Симметрирующее устройство для трехфазной четырехпроводной электрической сети

Симметрирующее устройство для трехфазной четырехпроводной электрической сети

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалнсткческкх

Рвслублкк

982146 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 09,04.81 (21) 3271734/24-07 с присоединением заявки ЭЙ— (2З) П риоритет

Опубликовано 15.12.82. Бюллетень № 46

Дата опубликования описания 15.12,82 (13M Кл.

Н 02 3 3/26

9кударетиаииый комитвт

СССР ао делом изобретеиий и открытий (53) У К621.316.. 925 (088. 8 ) (72) Авторы изобретения

A. К. Шидловский, B. Г, Кузнецов, И. В. и А. В. Самков

Институт электродинамики АН Украинск (71 ) Заявитель

Г (54 ) СИММ ЕТРИРУК)Ш ЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТРЕХФАЗНОЙ

ЧЕТЫРЕХПРОВОДНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ

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 промышлен5 ного, городского и сельскохозяйственного. назначения при подключении к ним однофазных нагрузок, изменяюшихся по характеру и величине.

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

Известны симметрируюшие устрой— ства (СУ), которые используются в трех- io фазных электрических сетях, выполненные на основе реактивных элементов с электрическими и электромагнитными связями (13.

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 )-(5).

Наиболее близким к предлагаемому по технической сушности является устройство, предназначенное для симметрирования токов и напряжений трехфазных четырехпроводных электрических сетей с неравномерной нагрузкой фаз, содержашее дроссель, подключенный между двумя фазами, и конденсаторы, включенные между выводами дросселя и нулевым проводом, причем значение сопротивления кон1 денсаторов равно - сопротивления нагрузки, а сопротивление дросселя равно сопротивления нагрузки (6 1

Недостатком данного устройства является то, что оно обеспечивает симметрирование и уравновешивание напряжений только при одном значении фазового уг3 +3 =3 +3 =О н су н с где З„и 3ос токи нулевой последовао тельности, создаваемйе соответственно нагрузкой и СУ;

tt !

3Н и — токи обратной последоваН

I тельности, создаваемые соответственно нагрузкой и. СУ.

Иэ рассмотрения схемы СУ и с учетом условия (1) проводимости элементов

20 2 и 5 СУ определяются из выражений

2ocy 2 . (7l ) -j 7i(2

5ocy 2 I.ю ) У/2

2s — = Ч = = М n — - Р - е

5ocs 13 16 Н/

Здесь

Ч2осу ) и Ч

3 9S214 ла нагрузки, равного Чн 50, при этом о установленная мощность устройства в семь раэ превышает установленную мощность 5н эквивалентной однофазной нагрузки (вся нагрузка данного участка сети может быть представлена в виде симметричной трехфазной и однофазной). Следовательно приведенное СУ имеет ограниченный диапазон симметрирования и значительную установленную мощность. 16

Цель изобретения — расширение диапав зона симметрирования и снижение мощности СУ при отклонении фазовых углов нагрузки..

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее три реактивных симметрируюших элемента (дроссель и два конденсатора), дополнительно введены еше два реактивных элемента (дроссель и конденсатор), при этом на межфазное напряжение соответственно в порядке прямого следования фаэ 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 3п установленной мощности СУ S, отнесенной к мощности однофазной нагрузки 5„

1 от фазового угла нагрузки < на фиг.3 векторная диаграмма токов и пульсирующих мощностей, иллюстрирующая рабо 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 — О).

Предлагаемое симметрирующее уст- .

I ройство позволяет осуществлять компенсацию токов обратной и нулевой последовательностей при изменении от-30 до

+30ос меньшей установленной мощностью

СУ и заданным коэффициентом мощности

oose на входе СУ.

В общем случае трехфазную несимметричную нагрузку, элементы которой под; . соединены на фазовые напряжения, можно представить в виде эквивалентных симмет. ричной и однофазной нагрузок. Поэтому

6 ф анализ схемы СУ проводим в предложении, что имеется только однофазная нагрузка

1 (!

y > . е Н подключенная.4t фазное наН Н ! пряжение(например между фазой А и ну., левым проводом О).

Ф4

Режим сети симметричен и уравновешен, если

Проводимости элементов 1, 3 и 4 СУ определяются из уравнений

IY 1с 1/ . 2 1 — = (= — Sic Ч! + — cos Ч - — со5 Y x

Ун (cl 3 н 13 н 3 н

«0 8 е л!2

=У „= — р и Ч„- — coos Ч „6 0/е

4cyó% 1(. Я

Ун 4су Э н3 н3

= — Si 9 - — COSY --coS

° jt/ß и ъ! б) е

Ч3с

Покажем энергетические характеристики СУ в зависимости от О и тн, Для предлагаемого СУ согласно выражению (3) имеем с - 2 (Г3 < с 8 < 3 с Н, или иначе при -30о V 30 имеем

79 07< 8 60

Установленная мощность СУ, отнесенная к мощности однофазной нагрузки, мо/ и (2Я

5осу ° » 2» -.11,. + Ро осу= — Ос) 3 е и где "2О Э 2Ocu 2Ос

5 982146 жет быть определена с учетом выражений {3) из формулы

« ( где ( чн

+ см (о

50с

Пульсирующие мощности элементов в этом случае записываются (1) я -е н. jq» 10су» 2 (p М

Вн 6 2осу

ы7 (2ос (« g е

Установленная мощность 5 „в зависимости от (н и 6 изменяется согласно кривым, изображенным на фиг. 2. Иэ этих зависимостей следует, что в практически важном диапазоне 43<4+<75 и при изменении фазового угла нагрузок по абсолютной величине от Мн= 0 до Чн = 30 установленная мощность S z> — (2,3375,5) б„, при этом минимальное значение соответствует активной нагрузке, а входной коэффициент сов 6 =1 °

Приведенная на фиг. 3 секторная диаграмма токов и пульсирующих мощностей иллюстрирует работу СУ. Предположим, что эквивалентная однофазная (активная) нагрузка, имеющая проводимость Ун подключена на напряжение 0„° Тогда ток нагрузки компенсируется суммарным током Э создаваемым элементами 2 и

-о с1

5 данного СУ, подключенными соответственно на напряжения U > и б . Одна с. ко данные элементы создают дополнительнопульсируюшиемощности //pcs " 5ос ос которые необходимо компенсировать, чтобы величина пульсирующей мощности в сети была минимальной. Эти пульсирующие мощности компенсируются мощностями Й с„и N>о создаваемыми элементами 1 и 3 дайного СУ. Элемент 4 ввеЗЮ ден для достижения требуемого входного 1< О, Приведем некоторые соотношения.

Режим будет симметричным (u"=О)

° о -о 46 и уравновешенными (О = О; 3 = О), еслиЗ =-q3 +3 + 3 1=0 т. е. при У„+ о 4 (=з д s c)=

+a Y +с Ч5о =О, или е,а Ч +

2осу

"50 з 5ос 5ос

Фазы векторов й1 „и йз соответственно равны 6 2

Положительный эффект от использования изобретения заключается в более полной компенсации токов обратной и нулевой последовательностей при изменении характера несимметричной нагрузки и улучшения технико-экономических показателей работы низковольтных сетей с нулевым проводом.

Формула изобретения

Симметрирующее устройство для трех фазной четырехпроводной электрической сети, содержащее дроссель и два конден» сатора, о т л и ч а ю щ е е с я 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 соответственно 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. H. Шидловский А. К., Кузнецов В. Г. Схемы симметрирования однофазных нагрузок в трехфазных цепях.

Киев, "Наукова думка", 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

N. 458919, кл. Н 02 J 3/26, 1972.

3. Авторское свидетельство СССР № 461471, кл. Н 02 J 3/26, 1973.

4. Авторское с виде тельс тво СССР № 514390, кл. Н 02 J 3/26, 1973.

5. Авторское свидетельство СССР

Na 5374 16. Кл. Н 02 J 3/26 ° 1 975.

6. Авторское свидетельство СССР № 572872, кл. Н 02 J 3/26, 1976.

982146 Фгруза

Фиг. 1

ВНИИЛИ . Заказ 9729/76 Тираж 669 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4