SE529345C2 - Anordning för effektflödesreglering vid ett växelströmsöverföringsnät - Google Patents
Anordning för effektflödesreglering vid ett växelströmsöverföringsnätInfo
- Publication number
- SE529345C2 SE529345C2 SE0502715A SE0502715A SE529345C2 SE 529345 C2 SE529345 C2 SE 529345C2 SE 0502715 A SE0502715 A SE 0502715A SE 0502715 A SE0502715 A SE 0502715A SE 529345 C2 SE529345 C2 SE 529345C2
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- temperature
- magnetic
- rotor
- voltage
- stator
- Prior art date
Links
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 title claims abstract description 39
- 230000035699 permeability Effects 0.000 title claims abstract description 23
- 230000006698 induction Effects 0.000 title claims description 33
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 title claims description 15
- 239000013598 vector Substances 0.000 claims abstract description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 32
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 23
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 claims description 15
- UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N gadolinium atom Chemical compound [Gd] UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 11
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 10
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 claims description 7
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 claims description 7
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052693 Europium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052689 Holmium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052765 Lutetium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052777 Praseodymium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052771 Terbium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052775 Thulium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 3
- 229910052692 Dysprosium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims 2
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 claims 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 10
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 2
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 150000008064 anhydrides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 230000005298 paramagnetic effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- H02J3/12—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load
-
- 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
- H02J3/18—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks
- H02J3/1885—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using rotating means, e.g. synchronous generators
-
- 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
- Y02E40/30—Reactive power compensation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Ac-Ac Conversion (AREA)
Description
lO 15 20 25 30 35 529 345 När man påverkar det aktiva effektflödet genom att minska eller öka spänningsamplituderna begränsas styrområdet för minskning eller ökning av spänningsamplituderna för spänningsändringar på grund av den maximalt tillåtna spänningsnivàn (vän- ligen i 5%) och det faktum att drift på en hög spänningsnivå är att föredra för att minska förlus- terna i nätet. lNär man påverkar det aktiva effektflödet genom att använda en seriekondensator kan reaktan- sen endast minskas till en viss nivå och det är inte möjligt att forcera strömmen oavsett lednings- tillståndet då det inte är praktiskt möjligt att överkompensera ledningen.
En fasvridare å andra sidan kan styra ef- fektflödet och forcera eventuell ström genom att införa en fasvridning mellan dess terminaler.
En UPFC (Unified Power Flow Controller) an- vänder kraftelektronik för att överföra kraft mel- lan en shunt- och seriekopplad transformator. Genom rätt styrning är det möjligt att åstadkomma en val- fri utspänning inom apparatens märkeffekt. Nackde- lar med befintliga UPFC har huvudsakligen varit förknippade med svårigheten att skydda kraftelekt- roniken på serietransformatorsidan. Det har också diskuterats om en nätpunkt verkligen behöver full reglerbarhet såväl i amplitud och i fasläge. Några nätpunkter kräver mer spänningsreglering och andra mer vinkelreglering för att utnyttja systemet opti- malt.
Induktionsregulatorer för reglering av spänning och vinkel användes i laboratorier och andra platser där en mycket noggrann och kontinuer- lig spänningsreglering var nödvändig. I dag används induktionsregulatorer då huvudsaken som små enheter vad gäller spänning och effekt. Ett äldre använd- 10 15 20 25 30 35 529 345 ningsomräde är också spänningsreglering av genera- torer där fältlindningen pà maskinens rotor kan ma- tas via en induktionsregulator. Numer används dock kraftelektronik till största delen för detta ända- mäl.
Induktionsregulatorn är en asynkronmaskin, vilken inte arbetar som en motor utan med en stilla- stående rotor, men där rotorn kan vridas i vinkel- riktning för att reglera spänningen.
Regleringen är beroende av en mekanisk rö- relse hos rotorn för att koppla en viss mängd flöde frán en fas till en annan. Den effekt som krävs för att vrida rotorn är proportionell mot den effekt som flyter genom den. Reglerhastigheten är låg och det krävs avsevärd mekanisk kraft för att àstadkom- ma den långsamma ändringen av utspänningen. Vid in- duktionsregulatorn uppträder både en spänningsänd- ring och en amplitudändring. Utspänningen följer i detta fall en cirkel. En nackdel med induktionsre- gulatorn är att spänningsamplituden ändras när vin- keln 5 ändras.
Effektflödet i en kraftledning regleras på väsentligen tvà olika sätt beroende på metod. En kategori komponenter överför effekt mellan faserna och den andra påverkar bara impedansen i en speci- fik fas. Till den första kategorin hör fasvridande HVDC och UPFC:er. Till den andra kategorin hör mestadels andra kategorier av FACTS och seriekondensatorer. transformatorer, Den första kategorin har en stor fördel då den aktivt kan reglera effektflödet utan att förli- ta sig för mycket på det omgivande växelströmssy~ stemet. Den andra kategorin är beroende av de andra impedanserna hos växelströmsnätet och kan bara i viss utsträckning påverka effektflödet. En anord- ning enligt den första kategorin kan nästan obero- 10 15 20 25 30 35 529 345 ende av belastningstillstånden reglera effektflödet inom minimi- och maximiområden medan en styranord- ning enligt den andra kategorin inte alltid kan uppfylla detta.
Föreliggande uppfinning avser ett förfaran- de för effektflödesreglering vid växelströmsöverfö- ringsnät med användning av en induktionsregulator Grundprincipen för induktionsregulatorer be- “TRANSFORMERS for Single and av Gisbert Kapp, London, LTD, 1925. (s. 274- 283).
Induktionsregulatorer kan vara enfasiga el- skrivs exempelvis i Multiphase Currents” Sir Isaac Pitman & Sons, ler flerfasiga men föreliggande uppfinning avser flerfasiga induktionsregulatorer, företrädesvis tre- fasiga induktionsregulatorer.
Funktionen hos en trefas induktionsregula- tor beskrivs i det följande. används när man vill åstadkomma en kontinuerlig Induktionsregulatorn dvs. en kontinuer- lig ändring av spänningens fasvinkel. Rotorn hålls stillastående men är andordnad så att den kan vri- das en viss vinkel i förhållande till statorn. mekaniska vridningen sker lämpligen via en snäck- växel. vridning av en spänningsvektor, Den När rotorn står stilla beror riktningen av rotorsidans emk-vektorer på rotorns läge i förhål- lande till statorn. fràn statorsidan, Om man magnetiserar maskinen så har man faslikhet mellan den i statorlindnigen och rotorlindningen inducerade spänningen i det fall statorns och rotorns lind- ningsfaser står mitt för varandra, men när rotorns vrids framåt i induktionsflödets rotationsriktning en viss vinkel a i elektriska grader (varvid en poldelning = 180 elektriska grader), så blir den sekundära spänningsvektorn motsvarande tidsvinkel förskjuten i tiden (kommer efter i fas). Vrids ro- torn åt motsatta hållet, får den sekundära spän- 10 15 20 25 30 35 529 345 ningens vektor en fasvinkel av motsatt tecken jäm- fört med föregående fall.
En begränsning med induktíonsregulatorn är att reglermöjligheterna är begränsade till den spänningsändring den sekundära spänningsvektorn åstadkommer och detta med under ändring av spän- ningens fasvinkel. Detta försvårar parallellkopp- ling av ledningar och apparat då en vinkelvridning åstadkommer en spänningsändring och därmed en cir- kulerande reaktiv effekt.
Föreliggande uppfinning har till syfte att åstadkomma en induktionsregulator där den mekaniska vridningen mellan stator och rotor elimineras och som uppvisar förbättrade regleringsmöjligheter.
Detta åstadkoms genom en induktíonsregula- tor enligt patentkravets 1 kännetecken. Ändamålsenliga utföringsformer av uppfin- ningen framgår av de efterföljande underkraven 2-15.
Föreliggande uppfinning syftar även till ett sätt att reglera spänning och fasvinkel hos ett flerfasigt transmissionsnät och detta åstadkoms ge- nom sätt enligt patentkrav 16 - 18.
Ett ytterligare syfte med föreliggande upp- finning är användning av en effektflödesreglering för ett flerfasigt transmissionsnät enligt patent- krav 19.
Genom att enligt uppfinningen påverka det magnetiska flödesområdet i volymen mellan stator och rotorpol kan det magnetiska flödet i volymen regleras vilket innebär att den sekundära spän- ningsvektorns amplitud kan regleras, och detta utan Induk- tionsregulatorns reglerfunktion åstadkoms således genom att volymen innefattar ett reglerbart magne- tiskt flödesomráde. att en mekanisk vridning av rotorn äger rum. 10 15 20 25 30 35 529 345 I det följande användes begreppet rotor och rotorpol även om rotorn enligt uppfinningen icke är rörlig utan fast i förhållande till statorn. Skälet till denna benämning är att det underlättar jämfö- relse med induktionsregulatorer enligt känd teknik.
Regleringen av det magnetiska flödet i vo- lymen sker genom temperaturändring hos ett eller flera magnetiska omràden i volymen, vilket respek- tive område innehàller ett material som ger stor ändring av relativa permeabiliteten i förhållande till temperaturändringen. Det har det enligt upp- finningen visat sig att grundämnet gadolinium (Gd) är ett material som är speciellt lämpat i det mag- netiska oràdet. Detta bygger pá insikten att gado- linium, som är ett ferromagnetiskt material, har den unika egenskapen att dess curietemperatur är låg, i själva verket 292°K, Curietemperatur är den gräns över vilken ferromag- vilket motsvar l9°C. netiskt material visar ett normalt paramagnetiskt uppträdande. Detta innebär att permeabiliteten hos gadolinium ändras när dess temperatur varieras runt curietemperaturen. Det inses att för gadolinium kan därför permeabiliteten styras om temperaturen vari- eras kring rumstemperatur och däröver. En speciell egenskap hos gadolinium är den kraftiga permeabili- tetsändring som àstadkoms även med smà temperatur- variationer i intervallet över curiepunkten. Exem- pelvis kan relativa permeabiliteten ändras i stor- leksordningen frán 1000 till 1 genom en temperatur- ändring fràn 20°C till 40°C.
Gadolinium tillhör gruppen sällsynta jord- artsmetaller och förekommer i flera mineraler men existerar inte fritt i naturen. Tidigare var gado- linium, liksom övriga sällsynta jordartsmetaller, mycket kostsamma att framställa. Under senare ár har dock tekniken att framställa metallen, vilket 10 15 20 25 30 35 529 345 7 sker genom reduktion av gadoliniumanhydridfluorid med kalcium, utvecklats och tillgången på gadolini- um ökat.
Uppfinningen skall nu närmare beskrivas i anslutning till bifogade ritningsfigurer, där Figur l visar schematisk inkoppling av en induktionsregulator i ett 3-fas nät enligt känd teknik, Figur 2 a-d visar utgående reglerad spän- ning som vektorsumma av ingående spänning och se- kundära spänningsvektorn vid olika rotorlägen hos induktionsregulatorn, Figur 3 visar schematiskt en induktionsre- gulator enligt uppfinningen, Figur 4 a-d visar schematiskt volymens upp- byggnad i olika skikt respektive segment, Figur 5 visar schematiskt i detalj volymen mellan stator och rotor enligt uppfinningen samt reglermedel, vid en induktionsregulator Figur 6 visar schematisk hur regleromràdet vid uppfinningen kan styras, Figur 7 visar i diagramform den ferromagne- tiska curiepunkten respektive Neelpunkten hos några sällsynta jordartsmetaller som funktion av absoluta temperaturen.
I beskrivningen och figurerna nedan är upp- finningen endast exemplifierad för reglering av ett trefasigt nät med faserna r,s,t, eftersom trefasiga distributionsnät är de i praktiken mest förekomman- de, medan uppfinningen i sig är tillämpar även vid ett flerfasigt nät med annat antal faser.
I figur l är l en strömkälla som är anslu- ten till en förbrukare 2 via ett trefasnät med sina tre faser 3r, 3s och 3t, vilket nät uppvisar en primärsida 3 och sekundärsida 4. En induktionsregu- lator 5 är ansluten mellan strömkällan och förbru- 10 15 20 25 30 35 529 345 karen. Mellan strömkällan 1 och induktionsregula- torn 5 är fasspänningen Ea i nätet variabel medan fasspänningen En i nätet mellan induktionsregula- torn och förbrukaren hàlles konstant. gulatorn uppvisar tre statorlindningar 6r, Induktionsre- 6s och 6t och tre rotorlindningar 7r,7s och 7t. Respektive statorlindningen uppvisar en primäranslutning 8 som är kopplad till nätets primärsida 3 och en sekun- däranslutning 9 som är kopplad till nätets sekun- därsida 4. Vid respektive sekundäranslutning 9 är respektive statorlindning kopplad till respektive rotorlindning 7(r,s,t). Dessa är i sin tur i sin andra anslutning ihopkopplade till övriga rotor- lindningar.
I den mellan statorlindningen och rotor- lindningen inducerade spänningen, AE, vektoradderas till primära spänningen Ea för att bilda sekundär- spänningen En. I det fall statorlindning och rotor- lindning stàr mitt för varandra, har man faslikhet mellan den i statorlindningen och rotorlindningen inducerade spänningen, men vrides rotorn fràn detta läge kan den sekundära spänningsvektorn ges ett godtyckligt läge i förhållande till motsvarande primära vektor, både före och efter den.
I figur 2 a-d illustreras hur den sekundära spänningsvektorn AE adderas till primära spännings- vektorn Ea för bildande av sekundärspänningen En. I figur 2a har Ea sitt lägsta värde och bildar till- sammans med AE spänningsvektorn En. ningen Ea ökar, Om fasspän- som framgàr av figur 2 b, mäste ro- torns läge förskjutas varvid AE:s fasläge för- skjuts sá att summan av Ea och AE fortfarande är konstant En. När Ea har sitt högsta värde (figur 2 c) mäste rotorn förskjutas ytterligare till 180 elektriska grader i förhållande till figur 2a, var- vid AE blir motriktad Ea. När rotorn förskjutes i 10 15 20 25 30 35 529 345 motsatt häll fär AE motsatt riktning, vilket fram- gär av figur 2e.
Av det ovan anförda framgår att regleromrà- det för en konventionell induktionsregulator är i princip i AE. Storleken pà AE beror i huvudsak pá den i stator och rotorlindningen inducerade magnet- flödet och relativa permeabiliteten i luftgapet mellan stator och rotorpol.
En induktionsregulator enligt föreliggande uppfinning, som bland annat har till ändamål att ástadkomma reglering utan mekanisk vridning av ro- torn, är schematiskt visad i figur 3.
Här är det trefasiga nätets primärsida med sina faser 3r,3s,3t anslutet till respektive torlindningar 6r, 6s, sta- 6t via sina respektive pri- märanslutningar 8 och ansluten till respektive se- kundärsida via sekundäranslutningarna 9. ll visar en statorpol. 10 är en stillastående rotor med ro- torlindningar 7. 12 visar en rotorpol. Mellan sta- torpol och rotorpol visas en volym 14. Rotorn med dess poler är enligt uppfinningen fast andordnad i förhållande till statorn och dess poler.
I figuren är för tydlighetens skull endast ett polpar för respektive fas visade medan i prak- tiken antalet polpar kan vara högre (= en multipel av antalet faser).
En elektrisk ledning 13 förbinder respekti- ve statorlindnings sekundäranslutning 9 med tillhö- rande rotorlindning 7. Rotorlindningarna är i sina respektive sekundäranslutningar 15 ihopkopplade till en gemensam neutralpunkt 16.
För att ástadkomma styrning av induktions- regulatorn enligt uppfinningen, innefattar volymen 14 i huvudsak av ett eller flera magnetiska områ- den, vilket eller vilka uppvisar en relativ permea- bilitet som är temperaturberoende, varvid den se- 10 15 20 25 30 35 529 345 10 kundära spänningsvektorns AE storlek och riktning regleras genom påverkan av respektive omràdes rela- tiva permeabilitet genom reglering av dess tempera- tur.
Enligt uppfinningen är de magnetiska områ- dena i volymen uppdelade i skikt eller segment så- som framgàr av figurerna 4a - 4d.
I figur 4a är volymen 14 uppdelad i skikt 17 som är anordnade i huvudsak parallella plan till polernas ändplan. Kanaler 22 är anordnade för att cirkulera ett medium genom respektive skikt för in- dividuell reglering av respektive skikts tempera- tur.
I figur 4b är volymen 14 uppdelad skikt 17 anordnade som i huvudsak vinkelräta plan till po- lernas ändplan. Även här är kanaler 22 är anordna- de för att cirkulera ett medium genom dessa för in- dividuell reglering av respektive skikts tempera- tur.
I figur 4c är volymen 14 uppdelad i segment 23, som i ett tvärsnitt bildar en tvädimensionell matris. Här är kanaler 22 är anordnade för att cir- kulera ett medium genom respektive segment dessa för individuell reglering av respektive segments temperatur.
I figur 4d är segmenten 23 i sin tur uppde- lade i delsegment 24, vilka bildar en tredimensio- nell matris. Även här är kanaler 22 är anordnade för att cirkulera ett medium genom segmenten och för individuell reglering av respektive delsegments temperatur erfordras ytterligare värmetillförselme- del 25 till respektive delsegment. Dessa medel kan utgöras av värmeavgivande enheter 25 anordnade i respektive delsegments mitt varvid den individuella temperaturregleringen kan ske genom att mediet som strömmar genom kanalen 22 säkerställer en gemensam 10 15 20 25 30 35 529 345 ll lägsta temperatur för ett helt segment medan värme- avgivande enheterna höjer temperaturen hos det en- skilda delsegmentet till önskad nivå.
Enligt en utföringsform innehåller det mag- netiska skiktet grundämnet Gd (gadolinium), vilket grundämne uppvisar den egenskapen att relativa per- meabiliteten är mycket starkt temperaturberoende.
Om t ex temperaturen regleras mellan 20 och 40 C så kan den relativa permeabiliteten ändras från 1000 - 1.
Genom uppfinningen möjliggörs ett driftsätt att regleringen kan göras utan att påverka fasvin- keln mellan spänning och ström, eller genom önskat val mellan att ändra fasvinkel och amplitud hos fasspänningen En. Det inses, att detta ger stora driftsfördelar eftersom beroende på driftsfallet, man kan välja att styra spänningen linjärt eller med en reaktiv komponent, ring. för önskad faskompense- Enligt en utföringsform är skikten 17 inne- hållande Gd (gadolinium) dopat med ämne som påverkar kristallgittrets struktur och/eller dopat med ämne som påverkar magnetisk koppling intrinsiskt i mate- rialet, för påverkan av temperaturen för dess magne- tiska fasövergång. Ämnen för dopning är lämpligen något eller några av ämnena tillhörande gruppens sällsynta jordartsmetaller, såsom La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu.
I figur 5 visas vidare schematisk en anord- ning 18-20 för reglering av det magnetiska skiktets eller segmentens temperatur.
Här är den stillastående rotorn schematiskt antydd med pilen 10 och motsvarande stator med sta- torpoler med pilen 11. Två behållare 18, 19 inne- hållande ett gas eller vätskemedium är via till- loppsledningar 20a, försedda med blandningsventiler 10 15 20 25 30 35 529 345 12 21 och returledningar 20b, anordnade att cirkulera ett gas eller vätskemedium genom de magnetiska skikten eller segmenten i volymen 14 genom kanaler 22.
Gasen eller vätskan lagras i två behållare 18, 19, t ex 70 C och en med làg temperatur, en med hög temperatur, t ex 20 C. Genom en blandningsven- til tillförs gas eller vätska av önskad temperatur till respektive skikt eller segment i volymen.
På lämpligt sätt är även (icke visade) medel för respektive värmning/kylning, anordnade för att det cirkulerande vätskemediet, beroende på drifts- fall, skall finnas i respektive behållare. även att antalet behållare och tillhörande ledningar och ventiler kan varieras på lämpligt sätt för att uppfylla krav på reglerbarheten.
Hur reglerområdet utökas genom uppfinningen Det inses framgår schematiskt av figur 6, som visar reglerad spänning som vektorsumma av ingående spänning Ea och sekundära spänningsvektorn AE. Vid A har den magnetiska volymen sin lägsta relativ permeabili- tet, vilket inträffar vid hög temperatur, medan vid B har volymen uppnått sin högsta relativa permeabi- litet, vilket inträffar när volymen har sin lägsta temperatur inom temperaturegleringsintervallet.
Genom individuell reglering av relativa permeabiliteten inom volymens skikt respektive seg- ment, kan en förskjutning av det magnetiska flödet åstadkommas i förhållande till motstàende polers centrumlinje. Det àstadkomna reglerområdet illu- streras i figur 6. Genom uppfinningen àstadkoms i praktiken en fasvridning liknande den som erhålles vid vridning av rotorn i en konventionell induk- tionsregulator.
I figur 7 visas i diagramform den magnetis- ka curietemperaturen hos nägra sällsynta jordarts- 10 15 20 25 30 35 529 345 13 metaller. Absoluta temperaturen (°K) visas pà Y- axeln och pà X-axeln är grundämnen tillhörande sällsynta jordartsmetaller angivna efter antalet 4f elektroner.
Sm, Eu, Dessa grundämnen är La, Ce, Pr, Nd, Pm, Gd, Tb, Dv, Ho, Er, Tm, Yb och Lu. Kurvan betecknad med NP visar Neeltemperatur och kurvan betecknad FCP den ferromagnetiska curietemperaturen hos dessa material. Av diagrammet framgår bland annat att Gadolinium är det ämne som har högst curietemperatur av dessa ämnen, d v s kring rumstemperatur.
Enligt uppfinningen är anordningen främst utformad för reglering av trefasiga transmissionsnät för hög spänning, dvs. nät med en driftspänning som ger möjlighet att kontinuerligt huvudsakligen trans- portera eleffekt, däremot inte information. I prak- tiken kan uppfinningen användas för tillämpningar över 1 kv. Vanliga driftspänningar för transmis- sionsnät är 200 - 750 kV, för substransmissionsnät 70 - 200 kV och för distributionsnät 10 - 70 kV.
Enligt en utföringsform är medlen för tempe- raturreglering (18-21) är anordnade att variera tem- peraturen hos volymen 14 mellan 20°C och 150°C, reträdesvis mellan 30°C och 70°C. fö- Enligt en utföringsform är stator och/eller rotorlindningarna utgörs av mot jord fullisolerade kablarlindningar, av det slag som är känt frán t ex generatorer för hög spänning beskrivna i patent- skriften W097/45919. Speciellt när temperaturen hos volymen hållas relativ làg, exempelvis mellan 30°C och 70°C enlig sä medför detta inte heller värme- överföring till polerna i någon högre grad varför dess lindningar också kan 70°C i drift. Denna tempe- ratur eller ett temperaturintervall kring denna läm- par sig synnerligen väl för kabellindningar. 10 529 345 14 Uppfinningen avser även ett sätt att reglera spänning och fasvinkel hos ett flerfasigt transmis- sionsnät för hög spänning en anordning patentkrav 16 - 18 där regleringen sker genom reglering av det reglerbara magnetiska flödelseomràdet i volymen un- der det att rotorn hàlles fast i förhållande till statorn.
Uppfinningen avser även användning av en ef- fektflödesreglering för ett trefasigt transmissions- nät för hög spänning enligt patentkrav 19. Ett an- vändningsomràde är att anordningen används som en långsam Unified Power Flow Controller (UPFC) i kraftnätet.
Claims (19)
1. l. Anordning för reglering av spänningamplitud och/eller fasvinkel hos ett flerfasigt elektriskt transmissionsnät uppvisande en primärsida med en primärspänning Ea och en sekundärsida (4) med en reglerbar sekundärspänning En, där en induktionsre- gulator (5) är ansluten mellan transmissionsnätets primär (la) och sekundärsida (lb), innefattande en stator med statorlindningar (6 r,s,t...) och stator- poler (ll) och en rotor (10) med rotorlindningar (7r,s,t...) och rotorpoler (12) samt en volym (14) mellan respektive statorpol och rotorpol, k ä n n e t e c k n a d a v att rotorn är fast i förhållande till statorn och att volymen (14) inne- fattar ett reglerbart magnetisk flödelseomráde mel- lan stator och rotor.
2. Anordning enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att magnetiska flödel- seomrádet innefattar minst ett magnetiskt omràde med en relativ permeabilitet (ur) som är reglerbar genom ändring av dess temperatur, varvid skillnads- spänningsvektor AE mellan primär och sekundärsida är anordnad att regleras genom styrning av det magne- tiska omrádets relativa permeabilitet.
3. Anordning enligt patentkrav 2, k ä n n e t e c k n a d a v att magnetiska området är uppdelat i ett antal delområden, vilka delområ- dens relativa permeabilitet är individuellt påverk- bara genom temperaturreglering.
4. Anordning enligt patentkrav 3, k ä n n e t e c k n a d a v att de magnetiska del- områdena är utformade som skikt (17) anordnade i hu- 10 15 20 25 30 35 529 345 16 vudsak parallellt med motstàende polers ändplan, vilka skikts relativa permeabilitet är individuellt påverkbara genom temperaturreglering.
5. Anordning enligt patentkrav 3, k ä n n e t e c k n a d a v att de magnetiska del- områdena är utformade som i huvudsak parallella skikt (l7)löpande vinkelrätt mot motstàende polers ändplan vilka skikts relativa permeabilitet är indi- viduellt pàverkbara genom temperaturreglering.
6. Anordning enligt patentkrav 3 och 5, k ä n n e t e c k n a d -a v att de magnetiska del- omràdena uppvisar segment (23)i matrisform och inne- fattar medel för individuell temperaturreglering av respektive delsegment.
7. Anordning enligt patentkrav 1-6, k ä n n e t e c k n a d desomrádet a v att det magnetiska flö- (l7,23,24) utgörs av ett fast magnetiskt material, vars magnetiska fasövergáng ligger i när- heten av anordningens normala arbetstemperatur och temperaturregleringsmedel (18-21) samt i flödesomrá- det anordnade kanaler 22 är anordnade för reglering av dess temperatur.
8. Anordning enligt patentkrav l-7, k ä n n e t e c k n a d a v att magnetiska flödes- området (l7,23,24)innehàller Gd (gadolinium).
9. Anordning enligt patentkrav 8, k ä n n e t e c k n a d a v att magnetiska flödes- omràdet (l7,23,24)skiktet (17) innehållande Gd (ga- dolinium) är dopat med ett ämne som påverkar kris- tallgittrets symmetri och/eller dopat med ämne som 10 15 20 25 30 35 529 345 17 påverkar temperaturen för dess magnetiska fasöver- gång.
10. Anordning enligt patentkrav 9, k ä n n e t e c k n a d a v att ämnet för dopning är något eller några av ämnena tillhörande gruppen sällsynta jordartsmetaller, såsom La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu.
11. Anordning enligt patentkrav 7-10, k ä n n e t e c k n a d a v att medlen för tempera- turreglering (18-21) är anordnade att variera tempe~ raturen hos det skikten (17) respektive segmenten (23) mellan 20°C och l50°C, företrädesvis mellan 30°C och 70°C.
12. Anordning enligt föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d transmissionsnätet (1) är för hög spänning, mellan 200 - 750 kV, alternativt mellan 70 alternativt mellan 10 - 70 kV. a v att det flerfasiga d V s - 200 kV,
13. Anordning enligt föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d a v att stator och/eller rotorlindningarna utgörs av mot jord fullisolerade kabellindningar.
14. Anordning enligt föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d a v att det flerfasiga transmissionsnätet är ett trefasigt transmissions- nät.
15. Anordning enligt föregàende patentkrav, k ä n n e t e c k n a d a v att rotorlindningen är utformad som en andra statorlindning. 10 15 20 25 529 345 18
16. Sätt att reglera spänning och fasvinkel hos ett för hög spänning med en anordning enligt patentkrav 1-15, k ä n n e t e c k n a t flerfasigt transmissionsnät (1) a v att regleringen sker genom reglering av det reglerbara magnetiska flö- delseomràdet i volymen under det att rotorn hàlles fast i förhållande till statorn.
17. Sätt enligt patentkrav 16, k ä n n e t e c k n a t a v att regleringen sker genom ändring av det magnetiska flödelseomràdets temperatur, vilket innefattar minst ett magnetiskt område med en relativ permeabilitet reglerbar genom ändring av dess temperatur, varvid skillnadsspänningsvektor AE mellan primär och sekun- (ur) som är därsida regleras genom styrning av det magnetiska områdets relativa permeabilitet.
18. Sätt enligt patentkrav 17, k ä n n e t e c k n a t a v att temperaturen hos delområden inom det magnetiska området regleras in- dividuellt.
19. Användning av en effektflödesreglering för ett flerfasigt transmissionsnät (1) ligt 1-15. för hög spänning en-
Priority Applications (13)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE0502715A SE529345C2 (sv) | 2005-11-29 | 2005-11-29 | Anordning för effektflödesreglering vid ett växelströmsöverföringsnät |
EP06799816A EP1938435A1 (en) | 2005-09-29 | 2006-09-27 | An induction regulator for power flow control in an ac transmission network |
EP06848718A EP1946198A4 (en) | 2005-09-29 | 2006-09-27 | DEVICE AND METHOD FOR CONTROLLING A MAGNETIC FLOW |
CN2006800361982A CN101278457B (zh) | 2005-09-29 | 2006-09-27 | 用于交流传输网络中能流控制的电感调节器和控制该网络的方法 |
US11/992,832 US8154369B2 (en) | 2005-09-29 | 2006-09-27 | Method and device for controlling of a magnetic flux |
PCT/SE2006/050353 WO2007037754A1 (en) | 2005-09-29 | 2006-09-27 | An induction regulator for power flow control in an ac transmission network |
PCT/SE2006/050354 WO2007073316A1 (en) | 2005-09-29 | 2006-09-27 | A method and device for controlling of a magnetic flux |
CN200680036098XA CN101278456B (zh) | 2005-09-29 | 2006-09-27 | 交流传输网中用于控制电力潮流的感应调压器 |
US11/992,833 US20100213906A1 (en) | 2005-09-29 | 2006-09-27 | Induction Regulator for Power Flow Control in an AC Transmission Network |
EP06799815A EP1938434A1 (en) | 2005-09-29 | 2006-09-27 | An induction regulator for power flow control in an ac transmission network and a method of controlling such network |
PCT/SE2006/050352 WO2007037753A1 (en) | 2005-09-29 | 2006-09-27 | An induction regulator for power flow control in an ac transmission network and a method of controlling such network |
US11/992,897 US20100231182A1 (en) | 2005-09-29 | 2006-09-27 | Induction regulator for power flow control in an ac transmission network and a method of controlling such network |
CN2006800361658A CN101278249B (zh) | 2005-09-29 | 2006-09-27 | 用于控制磁通量的方法与设备 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE0502715A SE529345C2 (sv) | 2005-11-29 | 2005-11-29 | Anordning för effektflödesreglering vid ett växelströmsöverföringsnät |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SE0502715L SE0502715L (sv) | 2007-05-30 |
SE529345C2 true SE529345C2 (sv) | 2007-07-10 |
Family
ID=38175547
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SE0502715A SE529345C2 (sv) | 2005-09-29 | 2005-11-29 | Anordning för effektflödesreglering vid ett växelströmsöverföringsnät |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SE (1) | SE529345C2 (sv) |
-
2005
- 2005-11-29 SE SE0502715A patent/SE529345C2/sv not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
SE0502715L (sv) | 2007-05-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Trzynadlowski | Control of induction motors | |
US20100013343A1 (en) | Constant frequency and locked phase generator adaptable to variable torque | |
CN105024507A (zh) | 一种轴向并列式混合结构无轴承开关磁阻电机及控制方法 | |
US7345457B2 (en) | Brushless exciters using a high temperature superconducting field winding | |
GB2580748A (en) | Controlling voltage in AC power lines | |
CN103701380A (zh) | 铁心磁通调控和强化导磁的宽范围自适应ct取电方法 | |
JP2017041226A (ja) | 静止型無効電力補償装置及びその動作方法 | |
CN106655955A (zh) | 一种复合转子单绕组无轴承开关磁阻电机的控制方法 | |
JP2009238966A (ja) | 電力変換装置及びこれを利用した直流送電システム並びに電力貯蔵システム | |
CN101354957B (zh) | 大容量双器身调压移相变压器 | |
US20100213906A1 (en) | Induction Regulator for Power Flow Control in an AC Transmission Network | |
US8199542B2 (en) | Method and device for creating a direct voltage or a direct current | |
CN105826064B (zh) | 一种基于磁路变换的可调电抗器 | |
WO2008073034A1 (en) | An induction regulator and use of such regulator | |
CN106849115A (zh) | 降低功率损耗装置 | |
CN101658066B (zh) | 用于电感应加热、熔化和搅拌的具有脉冲调节器的电流反馈逆变器 | |
CN104485824B (zh) | 一种磁控孤立的多功能变压器 | |
SE529345C2 (sv) | Anordning för effektflödesreglering vid ett växelströmsöverföringsnät | |
Huang et al. | HTS motor performance evaluation by different pulsed field magnetization strategies | |
CN104953850A (zh) | 一种响应速度快的多功能变压器 | |
CN104092340A (zh) | 电磁感应机 | |
CN101278456B (zh) | 交流传输网中用于控制电力潮流的感应调压器 | |
CN207039332U (zh) | 调速电机 | |
JP2011146526A (ja) | 磁束制御型可変変圧器 | |
CN108649760A (zh) | 一种双转子轴向磁通分块结构开关磁阻电机 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
NUG | Patent has lapsed |