RU2628403C2 - Устройство для регулирования напряжения - Google Patents

Устройство для регулирования напряжения Download PDF

Info

Publication number
RU2628403C2
RU2628403C2 RU2015157464A RU2015157464A RU2628403C2 RU 2628403 C2 RU2628403 C2 RU 2628403C2 RU 2015157464 A RU2015157464 A RU 2015157464A RU 2015157464 A RU2015157464 A RU 2015157464A RU 2628403 C2 RU2628403 C2 RU 2628403C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
phase
phases
network
thyristor
neutral
Prior art date
Application number
RU2015157464A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2015157464A (ru
Inventor
Борис Алексеевич Аржанников
Михаил Борисович Аржанников
Original Assignee
Борис Алексеевич Аржанников
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Борис Алексеевич Аржанников filed Critical Борис Алексеевич Аржанников
Priority to RU2015157464A priority Critical patent/RU2628403C2/ru
Publication of RU2015157464A publication Critical patent/RU2015157464A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2628403C2 publication Critical patent/RU2628403C2/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10—Regulating voltage or current
    • G05F1/12—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac
    • G05F1/14—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using tap transformers or tap changing inductors as final control devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/26—Arrangements for eliminating or reducing asymmetry in polyphase networks
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P13/00—Arrangements for controlling transformers, reactors or choke coils, for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P13/06—Arrangements for controlling transformers, reactors or choke coils, for the purpose of obtaining a desired output by tap-changing; by rearranging interconnections of windings
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/50—Arrangements for eliminating or reducing asymmetry in polyphase networks

Landscapes

  • Control Of Electrical Variables (AREA)
  • Ac-Ac Conversion (AREA)

Abstract

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам регулирования напряжения преобразовательных трансформаторов. Устройство регулирования напряжения содержит трехфазный трансформатор, в первичные обмотки каждой фазы которого включены соединенные последовательно сетевая и регулировочная части, при этом в каждой из трех фаз первые выводы регулировочной части соединены с выводом сетевой части, образуя общую точку, а вторые выводы регулировочной части соединены с первыми выводами неуправляемого реактора каждой из фаз, вторые выводы неуправляемых реакторов всех трех фаз соединены между собой, образуя первую нейтраль, к общей точке соединения регулировочной и сетевой частей первой и второй фаз подключены первые выводы тиристорных ключей, вторые выводы тиристорных ключей первой и второй фаз объединены между собой, образуя вторую нейтраль, к которой подключена общая точка соединения регулировочной и сетевой частей первичной обмотки третьей фазы. Технический результат состоит в упрощении конструкции, улучшении регулировочных характеристик и повышении надежности. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может найти применение для регулирования напряжения преобразовательных трансформаторов.
Известно устройство регулирования напряжения, содержащее трехфазный трансформатор, первичная обмотка которого содержит в каждой фазе соединенные последовательно сетевую и регулировочную части, при этом в каждой из фаз первый вывод регулировочной части соединен с выводом сетевой части, образуя точку, к которой подсоединены первые выводы тиристорных ключей, вторые выводы регулировочной части в каждой из фаз соединены с первыми выводами неуправляемого реактора, вторые выводы которого соединены со вторыми выводами тиристорных ключей, образуя общие точки, соединенные с аналогичными общими точками других фаз, образуя общую нейтраль [Л. 1].
Описанное выше устройство для регулирования напряжения характеризуются относительно сложной конструкцией, относительно низкими технико-экономическими показателями и невысокой надежностью вследствие наличия тиристорных ключей во всех трех фазах.
Изобретением решается задача создания устройства для регулирования напряжения, характеризующегося относительной простотой конструкции, повышенными технико-экономическими показателями и относительно высокой надежностью.
Для решения поставленной задачи в устройстве для регулирования напряжения, содержащем трехфазный трансформатор, первичная обмотка которого содержит в каждой фазе соединенные последовательно сетевую и регулировочную части, при этом в каждой из трех фаз первые выводы регулировочной части соединены с выводом сетевой части, образуя общую точку, а вторые выводы регулировочной части соединены с первыми выводами неуправляемого реактора каждой из фаз, вторые выводы неуправляемых реакторов всех трех фаз соединены между собой, образуя первую нейтраль, к общей точке соединения регулировочной и сетевой частей первой и второй фаз подключены первые выводы тиристорных ключей, предложено, согласно настоящему изобретению, вторые выводы тиристорных ключей первой и второй фаз объединить между собой, образуя вторую нейтраль; при этом первые выводы тиристорных ключей третьей фазы могут быть подсоединены к общей точке соединения регулировочной и сетевой частей первичной обмотки, а их вторые выводы могут быть подключены ко второй нейтрали; при этом общая точка соединения регулировочной и сетевой частей первичной обмотки третьей фазы может быть подключена ко второй нейтрали.
Изобретение поясняется на примерах выполнения чертежами, представляющими собой соответственно:
фиг. 1 - принципиальная схема известного из [Л. 1] устройства для регулирования напряжения;
фиг. 2 - внешние характеристики известного из [Л. 1] и заявляемого устройств;
фиг. 3 - принципиальная схема заявляемого устройства для регулирования напряжения с двумя нейтралями, имеющего в каждой из трех фаз тиристорный ключ;
фиг. 4 - принципиальная схема заявляемого устройства для регулирования напряжения с двумя нейтралями, имеющего в двух фазах тиристорные ключи.
Устройство для регулирования напряжения содержит трехфазный трансформатор 1, имеющий первичную обмотку 2.
Первичная обмотка 2 в каждой из трех фаз 3, 4, 5 имеет сетевую 6 и регулировочную 7 части. В каждой из трех фаз 3, 4, 5 первые выводы регулировочной части 7 соединены последовательно с выводами сетевой части 6, образуя общую точку 8.
В каждой из фаз 3, 4, 5 вторые выводы регулировочной части 7 соединены с первыми выводами неуправляемого реактора 9. Вторые выводы неуправляемых реакторов 9 всех трех фаз 3, 4, 5 соединены между собой, образуя первую нейтраль 10.
К общей точке 8 соединения регулировочной 7 и сетевой 6 частей первичной обмотки 2 двух фаз 3 и 4 подключены первые выводы тиристорных ключей 11, вторые выводы этих тиристорных ключей объединены между собой, образуя вторую нейтраль 12.
Общая точка 8 соединения регулировочной 7 и сетевой 6 частей первичной обмотки 2 фазы 5 подключена ко второй нейтрали.
Устройство для регулирования напряжения работает следующим образом.
Режимы работы трехфазного трансформатора с тиристорно-реакторным устройством регулирования напряжения РПН.
Рассмотрим режимы работы трехфазного трансформатора с организацией через тиристорно-реакторное устройство регулирования напряжения под нагрузкой (РПН) одной общей и двух раздельных нейтралей сетевых и регулировочных частей первичных обмоток трансформатора.
1. Работа известной схемы с одной общей нейтралью сетевых и регулировочных частей первичных обмоток трансформатора, представленной на фиг. 1.
Первичная обмотка трансформатора состоит из последовательно соединенных нерегулируемой части с числом витков wβ (сетевая обмотка СО) и регулируемой части с числом витков wα (регулировочная обмотка РО).
К отводу РО (в месте соединения СО и РО) подключен тиристорный ключ ТК, неуправляемый реактор HP подключен к концу РО. Концы тиристорного ключа и неуправляемого реактора объединены между собой в одном узле, который соединяется с подобными узлами других фаз. В результате образуется нейтраль соединения первичных обмоток трехфазного трансформатора и устройств РПН, т.е. образуется нейтраль трансформаторного агрегата.
Первая особенность такого трансформаторного агрегата состоит в том, что коэффициент трансформации изменяется по закону
Figure 00000001
где Kβ=wβ:w2; Кα=wα:w2; ρ - параметр, зависящий от состояния (сопротивления) тиристорных ключей Rтк
Figure 00000002
В ключевом режиме работы ТК «открыт - закрыт» сопротивление ТК имеет два значения: минимальное и максимальное. При этом, соответственно, коэффициент трансформации равен Кρ мин=Кβ и Кρ макс=Кβ+Кα.
Вторичное напряжение холостого хода трансформатора изменяется в соответствии с отношением
Figure 00000003
и также будет иметь два значения U20макс и U20мин,
где U10 - фазное напряжение питающей сети.
Другой особенностью работы трансформаторного агрегата является наличие в замкнутой цепи регулировочной обмотки, тиристорного ключа и неуправляемого реактора циркулирующего тока, определяемого из уравнения
Figure 00000004
также имеющим две величины: при закрытом ТК Iц равен нулю и при открытом ТК определяется по формуле
Figure 00000005
Циркулирующий ток имеет индуктивный характер и снижает коэффициент косинус фи и, соответственно, коэффициент мощности.
Кроме того, величина циркулирующего тока определяет потери электрической энергии в контуре РО.
На физической модели получены подтверждающие расчеты внешние характеристики преобразовательного агрегата (см. фиг. 2).
При закрытых тиристорных ключах имеем характеристику 1, при открытых тиристорных ключах имеем характеристику 4. Между характеристиками 1 и 4 - диапазон регулирования. При пофазном регулировании напряжения, например при открытии тиристорного ключа в одной (любой) фазе, имеем характеристику 2, при открытии ключей в двух (любых) фазах имеем характеристику 3.
В результате в диапазоне регулирования получаем три неодинаковые по величине напряжения зоны, причем третья зона между характеристиками 3 и 4 составляет незначительную величину (1,6% от полного диапазона) и в практических целях может не использоваться.
Тогда после открытия одного тиристорного ключа (характеристика 2) для получения характеристики 4 нужно открыть ключи в трех фазах, не используя режим при открытых ключах в двух фазах (без характеристики 3).
Снижение циркулирующего тока осуществляется применением схемы трехфазного трансформатора с организацией через тиристорно-реакторное РПН двух раздельных нейтралей сетевых и регулировочных обмоток.
Работа схемы с двумя раздельными нейтралями сетевых и регулировочных обмоток трансформатора, представленного на фиг. 3.
При закрытых тиристорных ключах имеем схему трехфазного двухобмоточного трансформатора. Для этого режима принципиальная схема уравнения электромагнитных процессов совпадает с аналогичным режимом трансформатора, представленного на фиг. 1.
При открытых тиристорных ключах, также как и на фиг. 1, имеем схему трехфазного трехобмоточного трансформатора. СО с числом витков wβ образует схему соединения «звезда». РО с числом витков wα образует трехпроводную схему соединения «звезда» с соединением через открытые ТК в нейтраль обмоток РО и нагруженную на трехфазную нагрузку неуправляемых реакторов HP, соединенных по схеме «звезда».
При открытых тиристорных ключах в схемах, представленных на фиг. 1 и 3, в контуре РО протекает циркулирующий ток.
В схеме, представленной на фиг. 1, циркулирующий ток определяется фазной ЭДС Еα РО и сопротивлением РО (zα) и HP (zнp) и равен
Figure 00000006
В схеме, представленной на фиг. 3, циркулирующий ток определяется уравнением, включающим параметры двух фаз: линейную ЭДС и сопротивления элементов цепи
Figure 00000007
Откуда следует, что действующее значение тока Iц в схеме, представленной на фиг. 3, меньше действующего значения тока Iц в схеме, представленной на фиг. 1. Снижение величины циркулирующего тока, имеющего индуктивный характер, вызовет повышение косинуса фи (cos ϕ) и, соответственно, коэффициента мощности, а также снижение потерь электрической энергии трансформатора.
При закрытых тиристорных ключах в схеме, представленной на фиг. 3, получаем внешнюю характеристику 5 (см. фиг. 2), при открытых тиристорных ключах в трех фазах - характеристику 8.
При пофазном регулировании напряжения в одном диапазоне в схеме, изображенной на фиг. 1, с общей нейтралью получены три зоны с различными по величине напряжениями (см. фиг. 2). В схеме, представленной на фиг. 3, с двумя раздельными нейтралями получены две зоны с практически одинаковыми по величине напряжениями холостого хода, при этом открытие в этой схеме одного тиристорного ключа в любой фазе (внешняя характеристика 6 на фиг. 2) не изменяет величину напряжения при закрытых тиристорных ключах, т.е. соответствует внешней характеристике 5 на фиг. 2.
При открытии тиристорных ключей в двух (любых) фазах схемы, представленной на фиг. 3, получаем внешнюю характеристику 7 (см. фиг. 2).
Учитывая, что в схеме, представленной на фиг. 3, открытие тиристорного ключа в одной (любой) фазе не влияет на регулирование напряжения и только открытие в этой схеме тиристорных ключей в двух фазах вызывает повышение напряжения (характеристика 7 на фиг. 2), тогда в схеме, представленной на фиг. 3, один тиристорный ключ в любой фазе можно убрать, соединив вместо тиристорного ключа в этой фазе проводом вывод РО с нейтралью. Тогда схема будет иметь вид, представленный на фиг. 4.
В соответствии с изложенным можно сделать следующий вывод.
Для получения естественных падающих характеристик (см. фиг. 2) необходимо выполнение следующих операций.
Для устройства, представленного на фиг. 3,
- характеристика 5 обеспечивается закрытием тиристорных ключей во всех трех фазах;
- характеристика 7 обеспечивается открытием тиристорных ключей в двух (любых) фазах;
- характеристика 8 обеспечивается открытием тиристорных ключей во всех трех фазах.
Для устройства, представленного на фиг. 4,
- характеристика 6 обеспечивается закрытием тиристорных ключей в двух (любых) фазах;
- характеристика 7 обеспечивается открытием тиристорного ключа в одной (любой) фазе;
- характеристика 8 обеспечивается открытием тиристорных ключей в каждой из двух фаз.
Для получения стабилизированных внешних характеристик в зонах регулирования (см. фиг. 2) необходимо выполнение следующих операций при работе тиристорных ключей в ключевом режиме (открыт - закрыт) в релейном режиме системы автоматического регулирования САР:
- устройства, изображенного на фиг. 3:
- - стабилизированной характеристики в первой зоне (между характеристиками 5 и 7) - закрыт тиристорный ключ в одной фазе, в частности в фазе 3, открыт тиристорный ключ в другой фазе, в частности в фазе 4 или 5, и ключевой режим в третьей фазе;
- - стабилизированной характеристики во второй зоне (между характеристиками 7 и 8) - открыты тиристорные ключи в двух (любых) фазах и ключевой режим тиристорного ключа в третьей фазе;
- устройства, изображенного на фиг. 4:
- - стабилизированной характеристики в первой зоне (между характеристиками 6 и 7) - закрыт тиристорный ключ в одной фазе, в частности в фазе 3 или 4, и ключевой режим в другой фазе, в частности в фазе 4 или 3;
- - стабилизированной характеристики во второй зоне (между характеристиками 7 и 8) - открыт тиристорный ключ в одной из фаз, например в фазе 3, и ключевой режим в фазе 4.
Реализация заявляемого технического решения позволит относительно простыми средствами обеспечить регулирование напряжения в широком диапазоне регулирования и тем самым существенно расширить функциональные возможности заявляемого устройства.
Литература
1. Авт. свид. СССР №419860, МПК G05F 1/12, Н02Р 13/16, 1974 г.

Claims (3)

1. Устройство для регулирования напряжения, содержащее трехфазный трансформатор, первичная обмотка которого содержит в каждой фазе соединенные последовательно сетевую и регулировочную части, при этом в каждой из трех фаз первые выводы регулировочной части соединены с выводом сетевой части, образуя общую точку, а вторые выводы регулировочной части соединены с первыми выводами неуправляемого реактора каждой из фаз, вторые выводы неуправляемых реакторов всех трех фаз соединены между собой, образуя первую нейтраль, к общей точке соединения регулировочной и сетевой частей первой и второй фаз подключены первые выводы тиристорных ключей, отличающееся тем, что вторые выводы тиристорных ключей первой и второй фаз объединены между собой, образуя вторую нейтраль.
2. Устройство для регулирования напряжения по п. 1, отличающееся тем, что первые выводы тиристорных ключей третьей фазы подсоединены к общей точке соединения регулировочной и сетевой частей первичной обмотки, а их вторые выводы подключены ко второй нейтрали.
3. Устройство для регулирования напряжения по п. 1, отличающееся тем, что общая точка соединения регулировочной и сетевой частей первичной обмотки третьей фазы подключена ко второй нейтрали.
RU2015157464A 2015-12-31 2015-12-31 Устройство для регулирования напряжения RU2628403C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015157464A RU2628403C2 (ru) 2015-12-31 2015-12-31 Устройство для регулирования напряжения

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015157464A RU2628403C2 (ru) 2015-12-31 2015-12-31 Устройство для регулирования напряжения

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015157464A RU2015157464A (ru) 2017-07-06
RU2628403C2 true RU2628403C2 (ru) 2017-08-16

Family

ID=59309557

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015157464A RU2628403C2 (ru) 2015-12-31 2015-12-31 Устройство для регулирования напряжения

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2628403C2 (ru)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3566245A (en) * 1969-01-21 1971-02-23 Hewlett Packard Co Three phase regulated d.c. power supply with control for balancing input phase current
SU419860A1 (ru) * 1972-04-18 1974-03-15 Е. И. Вашкевич , С. В. Шапиро Регулятор напряжения
SU694969A1 (ru) * 1972-06-29 1979-10-30 Предприятие П/Я Г-4677 Тиристорный регул тор переменного напр жени
EP0023366A1 (de) * 1979-07-25 1981-02-04 BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie. Transformator zum steuerbaren Verschieben der Phasenwinkel der Ausgangsspannungen gegenüber den Phasenwinkeln der Eingangsspannungen
SU1264264A1 (ru) * 1983-05-20 1986-10-15 Институт Электродинамики Ан Усср Устройство дл регулировани и симметрировани напр жений в трехфазных четырехпроводных сет х

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3566245A (en) * 1969-01-21 1971-02-23 Hewlett Packard Co Three phase regulated d.c. power supply with control for balancing input phase current
SU419860A1 (ru) * 1972-04-18 1974-03-15 Е. И. Вашкевич , С. В. Шапиро Регулятор напряжения
SU694969A1 (ru) * 1972-06-29 1979-10-30 Предприятие П/Я Г-4677 Тиристорный регул тор переменного напр жени
EP0023366A1 (de) * 1979-07-25 1981-02-04 BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie. Transformator zum steuerbaren Verschieben der Phasenwinkel der Ausgangsspannungen gegenüber den Phasenwinkeln der Eingangsspannungen
SU1264264A1 (ru) * 1983-05-20 1986-10-15 Институт Электродинамики Ан Усср Устройство дл регулировани и симметрировани напр жений в трехфазных четырехпроводных сет х

Also Published As

Publication number Publication date
RU2015157464A (ru) 2017-07-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
GB2419043A (en) DC transmission system with variable current and voltage
KR101068892B1 (ko) 정지형 무효전력 보상기 및 이의 제어 방법
Mawarni et al. A case study of using OLTC to mitigate overvoltage in a rural european low voltage network
Klavsuts et al. New method for regulating voltage an ac current
RU2585007C1 (ru) Устройство регулирования реактивной мощности электрической сети (варианты)
RU2741335C1 (ru) Устройство управления напряжением трансформатора под нагрузкой
RU2453965C2 (ru) Трехфазное симметрирующее устройство
RU2628403C2 (ru) Устройство для регулирования напряжения
RU2613679C2 (ru) Устройство для регулирования напряжения и способ его регулирования
CN111338412A (zh) 一种交流稳压器及交流稳压设备
RU2547817C2 (ru) Способ регулирования напряжения на тяговой подстанции переменного тока
RU2648280C1 (ru) Устройство для регулирования напряжения
RU2689111C1 (ru) Устройство для регулирования напряжения
RU2017113834A (ru) Устройство для стабилизации параметров электрической сети
RU2613340C2 (ru) Устройство для регулирования напряжения и способ его регулирования
RU153407U1 (ru) Устройство динамического восстановления провалов напряжения для ответственного потребителя электрической энергии
Kavya et al. Comparison of controllers of hybrid HVDC link in multi-infeed application
RU119184U1 (ru) Устройство регулирования напряжения трансформатора
RU2245600C1 (ru) Устройство для ступенчатого регулирования переменного напряжения
RU2736579C1 (ru) Способ передачи электроэнергии постоянным током по многопроводной линии электропередачи и устройство для его осуществления
RU2788078C1 (ru) Устройство для преобразования фаз с регулируемой мощностью
RU2559805C1 (ru) Устройство отбора мощности из магистральной линии электропередачи
RU2709454C1 (ru) Выпрямитель
RU2748588C1 (ru) Устройство управления напряжением трансформатора под нагрузкой
RU187709U1 (ru) Многофазный регулятор напряжения

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190101