ПЗ_Диплом.Хлынов (1214915), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

В ССУ с электромагнитными связями установленная мощность симметрирующих элементов выбирается минимальной и равной установленной мощности нагрузки, а соответствующим переключением гайки автотрансформатора можно осуществить симметрирование нагрузки с изменяющимся cosφ:

Рисунок 2.4 - Схема Штейнметца и векторная диаграмма для этой схемы

Симметрирующее устройство Штейнметца обеспечивает симметрирование и активно-индуктивной нагрузки (без конденсаторов С2). Однако в этом случае коэффициент мощности снижается до значений, меньших коэффициента мощности нагрузки. В рассматриваемом случае мощность симметрирующих элементов выбирается из условия:

(2.2)

где – полная мощность однофазной нагрузки; – аргумент сопротивления нагрузки.

Симметрирование при неизменных значениях симметрирующих элементов обеспечивается только при одном значении мощности нагрузки. Если возможное изменение параметров нагрузки приводит к превышению допустимой несимметрии, возникает необходимость применения управляемых СУ. Однако применение управляемых СУ не всегда необходимо при переменной несимметричной нагрузке; нужно, чтобы несимметрия напряжений не выходила за допустимый предел с интегральной вероятностью 95 %. Для обоснования возможности применения неуправляемых СУ в сетях с переменной нагрузкой необходимо проведение статистических исследований параметров несимметрии.

Управляемые СУ могут иметь как непрерывное (аналоговое), так и ступенчатое (дискретное) управление. Батареи конденсаторов дискретных СУ набираются из нескольких групп, одна из которых подключена постоянно, а другие – переменно. Переключения осуществляются с помощью контакторов или тиристорных ключей. В настоящее время находит применение плавное регулирование емкостных элементов путем подключения параллельно конденсаторам реакторов, управляемых тиристорами.

Недостатками этого способа управления являются использование дополнительных реакторов, что приводит к увеличению потерь энергии и установленной мощности оборудования СУ, а также генерирование ВГ тока тиристорами. При дискретном регулировании индуктивный элемент состоит из нескольких элементарных реакторов или представляет собой один реактор с отпайками.

Плавное регулирование индуктивного элемента может быть обеспечено за счет включения реактора через управляемые тиристоры подмагничивания магнитопровода (при его наличии), изменения немагнитных зазоров в магнитопроводе, а также с помощью скользящего контакта.

В качестве примера на рисунке 2.5 приведены два варианта управляемых СУ, основанных на схеме Штейнметца. Недостатком их является то, что суммарная полная мощность оборудования превосходит полную мощность нагрузки, СУ имеют ограниченный диапазон регулирования.

Для симметрирования системы линейных напряжений при однофазных и двух- и трехфазных несимметричных нагрузках широко применяются БК с неодинаковыми мощностями фаз, используемые для КРМ в сети. Весьма важным обстоятельством является многофункциональный характер емкостных СУ, БК которых являются источником РМ.

На практике полное симметрирование, т.е. когда оказывается технически и экономически нецелесообразным; используется частичное симметрирование, когда с помощью косвенной компенсации или применения СУ обеспечивается значение .

2.1.3 Система добавочных ЭДС

Эффективной мерой снижения несимметрии является введение системы добавочных ЭДС за счет использования различных коэффициентов трансформации в разных фазах.

Необходимо отметить, что несимметрия в системе непрерывно изменяется как за счет изменения нагрузок во времени, так и за счет случайных причин несимметричного режима, а симметрирующие устройства наиболее действенны при наличии регулирования под нагрузкой. В связи с вышеизложенным представляет интерес применение тиристорного регулятора напряжения на базе АТ-ВДТ (автотрансформатор — вольтодобавочный трансформатор) в качестве автоматического симметрирующего устройства в электрических сетях, преимущественно высокого напряжения.

Тиристорный регулятор выполнен на базе трех однофазных автотрансформаторов, в нейтраль которых включен трехфазный вольтодобавочный трансформатор, питание которого осуществляется от замкнутой в треугольник третичной обмотки АТ через тиристорные регуляторы фаз А, В и С (ТРА, ТРВ, ТРС). За счет независимого изменения углов управления αА, αВ, αС, достигается регулирование выходного напряжения в соответствующей фазе автотрансформатора под нагрузкой в пределах ±10% от номинального напряжения. Наличие замкнутых в треугольник обмоток АТ позволяет такому регулятору генерировать в сеть токи нулевой последовательности.

Генерация токов обратной последовательности обеспечивается за счет изменения выходного напряжения в соответствии с заданным углом управления.

Таким образом, данный регулятор обеспечивает возможность регулирования токов как обратной, так и нулевой последовательностей.

Независимость токов обратной и нулевой последовательностей от угла управления в фазе А позволяет устанавливать под нагрузкой с помощью такого регулятора необходимый уровень напряжения, а также обеспечивать функции симметрирующего устройства.

При этом возможны следующие режимы работы симметрирующего устройства:

-Режим подавления токов нулевой последовательности;

-Режим подавления токов обратной последовательности;

-Режим одновременного снижения токов как нулевой, так к обратной последовательностей.

Выбор того или иного режима работы производится в зависимости от характера несимметрии в сети и задается блоками КА, КВ, КС, образующими оптимизационную часть автоматического симметрирующего устройства. Информация о токах в фазах линии поступает на входы КВ и КВ от измерительной части устройства, включающей в себя блоки А, В, С и трансформаторы напряжения ТНI-ТНЗ. На вход блока КА подается информация об уровне напряжения в контрольной точке линии или сети, а с выхода снимается напряжение, пропорциональное углу управления αА и корректирующее управление фазами В и С. Здесь, как и ранее, фаза А выделена условно. Как показывают расчеты, максимальные значения токов обратной и нулевой последовательностей, поддающихся симметрированию с помощью рассмотренного устройства, составляют соответственно 7 и 11% при принятом 10%-ном диапазоне регулирования выходного напряжения.

Универсальным средством симметрирования напряжений является способ создания компенсирующих токов обратной последовательности с помощью батарей статических конденсаторов, включаемых несимметрично между фазами.

При равномерном распределении конденсаторной мощности по фазам создаваемый ими ток обратной последовательности равен нулю.

Для уменьшения влияния несимметрии напряжений производится симметрирование напряжения. Под симметрированием понимается применение мероприятий для уменьшения напряжений и токов обратной и нулевой последовательностей.

В заводских распределительных сетях обычно более важно снижение токов и напряжений обратной последовательности, чем нулевой, так как трехфазные двигатели переменного тока более чувствительны к несимметрии линейных напряжений.

Однако следует иметь в виду, что такое симметрирование напряжений получается только при отсутствии активных сопротивлений в цепях первичной коммутации генератора, так как в противном случае имеются падения напряжений не только в индуктивных, но и активных сопротивлениях. Последовательные трансформаторы за счет взаимной индукции создают ЭДС, смещенные на угол я / 2 по отношению к токам генератора. Следовательно, они не могут компенсировать падений напряжений в активных сопротивлениях.

2.1.4 Применение Фильтросимметрирующих устройств

Фильтросимметрирующие устройства целесообразно размещать в узле подключения нагрузки. Они состоят из управляемой части компенсатора (УК), обеспечивающей регулирование реактивной мощности, и энергетических фильтров (Ф), обеспечивающих фильтрацию высших гармоник тока нелинейной нагрузки.

3. ВЫБОР СПОСОБОВ СИММЕТРИРОВАНИЯ

3.1.1 Использование трансформатора ТМГсу 6-10 кВ

В настоящее время на тяговых подстанциях электрифицированных железных дорог России используют трансформаторы, соединённые по схеме звезда/треугольник. Известно, что соотношения между токами плеч и токами первичной стороны данного трансформатора имеют вид:

(3.1)

.

У такого трансформатора коэффициент несимметрии токов в режиме симметричной нагрузке фаз равен 50%. В других режимах работы коэффициент обратной последовательности может достигать ста процентов.
В настоящее время для решения данной проблемы используют трехфазно-двухфазные трансформаторы с симметрирующим эффектом. У этого трансформатора в системе вторичных напряжений два вектора сдвинуты друг относительно друга на 90 градусов и равны по модулю. В режиме симметричной работы плеч данный симметрирующий трансформатор обеспечит нулевой коэффициент обратной последовательности.
При сравнении векторных диаграмм трансформатора, соединенного по схеме звезда/треугольник, и симметрирующего трансформатора видно изменение абсолютных токовых значений и аргументов токов на первичной стороне.

Несмотря на то, что использование специальных трансформаторов с симметрирующим эффектом позволяет частично решить задачу повышения качества электрической энергии.

Данный метод решения является весьма дорогостоящим. Реконструкция существующих тяговых подстанций потребует значительных капиталовложений на замену существующих трансформаторов.

3.1.2 Изменение устройства регулирования под нагрузкой (РПН)

Решит задачу частичного симметрирования нагрузки можно и без замены эксплуатируемых трансформаторов на симметрирующие. Для этого необходимо изменить конструкцию имеющихся на тяговых подстанциях трансформаторов, а именно устройство регулирования напряжения под нагрузкой (РПН). Устройство РПН необходимо доработать таким образом, чтобы обеспечить независимое регулирование уровня напряжения отдельно в каждой фазе. Данное предложение позволит выполнить пофазную регулировку числа витков в обмотках трансформатора. Для реализации поставленной в работе задачи напряжение в одной фазе его увеличиваем, а в двух других уменьшаем. Вследствие этого изменится коэффициент трансформации в каждой фазе, а, следовательно, и напряжение. В результате увеличится угол между векторами напряжений, питающих правое и левое плечо. Рассмотрим данный процесс при помощи векторной диаграммы. На первичной стороне электродвижущие силы образуют треугольник, показанный на рисунке 2. Из треугольника напряжений вторичной стороны несложно получить угол δ:

(3.2)

, ,

Отсюда следует, что искомый угол равняется 99 градусам, что несомненно меньше исходного значения в 120 градусов.

Рисунок 3.1.2. Векторная диаграмма модифицированного трансформатора.

Из векторных диаграмм видно, что

(3.3)

,

α – коэффициент, равный отношению числу витков

Характеристики

Список файлов ВКР