SU1457059A1 - Система электроснабжени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области электротехники. Цепь изобретени  - повышение надежности путем ограничени  токов короткого замыкани . Система электроснабжени  содержит трехфазный трансформатор с обмотками 2, 3, 4, подключенный к источнику питани  1. К сеци м 7, 8 сборных шин через выключатели 11, 12, 15 подключены нагрузки 9, 10,13, 14. В нормальном режиме секгщи 7 и 8 ра-т ботают раздельно. Ограничение токов короткого замыкани  достигаетс  за счет схемы соединени  обмоток 3 и 4 трансформатора. В случае, если секции J и 8 объединены через выключас (Л СП ч о Ol

Description

1457059

тель 19 при коротком замыкании в точке Ку, сначала отключаетс  выключатель 19I а затем ограничение тока короткого замыкани  осуществл етс  за счет схемы соединени  обмоток ,

4 трансформатора. Выключатели 11, 12 отключают приэтом ограниченный в четыре раза ток в сравнении со случаем сохранени  включенного состо ни  выключател  19. 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

1

Изобретение относитс  к электротехнике , а именно к устройствам дл  передачи и распределени  электрической энергии на переменном токе, и может быть использовано при разработке систем электроснабжени  промышленных предпри тий и схем вьщачи мощности на электростанци х.

Палью изобретени   вл етс  повьппе- ние надежности путем ограничени  токов короткого замыкани .

На фиг. 1 показана схема системы электроснабжени j на фиг. 2 - векторна  диаграмма напр жений при соединении обмоток; на фиг. 3 - схема замещени  системы электроснабжени , на фиг. 4 - векторна  диаграмма, по сн юща  нахождение эквивалентной ЭДС при к.з. в точке K,V на-фиг. 5 - векторна  диаграмма, по сн юща  нахождение напр жени  на неаварийной части секции шин при к.з. в точке К на фиг. 6 - система электроснабжени  дл  применени  на электрических стан ци х.

В состав предлагаемой системы электроснабжени  (фиг. 1) входит трахфазиый трансформатор, подключенный к источнику 1 питани . ОбмоТка

2высокого напр жени  соединена в звезду с заземленной нейтралью. Нача ла фаз первой расщепленной обмотки

3низкого напр жени  соедин ютс  с концами соответствующих фаз второй расщепленной обмотки 4, а начала фаз второй расщепленной обмотки 4 соедин ютс  с концами соответствующих фаз первой расщепленной обмотки 3. При этом образуютс  соединени , которые в даль ейшем называютс  двойным треугольником (векторна  диаграмма на фиг. 2). Такое соединение в транс

форматорах с расщепленными обмотками 3 и 4 может ВЫП-ОЛНЯТ6СЯ внутри бака трансформатора. В таком случае измес нени  в конструкции трансформатора ми нимальны. Возможно вьшолнение данного соединени  и на двух отдельных трансформаторах без расщепленных обмоток , но при этом необходимо иметь

10 на крышке бака каждого из трансформаторов начала и концы фазных обмоток, что предусмотрено стандартом, Посколь ку соединение на трансформаторах с расщепленными обмотками 3 и 4 реали15 зуетс  технически проще, то в даль- нейщем схемы рассматриваютс  применительно к таким трансформаторам.

Начало фаз обмоток 3 и 4 подключаютс  через вьрслючатели 5 и 6 к секци м 7 и 8 сборных шин.

В предлагаемой системе электроснабжени  подключение нагрузок возможно двум  способами. Нагрузки 9 и 10 подключаютс  через выключатели 11 и 12 соответственно к первой и второй секци м сборных шин 7 и 8. Это традиционное подключение нагрузки. Часть нагрузки,13 и,14 с целью обеспече- 30 ни  более надежного электроснабжени  может быть подключена между секци ми сборных шин 7 и 8 параллельно соответствующим фазам обмоток 3 и 4. В к качестве такой на-грузки может быть

35 понижающий трансформатор 6-10/0,4 кВ со схемами соединени  йУо. Дн  его подключени  необходимо иметь вьгоеден- ные на крышку бака начала и кон1|;ы фазных обмоток.Нагрузка 13 пофазно

40 подключаетс  через выключатели 15 и .16 параллельно соответствующим фазам обмотки 3, а нагрузка 14 подключаетс  пофазно через выключатели 17 и 18 параллельно соответствующим фазам

20

25

1457059

При номинальных нагрузках 9 и 10 на секци х 7 и 8 при реальных tg ц и при Цц 10,5% разница в напр жени х

обмотки 4. Таких нагрузок может быть несколько.

В предлагаемой системе электроснабжени  сеции сборных шин 7 и 8 пл  „

обеспечени  высокого качества напр - превышает 5-8%.

жений могут быть объединены на napL-1оомат °

лельную работу через коммутирующийФ РМ тора также не превышает 1/-/Т от

аппарат 19. Им может быГ вь -линейного тока нагрузки секц:.и 7 и 8.

тель или токоограничивающее устройст- юо Р « сротношени х нагрузок

во, имеющее в нормальном режиме прак- « 1 о секци м 7 и 8 эта величина тически нулевое сопротивление и повы- превышена, шенное в режиме короткого замыкани .

На фиг. 3 обозначены сопротивле д рассе ни  фазы расщепленной 15-з ни .-ja.M ормотки обмотки З.и 4 трансформатора-ЭЛС нагрузки 14 протекают тольЁ„ , . Ё. Е , Р , « ° фазам обмотки 4. 2-4%ранс ормато ро |, -т Й-1° ° Г аварийньп. режим к.з.

с, . io,. ib,. ie, нагрузки соотв ;- „мГ / f ° ственно первой и второй секций или ° ( 1 и 3) . При

7,8, токи 1д., 1 , i соответ-Допущении об идеальном расщеплении

ствующих Фа п рвой бмо т 3 НН° ° ° 3 и 4 НН трансформатора (ин , 1JHЛ VITT tTTSTTT.lrt л «.

трансформатораJ токи 1 , I, j соответствующих фаз второй обмотки 4 НН трансформатора.

В схемах электрических станций Сфиг, 6) две синфазные расщепленные

При наличии нагрузок 13 и 14 следует иметь ввиду, что токи нагрузки 13 протекают только по фазам обмотки

25

обмотки 20 и 21 генератора, подключаютс  непосредственно или через выключатели 22 и 23 к соединенным в двойной треугольник обмоткам 3 и 4 трансформа тор а.

Рассматрим нормальные режимы работы предлагаемой системы электроснабжени , когда секции сборных шин 7.и 8 работают раздельно (коммутационные аппараты 19 отсутствуют или отключены ) . Поскольку обмотки 3 и 4 соединены в треугольник, то при оди- наковьк нагрузках на секци х 7 и 8 (отсутствует нагрузка 13 и 14) токи

т т т 4- л.

«if, . г

,. с.Ь,

в соот-1-1- 1 1«г OlO, . С,Ь, Cjt

ветствующих фазах первой 3 и втйрой

дуктивные сопротивлени  рассе ни  Сосредоточены только в обмотках НН) и при неучете подпитки точки к.з. от нагрузки схему замещени  системы мож-- но представить в виде, изображенном ; на фиг.З где Ё„,е, Еа,х, , Ё,,с, гЕа.х, , ЕЬ,,, |Е,..„ Е,„,ЕЬ,У,.

п с.Ъз, ,2, , с,}, , - эдс обмо J ток 3 и трансформатора, Хд - ин- дуктивное сопротивление рассе ни  одной расщепленной обмотки. 3, 4 транс- Форматора на стороне треугольника, Как известно, сопротивление х в три

35 раза больше сопротивлени  обмотки трансформатора х при представлении его схемы замещени  в виде звезды т й/з 5

Вектор тока к.з. в фазе а при не- W учете подпитки точки к.з. от нагрузки неаварийной секции 8 составл ет

- лл л I, J J±TL

4 обмоток трансформатора будут одинаковы по величине и в 3 раза мень- 45 ще соответствующих линейных токов на- .±Ес,Ь2 грузки 9 и 10 каждой из секций 7 и 8

, с, . 02 ifcz с) В предельном случае несимметрии нагрузок 9 и 10 по секци м 7 и 8 (отключе- 50 на, например, нагрузка 10 йторой секции 8) токи от нагрузки 9 первой, секции 7 протекают через соответствующие фазы обеих обмоток 3 и 4 транс- Форматора. Это приводит к увеличению 55 падени  напр жени  на обмотках 2. и 4 трансформатора в два раза и к по влению различий напр жений на первой и второй секци х 7 и 8 сборных шин.

i Т -т - Еа.,ь,

1 ft Ti f - -- .tiJi;.

K,o, a,c, д 2--X.

(1)

- Вьтолн   соответствующие векторнью построени  (фиг. 4), можно получить

(2)

д- Е Е,, . Ё,ь, - Е,, - Ё,,ь.;

f.. и k - линепна  и

стороне Н.

. .,,,.-: L. о, bjd, с,ь t-rt и Е., - линенна  и фазна  ЭДС на

1457059

ь

При номинальных нагрузках 9 и 10 на секци х 7 и 8 при реальных tg ц и при Цц 10,5% разница в напр жени х

„

превышает 5-8%.

« 1 о секци м 7 и 8 эта величина превышена,

-з ни .-ja.M ормотки нагрузки 14 протекают тольПри наличии нагрузок 13 и 14 следует иметь ввиду, что токи нагрузки 13 протекают только по фазам обмотки

° ° ° 3 и 4 НН трансформатора (инЛ VITT tTTSTTT.lrt л «.

25

дуктивные сопротивлени  рассе ни  Сосредоточены только в обмотках НН) и при неучете подпитки точки к.з. от нагрузки схему замещени  системы мож но представить в виде, изображенном ; на фиг.З где Ё„,е, Еа,х, , Ё,,с, гЕа.х, , ЕЬ,,, |Е,..„ Е,„,ЕЬ,У,.

п с.Ъз, ,2, , с,}, , - эдс обмо J ток 3 и трансформатора, Хд - ин- дуктивное сопротивление рассе ни  одной расщепленной обмотки. 3, 4 транс- Форматора на стороне треугольника, Как известно, сопротивление х в три

35 раза больше сопротивлени  обмотки трансформатора х при представлении его схемы замещени  в виде звезды т й/з 5

Вектор тока к.з. в фазе а при не- W учете подпитки точки к.з. от нагрузки неаварийной секции 8 составл ет

.±Ес,Ь2

i Т -т - Еа.,ь,

1 ft Ti f - -- .tiJi;.

K,o, a,c, д 2--X.

л.±Ес,Ь2

(1)

- Вьтолн   соответствующие векторнью построени  (фиг. 4), можно получить

(2)

Е,, . Ё,ь, - Е,, - Ё,,ь.;

- линепна  и

стороне Н.

.,,,.-: L. о, bjd, с,ь - линенна  и фазна  ЭДС на

Если бы расщепленные обмотки 3 и 4 трансформатора соедин лись в треугольник .порознь, то нетрудно убедитьс , что ток й.з. бьш бы в два раза больше, например.

кзп

(3)

Таким образом, при предлагаемом соединении обмоток трансформатора имеем двухкратное ограничение тока к.з. по сравнению со схемой известной системы,

С целью определени  фазных напр жений на неаварийной (второй) секщи 8 обратимс  к векторной диаграмме на фиг. 5, Напр жение, например, фа зы неаварийной секции 8 определ етс  из услови , что при прин т йм - соединении обмоток 3 и 4 в двойной треугольник режим трехфазного к.з, на первой секции 7 эквивалентен тому , что в треугольнике ЭДС Ej , А с Е . имеем двухфазное к,а, между фазами с, и Ь, - (U |, О), При этом имеем фазное напр жение U- „-овор 1,5U(., jjgy, причем фаза вектора напр жени  не измен етс  , Напр жени  ЬанеамрИ Uc неавар также увеличиваютс  в 1,5 раза по сравнению с нормальным значением. Учет вли ни  неидеальности расщеплени  обмоток 3 и 4 трансформатора и нагрузки 9 и 10 показывает , что повышение напр жени  на неаварййной секции 8 будет меньше.

.вающего устройства примен етс  быстДл -определени  напр жени  в режи- 40 родействующее токоограничивающее и

ме к.з. на нагрузках 13 и 14, подключенных пофазно на соответствующие выводы первой и второй расщепленных обмоток 3 и 4 трансформатора, раст смотрим, например фазу нагрузки 13, присоединенную между фазами а.и с трансформатора. Напр жение при трехфазном к.з. в точке Ку равно напр жению фазы с второй- секции 8, ко- i

коммутирующее устройство, то после . прохождени  .первой ограниченной полуволны тока к.з, через ноль происгго- дит разъединение секций 7 и 8 и на- 45 ступает режим, описанный ранее.

Возможно применение в качестве то- коограничающего устройства также линейного реактора.

В варианте системы электроснабжени  фиг. 6, который предлагаетс  дл  применени  в схемах электрических, станци х, две одинаковые синфазные статорные обмотки 20 и 21 генератора подключены соответственно к обмоткам 3 и 4 повышающего трансформатора. Кажда  из обмоток 3 и 4 трансформатора , рассчитьюаетс  на мощность обмотки 20 и 21 генератора.

торое составл ет 1,5Um. Поскольку в нормэ.льном режиме к нагрузке 13 и 14 приложено линейное напр жение Зи, имеем небольшое снижение напр жени  на нагрузке (на 14%), Аналогичное . снижение напр жени  происходит других фазах нагрузок 13 и 14. Уровень снижени  напр жени , учитыва  его кратковременность, можно считать приемлемым.

Рассмотрим особенности работы предложенной системы электроснабжени  при соединении секций 7 и 8 на паралп лельную работу через выключатель 19. В этом случае расщепленные обмотки 3 и 4 работают параллельно, что обеспечивает высокое качество электрической энергии. Нормальный режим работы

0 предложенной системы электроснабжени  . в данном режиме аналогичен параллельной работе расщепленных обмоток трансформатора в традиционных схемах. В режимах к.з. сначала отключаетс  сек15 ционный выключатель 19, который должен обладать достаточным .быстродействием . За отключением секционного выключатели 19 наступает режим, о котором уже говорилось, выше. Выключатели 11 и 12 отход щих линий отключают при этом ограниченный в четыре раза .ток по сравнению со случаем сохранени  включенного состо ни  межсекционного выключател  19.

При объединении на параллельную работу секций 7 и 8 через токоогра- ничивающее устройство в нормальном режиме обеспечиваетс  высокое каче- ство так как его сопротивление в этом режиме практически равно нулю, ТокоограничиВающее.устройство рассчитываетс  на небаланс нагрузок сек- ций 7 и 8 сборных шин, вследствие

чего затраты на. него невелики. При 35 к,з. на лНИИ, отход щей, например, от первой секции сборных шин 7 (точка К ) , происходит ограничение тока к.з. Если в качестве токоограничи20

25

30

i

коммутирующее устройство, то после . прохождени  .первой ограниченной полуволны тока к.з, через ноль происгго- дит разъединение секций 7 и 8 и на- 45 ступает режим, описанный ранее.

Возможно применение в качестве то- коограничающего устройства также линейного реактора.

i

0

В варианте системы электроснабжени  фиг. 6, который предлагаетс  дл  применени  в схемах электрических, станци х, две одинаковые синфазные статорные обмотки 20 и 21 генератора подключены соответственно к обмоткам 3 и 4 повышающего трансформатора. Кажда  из обмоток 3 и 4 трансформатора , рассчитьюаетс  на мощность обмотки 20 и 21 генератора.

При к.з. в точке К ток в месте к.з. сютадываетс  из тока от обмотки 20 генератора и тока подпитки со стороны системы 1. В соответствии с проведенным выше анализом ток подпитки от системы 1 ограничен. Вследствие этого ток в месте к.з. будет существенно меньшим.

Допустимо подключение по схеме, изображенной на фиг. 6, и двух отдельных генераторов,имеющих по одной обмотке на статоре. Желательно при этом, чтобы в нормальных режимах активные и реактивные мощности этих генераторов были равны.

Возможно также соединение однотипных обмоток НН трансформаторов не только в двойной треугольник, но при наличии на подстанции большего числа трансформаторов и обмоток также в тройной и более высокой кратности треугольник. Уровень токоограниче- .ни  повышаетс  с увеличением кратности соединени  обмоток НН. Причем предпочтение в этом случае следует отдать схемам четной кратности, поскольку только в них обеспечиваетс  одинаковый токоограничиваниций эффект в трех фазах. Однако системы электроснабжени  с соединением по указанному прин ципу более чем двух обмоток НН вр д ли найдет практичес- кое применение, поскольку отключение хот  бы одного трансформатора, используемого дл  выполнени  требуемых соединений обмоток, неизбежно приведет к полному развалу в функционировании системы.

Claims (4)

1. Формула изобретени

   6. Система по п. 1, о т л и ч а ю- Щ а   с   тем, что в качестве источника питани  использован генератор с двум  синфазными одинаковыми обмот1 . Система электроснабжени , содержаща  Источник питани , св занный

   ,,„ - . .ж.ллч/си1,1,и-1п идиИс1Л.иИЫМИ ООМО

   Lnt7 трехфазный транс- 45 ками на статоре, причем эти обмотки

   : -г s:,:v/n п- ----- .-rL--r- -

   457059

   тем.

   что

   , с целью повышени  надежности путем ограничени  токов короткого замыкани , обе расщепленные обмотки трансформатора соединены в двойной треугольник путем подключени  начал фаз одной расщепленной обмотки к концам соответствующих фаз другой расщепленной обмотки, причем

   10 начала фаз первьй расщепленной обмотки трансформатора соединены с первым выводом, а начала фаз второй расщепленной обмотки соединены с вторым выводом низкого напр жени  трансформа15 тора.

   2. Система по п. 1, отличающа с  тем, что источник питани  подключен к выводам высокого на пр жени , а нагрузка - к вьшодам низ20 кого напр жени  трансформатора.
2. 3. Система по пп. 1
3. и 2

   , о т л и 25

   30

   чающа с  тем, что между одноименными фазами выводов низкого :на- пр жени  трансформатора включены выключатели .

   4. Система по пп. 1 и 2, о т л и- чающа с  тем, что между одноименными фазами выводов низкого-напр жени  трансформатора включены то- коограничивающие устройства.
4. 5, Система по пп. 1-4, отличающа с  тем, что, с целью обеспечени  бесперебойного питани  35 нагрузок при коротких -замыкани х, на- . грузки подключены пофазно между пер- выми и вторыми выводами трансформатора параллельно соответствующим фазам первой и второй расщепленных обмоток 40 трансформатора.

   6. Система по п. 1, о т л и ч а ю- Щ а   с   тем, что в качестве источника питани  использован генератор с двум  синфазными одинаковыми обмот . .ж.ллч/си1,1,и-1п идиИс1Л.иИЫМИ ООМО

   45 ками на статоре, причем эти обмотки

   OL

   а,,х,

   ,4.

   Cf- y- Ьг

   , Cgb i/CfZi

   a, a

   / Cfiff )K

   ..-1«ИвЯ ИШ ЩНЙ Я§

   f Cjlf2J 2

   Фа.З

   . /

   -f;

   7/

   C2dr

   Раг. f

   |4

   14 I

   /

   a

   иг &г Ci

   /

   -as

   KSCLi

   а, а.

   uzHopn.

   Сгнеав. tSccgHOflfi.

   Сг

   7-Г

   Cf 7

   /с Cfbi /

   /

   bzHend bzHopn. Риг. 5

   f U2. S