Электрическая трехфазная сеть с нулевой фазой

 

Изобрете)1не относится к области электротехники . Цель изобретения - повьииение качества электроэнергии и электромагнитной совместимости при однофазных набросах мощности и коротких замыканиях путем снижения искажений фазных напряжений у восприимчивых к ним электроприемников. Для этого электроприемники, нарушающие качество электроэнергии и электромагнитную совместимость, подключены на фазные напряжения трехфазной сети с нулевой фазой . Электроприемники, восприимчивые к нарущению качества электроэнергии и электромагнитной совмести.мости, подключены на фазные напряжения преобразователя трехфазной системы напряжений без нулевой фазы в трехфазную систему напряжений с искусственной нулевой фазой. I з.п. ф-лы, 2 ил. ё (Л 00 о 4 ГС 4

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СО!!ИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5 ) 4 Н 02 J 3 26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3876144/24-07 (22) 02.04.85 (46) 15.04.87. Бюл. № 14 (71) Институт электродинамики АН УССР (72) А. К. Шидловский, А. Д. Музыченко, А. П. Трофименко, В. В. Алексеенко, Н. Н. Каплычный, П. Н. Заика, И. Е. Алешин, В. Я. Майер и Е. В. Беляева (53) 621.316.) (088.8) (56) Шидловский А. К., Кузнецов В. Г.

Повышение качества электрической энергии в распределительных сетях с несимметричными нагрузками. — Проблемы технической электродинамики. Киев: Наукова думка, ! 976, вьш. 59, с. 3 — 14.

Куликовский А. А. Система городских распределительных сетей низкого напряжения с искусственными нейтральными точками. — Электричество, 947, № 9, с. 45 — 54. (54) ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ТРЕХФАЗНАЯ

СЕТЬ С НУЛЕВОЙ ФАЗОЙ

„„SU„„1304124 А1 (57) Изобретсни относится к области электротехники. Цель изобретения — повышение качества электроэнергии и электромагнитной совместимости при однофазных набросах мощности н коротких замыканиях путем снижения искажений фазных напряжений у восприимчивых к ним электроприемников.

Д.чя этого электроприемники, нарушающие качество электроэнергии и электромагнитную совместимость, подключены на фазные напряжения трехфазной сети с нулевой фазой. Электроприемники, восприимчивые к нарушению качества электроэнергии и электромагнитной совместимости, подключены на фазные напряжения преобразователя трехфазной системы напряжений без нулевой фазы в трехфазную систему напряжений с искусственной нулевой фазой. 1 з.п, ф-лы, 2 ил.

1304124

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрическим трехфазнь)м сетям, питакнцим элсктроприсмники, восприимчивые к нарушениям качества электроэнергии и электромагнитноЙ совместимости, например устройства электронной техники.

Изобретение может быть использовано для электроснабжения различных по восприимчявосги к нарушениям качества электроэнергии и электромагнитной совместимости электроприсмников, например, обладающих релейным характером отклика на искажения качества питающих напряжений, а также электронриемников, нарушающих качество элекрической энергии и электромагнитнуK) совместимость.

1le;ibko изобретения является повышен le качества электроэнергии и электромагнитной совместимости пря од(юфазHblx наброснх !

>fO(kl iiOCTH И KOPOTKHX ЗНМЬ!КЯНИЯХ ПУTC vl CHHжения искажения качества фазнh(x iiaiipHжений у k)oclipHI(i«;HBE к ним элскrpoiipH(. м ников.

kIB (pHi . k H 2 !ipB;ECTBB 1(Hbl IipH!I((Hпия,1ы(ые схемы электрической трехфазной сети.

Электрическая сеть (фиг, 1 и 2) содержит источник 1 напряжения, фазы 2 --4 источника трсхфазной системы напряжений, фазы 5-- 7 на приемном конце линия алек.(роснабж(ния, фазные и нулевой провода 8, 9

10, и >le K) il) H(. сон роги влепи я /„) — Z„;3, 7(н соответственно, приемники 11--20, наруп(ак)(цяе кячссгво электроэнергии (K33), с соп )отивлениями Z) — Z) „. приемники 21 — 29, воснриимчивьн. к няр; ILIBHHIO К;);), имеюп(яс сопротивления I» --Z.,), преобразователь 30 тр(хфн:1),ой системы напряжений без нулсВО И (t) E3 3 l >1 В Г i) С Х фа 3 Н V! 10 С И C T (. М 1 Я 11 P и?К С—

НИ Й (ИСК CCТБ HHO H НМЛЕ БОЙ фсlзОЙ, фЯ 3Ы

3! — -33 трсхфаз(г()й системы с псовой искусе гвснной нмлс!3ой фазой, фазы 34 — 36 трсхфазной систсмь(со второй искусст)зенной ))хлевой фазой, пассивные элементы 37- -41, увсЛИЧИ ()я(ОП(ЯС 1 > ВСТВИТЕ1ЬНОСТЬ ПО IIH(IPH?KCнию фазы к току в фазе, соответстве(п(о с сопроти Влениями /э.,), Z!>.< — Zg3, Zk>, присм ник 42, (Нару(на)ощий качество напряжения я подк»o!(eнный на линейное напряжение.

В эл(ктрячсской трсхфазной сеги приемHHKH разделены ня I руины по территориальному признаку. В нерву)о группу после раздела входят пря(мнпки 11 — 13 и 21 25. во вторую — — 14- -16, в треть(о -- 7--20 и 20---2?(.).

Каждая яз групп приемников разделена на подгруппы. Г1ерв()я группа приемников разделена нн первую подгруппу, в которую входят IipHEìIIHKè 21 - 25, Восприимчивые к нарушению КЭЭ, и вторую группу, В которую вхо,(ят приемники 11- 13, нарупга(ощяе

КЭЭ. Вторая гру(;па для примера представлена только приемниками второй подгруппы 1 - 16. Третья группа также разделена нн i одгрунпу. приемники которой

26--29 Восприпм IHB(>1 к нарушению КЭЭ и подгруппу, cocTBBëåliHóþ яз приемников 17—

20, которые наруп)я(от КЭЭ. Приемники, входящие в подгp) IIIIBI, нарушаю(цне КЭЭ, подкл)очены на фазные напряжения трехфаз)10 H сис1(!hi с ну. н ВОЙ фазой (фи Г. 1 ): 1 1 подклк)чен к линей)н)й фазе с) и нулевой фаЗе О), 12 -- к h) и О) 13 — к а) и Of и т.д.

Приемники подгруппы, восприимчивые к нарушению КЭЭ, подкл)очены на фязные напряжения трсхфнзной системы с искусственной нулевой фазой, например приемник 21 подк !ючен к h и нулевой искусственной фазе О>. а 23 — между а> и О, и т.п.

Систему трехфнзных напряжений с искусственной нулевой фазой получают из трехфа)EloH трсхпроводнои системы с помощью преобразователя 30, который может быть выполнен по схем(нейтраллера, двуxdBTDTDBHc. форматорной схемы (,K:)Tга и ..ругHx ВЕ3ТоИ ТРЯ НС(ВОРМС)ТОРН!>(> Э 1()CI PO>, EI(НЯТНЬIХ \ (T ро Йс) в.

2С Преобразователи 30 пятак)тся от трехфазной системы напряжений без нулевой фазы. ()ни могмт Оыть Вын01н(>ньl с Я1ьВани 1(сКИ Рс)ЗБЯЗЯН)IЫМЯ и СБЯ:3B!IНЫМИ ВХОДНЫМI! и Бы?н)дными фазнмн. тнк, линейныс фазы и» I> f, с) могу г бhITB I ал ьвя нячески c BH

ЗННЫ C,1ÈH(ИНЫМИ фсlза IИ Я, !) >, С>.

В электрической сети приемники 21 — -23, HocllpHHмчивые к наруll!Oнию КЭЭ, и приемники 113, нарушающие К33, подкл(очены

К ТРСХС()НЗН Ь(Ы СИСТСМ НХ) 1(2 IIPH ?K(. HH Й С Раз 1И Ч

ЗС ными искусственными нмлевымя фазами: !

1 -13 подключены к фазным напряжениям

HC K$ CCTBC H i(0 É Hy .,1BBOH фа Зо и О >, Я 2 1

23 к фазным напряжениям с искусственной

k(>:.!(. ВОЙ фс)зОЙ О,. При()мl!икя 1 1 — -13 il 2

23 образуют î («) тсрригорияльно связанную

35 Группу при дс,í!IIHH по территориальному и,)изня и > . Для Kяждой ПО;(ГI)>, пны и,)и От. 1 Е. 1 Ь Н Ы Х I I P H C . 1 1! 1 К 0 В (О Д Г Р У П П bl, I I E) P ) I I I B 10—

IIIHx КЭЭ, необходим индивидунл llhIH IlðåoopH ЗОВНТС,11> 30.

Такое выполненис сх(мы элеKTpoc)lабже4С ния обеспечивает о,((к?време!IHo различные

СООТНОШЕНИЯ MB?kf, ÷ >I»)3CT)3HTB,1)>H h(. v1 H II B IIPHжениями к "îêó нулевой фазы и линейHhlX фаз, сl H ? IL HHO Il Р(Д(..! ЬНО М Я.! IO ЧХ ВС 1. B H T(. . I 1> H 0 01 Ь и С К ) C C I (3 C ) I H f>! X Н;, I (B Û Õ ф Я 3 П О сравнению с ч) вствительностыо линейных фяз (для электроснабжения приемников, восприимчивых к нару)не .(ию КЭЭ и электромагнитной совместимости) и в 2 — -7 ряз оольi!i>, )O ЧУВСтВИтСЛЬНОСтЬ НУЛЕВОЙ фаЗЫ iln СРаВнению с чуг)ствятег(ьностыо линейных фаз (для приемников, нарушаю(пи.(КЭЭ и элект50 ромагнитнуlo совместимость). Это ооеспечивается разделен(и.м приемников HB группы я

НОДГРУIIHbl И li0 (КЛЮ !(!IIH(. М РЯЗ,)ИЧНЫХ ПОДгрупп к трехфазныxf системам с различшям режимом нейтрали.

Чувствительность линейных фаз -(— сети . ciUö представляет сооой производну(о по току фазы от падения напряжения В линейной фазе, вызванного этим током B точке ) одклк)чения приемника. увствительность ли ней! 304124 ных фаз определяется при симметричном режиме сети и равна сумме сопротивлений источника ZC)t) и линейного проводя

Z(ftp1. Например, в фазе А чувствительность равна,<(>, >(>,, (>> 3Ч„ — — = im — = Iim

d1, 3!..Л14

4(:::) + 4<ПГ() где ЛЦ вЂ” прира!ценис падения напряжения в фазе А, вызванное приращением тока Л14., QUA()(),bU @p) EfpH pa f3Ee){ Н53 падений напряжений в фазе в источнике и линейном проводе соответственно. с1увствитсльность напряжения к току нулевой фазы представляет собой производную по току нулевой фазы от падения напряжения нулевой фазы, вызванного этим током. Чувствительность нулевой фазы определяется в несимметричном режиме сети при подключении однофазной нагрузки на фазное напряжение, например UA,. Чувствительность нулевой фазы равна разности сопротивления однофазного короткого замыканиЯ (Z4)(3(()) и cvM!kfb{ cof)poTH)31P)IHH фаз источника 1(„) и линейного провода Z(1)p) т.е. - - = firn ь-0 = firn — ÜÓ =bf)A= firn 6(= (- lo 41-р <3)o f)f b1 {314-м) f314 3.) д 1„= -4>(3To) (ZA((>) + ZA(!)p) ) ° где х с)<) и Al<) — приращения напряжения и тока в нулевой фазе;

h)T» приращение фазного напряжения.

При подкл{очении однофазного приемника между линейной и нулевой фазой приращение тока нулевой фазы Л1() раино приращению тока линейной фазы Л14.

Расчеты и эксперименты показали, что в промышленных сетях чувствительность нулевой фазы в несколько (2 — -7) раз боль!1!е чувствительности линейной фазы.

Электроснабжение трехфазной сети осу{дествляется следующим образом.

Приемники, нарушающие КЭЭ и электромагнитную совместимость, подключены на фазные напряжения с повышенной и несколько раз чувствительностью нулевой фазы, а восприимчивые к нарушению КЭЭ и электромагнитной совместимости приемники — — между фазным и нулевым проводом с предельно малой чувствительностью нулевой фазы. Вследствие этого нарушения качества фазных напряжений в трехфазной системе с нулевым проводом (в том числе и при однофазных КЗ приемников) практически не влияют на качество фазных напряжений в трехфазной системе с искусственной нулевой фазой.

Создание предельно низкой !увствительности нулевой фазы сети для подключения восприимчивых к нарушению КЭЭ приемников и одновременное повышение чувстви5

Т СГI и ) { 0 С Т И I I ),1 (В 0 и ()) Я 3 Ы .! Г{ Я П 0 1 K Л Ю Ч С l { H 51 нарушяк)щих КЭЭ приемников обссн(!и!{яется разделением приемников по тс рриториальному признаку,;i,à If I{c kilt{{f3! разделением групп приемников на подгруппы и l{0;l,ключенисм подгрупп к трсхфазным системам с различным режимом нулевой фазы. Тякис варианты трехфазной сети обеспечивают существенное i)0{3!>I{I{el{lie КЭЭ и надсжнол и работы восприим )ивых приемников, тяк К;!К при )1ом снижастся степень влияния нарушающих К33 приемников на режим рябоТЫ ВОСП()ИИ МЧИ В1>)Х K ЭТИМ {!<3 Ð>< Н{С ii{151 1 приемников, т.е. обеспечивается их элсктромапштная совмс< тимость.

Необходимость {и>г>ы {пения чувствительностии искусственной нулевой фазы В 2 - 5 раз обусловлена тем. !то нскоторы(элсктронрисмники, г>ос!! ри!1м !1! i! I>« к llяf)3 l!l!(Ииrl)1 КЭЭ, 3!Of >, i Cß I! Я и. I::! Ь 51 !IC 10 !)! И К<) МИ Г(i K{! II;1рушсний, няпримср при их Вклк>чснии или

ОTKT! к> !с)l ltii. C. I,с л ь)0 до(. тl)>{((Il и Я э, )(K)PО—

М и Г!11)Ti{0 и (0){МС< 11! МО(ГИ Э, )С>КТ!!Oi! i) IIO (1){{{в

КГ) Б;, 0 ":;! 3 0 Ч!I 0 I<03) I I! K 11(K

X 3I(Н 1>И{!13 и В f OTIIOCHT(:Я К ОЫ(. I p0{I:(31(>НЯК)ц(И l(5! Il !!!С){!!5{М, l{<3{IPkt31CР !{МП" 11>(НЬ(М НОМСХ<{М ) — O (ОТНОСИТ(Я К ОО. {СЕ

3,1{i (Х! Ьl! I>I М I! .) 31(Х)1 Хl, IIВ 1 1 P И МС!) (I{If Ж(>i! И)I М на пряж(ния I! pH )х.)>, котOf)0c можсз,{, 1 иться

0,1- -0,,> () раз. 1ля Огp

I)0 CPЯВНСI{IfЮ С !МI!СT{3ИТСГП>НОГTI>К), I!11!. ИНОЙ фазы приемника, {яру{цяю)цсго КЭЭ, !«должна ))рсвышять 5.,,1Я 3 ВЕ Ili 1(. Н)IЯ ЧМ!3С{ ВИТ(.. 1ЫIО(3 il Н, !СВой фазы В цс{I! приемника 26 можсг ()hi{

)3K;) {0«e«!la((iI)3){ыи э {e3f(){T ) <Ч (фи { . 1 ) .

fI0E3hIlII(Чх ВСТВИтЕЛЬНО TH ИскуСЛ){СНной нул(Вой (I>33!> НО срявнсни)о с чуисгииTC .! f>){OC1 {>10 Л И ){(Й){0 Н«Г!)<3 I!иВЯ )IO С. {С Л 1011{И М И С(ЗОО Р<3 Ж(!i I! Я, 1И

Г I 0 H L I! I l (. {1 I I (! > (3 C Ò Â!! Г (Х l Ь Н 0 (Г И И (I< > С (Т !3 (НkloI нулевой фазы ..!ля приемников. ){ярхшаю)цих К33, приводит к улучшению К33 и элекгромягнитной совместимости восприимч!3вь)х к эгим нарушениям нрисмш!ков. Однако повышение этой чувствительности более чем в 7 раз приводит к заметному снижсник) качества электроэнергии приемников, нарун)аюших КЭЭ и электромагнитную совмсл.имость. Т5)к, увеличение этого показятс.)я

lpktE 3I){ÈK0I3, Нярхн!я 10!ци> КЭЭ

Снижение чу!{ствитсльности нулевого п,)овода (lio сравнению с <)у)3ствитс.{и{{остью линейного II!30Bo;IH) менсс чем в 2 разя малоэффективно. тяк как Возникяю{цис при этом наруL{fcl{lfkf КЭЭ, вызванные мо{ц{1{ !ми быстроизменяюшимися f1 f)H(минками, проникают y æå нс li0 нулевому, я I{o линейным проводам к приемника)1, восприимчивым к нярх>ше{{{3)0 КЭЭ. Для обеспечения КЭЭ и электромагнитной совместимости

1304124

>> // /1 — <:Л

>»Ц — — У

<>

А pf/3 (< ! //<, еу-7 !!

Гl

< !

r

>//

47

3

-< ( г (г

>? <

/а", Г

> (7, !

Щ/Р 7

Г )

- ?/ <:

Я, г„... ;. ):"- - -г--з- -!

Ф- — г---<

) ! !

iJ7

"1

- >? I 4/>) .

i P, С,, Р;

Л!

<7> гу т (.и> Гиии . о.:i> I ..3 li! >>0<ион ко <

1о.,ро,,1! В<рос Кк>ррок<ор, I. 11иоиионко

"!! P;! >K В I .- i Iо.!Ниоио(П!1! i: Ill! l I »v \.(ир. гиоиио<< .: > и)о и < .,.,.1> ии дол;<>t:«:ëîáðñ! Сиий . открип ий

I I:)!)3>..М >око I. ж .3З. Ib<, <игi>(iii и<<о,,i,. 4, 5

I I!i<)ii и ии! !i! i!H. ис, . У Ki

It рне l IIHKOI3 2 1 —:()> «), во I ни гс, ь ноетb I!%1 I 0(3()H

t)) 3 3 Ы .10 )К СТ О ЫТЬ Х(3С,! и l< 113 C i(0 Ì 0 Ù:>iO пассив(!Ого смс!Ига 41 (<1)иг. 2) 1у(3сг!3HтсльEI()(. Tl иску(còâcííOé нулевой фазы УoiK< бы1ь (ни:1(H3 зсl с 1(т 01!)ui I H > I H 1 (>. I E> н ь! х и а с с и Б н ы (э,. 1(."м (. ((то 13 ) 8 4 с)

В 31()i (, I) <13(> 4 1 с, 1(>,1), i. (13ь!6 и рать H 1)E(iI(iIIИiK(I!11ÛÕ .3Н3 !PHÈЯХ 13 13СТI<ИТСЛЬE!0И Ii >>,lсвои Фазьl (2 3 р(1331.

Бк/!!О н!1;ис остальных электроприемников

C!>Tii, ll(i!h()3lHl(jI, В ПСР(3 > 10 И ВТОР > Ю

Ifo,"(Ã()3 lIilbI. т!О?нег ос > IilccT13лятьс Я с по<мОillbN) присосдинс1!Ня их и;!инсйным фазам (сти. 11ри этом приемники, нарушаю!цие К33 и маловосириимчивыс к нару!Нению. К:-ЭЗ, . >I 7K. 1 < <. ()() O H i3!<, 1K) «3 101 . I H() 0 I3 3!i(3T),,! HO0

<> . <)СХ О.ibtH! K и ПО (КЛК)>IЗ 1<31 и ЛИНЕЙПЬ(М фа „ 31 1 >,!Ос, 1(; Н("i((/ > >(((< в, Ili i .li 3<

1i()lI р(!с,l il it êîí 4 i ((jii(i . 1 и: I, El!1 ) ilii3:()и(их > ):-:), н(! ((рисм(н!к;! 21 2) может быйь (iliiж(н<) < f103!О:i!i к) токо<)1 1)ii!I!i«итс, lb!I!>lх

СО!1 РОТ И (3, !(! 1! . 1, >,> .

Фор,<<у.га изооретения

1. 37!Сктрическая трехфазная сеть с нулезой фазой, содержашая подключенные к фазным проводам сети преобразователи трехфазной системы напряже:(ий без нулевой фазы в трехфазнук) систему напряжений с искусственной нулевой фазой и электроприсмники отлича/ои1аяея тем, что, с целью повышения качества электроэнергии и электромагнитной созместимости при однофазных набросах мощности и коротких замыканиях путем снижения искажений качества фазных напряжений у восприимчивых к ним элсктроприемников, они подключены на фазIIbl(> напряжения трсхфазной системы с иск) сственной нуле!3ой фазой преобразователя, !

5 3 электроприемники, нарушающие качество электроэнергии и электромагнитную совмесTHмОсть, IIo,1êë:0«åíû на фазные напряже(ия трех(4)1(зно(1 сcти с нх,l(80H фазой.

?. 3,1(K 71)H ICская (СTl> 110 II. 1, ча/ои(ая<я тем, (то последовательно в цепь ис кусc 113снной нулевой фазhl включеH пас- I, В i!! >1 и 3/I С М С Н 1 .