SE537081C2 - En anordning innefattande en reglerbar jordningstransformator - Google Patents

Abstract

ti) 2G “H3 SÅEVÉEVÉANÜRAG Upptinningen eveer en enerdning innefattande en regierberjerd-ningetreneternteter (t) enerdned ett kentneneere en ierdfetetröntvid ierdsiutning i ett växeietrörnekrettnät rned en kretttreneterme-ter (titt). Jerdningstreneterntetern (t) keppies med en pršntäreidetšii krettnèttet etter en med krettnàtet eynkren epänningekäiie eenjerdningetreneterrnetern (t) kepetee med en eekundäreide rneiienkrettnätete rteiteunkt (N) een ierd (E), varvid jerdningetrenetermrnetern (t) innefattar två eiier fiera Eindningekeppiere (t-2, 26)een enerdningen uppvisar en enhet etterrned ett styra tändninge-keppierne (t-Z, 2%) för ett regšere eekttndärepenninger noe jord»ningetreneierntetern (t) med eveeende på entniitttd een teevinkei(e) i förnåtiendet titt den ntetende kretttreneterrneterns (Ht)epànningeeystent. Vittere avser tipptinningen en rneted för etteietre en neiipuntttepänning i ett krettnät ntett en Kretttreneter-meter (HI) genent användning ev enerdnëngen. Unetinnšngen ev-eer eekeå användning ev enerdningerw eiier nfteteden för ett kem-peneere en jerdtešeetrörn een/etter användning ev eiterttniitgeneiier rnetetten eerešieiit med en Petereeneeete för ett eiirninereeen ev Petersenspeiert icke kenteeneerede jertttetereetetrent-rnen. (Fie 2?

Description

“iii 15 20 25 3G 537 081 ting av stnra itensdriientgrdpper. Sirvddsteirniken är därför iririi<~ tad på att förbättra tiiigängiigheten i distriiautieiisiwäten.

En viktig ebservation i sammanhanget är det 'faktum att merpar- ten av de eiektriska feien uppstår sem iseiatiensgenemnrett rnei- ian endera fasen den jord - sk. ierdtei, medan sjäiva energid» veriöringeri är begränsad tiii spänningssystemet nieiian faserna.

Ur skyddssynnenkt vare det önskvärt att eenandia iordfeieii se- parat, och em rndiiigt begränsa ierdieisströrnmen tiii den grad att iedningsfrånkdppiingen kan undvikas. Ûet mest trarngàngsrika skyddskdnceetet baserat på denna grdndtanite utveekiades redan 191? av Waideinar Petersen. Ge» nam att förbinda trefas-systemets neiietinitt över en tiii nätitapa» eitansen avstärnd induktans tiii jerd - den sk. Petersensneien - uppnås en reducering av jerdteisstrdmmen med en takter tid tiii temtid. Strdmioegränsitirigen är i regei tiiiräekiigt fdr att säker- staiia siäivsiäeitriirigen av entasiga ijusbägsöversiag, sern utgör huvdddeien av störningarna i iriiedningsnät.

Petersens resdnansierdning dominerar idag i skandinaviska den andra europeiska distribdtiensnät. Üessa nät uppvisar generngä ende en högre tiiigängiignet än jämförbara distribdtiensnät med annat systemierdningsiteneent.

Vid den pågående emvandiingen av distributiensiwäten från iri- iedningsnät tiii katieinät under ierd ökar iardfeiströmmarna med en raitter åt) tiii 5G nga. kaiiieis högre itapaeitans, viiitet påver- kar Petersens resanansiordning på tva sätt: tlïteis minskar siaiv- siäekningsetiekten i den resterande friiedningsdeieit vid stigan- de ierdsidtningssträmmar, för att siutiigen upphöra hett, den dets fungerar siäivsiäekriingsefteitten inte aiis i kaneinät taga. det karta avståndet mattan den snänningsfdrande iedaren och jord (skärmen). Prebieniet därvid är den av Petersenspeien inte item- penserade reststrdmrnen.

Preitiiemet dpnrnärksammades den fick sin iösning i början av nittietaiet. Den då dtveekiade anerdningen för restströrnskern- ”iii 15 20 25 3G 537 081 pensering används idag sern ett kempiemerft titt Petersensneien, men har även funnit användning i distribdtiensnät sem dittiiis byggde på neit andra systernjerdningsknncept.

Tiii skiiinad frän äetersenspeien, sem enbart nöjer käiiinipedan» sen ijnrdsititnirtgskretsen, eiirninerar reststrdmskentpenseringen den drivande spänningen vid ierdfei genom att supernenera en metsnänning. Uppgiften är inte neit triviai, emedan den drivande spänningen bara är deivis känd i första ansatsen.

Eniigt Tnevenins teerem bestäms feiströrnrnen av den drivande spänningen i feistäiiet, feiirnpedansen och käiiimpedansen. Orn- vänt kan man säga: för att astaditdntrna den fuiistandiga eiirnine- ringen av feisträmnren krävs eiiminering av den drivande snän» ningen i feistäiiet, emedan feiirnpedansen är ekänd een käiiint- pedansen bara kan påverkas deivis med Petersenspeien.

Den drivande spänningen i feistäiiet utgörs av den rnatande dist- ributienstrarwsferrnaterns fasspänning i den fasen som är nenäf- tad med jerdfeiet (känt respektive rnätbart), pins det iaststrdrns- beroende spänningsfaiiet rneiian rnatande transferrnatern een siäiva ieistäiiet sem kan tigga iängt ute i nätet (ekänd).

Bestämningen av den senare biev mdjiig genom titveekiing av ett nytt mätfdrfarande sein pnbiicerades första gängen i början av nittietaiet (se: Winter, K. ”Svvedisn Distribution Networks - A nevv married for Eartnfauit Pretentien in Cabie- and Gvernead Systems", 5" internatienai Cenferenee en Pen/er System Preten- tidn. iEE ennferenee puniieatiert Ne 353, Ydre/UK 1993).

Resterande nreniem, att generera en motseänning med möjiig- net att styra amniittid den fasvinkei i fdrnäiiandet tiii distribtn tienstransformaterns fasspänning, idstes :ned njäip av kraft- eiektrenik (pnisbreddsmndtiierande växeiriktare). Referensan» iäggningar för reststrdmskempensering finns idag i Kraftnät med snänningeniväer rneiian âkv den ttGkV. 10 15 2Ü 25 353 537 081 Etfektbenevet för reststrdmskernpensering ar bereende av spar» ningsnšva, nätstertek een däntpnšngatörnaiianden. Ûšstributšene näten i de tatt bebodda detarna av väråden kan uppnå kapaešti- va jerdstutningeetrdmmar na mer än WGOA, med ekentnenee» rade jerdteisreetetrdrnrnar i eterâekserdning 'iGtBA den mer. Et» tektbehevet för kernpeneeringen av restetrömnten E ett sådant nät kan da tigga tangt över tGGÜkVA.

Växetršktare av denna stertek är reåatšvt keeteantnta. Med den tëreiiggande ueetinningen tërastas en enkåare anerdnšng för den tuitständiga kernpeneeringen av jerdteieetrdntmen š syftet att sanka kestnader een öka tiittörtittigneten.

Sammanfattning av uppfinningen Ändamatet med tdretšggande upetinnšng är att undanröja evan« nämnda eretætem een tiiinandanàtta en enkšare anerdning för kernpenseršngen av jerdteieetrdrnrnen. Ett yttertigare andarnài är att eišrnšnera jerdtatsetrörrtnten ttriiatandšgt. Ännu ett andarnàt ar att öka tâšttërtittigneten av kemeeneeringsanerdrtšngen een där- med tššitöriittigneten av sjaåva eikrattëvertöringen. Ett ytterišgare andarnåi är att sänka keetnader för jerdteteetröntntene kern~ neneenng. Ärtdarnaten uppnås rned en anordning definierad i šngreseen av krav 1, kanneteeknad av att jerdningstransterntatern med en eri- rnärsâda keppâae tšti krattnätet etter en med kraftnätet eynkren epannšngekašia een att ierdningstransterrriatern med en sekun~ dareida keepiae mattan krattnätete neitntrnkt den jerd, varvid jerdningstranstermatern šnnetattar två etter fiera išndningskepp- Eare den anerdnšngen tiepviear en enhet utterrnad att styra Eind- ningskepptarna för att regtera eekundäreeànrtirtgar nes jerd- ningstransfermatern med avseende pa ampââtud een fasvinket i törnàšâandet tšti den matande kratttraneterrnaterne eeännšnge- systern.

Fördeiar med tdretiggande uppfinningen ar att antatet iedninge- trankepptšngar* rninekar etter kan undvikas hett. Med njaip av den nya anerdnângert förbättras eàtedes tittgangtignetan i dšetršeu» ”iQ 15 20 25 3G 537 081 tiensnätet. titan nya anordningar: kan nreduceras tâii en tag kast- nad den :är reiativt enitet att ânstaitera i befintiiga dšstribntiena nät. tšniigt en uttöringstnrrn av uppfinningen, utförs jordningstrans~ termatorn tretaeigt, Anerdrtingen entigt unntinningen kan användas i eiika Kraftnät med en- eiter tierfae-vaxeisnännângasyetent.

Eniigt en annan uttöringsterm av Lippfinningen, är nämnda enhet en stvr~ aan mätennet kepptad tiii jdrdningatransfernftatdrns för att regiera nämnda sektindarspanningar ntetiaat krattnëitets neit- punkt een jord, Anerdningert entigt ttnptånningen därvid kan användas tiitsant» rnans med kända etyn den rnëtenneter för kantineneerâng av jerdw teisatrdntnteat.

Entigt en ytteršigare utföringstorrn av unpfinningen är etyr~ den rnàtenneten inrättad att bestämma viiken av aekundärspän- ningarna som kepntaa mattan krattnätets neítnnnitt den jord.

Ertiigt en uttdringatnrnt av tinptšnningen är styr- den matenneten inrättad att regtera inrdningatraneferntaterne sekundërapänning titta vitikeret för en tuiietändig kempenaering av jerdtetsetrörw men ar uppfyåit.

Anerdningen entigt uppfinningen därvid kan användas titieanft- mans med kända styr- den ntatenneter för den tttiiständiga kom» penaering av jdrdteisatrëmnten.

Entigt en annan uttöringeterrn av Lipptirtningen ar anordningen inrättad att användas paratieiit med en Peteraenapete för att eii- rrtinera den av Peteraenapeten icke kernpenserade jerdteisreet- strdmmen.

Anerdningert entigt unntinningen kan öka effekten av en bee- täende kempensatidneanerdning, genorn att på ett enkeit sätt instaiiera anardningen paraiieiít med en Peteraenepnieierdning. Ändamàteit uppnås ecitsa rned en metod definierad i ingressen av krav 6, kannetecknad av användning av en anerdning innefat- 'tü 15 2G 25 30 537 081 tande en ierdningstranstermater earn med en nrintärstda kenniae titt krattnätet etter en med krattnatet eynkron apënntngekëtta den att jerdntngstraneterrnatern rned en eekundareida kepetas met- tan krattnatete nettndnttt den jord, varvid jordningetranstermatern innefattar två etter ttera tindningsttdeniare, den en enhet utter» med att styra ttndntngettepptarna, den regtertng av sekundär- spänningar noe ierdningstranetermatern med avseende nä amntttttd den taevinkei t tdrnatiandet titt den ntatande ttratttrans» termaterrts enänriingeeystem.

Metoden enttgt unnttnntngen ökar titttdrtttttgneten av kentpense- ringeanerdningen. Även tittgàngttgneten i dietributšensnätet tör- bättrae.

Entigt en uttöringsterm av rneteden är nërnnda ennet en styr- een mätennet itepptad titt jerdningstranetormatorns för att regte- ra nämnda settnndärspäitntngar nteitan krattnatets neitpunkt och terd. Ändamåten uppnås dansa med en rneted för att aistre en neit- ptintttenàrwrfiing i ett vàxetstrdrnskrattnt-àt med en kratttratfieter- matar, itanrteteeitnad av en anerdntng innefattande en jerdntnge» transformator som med en nrimäretda är itdantad titt krattnätet etter en :ned kraftnätet aynkren epänntngekëita den en sekundär- sida är kepptad meišan itrattnàtete nettpunkt den ierd, varvid jerdntngetraneterrnatern innefattar två etter fiera tindningeitepp- tare, den en ennet utterrnad att styra ttndningskepptarna, den nämnda enhet är en etyr- den mätenhet kepptad tttt nämnda terdntngetranetermatdrn för att regtera en eeitttndàrspanntng nde jordningstrarteterntatdrn metiart kraftnatete nottpunkt den jdrd, varvid ~ styr» den màtenneten regterar sekundarepänningen med avseende på arnptttud een taevtnket i törnattandet titt den matande kratttranetormaterne epänningeeyetem, - styr- den mätenneten bestämmer vttken av eekundärenan- ningarna som kenptae :nettan kraftnatete netipunttt den jord, den ”iQ 20 25 3G 537 081 m siyr- een matenneien regierar seiizunciarspänningen tiiis viiikeret för en fuiisiändig kenipensering av jordfeissiröm~ men är uppfyiit.

Eniigi en Litiüringsfnrm av meinden, Liiförs jarciningsiransferma~ iern irefasigi. Ändarnåien uppnås även gennrn en användning av anorciningen eniigi even för aii kompensera en ierrifeissirërn. Ändamaien uppnås iikaiecies genom en användning av anprri- ningen eniigi: ovan, eiier metpden eniigi svan, paraiieiii med en Peiersenspeie för aii eliminera den av Peiersenspeien icke kam» penseracie jnrnfeisrestsirönwnfien.

Kart beskrivning av ritningarna Fig i visar en eniinjescnenia av en ciistribuiiensnät med en känd anerdning för kernpensering av ierdieissiirörn» men.

Fig 2 visar samma ciisiripurinrisnai men en anerdning för knmpensering av ierriieisirëmmen eniigt uppfinnin- gen.

Pig 3 visar vektordiagrammet för cien drivande spänningen pereende pa jerdieiets beiägennei i disiribuiiens- natet.

Fig 4a,p visar knppiingssenemai een vektorniagram för en iransiernwaier eniigï uppfinningen. Üeâaiierae beskrivning av uppfinningen Fig i pen 2 visar en riisiripuiiensnat med en siyr- een matennei H för detekteririg av iardfei een styrning av en kampensaiinnsaw iordning. Vidare visas en maïancie kraitiransferniaier iii, en sam- iingsskena 4 een en aniai utgående disiriicautieiisiedningar Li, Lz - LN med var sin iedriingsbryiare 9 vid samiingsskenan 4.

Eikraiïëverföringen sker i regei med ïreraseysrem, men aven en- respektive ivaiassysïenw (iärnvägsdrift) iörekernrner. üen ge~ ”iii 15 2Ü 25 3G 537 081 mensainrtta namnaren därvid är att övertöringen av nvttetastert (tiii förbruitarna) drivs endast av spänningarna rneiian faserna.

Uppstar tet i form av ett iseiatiensgenembrett meiian dessa fa- ser, keppias den berörda iedningen een dartiii ansiutna för» brukare från med iedningsprytaren 9.

Merparten av de eiektriska teien uppstår desk meiian endast en tas den ierd (sit. jprdfei). Üärvid förskjuts heta systemet i förnåi- iande tiii jerd. Spanningarna mattan faserna - sem driver nytta- tasten ~ påverkas desk inte.

Feiströmnten i siäiva jerdfeisstaiiet bestäms av nätets övriga strömmar tiii jerd (nuvudsakiigen kapaeitiva, men även resistiva aviedningsströininar). Stimman av dessa aviedningsströntrnar tiii jerd ~ initiesive strömmen i feistäiiet - är aittid neii (Kirenneffs strömiag). Üärav töiier att strömmen i tetstaitet kan bii neii en- dast ern summan av övriga aviedrtingsströmmar är npii.

Syftet rned kempensatiensanerdningen i nade Fig 'i een 2 är att skapa denna baians genom att aistra en motsvarande ström mattan kraftnätets rteiipunkt den jerd.

Fig t visar därvid en kand anerdning för iternpensering av jerd~ feisströmrnen bestående av en neitpunktsreakter 5 med ttjäip- kratttindning 5 een en dartiii keppiad växeiriittare titt för kem- pensering av jerdfeisrestströmmen. En möiiignet tiii reserv~fran~ keppting av en iedning 8 vid tex. fet i itompenseringsanerdrtin- gen visas eeksa.

Fig 2 visar en anordning för kernpensering av neta ierdteisström- men med hiaip av en regterbar jerdningstransferrnater t eniigt uppfinningen.

Styr~ pen rnatennet ti mäter en fertiöpande neiiföijdsadmittans Ye på de utgående iedningarna Lin den i kempenseringsanerd ningens jerdförtiindeise E. iïie senast aktueiia värden iagras i matenhetens tt minne. Vid upptäckt av ett jerdfei upprepas mat- ningen. Üaretter jämförs ”Ye-värden före een efter ierdfeisögen- biieket, iedning för iedning. ”iii 15 2G 25 3G 537 081 .iprdteiet finns pa den iedningeri sern uppvisar en avviiteise AYp från sitt teitria värde. Avviiteisen används för att styra itdntpen~ seringsandrdningen. i Fig 'i är det den kända anardningen med växeiriktare Vtt een i Fig 2 är det den regierpara jprdningstrans- torrnatern t ertiigt uppfinningen. i nada taiien genereras en spän- ning Ugn meiian kraitnëtets ndiipnnkt N den jord E.

Nar spänningen Utan motsvarar den drivande spänningen i fet- stäiiet reduceras avvikeisen AYe den därmed ierdteisstrdmmen titt neii (Tnevertiris teerem).

Fig 3 visar den drivande spanningens beroende av i vitken fas titt, UL: eiier ieiet nar uppstått den teisstetiets neiägennet A, B eiier C i distributipnsnätet. Ben drivande spänningen utgörs av kratttranstermaterns tasspànning (i Fig 3 exempiitierad med tasspanningen Uti) den spänningstaitet på iedningen (iv « ZX) rneiian itratttransterrttatorn den teistäiiet. Spänningstaiiet pa ied~ ningen är i sin tur bestämt genem iedningens egen impedans ZX een strörnbeiastning iv semi regei ar titta star i att faser.

Sem Fig 3 visar, :näste itnmpenseringsanerdrwingen - fdr att upp- häva den drivande spänningen i tetstëtiet - aistra en ndiipttnkts» spänning sem i ertdrderiig grad kan justeras med avseende på ampiitud och tasvinitei i törnaiiande tiii kratttranstprmaterns spanningssystean.

Fig aa visar en regieridar trefas-jordningstranstermater t eniigt uppfinningen sem kan alstra denna rtetipunktsspänning. Trans» torrnatorn t nar tva iindningskpppiare 1-2 respektive 2-3 med vars niaip tre sekundärspanningar' kan regieras med avseende på ampiitrid den tasvinkei e i törnåiiande tiii den matande i transtnrmaterns ttt spänningssvstem. Transterniatern kan na tre, fyra eiier fiera tindningskeppiare. När en stvr- den ntätenhet tt används, bestämmer styr- den mätenneterw tt, vid ierdtet, vii- ken av sektindarspänrtingarna sern kpppias nteiian itratttransfnr- matprns ttt neiipunkt den iprd. Därefter regieras transtermatdrns sekundärspänning tiiis vitikeret för den idiiständiga itempense- ringen av ierdteisstrdntrnert (AYe = d) är npptyiit. 1G '35 537 081 Fig rån visar vektnrdingrammet för jnrciningsiransfnrniaïorn i Pig råa. Ben deita-knppiacie priniàriindningen aåstrar åre inbördes 120” förskjuïna spänningar i de nio seknndàriindningarna. Ge- nnni snrieknnniing nied njäin av ivà trefasdinciningsknnpinre kan vardera tre snknndäriinciningar 1, 2 nan 3 knnnias innp, så an ne resušterande sekundärspänafišawgar nppsiår, snrn i sin tur kan regieras nieni avseende på ampiiïnn nen fasiäge i förnàiiancie tiii den nfiaiande krafitransformntorns HI snänningssystem.

Arinrdrwingnn kan användas för den fuiisiännign knmpensnrâng av nnia jnrršfeisströmmen. Aiternaïivï kan anorršningen med för- dei även användas för enbart resïströmsknrnpensering i nät med befintiig Peterservspniejørdnšng.

Uppfinningen är inre bngràifisad tšii den ovan visade utföringsfnn men nian kan varieras nen niodåfieras inorn ramen för de efter» fëijande patentkravnn. 10

Claims (9)

"iO 15 2G 3G 537 081

1. PATÉNTKRAV t. En anordning innefattande en regierbar jnrdningstranster» matar (t) anordnad att kernpensera för en jordtetstränt vid iord~ siutning i ett växeiströmskrattnät med en itraittransterrnator (Ht), tränneteeknaet av att: en prinftarsida tids jordningstransterrriatdrn (i) är keppiad tiii krattnätet etter en med krattnätet synkrnn spänningskäiia och en sektindärsida hos ierdningstranstnrrnatern (t) är knppiad rnetian krattnätete nniipunkt (N) och jdrd (E), inrdningstransterntatern (t) innefattar åtminstnne två tänd- ningskepniare av tretastyp (t-Z, 2-3), primärsidän nns inrdnirtgstransterntatern (t) är deitakepniad, och sektsndärsidan nes ierdnirigstransternriatnrn (t) innefattar nämnda iindningaksnniare (t~2, 33), viäka är arrangerade att keppta ätten iindningar (t, 2, 3) på sektindäreidan så att där tre resuiterande sekundärspänningar uppstår, vitka i sin tur via en i arterdrtingen inkinderad enhet (att) kan regieras med avseende på arnpiitud nen tasvinitei (d) i törnaiiande titt den ntatande i transterrnatorns (Itt) snänningssystern.

2. Anorciningen eniigt krav t, ttänneteeitnad av att nämnda ert~ net (tt) är en styr- een mätennet keppiad tiii jnrdningstranstnr- rnatnrrt (t) tär att regtera närnrtda sekundärspänningar nrteiiart krattnätets iiditpunkt (N) den inrd (E).

3. Annrdningen eniigt krav 2, kännetecknad av att styr- een rnätenneten (tt) är inrättad att bestämma viiken av sekundär- spänningarna sdrn kdppias rneitan krattnätets neiipniwkt (N) een ierd (E).

4. Andrdningen eniigt krav 2 eiier 3, ttänneteeitnad av att styr* nen rnätenneten (H) är inrättad att reglera jordningstranstnrma- terna (t) sekundärspänning tiits viiikeret för en ttsiistandig kem- penserirtg av jerdteiesträrnrnen är unntyiit. 5. Anordningen entigt näget av kraven t titt 4, känneteettnad av att arterdningen är inrättad att användas paraåietit med en 11 (51 'IG 15 2G 25 3G 537 081 Peiersensooie för en eiimšnere den ev Petereenepoien icke korn penserade jordieis-resiströmmen.

5. En metod for att eistre en noiiounkisoänning i en växei~ strëmekrafizwäi :ned en krefitrensiornrieior (III), känneteckned av koopiing ev en prirnërside noe en iordningeireneiornweïor (I) 'išii krafinäiei eiiei' en med krefinäiet synkron epànningekäiie, koopiing av en sekundärside nos jordningstrensfornietorn (I) nieiien krefinäieie noiipiinki (N) och jord (E), varvid jordnings» irensformeiorn (I) innefattar åtminstone *två iindningskoppiere ev trefastyp (143, 2%), prirnäreidan nos jordningstransformatorn (I) är deiiekoooiad, och sekundëreideiw nos jordningsirensiorniatorn

6. (I) innefetizer nämnde iindningskoooiere (i-Z, 2-3), viike är en rengererie ett koppia inoo iindninger (I, 2, 3) på sekundärsšdan, och regiering av sekundäreoänninger noe jordningsirensiorniev torn (I) med avseende på empiitud ooh ieevinkei (o) i iörnåiien- de tiii den nwetende krafitreneiormeiorns (III) soänningsevsiem genom inopkoooiing av iindningerna (i, 2, 3) på jordninge irensforrriaiorns (I) eekundäreide vie nämnde iindningskoopiere

7. (Lä, 2-3) så ett tre resuiterende sekundärspänningar uppstår. i”. Användning ev anordningen eniigi något av kraven "i Iiii 5, för ett kompensera en iordieisetrörn.

8. Användning ev metoden eniigt krav 6 för en kompensera en iordfeisströnrv

9. Användning ev enordningen enšigt nàgoi: ev kraven I iiii 4, oareiieiii: rned en Peiereeneooie för en eiiniinera den av Feier- senspoien icke konipenserede jordfeisresïstronimen. iílr-”xnvändnirig av rneioden eniigi: krav ß oereiieiii med en Peier- senspoie för en eiirninere den av Feierserisooien icke kompen- eerade jordfeisreeietronrinieiw. 12