Способ симметрирования фазных напряжений сети и устройство для его осуществления

Использование: в области электротехники. Технический результат - снижение несимметрии фазных напряжений сети относительно сети и повышение надежности электрооборудования. Устройство симметрирования фазных напряжений электрической сети включает подключенный к сети присоединительный трансформатор и дугогасящий реактор, рабочая обмотка которого включена между нейтральным выводом трансформатора и «землей». К вторичной обмотке реактора подключен охваченный отрицательной обратной связью усилитель мощности, причем выход усилителя соединен с вторичной обмоткой через токоограничивающее устройство, а сигнал обратной связи снимается со вторичной либо дополнительной обмотки дугогасящего реактора. Во втором варианте устройства параллельно выводам рабочей обмотки дугогасящего реактора подключена первичная обмотка дополнительного трансформатора, к выводам вторичных обмоток которого подключен охваченный отрицательной обратной связью усилитель мощности, причем выход усилителя соединен с вторичной обмоткой дополнительного трансформатора через токоограничивающее устройство, а сигнал обратной связи снимается с выводов вторичной обмотки дополнительного трансформатора. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области электротехники и разработано для симметрирования фазных напряжений относительно земли в распределительных электрических сетях 6-35 кВ.

В электрических распределительных сетях среднего напряжения, эксплуатирующихся с резонансно заземленной нейтралью, возможны значительные смещения нейтрали, которые обусловлены высокой степенью естественной несимметрии фазных проводимостей на землю сетей с воздушными линиями и качеством (добротностью) изоляции, особенно характерных для сетей с изоляцией из сшитого полиэтилена. Проблемой являются и неполнофазные режимы, при которых, вследствие обрыва фазы участка сети, несимметрия фазных напряжений может превысить допустимые значения. Смещение нейтрали оказывает отрицательное влияние на изоляцию сети и является фактором, способствующим возникновению однофазных замыканий на землю и аварий в электрической сети.

На практике, часто в сетях с малыми токами замыкания и преимущественно с воздушными линиями электропередачи напряжением 10 и 35 кВ, производят симметрирование фазных напряжений путем подключения к фазам сети с меньшей емкостью дополнительных конденсаторов с целью выравнивания фазных емкостей по величине. В качестве симметрирующих конденсаторов часто используют емкости линий ВЧ связи [1] или высоковольтные пленочные конденсаторы небольшой емкости, устанавливаемые, например, в ячейках трансформаторов напряжения.

Более безопасным способом является введение в нейтраль сети напряжения от вспомогательного источника, например, сети собственных нужд подстанций, посредством дополнительной обмотки дугогасящего реактора ДГР [2]. Пример, описанный в указанном патенте, используется для создания искусственной несимметрии с целью улучшения селективности автоматики управления ДГР, и при оснащении дополнительными элементами, оно может быть использовано и для выравнивания фазных напряжений.

Существуют способы выравнивания фазных напряжений путем установки в сети дополнительных трансформаторов, посредством которых ток небаланса (нулевой последовательности) перераспределяется по фазам сети и, тем самым, симметрирует фазные напряжения сети [3].

Недостатками способа с подключением емкостей к фазам сети и техническая реализация устройства по данному способу на практике являются: практическая невозможность адаптации к изменившимся параметрам сети вследствие изменения конфигурации сети; трудности в реализации, связанные с выделением ячейки для подключения дополнительных конденсаторов, с выбором упомянутых элементов; сложности в расчетах параметров этих конденсаторов.

Недостатками способа и устройства введения напряжения от вспомогательного источника являются: выбор источника с напряжением необходимыми амплитудно-фазовыми соотношениями; адаптация упомянутых характеристик к изменяемым параметрам контура нулевой последовательности (КНП) электрической сети.

Основным недостатком способа и устройства по [3] является громоздкость устройства и значительные затраты, связанные со стоимостью оборудования и обслуживания, а также наличие нулевого провода сети, который отсутствует в сетях с изолированной нейтралью.

Целью предлагаемого изобретения является разработка способа симметрирования фазных напряжений электрической сети и реализация технически упрощенного устройства симметрирования фазных напряжений электрической сети, улучшение эксплуатационных характеристик и расширение области применения.

Указанная в способе цель достигается тем, что в нейтраль сети, образованной нейтральным (нулевым) выводом присоединительного трансформатора - фильтра заземляющего (ФЗ), посредством вторичной обмотки дугогасящего реактора (Фиг. 1) или через вторичную обмотку дополнительного трансформатора, первичная обмотка которой соединена параллельно с рабочей обмоткой ДГР (Фиг. 2), предлагается ввести инвертированный по отношению к току вторичной обмотки ДГР, обусловленной несимметрией фазных напряжений, токовый сигнал. Причем, форма вводимого токового сигнала полностью идентична форме тока вторичной обмотки реактора, что позволяет решить задачу симметрирования в широкой полосе частот.

Реализация предлагаемого устройства предполагает подключение к вторичной обмотке ДГР (Фиг. 1) или к вторичной обмотке дополнительного, подключенного параллельно с ДГР посредством токоограничивающего элемента усилителя мощности, охваченного отрицательной обратной связью. При этом, с целью расширения полосы частот устройства, сигнал обратной связи на вход усилителя подается с точки соединения вывода вторичной обмотки реактора с выводом токоограничивающего элемента.

В другом варианте сигнал обратной связи снимается со второй, дополнительной, обмотки ДГР или включенного параллельно с ДГР дополнительного трансформатора.

Предлагаемое устройство, реализованное на современной элементной базе, с применением ключевых режимов управления силовыми элементами усилителя мощности с использованием вторичных обмоток ДГР для реализации указанной цели, позволяет снижать массогабаритные показатели оборудования и стоимость, применять пониженное рабочее напряжение для управления симметрией фазных напряжений.

Таким образом, предлагаемые способ симметрирования и техническое решение в виде устройства, реализованного в соответствии с указанными признаками и связями, существенно проще способов и устройств аналогичного назначения. Устройство имеет техническую новизну и улучшенные эксплуатационные характеристики, нечувствительно ко всем видам небалансов и может применяться как в воздушных, так и кабельных сетях, включая сети с комбинированным режимом заземления.

Предложенное техническое решение характеризуется новой ранее неизвестной совокупностью признаков и может быть признано изобретением.

На фигуре 1 основным шрифтом приведена схема устройства симметрирования фазных напряжений электрической сети с использованием сигнальной обмотки дугогасящего реактора, а штрих пунктиром - схема с цепью обратной связи, организованного посредством дополнительной вторичной обмотки реактора.

К распределительной электрической сети с соответствующими емкостями фаз относительно земли и сопротивлениями утечек, через нейтралеобразующий трансформатор - фильтр заземляющий ФЗ и разъединитель QR подключен дугогасящий реактор 1. На вторичной (сигнальной) обмотке реактора наводится напряжение, пропорциональное напряжению смещения нейтрали сети, обусловленного емкостью несимметрии ΔCA и параметрами КНП и числу витков Wсигн. К верхнему выводу обмотки Wсигн подключены цепь обратной связи 4 (ОС) и выход токоограничивающего элемента 3, между входом которого и ОС включен усилитель мощности 2. Усилитель включен таким образом, что на любое возмущение, возникающее на выводах сигнальной обмотки, создается уравновешивающий сигнал, противоположный по знаку и равный по значению. В результате, на выводах сигнальной обмотки, при любых возмущениях в нейтрали сети или наличии асимметрии фазных напряжений сохраняется нулевое напряжение. При этом падение напряжения на токоограничивающем элементе определяется величиной выходного тока усилителя мощности, противоположного по знаку (направлению) тока сигнальной обмотки и сопротивлением элемента.

На фигуре 2 основным шрифтом приведена схема устройства симметрирования фазных напряжений электрической сети с использованием вторичной обмотки трансформатора, подключенного параллельно с дугогасящим реактором, а штрих пунктиром - схема с цепью обратной связи, организованного посредством дополнительной вторичной обмотки трансформатора.

Принцип работы устройства, реализованного с использованием дополнительного трансформатора, аналогичен работе устройства, приведенного на фигуре 1.

В качестве токоограничивающего элемента 3 усилителя мощности 2 предпочтительно применить резисторы с нелинейной вольтамперной характеристикой -лампу накаливания или катушку с втягивающимся сердечником.

Предложенные способ и устройство симметрирования фазных напряжений распределительной электрической сети позволяют выравнивать фазные напряжения относительно земли в широком диапазоне частот, как в сетях с воздушными линиями, так и с кабельными, и смешанными линиями электропередачи.

Источники информации:

1. Вильгельм Р., Уотерс М. Заземление нейтрали в высоковольтных системах. - М.: Госэнергоиздат, 1959, 416 с.

2. А.с. №1536476 (СССР). Устройство для определения знака расстройки компенсации тока замыкания на землю. / И.Н. Степанов, М.И. Петров. - Опубл. в БИ, 1990, №2.

3. А.с. №514390 (СССР). Устройство для симметрирования фазных напряжений m-фазной сети. / А.К. Шидловский, В.Г. Кузнецов, В.Т. Третьяк, Н.Р. Каплычный. Опубл. в БИ, 1976, №18.

1. Устройство симметрирования фазных напряжений электрической сети, включающее подключенный к сети присоединительный трансформатор и дугогасящий реактор, рабочая обмотка которого включена между нейтральным выводом трансформатора и «землей», отличающееся тем, что к вторичной обмотке реактора подключен охваченный отрицательной обратной связью усилитель мощности, причем выход усилителя соединен с вторичной обмоткой через токоограничивающее устройство, а сигнал обратной связи снимается со вторичной либо дополнительной обмотки дугогасящего реактора.

2. Устройство симметрирования фазных напряжений электрической сети, включающее подключенный к сети присоединительный трансформатор и дугогасящий реактор, рабочая обмотка которого включена между нейтральным выводом трансформатора и «землей», отличающееся тем, что параллельно выводам рабочей обмотки дугогасящего реактора подключена первичная обмотка дополнительного трансформатора, к выводам вторичных обмоток которого подключен охваченный отрицательной обратной связью усилитель мощности, причем выход усилителя соединен с вторичной обмоткой дополнительного трансформатора через токоограничивающее устройство, а сигнал обратной связи снимается с выводов вторичной обмотки дополнительного трансформатора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для повышения энергетической эффективности однофазных и трехфазных потребителей, путем рекуперации потребляемой энергии за счет циркуляции ее части между потребителем и предлагаемым устройством межфазного распределения тока (МРТ).

Использование: в области электроэнергетики, в системах управления устройств (1), выполняющих функцию симметрирования трехфазного напряжения, например тиристорно-реакторных групп (ТРГ) статических тиристорных компенсаторов (СТК) или транзисторных преобразователей в составе СТАТКОМов.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах преобразования энергии трехфазной сети в энергию для питания однофазной нагрузки.

Изобретение может быть использовано в устройствах преобразования энергии трехфазной сети в энергию для питания однофазной нагрузки. Техническим результатом является упрощение устройства, повышение технологичности изготовления, снижение материалоемкости и массогабаритных параметров, а также повышение КПД.

Использование: в области электротехники. Технический результат – увеличение достоверности симметрирования фазных токов трехфазной линии, уменьшение объема аппаратных средств и повышение долговечности контактов электрических реле коммутатора фазных токов.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение точности компенсации третьей гармоники.

Использование: в области электротехники. Технический результат – равномерное распределение однофазной нагрузки по фазам трехфазной сети и повышение энергетических характеристик.

Использование: в области электротехники. Технический результат – расширение функциональных возможностей путем исключения одновременного включения трехфазного и однофазного магнитных пускателей при низких температурах окружающей среды, обеспечения сигнализации работы однофазного нагревателя и сигнализации обрыва фазы питающей сети трехфазного потребителя.

Использование: в области электротехники. Технический результат - обеспечение совместной компенсации реактивной мощности, подавления токов высших гармоник и симметрирования токов тяговой нагрузки.

Использование – в области электротехники. Технический результат, заключающийся в предотвращении несимметричности электрической нагрузки трехфазной питающей сети при питании двух разных секций контактной сети, достигается благодаря тому, что устройство (40) для подключения системы тягового электроснабжения (PF1, PF2, NF1, NF2) участка железнодорожного пути к трехфазной питающей сети (L1, L2, L3) содержит трехфазный трансформатор (42-44, 55-62, 64, 65) и симметрирующее устройство (41) для равномерной электрической нагрузки трех фаз трехфазной питающей сети (L1, L2, L3), причем трехфазный трансформатор (42-44, 55-62, 64, 65) с первичной стороны подходит для соединения с трехфазной питающей сетью (L1, L2, L3), а с вторичной стороны – с симметрирующим устройством (41), причем трехфазный трансформатор (42-44, 55-62, 64, 65) подходит для подключения к системе тягового электроснабжения, содержащей автотрансформаторную систему с двумя контактными проводами (PF, PF2) и двумя протянутыми изолированно вдоль участка пути проводниками (NF1, NF2).

Настоящее изобретение в целом относится к вращающимся электромеханическим системам, в частности к компьютеризированным средствам защиты вращающихся электромеханических систем от повреждений, вызванных механической перегрузкой.

Использование: в области электротехники. Технический результат – предотвращение одновременного перехода нескольких инверторных электрических станций в режим пассивного управления в состоянии секционирования.

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат заключается в возможности аналоговой токовой петли обеспечивать компонент устройства вторичным рабочим напряжением, полученным от аналоговой токовой петли в отсутствие источника первичного рабочего напряжения.

Изобретение относится к областям электротехники и электроэнергетики и может быть применено на тепловых электростанциях с паротурбинным циклом Ренкина (например, конденсационные электростанции - КЭС), с газотурбинным циклом Брайтона (например, электростанции с газотурбинными установками - ПТУ, на парогазовых электростанциях - ПТУ), использующих газовое топливо, например, традиционный природный газ.

Изобретение относится к электроэнергетике и электротехнике и может быть использовано для повышения качества электроэнергии в однофазных электрических сетях. Однофазный активный фильтр обеспечивает снижение коэффициентов искажения синусоидальности тока и напряжения питающей сети и поддержание определенного коэффициента мощности при динамически изменяющейся нелинейной нагрузке.

Использование в области электротехники. Технический результат – обеспечение распределения электроэнергии, измерения расхода потребленной потребителями электроэнергии, обнаружения места утечки электроэнергии (незаконного отбора электроэнергии), мониторинга распределительной сети и фиксации времени утечки электроэнергии.

Использование: в области электротехники. Технический результат – обеспечение оптимального размещения устройств защиты в энергораспределительной сети.

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат, заключающийся в повышении эффективности и надежности поддержания общей устойчивости системы местной электросети внутри заданных предельных значений, достигается за счет устройства (1) и способа для управления устойчивостью местной электросети (3).

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат заключается в повышении надежности, гибкости и экономичности устройства комплексного регулирования перетоков мощности (УКРПМ) и обеспечивается тем, что УКРПМ для двухцепной линии электропередачи включает по меньшей мере один трансформатор со стороны параллельного соединения (1), три преобразователя тока (4), по меньшей мере два трансформатора со стороны последовательного соединения (8), коммутационную цепь со стороны параллельного соединения (3), коммутационную цепь со стороны последовательного соединения (6) и общую шину постоянного тока (5).

Использование: в области электротехники. Технический результат – повышение надежности работы за счет обеспечения защиты против выхода из строя одного из контуров, подключенных к вторичным трансформаторным обмоткам.

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей системы электроснабжения, в частности в обеспечении оптимального режима эксплуатации различных типов аккумуляторных батарей, достигается тем, что система электроснабжения транспортной машины содержит: аккумуляторную батарею, генератор, сеть питания, регулятор напряжения, в состав которого входят формирователь первого опорного сигнала, первое измерительное звено, первое звено сравнения и исполнительный элемент, связанный с обмоткой возбуждения генератора, средства контроля состояния аккумуляторной батареи, формирователь второго опорного сигнала, второе измерительное звено, второе звено сравнения и разъемное соединение, при этом на неинвертирующий вход второго звена сравнения подан второй опорный сигнал, а на инвертирующий вход - сигнал с выхода второго измерительного звена, подключенного к сети питания, также формирователь первого опорного сигнала снабжен корректирующим входом и выполнен так, что величина первого опорного сигнала является нарастающей функцией от величины сигнала на корректирующем входе, который выполнен с возможностью подключения к выходу второго звена сравнения через разъемное соединение. 9 з.п. ф-лы, 1 ил.

Использование: в области электротехники. Технический результат - снижение несимметрии фазных напряжений сети относительно сети и повышение надежности электрооборудования. Устройство симметрирования фазных напряжений электрической сети включает подключенный к сети присоединительный трансформатор и дугогасящий реактор, рабочая обмотка которого включена между нейтральным выводом трансформатора и «землей». К вторичной обмотке реактора подключен охваченный отрицательной обратной связью усилитель мощности, причем выход усилителя соединен с вторичной обмоткой через токоограничивающее устройство, а сигнал обратной связи снимается со вторичной либо дополнительной обмотки дугогасящего реактора. Во втором варианте устройства параллельно выводам рабочей обмотки дугогасящего реактора подключена первичная обмотка дополнительного трансформатора, к выводам вторичных обмоток которого подключен охваченный отрицательной обратной связью усилитель мощности, причем выход усилителя соединен с вторичной обмоткой дополнительного трансформатора через токоограничивающее устройство, а сигнал обратной связи снимается с выводов вторичной обмотки дополнительного трансформатора. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Наверх