Симметрирующее устройство для трехфазной четырехпроводной электрической сети Советский патент 1982 года по МПК H02J3/26 

(54) СИММЕТРИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТРЕХФАЗНО ЧЕТЫРЕХПРОВОДНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ

1

Изобретение относится к-электротехнике и может быть использовано для компенсации токов обратной и нулевой последовательности и снижения несимметрии токов и напряжений фаз в трехфазных четырехпроводных сетях промышленкого, городского и сельскохозяйственного- назначения при подключении к ним однофазных нагрузок, изменяющихся по характеру и величине.

Несимметрия нагрузок по фазам низковольтной распределительной сети с нулевым проводом и пониженный коэффициент мощности вызывают увеличение потерь мощности и ухудшение качества напряжения у потребителей.

/

Известны симметрирующие устройства (СУ), которые используются в трех-2о фазных электрических сетях, выполненные на основе реактивных элементов с электрическими и электромагнитными связями 1.

Недостатком этих устройств является возможность их применения только в трехфазных трехпроводных сетях.

Известны также СУ, применение которых в трехфазных четырехпроводных сетях обеспечивает компенсацию только токов нулевой последовательности 2 - 51Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, предназначенное для симметрирования токов и напряжений трехфазных четырехпроводных электрических сетей с неравномерной нагрузкой фаз, содержащее дроссель, подключенный между двумя фазами, и конденсаторы, включенные между выводами дросселя и нулевым проводом, причем значение сопротивления конденсаторов равно 3 сопротивления нагрузки, а сопротивление дросселя равно -S1 сопротивления нагрузки Сб1

Недостатком данного устройства является то, что оно обеспечивает симметрирование и уравновешивание напряжений только при одном значении фазового уг3.98 ла нагрузки, равного Чн 50°, при этом установленная мощность устройства в семь раз превышает установленную мощность 5 эквивалентной однофазной нагрузки (вся нагрузка данного участка се ти может быть представлена в виде сим метричной трехфазной и однофазной). Сл довательно приведенное СУ имеет ограни ченный диапазон симметрирования и зна чительную установленную мощность. Цель изобретения - расширение диапа зона симметрирования и снижение мощности СУ при отклонении фазовых углов нагрузки. . Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее три реактивных симметрирующих элемента (дроссель и два конденсатора), дополнительно введены еще два реактивных элемента (дроссель и конденсатор), при этом на межфазное напряжение соответственно в порядке прямого следования фаз подключены три реактивных элемента (дроссель и два конденсатора), а два других элемента (дроссель и конденсатор) одними выводами подключены к фазам, а другими - к нулевому проводу сети. На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства на фиг. 2 - зависимость установленной мощности СУ Sj-. отнесен ной к мощности однофазной нагрузки 5я. от фазового угла нагрузки f ; на фиг.Звекторная диаграмма токов и пульсирующих мощностей, иллюстрирующая работу СУ. СУ содержит два дросселя 1 и 2 и три конденсатора 3, 4 и 5. Реактивные элементы 1, 3 и 4 соединены таким образом, что Дроссель 1 включен между фазами А и С, конденсатор 3 - между фазами А и В, а элемент 4 (конденсатор между фазами В и С. Дроссель 2 и конденсатор 5 включены соответственно меж ду фазами В и С и нулевым проводом (на фиг. 1-0). ТТредлагаёмое симметрирующее устройство позволяет осуществлять компенсацию токов обратной и нулевой последовательностей при изменении от- ЗО°до +30°с меньшей установленной мощностью СУ и заданным коэффициентом мощности со 50 на входе СУ. В общем случае трехфазную несимметричную нагрузку, элементы которой под,-соединены на фазовые напряжения, можно представить в виде эквивалентных симметричной и однофазной нагрузок. Поэтому ,.. 4 нализ схемы СУ проводим в предложении, что имеется только однофазная нагрузка ;0 Y У е поаключенная.jii фазное наК Н. ; пряжение (например между фазой А и нулевым проводом О). IРежим сети симметричен и уравновешен, если -i о.о, где и и - токи нулевой последовательности, создаваемое соответственно нагрузкой и СУ; )ц - токи обратной последовасоздаваемые соответственно тельности, нагрузкой и СУ. Из рассмотрения схемы СУ и с учетом условия (1) проводимости элементов 2 и 5 СУ определяются из выражений Проводимости элементов 1, 3 и 4 СУ определяются из уравнений -tcv,.. Чв)(3) 17 :огК и-Ь- н-Ч4 SinVl Vl xttjfl Зс.° Покажем энергетические характеристии СУ в зависимости от в и 4. Для предлагаемого СУ согласно выраению (З) имеем 3 - ® Н ли иначе при -30° имеем в 60°. Установленная мощность СУ, отнесенная к мощности однофазной нагрузки, может быть определена с учетом выражений {3) из формулы cv-h2ocvhl oc.H(l4;J.. Sj,, в зависи Установленная мощность мости от /н и б изменяется согласно кривым, изображенным на фиг. 2. Из этих зависимостей следует, что в практи чески важном диапазоне-Уз icj Тэ и при изменении фазового угла нагрузок по абсолютной величине от О до fн - ЗО установленная мощность S (2,3375,5)5н , при этом минимальное значение соответствует активной нагрузке, а входной коэффициент cos . Приведенная на фиг. 3 секторная диаграмма токов и пульсирующих мощностей иллюстрирует работу СУ. Предположим, что эквивалентная однофазная (активная) нагрузка, имеющая проводимость Yj подключена на напряжение UH Тогда ток нагрузки компенсируется суммарным током 3 создаваемым элементами 2 и 5 данного СУ, подключенными соответственно на напряжения ОцИ 0. Однако данные элементы создают дополнитель но пульсирующие мощности N2oQ,) которые необходимо компенсировать, что бы величина пульсирующей мощности в с ти была минимальной. Эти пульсирующие мощности компенсируются мощностя- ми N и создаваемыми элементами 1 и 3 данного СУ. Элемент 4 введен для достижения требуемого входного tcj-e. Приведем некоторые соотношения. Режим будет симметричным (u 0) И уравновешенными (0° О; 3 О), ) . Ч2ос: 5ос 0 или , 0 .где Пульсирующие мощности элементов в этом случае записываются (1) °Н- fn 12.,K N н . N„-6 госSH V Б В/ 2oc CiJi tfl Чое)4о«;J( 5ocy..,2 №)S, r - u V. 90 20 Э 20C3 20C r - /.. 50- 3 oo 5oc: Фазы векторов N, и N, соответст- 5Л Ч.Т1 fe венно равны ч - г г 2 Положительный эффект от использоваия изобретения заключается в более полой компенсации токов обратной и нулеой последовательностей при изменении характера несимметричной нагрузки и лучшения технико-экономических показателей работы низковольтных сетей с нуевым проводом. Формула изобретения Симметрирующее устройство для треХгфазной четырехпроводной электрической сети, содержащее дроссель и два конденсатора, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона симметрирования и уменьшения установленной мощности, в него дополнительно введены дроссель и конденсатор, причем упомянутые два конденсатора и дроссель включены на межфазное напряжение соот ветственно в порядке прямого следования фаз, а дополнительные дроссель и конденсатор подключены между фазными и нулевыми проводами. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Милях А. Н.,, Шидловский А. К., Кузнецов В. Г. Схемы симметрирования ощюфазных нагрузок в трехфазных цепях. Киев, Наукова думка , 1973. 2.Авторское свидетельство СССР № 458919, кл. Н 02 J 3/26, 1972. 3.Авторское свидетельство СССР № 461471, кл. Н 02 J 3/26, 1973. 4.Авторское свидетельство СССР № 51439О, кл. Н O2J 3/26, 1973. 5.Авторское свидетельство СССР № 537416. кл. Н 02J 3/26, 1975. 6.Авторское свидетельство СССР № 572872, кл. Н 02 J 3/26, 1976.