, обмотки которого включены в различные фазы сети, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности и надежности, обмотки трйнсформатора включены встречно, причем одна Из обмоток включена параллельно .одному из конденсаторов, а вторая обмотка включена в фазу сети, в которую не включен конденсатор.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 Авторское свидетельство СССР 614496, кл. Н 02 J 3/18, 1972.

/ «иСлЭТ

. /

.3