Устройство для симметрирования напряжения и компенсации реактивной мощности в трехфазной сети
Иллюстрации
Показать всеРеферат
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских
Социалистических
Республик
Опубликовано 07.,10,82. Бюллетень Мо 37
Дата опубликования описания 071082
Р М К, з
H 02 J 3/18
Н 02 J 3/26
Государственный комитет
СССР но делам изобретений и открытий (531 УДК 621. 316. .761.2(088.8) . spy ,Ц,. нП." Ийот Хнк „,.- .,", ) (72) А вторы изобретения
И.М. Туманов, А.И., Чивенков, В.Г. Рогацкий ьн ;;, 0-:
Горьковский политехнический институт им. А.А. Жданова и Управление Горьковской .железной дороги (71) Заявители,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СИММЕТРИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ
И КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОИ МОЩНОСТИ
В ТРЕХФАЗНОИ СЕТИ
1 2
Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для . симметрирарания напряжения и компенсации реактивной мощности в трехфазных .электрических сетях и электрифи" цированных железных дорогах переменного тока.
Известно устройство для компенсации реактивной мощности, содержащее параллельно соединенные регулировочную обмотку трансформатора, снабженную устройством для регулирования напряжения под нагрузкой, и установку для емкостной компенсации, состоящую из последовательно соединенных конденсаторной батареи, реактора и вторичной обмотки дополнительного трансформатора, первичная обмотка котородо присоединена н выходу.регулировочной обмотки трансформатора.
В трехфазном исполнении это устройство также может быть использовано для симметрирования напряжения трехфазвой сети переменного тока. Устройство ос;новано на регулировании реактивной .. мощности с помощью регулирования напряжения PJ .
Недостатками известного устройства являются усложнение его в результате наличия дополнительного трансформатора, снижение надежности и. быстродействия из-за применения в этом устройстве механических переключателей,которые имеют ограниченный ре" сурс числа переключений под нагрузкой".
Наиболее близким к предлагаемому является устройство для симметрирова" ния напряжения и компенсации реактивной мощности в трехфазной сети переменного тока,, содержащее трехфазный трансформатор с двумя вторичными об", мотками, каждая из которых снабжена: механическим регулятором напряжения
15 под нагрузкой и подключена параллельно первичной обмотке, причем в цепь одной вторичной обмотки последовательно включен реактор, а в цепь другой вторичной обмотки последова" тельно включены реактор и конденса торная батарея 2 .
Однако при трехфазном исполнении устройства, что необходимо при использовании его не только для целей ком25 пенсации реактивной мощности, но и для симметрирования напряжения питающей электрической сети, требуется 6 реакторов и 3 конденсаторные батареи, трехфазный трансформатор имеет две
30 вторичные обмотки и для его изготов964850 пения требуется много активных мате риалов.
Кроме того, устройство характеризуется низкой надежностью и быстродействием из-за использования в нем механических переключателей, которые 5 имеют ограниченный ресурс числа переключений под нагрузкой из-за механи.— ческого износа и электрической эрозии контактов.
Целью изобретения является повы- 10 шение надежности и экономичности.
Поставленная цель достигается тем, .что в устройстве для симметрирования напряжений и компенсации реактивной мощности в трехфазной сети, содержа- 15 цем трехфазный двухобмоточный транс- форматор, реактор и конденсаторную батарею, первичная обмотка трансформатора соединена в треугольник,вершины которого соединены с сетью,соответственно: одна — через реактор, вторая — через конденсаторную, батарею, а третья — через дополнительную конденсаторную батарею другой емкости, а вторичная обмотка соединена с помощью шести дополнительно введенных тиристорных ключей по схеме "реверсивный треугольник, каждая вершина которого с помоцью еще двух дополнительно введенных тиристорных ключей электрически связана с двумя разноименными фазами сети.
На фиг. 1 приведено устройство применительно к электроснабжению жеt лезной дороги переменного тока, схе ма; на фиг. 2 — .векторная диаграмма З5 токов и напряжений разных фаэ питающего трансформатора тяговой подстанции °
Устройство. состоит из трехфазного трансформатора 1, первичная обмят-4Q ка 2 которого соединена по схеме
"треугольник", причем вершины его одна через реактор 3, две другие че-. рез конденсаторные батареи разной емкости 4 и 5 подключены к определен-45 ным фазам трехфазной электрической сети,. а вторичная обмотка 6 посредством шести тиристорных ключей 7,8-12 соединена по схеме "реверсивный треугольник" и в свою очередь вершины . О
"треугольника" с помощью других шести тиристорных ключей 13, 14-18 под- . ключены каждая к одной иэ двух соответствуюцих фаз трехфазной электрической сети или к низковольтной сети с синфазным напряжением. Устройство изображено для случая симметрирования напряжения и компенсации реактивной мощности в электрических сетях электрифицированных железных дорог ,.переменного тока. В связи с этим устройство содержит тяговую сеть 19, которая питается от вторичной обмотки 20 трансформатора 21, устанавливаемого на тяговой подстанции. Другая . вторичная обмотка 22 трансформатора 65 используется для электроснабжения районных потребителей и, кроме того, от нее получает питание вторичная обмотка трансформатора через включенные тиристорные ключи 13-18.
Полное симметрирование токов и напряжений, а также полная компен-. сация реактивной моцности однофазных тяговых нагрузок (фиг. 2) возможны при включении в вершины "треугольника", образованного первичной обмоткой 2 трехфазного трансформатора 1, различных по величине и характеру реактивных элементов.
Необходимые величины реактивных сопротивлений в относительных единицах определяются по формулам:
A+ Ë В+4Л55С (1. 1) (У(4,533С -Д B ) X
1 165С-2Д » (1 2)
В{4,5МС .-A -В )
А- 435+4,465С
-" Л (4,МЬС -A -В ) где A — величина действительной части тока обратной последовательности нагрузки, взятой с обратным знаком в относительных единицахр
 — велцчина мнимой части тока обратной последовательности нагрузки, взятой с обратным знаком, в относительных единицах, С вЂ” величина мнимой части тока прямой последовательности нагрузки,, взятой с обратным знаком, в относительных единицах.
Например, при одинаковой нагрузке обоих плеч питания (1„ = 1р) и
cos(p нагрузки, равном 0,8, величины и В и С соответственно . равны
0,9196, †.0,3928 и 1,2. С учетом этого Х = -0,4;,Х2 = 6,1; Х = 2,16.
Знак минус показывает, что реактивное сопротивление должно быть индуктивным.
На фиг. 2 показаны токи IA, 1зи 1с, .которые протекают по обмоткам трансформатора тяговой подстанции без использования устройства. После включения устройства токи по обмоткам трансформатора резко уменьшаются и образуют симметричную трехфазную сисТеМу токов I>„ ° I.ev. и !ск .
Возможны 5 стационарных режимов работы предлагаемого устройства.
Режим "нормальный". Когда с помощью тиристорных ключей 7-12 вторичная обмотка трансформатора 1 закорочена, последний работает в режиме трансформатора тока, а напряжение. на реактивных элементах 3-5 определяется уровнем напряжения вторичной обмотки 20 -тягового трансформатора 21.
964850
Режим "снижение". Соответствует включенным тиристорным ключам 10-15, когда при неизменном напряжении пита-ния тягового трансформатора .напряжение на реактивных элементах уменьшено практически на)(2 Тот напряжения первичной обмотки трансформатора 1.
Режим "снижение 2". Соответствует включенным тиристорным ключам 7-9 и
13-15, когда напряжение на реактивных tp
1 элементах уменьшено на „-дч- от напря4 жения первичной обмотки трансформатора 1.
Режим "повышение 1". Соответствует 15 включенным тиристорным ключам 7-9 и
16-18, когда напряжение на реактивных элементах увеличено практически на
1 от напряжения первичной обмотки
21 х. трансформатора 1.
Режим "повышение 2". Соответствует включенным тиристорным ключам 10-12 и 16-18, когда напряжение на реактивных элементах увеличено практически
1 на -, г напряжения IAB, вс, !с . Таким
I образом,. используя геометрическое сложение и вычитание напряжений вторичной обмотки 20 тягового трансформато ра 21 с напряжением первичной обмотки 2О тягового трансформатора 21 с напряжением первичной обмотки 2 трансформатора 1, можно получить пять искретных уровней напряжения на реакивных элементах . При включении тирис-Зэ торных ключей 7-9 вторичная обмотка трансформатора 1 соединена по схеме
"прямой треугольник", а при включении тиристорных ключей 10-12 по схеме
"обратный треугольник". 46
Устройство для симметрированиянапряжения и компенсации реактивной мощности в трехфазной сети переменного тока выгодно отличается от известных тем, что требует для своего изготовления меньшее количество активных материалов (меди, трансформаторной стали и конденсаторных элементов), повышается надежность и быстродействие устройства за счет исключения механических регуляторов напряжения под нагрузкой.
Формула изобретения
Устройство для симметрирования напряжения и компенсации реактивной мощности в трехфазной сети, содержащее трехфазный двухобмоточный транс-форматор, реактор и конденсаторную, батарею, о т-л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и экономичности, первичная обмотка трансформатора соединена в треугольник, вершины которого соединены с .сетью соответственно:первая через реактор, вторая — через конденсаторную батарею, а третья — через дополнительную конденсаторную батарею другой емкости, а вторичная обмотка соединена по схеме с помощью шести дополнительно введенных тиристорных ключей по схеме "реверсивный треугольник ®, каждая вершина которого с помощью еще двух дополнительно введенных=тиристорных ключей электрически связана с двумя разноименными фазами сети.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
9 411574, кл. Н 02 J 3/18,,1974.
2. Авторское свидетельство СССР .
Р 655022, кл. Н 02 J 3/26, 1977 (про-.
:тотип).
Составитель Г.Дамская
Редактор Н.; Горват Техред .Sàáèíåû .Корректор О. Билак
Заказ 7680/40 Тираж 669 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35,. Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4