Способ симметрирования трехфазной сети

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для автоматического симметрирования токов и напряжений в трехфазных сетях. Цель изобретения - повышение точности симметрирования за счет симметрирования фазных напряжений. Измеряют синфазные и квадратурные составляющие фазных токов нагрузки, соединенной в звезду и в треугольник, и формируют шесть управляющих сигналов согласно полученным формулам, проводимости шестиэлементного симметризатора изменяют в соответствии с управляющими сигналами. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1504724 A 1 (gp 4 Н 02 J 3/26,ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPbITHRM

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4185869/24-07 (22) 27.01.87 (46) 30,08.89. Бюл. N - 32 (72) M.ß.Ìèíö и В.Н.Чинков (53) 621.316.761.21 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 905941, кл. H 02 J 3/26, 1982.

Авторское свидетельство СССР

N - 1037377, кл. Н 02 J 3/26, 1983. (54) СПОСОБ СИММЕТРИРОВАНИЯ ТРЕХФАЗНОЙ СЕТИ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в симметрирующих устройствах или симметризаторах, предназначенных для автоматического симметрирования токов и напряжений в трехфазных сетях при подключении к ним трехфазных нагрузок, соединенных в звезду и треугольник, изменяющихся по характеру и величине.

Цель изобретения — повышение точности симметрирования за счет симметрирования фазных напряжений.

На чертеже изображена схема устройства, реализующего предлагаемы способ. устройство содержит симметрцзатор

1, нагрузку 2, соединенную в звезду, нагрузку 3, соединенную в треуголь\ ник, датчик 4 фазных напряжений, датчик 5 линейного напряжения, измеритель 6 синфазной и квадратурной для автоматического симметрирования токов и напряжений в трехфазных сетях. Цель изобретения — пов ш ение точности симметрирования за счет симметрирования фазных напряжений.

Измеряют синфазные и квадратурные составляющие фазных токов нагрузки, соединенной в звезду и в треугольник, и формируют шесть управляющих сигналов согласно п8лученным формулам, э проводимости шестиэлементного симметризатора изменяют в соответствии с управляющими сигналами. 1 ил, составляющих токов, измеритель 7 квадратурных составляющих токов, формирователь 8 .управляющих сигналов и блок 9 управления симметризатором.

Сущность способа состоит в следую- в щем.

Пусть нагрузка содержит потребители, соединенные в звезду и треугольник. Обозначим суммарные проводимости всех нагрузок, соединенных в звезду через У4, У&, Ус, à суммарные проводимости всех нагрузок, са единенных в треугольник, — YAB

Н н

Ьс > сА

Симметризатор имеет н общем случае элементы, соедине ни е в звезду (с ,с ° c,с проводимостями Y, Y» 7,.), и элементы, соединенные в треугольник (с ,с.,с проводимостями Y,»б, Y -,z, Y,= „), причем элементы симметризатора чисто реактивные: 7 д = -jbq . Y р = -jbz,.

U1 (Yp

i = U, (У, + ЗУ„) + Й,Y,, 25 (2) где I, I — комплексы, составляющих прямой и обратной последовательностей токов

IB ТС

Как видно иэ соотношений (1) и (2), условие симметризации системы фаэных напряжений (Й!з = О) и системы

1 токов (I2 = О), приводит к следующим равенствам:

35!

У, О; (3) (4) Y, — 3Y Ä = О,.

Из условия (3) получаем

2С 2!!

Поскольку проводимости симметриэаФ тора чисто реактивные, то Y = -У (где + — знак комплексного сопряжения) ° Таким образом, получаем систему уравнений для определения провос с с. димостей Y» YB, Yc! — (у +Ьу +т2у) =у !

Ygc 3 (Уп+ L YB + LYc) У

Из этих уравнений находим

55 с

YA з- !.и У и + Уо; с

У2í LYI!! + Уоc > о !

Ус У н !. У2н + Yoc. (5) 3 150472 ус с ° с. — -jbc Y

У; = -Рсд °

Комплексы фазных (или линейных) токов в нагрузке соединенной в звез! 1 f ду, обозначим Тп,, Т, а комплексы линейных токов в нагрузке, соединенной в треугольник - IA", i Â, Хс .

Тогда комплексы общих токов йагрузки

I Ip Tn IB IB+ I Т I + 10

+ I . Комплексы токов симметризатора с с с, обозначим Т,1, I>, Ir а комплексы

,токов в линии сети (суммарных токов

: нагрузки и симметризатора) — Iä, I, Ic HPH eM д + в + Ic = 3IО = О.

Полагая линеиные напряжения сим-! метричными, так что система фаэных напряжений содержит только составляющие прямой U и нулевой По последовательностей, получим следующие соот- 20, ношения:

4

Преобразуя соотношения (5) получим выражение для проводимостей симметрлзатора, соединенного в звезду: ! !

Пс П8

= — (В ч + C„2A „+ .ГЗ (ф„)1, ! !

Ь с 1 Icv As IBv

+ — — 2 +

3 U, П„ !

= — (Сч+ А — 2В +

v v

+ E a(A „С х)1 ! с 1 Г I!!» IBv з-сч

Ь = Г "+ — 2 ч+

3 !Пп UB

CAv+ Вч 2Сч+

+ чЗ (В х Ах)з ! ! где I = Х!!. соз ч, I<„=I, э пУ»,— соответственно синфазная и квадратурная составляющие фаэных токов !

Iz относительно фазных напряжений

Б1! при Е = А, В, С.

Аналогично с учетом равенства (4) находим проводимости симметризатора, соединенного в треугольник: !

Ь 2( в з(7з !з, !з и,.

В„

I!

-+ — (I — I )1 чЗ U ч и ! с 2t I > Ic

1 х 2ГА.

U!! ч ч 3 13 п !

1с 2(ь, Тпх з (7з е, 7>v, 1 !! I! 1 2 Г Вх

+ — (I — ? ) пч Bv 1 3(УЗ

А 1 н — (! — I )1

73 U„пч ч

Выражение (6) и (7) для двух групп элементов симметризатора, соединенных в звезду и в треугольник, 5 1504 724 описывают сущность способа и определяют операции, необходимые для формирования управляющих сигналов, воздействующих на элементы симметризатора при автоматическом симметрирова5 нии в зависимости от несимметрии тоI ков и напряжений в трехфазных сетях.

В этих выражениях симметричные составляющие проводимостей симметризаторов для простоты опущены.

Кроме приведенного, возможны три других варианта данного способа.

Вариант 2. Создание искусственного нуля с помощью 3 маломощных эле- 1 ментов, соединенных в звезду, например 3 конденсаторов малой емкости.

В этом случае выражение для Ь

С принимает вид:

/ с 2Г Ес

Ь ЬС к

Ч = М +—

2 а

Ц = г + с с

Ч л= д +—

2 где В»

Тогда пример: с 2

ЗП (Е соя ь»

ЗП

zl

7» и в

Ь вЂ” (1 COS . IC СО8 . )) оn со

Аналогично выглядят выражения для с с проводимостей Ьс.л и Ьлв .

Вариант 3. Симметрирование проводят в два этапа: на первом этапе с с с вводят проводимости b>» Ь в, Ъ с и устраняют перекос фазных напряжений, после этого на втором этапе, измеряют токи в линии I I, Ес. В получившейся на первом этапе симметричной системе фазных напряжений

YÃ3 U Y3 U = 1 3 U ьКс — фазоВые сДВиГи ЕВ, относительно линейных напряжений Пс » дв — фазовые сдвиги токов !

I,,I относительно фазных напряжений

Uc ° формулй (7) упрощаются, на0

Аналогично записываются выражес с ния для Ьс4 и Ьдв °

Вариант 4. Если несимметрия фазных .напряжений мала, т.е. U /U (с 1, то предыдущей формулой можно Гользоваться и при симметрировании в один этап.

Все полученные варианты взаимосвязаны, но для конкретизации формулировки способа остановимся на первом из них, как наиболее общем.

Датчик 4 фазных напряжений служит для измерения действующих значений фазных напряжений U, U, U, датчик

5 — для измерений действующего значения линейного напряжения U n, Датчики 4 и 5 могут быть построены на основе преобразователей среднеквадратических значений электронных вольтметров. Измеритель 6 предназнаI чен для измерения синфазных I »

ЕВ„» Icx и квадратурных Ip

II

Y ;(I.с составляющих фазных токов I »

I с нагрузки 2, соединенной в звезду, а измеритель 7 — для измереII ния квадратурных составляющих Е „ »

I 8I, I линейных токов Е, Е„, Е с„ нагрузки 3, соединенной в треугольник. Измерители 6 и 7 могут быть выполнены, например, на основе фазочувствительных. выпрямителей. Формирователь 8 управляющих сигналов служит для формирования шести управляющих сигналов согласно соотношениям (6) и (7). Он может быть вьптолнен на операционных блоках — делителях и сумматорах, аналоговых или цифровых, в зависимости от входных сигналов. Управляющие сигналы с выхода формирователя 8 подаются на блок 9 управления симметризатором, который автоматически коммутирует проводимости шестиэлементíîro симметризатора, чем обеспечивается симметрирование токов и напряжений трехфазной сети.

Для компенсации реактивной, мощности и поддержания cos ц= 1 в устройство необходимо ввести измеритель реактивной мощности нагрузки и в формирователе 8 учитывать еще одну составляющую Q/П „ при формировании, например, трех управляющих сигналов, воздействующих на элементы симметризатора, соединенные в звезду.

Предлагаемый способ обеспечивает не только симметрирование системы фаэфазных токов, но и автоматическое

1504724

30 симметрирование системы фазных напряжений в трехфазных сетях при любой нагрузке, параметры которой могут произвольно изменяться во времени, Следовательно, в трехфазных сетях с несимметричной нагрузкой, приводящей к перекосу системы фазных напряжений, отпадает необходимость в нулевом проводе, а перекос фаэных напря- 1р жений устраняется автоматическим симметризатором.

Это принципиально важный результат, который обеспечивает два исключительно существенных преимущества.

Во-первых, устранение нулевого провода позволяет получить значительный экономический эффект за счет эконо(, мии идущего. на него материала, его, изготовления и установки. Во-вторых, 20 качество (или точность) симметриро. вания трехфазных напряжений в пред лагаемом способе выше, чем при использовании нулевого провода. Это объясняется тем, что предлагаемый способ позволяет в принципе полностью устранить несимметрию фазных напряжений, в то время как применение нулевого провода лишь уменьшает перекос системы фазных напряжений.

Уменьшение этого перекоса, как известно, достигается за счет увеличения проводимости нулевого провода, т.е ° увеличения его сечения и соответственно расхода материала.

Если же в качестве нулевого провода используется заземление, устранение перекоса фазных напряжений полностью исключает токи и напряжения, наводимые в земле токами нулевой последо- 4р вательности.

Таким образом, применение изобретения в устройствах симметрирования трехфазных сетей позволяет повысить качество симметрирования и получить 4 значительный экономический эффект.

Формула и з обретения

Способ симметрирования трехфазной сети с нагрузками, соединенными по схемам звезды и треугольника, заключающийся в измерении синфазных и квадратурньгх составляющих фазных токов, а также действующего значения фазного напряжения и в формировании шести управляющих сигналов, воздейст- вующих на соответствующие проводимости шестиэлементного симметризатора, I три из которых соединены в звезду, а три других — в треугольник, причем управляющие сигналы для элементов симметризатора, соединенных в звезду, формируют в соответствии с выражениями:

ba = 3(В, + Cv — 2А, )+ ГЗ (С „— Вх)1( с 1

b> = — 3I, + Av В + |3 (Ax Cx)li с 1 (Av + Bv — 2Cv + |3 (Вх АхЯ

Вх

+ — (I — I )1з

U ву с 2(А Сз 1 (((, 3 73 73 В„ с 2fBx Ax+

7з((з |з з u, действующие значения фазных напряжений нагрузки, соединенной в звезду действукзщее значение линейного напряU с где U, Ув, жения нагрузки. де A„ А В уз

В, С „, С вЂ” вычисляемые проводимости отличающийся тем, что, с целью повышения точности симметриро— вания за счет симметрирования системы фазных напряжений, измеряют действующие значения двух других фазных напряжений, указанное измерение синфазных и квадратурных составляющих фазных токов производят раздельно для нагрузки, соединенной в звезду и треугольник, причем для нагрузки, соединенной в звезду, измеряют

l ( ( синфаз ные I> I в „Х с „и квадратур

I ( нее I, I>, I С, составляющие фазу з ных токов относительно одноименных фаз ных напряжений U, U в, U с и для нагрузки, соединеной в реугольник, измеряют квадратурные составляющие (((((r линейных токов отнозз,з С сительно линейного напряжения между двумя другими фазами и при формировании управлящих сигналов симметризатора указанные величины А, А „, В„, В,р, Сх, С., вычисляют как А „= а формирование управляющих сигналов элементов симметризатора, соединенных в треугольник, осушествляют в соответствии с выражениями

1504724

Составитель И.Иирошников

Редактор Л.Пчолинская Техред М.Моргентал Корректор Н.Борисова

Заказ 5260/52

Тираж 608

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4/5

М

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101