SU1264264A1 - Устройство дл регулировани и симметрировани напр жений в трехфазных четырехпроводных сет х - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области электротехники и предназначено дл  широкодиапазонного регулировани  и стабилизации уровн  фазных напр жений , симметрировани  их режима и улучшени  гармонического состава в низковольтных распределительных сет х с неоднородными, несимметричными и нелинейными нагрузками, а также в системах электропитани . Цель изобретени  - повышение эффективности и расширение диапазона симметричного регулировани  напр жени  нагрузки, Эта цель достигаетс  благодар  тому, что в устройстве, содержащем трехфазный вольтодобавочный трансформатор (ВДТ) с первичными полуобмотс S ками 7-9 и 10-12, одна первична  (Л полуобмотка вьшолнена секционированной , а ВДТ снабжен обмотками (16

Description

/I 16и) (18-18n) по количеству отводов полуобмоток ВДТ, включенных с ними в зигзаг и встречно, а каждый блок 19-21 переключени  ступеней регулировани  содержит узел общей искус26Д264 ственной коммутацииf включающий тиристоры 34-35, коммутируюпще конденсаторы 36 и 37, дроссели 38 и 39 и разделителный диодный мост (40-43). Ч 3.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относитс  к электротехнике и предназначено дл  широкодиапазонного регулировани  и стабили зации уровн  фазных напр жений, симметрировани  их режима и улучшени  .гармонического состава в низковольтных распределительных сет х с неодно родными, несимметричными и нелинейными нагрузками, а также в системах электропитани . Цель изобретени  - повьшение эффективности и расширение диапазона симметричного регулировани  напр жени  нагрузки. На фиг. 1 представлена принципиальна  схема устройстваJ на фиг.2 и 3 - принципиальные схемы возможных частных технических решений симметрирующих регул торов напр жени  ана|логичного вида, построенных на основ предложенного устройства. Предлагаемое устройство дл  регулировани  и симметрировани  напр жений подключено к фазам 1-3 и нулевому проводу распределительной сети несимметричными и нелинейными нагруз ками 4-6 и содержит полуобмотку 7-9 и 10-12 первичной (возбуждающей) обмотки ВДТ} вторичные (вольтодобавочные ) обмотки 13-15 ВДТ, группы (1616ц ) - (18т18п) дополнительных обмоток ВДТ, блоки 19-21 переключени  ступеней регулировани  (БПС), тиристоры 22-27 основной группы коммутаторов и тиристорные пары (28-29) (32n-33h) дополнительной группы коммутаторов . Узел общей искусственный коммутации (ИК) содержит силовой 34 и коммутирующий 35 тиристоры,коммутирующие конденсаторы 36 и 37, комму тирующие 1 дроссели 38 и 39 и разделительный диодный мост 40-43. Соединение первичных 7-12 полуобмоток по схеме встречный зигзаг .обеспечивает симметрирующие возможности устройства (фиг, 1-3), так как напр жение нулевой последовательиости снижаетс  в 10-15 раз (следовательно и несимметри  фазных напр жений) при подключении его к четьфехпроводной сети 0,38/0,22 кВ с несимметричными и неоДнофазными нагрузками. Улучшение гармонического состава при этом обеспечиваетс  за счет фильтрации гармоник TOKaj кратных трем, что обусловливает эффективное применение такого устройства в сет х с нелинейны1 ш и резкопеременными нагрузками. Подключение по циклическому закону первичной (возбуждакщей) обмотки к различным фазам сети при необходимости симметричного регулировани  i напр жени  нагрузкиосуществл етс  с помощью соответствующих пар (2223 )-(26-27) тиристоров бипол рны коммутаторов в каждом из БПС 19-21 дл  получени  той или иной из трех ступеней регулировани . Пары (2В29 )-(f 32n-3jn) тиристоров предназначены дл  синхронного переключени  выводов а,- о, .и отводов (Ь,-Ь,)- (П) -fVj) первичных полуобмоток 7-9 и соответствующих им дополнительных обмоток 16-18Vi, включенных с основнь1ми попуобмотками 7-9 в зигзаг. Силовой тиристор 34  вл етс  св зующим элементом между тиристорными парами (22-23)-(32(1-33п) и обеспечивает протекание тока первичной обмотки в интервалы времени между ее переклю (Чени ми т.е. в установившихс  режимах работы устройства. Дл  принудительного запирани  силового тиристора 34 и выключени  соответствующих тиристорных пар (22-23)-(32п-ЗЗпУ по одной из каждой их группы в момент переключени  ступеней регулировани  как при циклическом (основном ) , так и плавном регулировании напр жени  служит коммутирующий тиристор 35. Коммутируюгцие конденсаторы 36 и 37 и дроссели 38 и 39 необходимы дл  обеспечени  в требуемый момент времени надежной искусственной коммутации силового тиристора 34 при отпирании коммутирующего тиристора 35. Разделительный диодный 40-43 мост необходим дл  обеспечени  замыкани  реактивного Синдуктивного) тока первичной обмотки 7-12 при ее коммутации (переключении основных и дополнительных ступеней,регулировани ) с целью исключени  дроссельного режима работы ВДТ.

Устройство работает следующим образом .

В зависимости от уровн  фазных напр жений сети (отклонени  от номинального значени ) включены по одной паре тиристоров из двух их групп бипол рных коммутаторов (22-23) (32n-33h) и силовой тиристор 34 в каждом БПС 19-21. При необходимости получени  только циклического регулировани  напр жени  переключаютс тири сторы 22-27 (и, соответственно, тиристоры 34 и 35), а одна из пар тиристоров (28-29)-(32п-33ц) включена посто нно.

Рассмотрим, например, случай, когда при определенном коэ41фициенте трансформации ВДТ К «Wj/Wj (отводы Ь, - bj) первична  обмотка переключаетс  по циклическому закону. В это случае в каждом из БПС 19-21 включены силовой тиристор 34 и тиристоры 30 и 31, а также соответствующа  пара тиристоров (22-27), обеспечивающих подключение полуобмоток (7,11), (8,12) и (9,10) к различным фазам сети (например, в БПС 19 включены тиристоры 22 и 23, в БПС 20 - тиристоры 24 и 25, а в БПС 21 - тиристоры 26 и 27). Тогда отводы Ь, - bj первичных 7-9 полуобмоток подключены к фазам сети при положительной (отрицательной) пол рности ее напр жени  по следующей цепи: о.тводЬ,-1730 (31)-34(38)-38(34) - катодна  (анодна ) точка тиристоров (22-23п)-23 (22)-14 -фаза 1 сети (аналогичным путем подключени  к фазам 2 и 3 сети первичные полуобмотки 8 и 9 соответственно ) .

При необходимости более плавного регулировани  напр жени  (в пределах одной определенной ступени циклического регулировани ) в БПС 19-21 отключаютс  тиристоры 30-31 и включаютс  другие дополннтельные пары тиристоров 28-33 1 в зависимости от необходимости увеличени  коэффициента трансформации ВДТ (например, пара тиристоров 28 и 29) или его уменьшени  (например,пара 32-33) относительно номинального значени .

Claims (1)

1. Во всех случа х (за исключением режима, соответствующего максимальному коэффициенту трансформации, ко вторичным обмоткам ВДТ подключаютс  выводы а, -а его полуобмоток 7-9, когда все дополнительные обмотки 1618 и обесточены) за счет, протекани  тока 1| 1ц./Ху (где i ток нагрузки ) на соответствующих дополнительных обмотках, подключенньк к сети с помощью тиристоров 30-33 f), наводитс  магнитный поток и, соответственно, ЭДС, вектор которой имеет направление , противоположное вектору ЭДС, обусловленных протеканием тока «, по полуобмоткам 10-12 первичной обмотки так как одна или несколько дополнительных обмоток электрически св зана с той первичной полуобмоткой 10-12, котора  расположена с ними на одном стержне. магнитопровода ВДТ (магнитные потоки их направлены встречно). В результате этого (при указанных вьше соотношени х между количеством витков дополнительных обмоток) при синхронном переключении отводов всех трех первичных 7-9 полуобмоток эквивалентные числа витков в полуобмотках 7-9 и 10-12 сохран ютс  одинаковыми, а токи нулевой последовательности , протекающие по ним равны и наход тс  в противофазе т.е. посто нно имеет место равновесие меду ампер-витками, создаваемыми этими токами дл  каждого стержн  магнитопровода ВДТ, независимо от переключени  того или иного отвода О; -И; ( Номер стержн ) полуобмоток 7-9. Это обсто тельство и позвол ет вывести тиристорные ключи (30-31)-(32иЗЗп ) из цепей между отводами bj - п (,2,3) в полуобмотках 7-9 и отводами Ь; , которые имели бы место в полуобмотках 10-12 при отсутствии доп нительных обмоток, в цепь БПС 19-21. Это дает возможность использовать одни и те же коммутирующие элементы 35-43 последних дл  переключени  тиристоров, обеспечивающих как циклическое (22-27), так и более плавное (28-33n) регулирование напр  жени , и одновременно с этим исключить дроссельный режим работы ВДТ. Введение дополнительных (16-1бп) (18-18п) обмоток не сказываетс  отрицательным образом на симметрирующие возможности устройства, так как и в этом случае реактивное сопротивление Z дл  токов нулевой последовательности определ етс  только потока ми рассе ни  и при надлежащем конструктивном выполнении ВДТ может быть св дено к весьма малой величине (сотые ДОЛИ ом). Дл  токов пр мой и обратной последовательностей такого ВДТ она незначительна и ограничиваетс  лишь проводимостью намагничивани . Следовательно, чем меньше , тем меньше ток нулевой последовательност проход щий по проводам сети, т.е. ВДТ как бы шунтирует распределительную четьфехпроводную сеть и разгружает ее от токов нулевой последовательности основной и высших частот, поэтому более нагруженные фазы сети разгружаютс , а менее загруженные нагружаютс , т.е. происходит по-преж нему естественное вьфа внивание токов , привод щее к уменьшению несимметрии фазных напр жений и фильтраци гармоник тока, кратных трем. Рассмотрим более подробно основные режимы работы устройства (фиг.1) при,переключении первичной 7-12 ьбмотки ВДТ по циклическому закону, или коммутации отводов а;-И; первичных 7-9 полуобмоток. В зависимости от пол рности фазного напр жени  сети ток провод т по одному тиристору каждой группы бипол рных коммутаторов (за исключением коммутационных интервалов, когда ток проводит коммутирующий 35 тиристор) и силовой 34 тиристор БПС 19-21. Например, при положительной (отрицательной) полуволне синусоиды фазного напр жени  сети и подаче широких управл ющих импульсов на тиристоры 22 и 23 и 28 и 29, а также на силовой 34 тиристор ток в фазе 1 ВДТ замыкаетс  по контуру фаза 1 сети 13-23 (22-38) 34(38)-28(29) - вывод а|- 7-11 - нулевой провод сети ( аналогично и дл  остальных фаз устройств ). При этом осуществл етс  зар д коммутирующих конденсаторов 36 и 37 по цепи: фаза 1 сети - 13 23 (22) - 38(34) - 34(38) - 28(29) 41 (40) - 39(36) - 37(34) - 34(37) 36(39) - 42(43) - нулевой провод сети. Дл  .переключени  с одной ступени регулировани  напр жени  на другую (как при циклическом переключении 7-12, так и при переключении отводов О;-и;) снимаютс  импульсы управлени  с провод щих тиристоров и подаетс  узкий управл ющий импульс на коммутирующий тиристор 35, что влечет за сббой мгновенное принудительное запирание силового тиристора 34 (осуществл етс  жестка  параллельна  его коммутаци  импульсным источником напр жени ) за счет тока разр да предварительно зар женных коммутирующих конденсаторов 36 и 37, протекающего по цепи: 35-36-28-29-38-37. При этом через включенный коммутирующий 35 тиристор и соответствующую пару диодов разделительного 40-43 моста протекает затухающий индуктивный ток ВДТ по цепи: а,- 41(40) - 39(35) 35 (39) - 42(43) - нулевой провод сети , что и обеспечивает неразрывность тока ВДТ при переключении ступеней регулировани . После мгновенной коммутации силового тиристора 34 происходит также принудительное запирание тиристоров 22 и 23 и 28 и 29 за счет прерывани  их тока выключением последовательно с ними силового тиристора 34. По мере восстановлени  запирающих свойств тиристоров 23(22) и 28(29) осуществл етс  перезар д коммутирующих конденсаторов 36-37. Аналогичным образом происходит искуственна  коммутаци  тиристоров соответствующих пар и при переключении любых других отводов первичньв полуобмоток 7-9. После завершени  коммутационных процессов и при подаче импульсов уп равлени  на тиристоры двух требуемых пар и силовйй тиристор 34 каждого из БПС 19-21 эти тиристоры включаютс  обеспечива  другую требуемую ступень регулировани  напр жени  нагрузки. Следовательно, задава  с помощью системы управлени  определенные алгоритмы переключени  каждой из двух пар тиристоров бипол рных коммутаторов, а также силового 34 и коммутирующего 35 тиристоров, можно поддерживать на нагрузке нёобходимьй уровень фазных напр жений при обеспечении их с метрии . Первое частное техническое решен предложенного устройства (фиг.2) об спечивает регулирование напр жени  за счет изменени  коэффициента тран формации ВДТ путем переключени  вывода и отводов Ь; - п; первичных 7-9 полуобмоток с помощью тиристорных ключей (28-29)-(32п-ЗЗп).. Вместо ти ристорных пар (22-23)-(26-27) в каж дом БПС 19-21 используетс  лишь пар 44-45 вентилей, обеспечивающих посто нное подключение двух первичных (7,11); (8-12) и(9,10) полуобмоток. к фазам сети 1, 2 и 3 соответственн Работа этой схемы как в межкоммутационных режимах так и в интервалах коммутации тиристоров соответствующих их пар (28-29)-(32(i-33h) полностью аналогична рассмотренным процессам . Преимуществом данного частного технического решени  предлагаемого изобретени   вл етс  более упрощенна  силова  схема (и, соответственно , система управлени ) уст ройства, так как оно не обеспечивае циклического переключени  первичной обмотки ВДТ а регулирование уровн  фазных напр жений нагрузки осуществл етс  путем изменени  коэффициента трансформации ВДТ. В этом случае за счет увеличени  установленной мощности ВДТ можно обеспечить требу емый диапазон регулировани  напр жени . Повышение установленной мощности ВДТ устройства компенсируетс  более высокой его надежностью при коммутации первичной обмотки, поско ку здесь принципиально отсутствует возможность междуфазного к.з. которое может иметь место в случае элек трического пробо  того или иного тиристора основной группы коммутаторов , осуществл ющих циклическое переключение первичной обмотки и, соответственно, несрабатьшание при этом бесконтактной быстродействующей системы токовой защиты. Второе частное техническое решение предлагаемого устройства (фиг.З по принципу работы аналогично устройству по фиг 1, поскольку осуществл ет циклическое переключение первичной обмотки ЗДТ. Более плавное регулирование напр жени  без искажени  формы кривой тока в этом варианте отсутствует из-за отсутстви  дополнительных обмоток - возможно лишь плавное широтно-импульсное регулирование напр жени  нагрузки. Следовательно, имеет место трехступенчатое регулирование напр жени . Данное частное техническое решение устройства имеет наиболее простую силовую схему, и, соответственно, наименьшую установленную мощность. Однако его недостатком  вл етс  ограниченный диапазон регулировани  напр жени  нагрузки. Минимальное врем  между моментами смежных коммутаций тиристоров при переключении ступеней регулировани  устройства ограничено временем восстановлени  тиристоров. Следовательно , -интервалы времени между переключени ми ступеней регулировани  можно измен ть в широких пределах в зависимости от требований компенсации колебаний напр жени , обусловленных включением резкопеременных и двигательных нагрузок, или отклонений напр жений, обусловленных изменением напр жени  на шинах центра питани , коэффициента трансформации распределительных трансформаторов , а также потерь напр жени  в сети, определ емых изменением нагрузки фаз сети во времени. Формула изобретени  1. Устройство дл  регулировани  и симметрировани  напр жений в трехфазных четырехпроводных сет х, содержащее трехфазный вольтодобавочный трансформатор (ВДТ) с первичнь1ми полуобмотками, соединенными по схеме встречный зигзаг, обща  точка нулевых выводов которых подключена к нулевому проводу сети, и вторичными вольтодобавочными обмотками, включенными в рассечку каждого провода по три, по числу фаз сети, блока переключени  ступеней регулировани  напр жени , один анод и катод тиристоров их пар основной группы каждого из которых объединены и подключены к выходному зажиму вторичной обмотки ВДТ, соединенному с нагрузкой, о тличающе ес  тем, что, с целью повышени  эффективности и расширени  диапазона симметричного регулировани  напр жени  нагрузки, одна первична  полуобмотка выполнена секци