RU126222U1 - ELECTRICITY SUPPLY SYSTEM OF RESPONSIBLE ELECTRIC ENERGY RECEIVERS - Google Patents
ELECTRICITY SUPPLY SYSTEM OF RESPONSIBLE ELECTRIC ENERGY RECEIVERS Download PDFInfo
- Publication number
- RU126222U1 RU126222U1 RU2012120642/07U RU2012120642U RU126222U1 RU 126222 U1 RU126222 U1 RU 126222U1 RU 2012120642/07 U RU2012120642/07 U RU 2012120642/07U RU 2012120642 U RU2012120642 U RU 2012120642U RU 126222 U1 RU126222 U1 RU 126222U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- phase
- zero
- power supply
- wires
- devices
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Ac-Ac Conversion (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
1. Система электроснабжения ответственных приемников электрической энергии, которая содержит три однофазные или одно трехфазное устройство преобразовательной техники, входные и выходные выводы устройств преобразовательной техники, выходные зажимы системы и по крайней мере один фильтр токов нулевой последовательности, выводы которых присоединены к входным или/и выходным выводам устройств преобразовательной техники, а выходные выводы устройств преобразовательной техники присоединены к выходным зажимам системы электроснабжения, отличающаяся тем, что в систему электроснабжения внесены питающий трансформатор с входными и выходными выводами, трехфазная четырехпроводная линия системы и провода ввода питания к устройствам преобразовательной техники, входные выводы устройств преобразовательной техники присоединены к концам проводов ввода, начала проводов ввода присоединены к проводам трехфазной четырехпроводной линии сети в промежуточном ее пункте, провода начала трехфазной четырехпроводной линии системы присоединены к выводам питающего трансформатора, площади поперечных сечений провода нулевой фазы трехфазной четырехпроводной линии системы, провода нулевой фазы ввода к устройствам преобразовательной техники и провода вывода нулевой фазы фильтра токов нулевой последовательности, присоединенного к входным и/или выходным выводам устройств преобразовательной техники, по крайней мере, в три раза больше площади поперечного сечения части провода выходного вывода линейной фазы устройства преобразовательной техники, присоединенного к выходному зажиму линейной фазы системы электроснабжения, пл�1. The power supply system of critical receivers of electrical energy, which contains three single-phase or one three-phase device of the converter equipment, input and output terminals of the converter equipment, output terminals of the system and at least one filter of zero-sequence currents, the conclusions of which are connected to the input and / or output the conclusions of the devices of the converter equipment, and the output terminals of the devices of the converter equipment are connected to the output terminals of the power supply system, ex characterized in that a power transformer with input and output terminals is introduced into the power supply system, a three-phase four-wire line of the system and power input wires to the devices of the converter equipment, input terminals of the converter equipment are connected to the ends of the input wires, the beginning of the input wires are connected to the wires of the three-phase four-wire network line in its intermediate point, the wires of the beginning of the three-phase four-wire line of the system are connected to the terminals of the supply transformer, area the cross-sections of the zero-phase wire of the three-phase four-wire line of the system, the wires of the zero phase of input to the devices of the converter equipment and the wires of the output of the zero phase of the zero-current filter connected to the input and / or output terminals of the devices of the converter technology are at least three times the cross-sectional area cross-section of a part of the wire of the output terminal of the linear phase of the device of the converter equipment connected to the output terminal of the linear phase of the power supply system, pl
Description
Полезная модель в качестве Системы электроснабжения ответственных приемников электрической энергии (далее Система) относится к электроэнергетике и электротехнике, может быть использована для приобретения живучести электроснабжения приемников, в частности для достижения живучести при обрыве одной из линейных или нулевой фаз линии трехфазной четырехпроводной сети, или при выходе из строя, как отдельного элемента устройства преобразовательной техники, так и его части, или всего устройства преобразовательной техники, связанного с одной отдельно взятой фазой. Устройство по заявляемой полезной модели может быть использовано как в низковольтных, так и высоковольтных системах питания ответственных приемников электрической энергии переменного тока.The utility model as the Power Supply System for critical receivers of electric energy (hereinafter referred to as the System) refers to the electric power industry and electrical engineering, can be used to acquire survivability of power supply to receivers, in particular, to achieve survivability when one of the linear or zero phases of a three-phase four-wire network line breaks, or when exiting out of order, as a separate element of the device of the converter equipment, or its part, or the whole device of the converter equipment, associated with one single phase. The device according to the claimed utility model can be used in both low-voltage and high-voltage power supply systems for critical receivers of alternating current electric energy.
Наиболее близкой к заявленной Системе по количеству существенных признаков есть система электроснабжения ответственных приемников электрической энергии [1, 2], которая содержит три однофазные или одно трехфазное устройства преобразовательной техники, входные и выходные выводы устройств преобразовательной техники, выходные зажимы системы электроснабжения и, по крайней мере, один фильтр токов нулевой последовательности, выводы которых присоединены к входным или/и выходным выводам устройств преобразовательной техники, а выходные выводы устройств преобразовательной техники присоединены к выходным зажимам системы электроснабжения.The closest to the claimed System in terms of the number of essential features is a power supply system for critical receivers of electrical energy [1, 2], which contains three single-phase or one three-phase devices of the converter equipment, input and output terminals of the devices of the converter equipment, output terminals of the power supply system, and at least , one filter of zero sequence currents, the outputs of which are connected to the input and / or output terminals of the devices of the converter equipment, and the output terminal Transformer technology devices are connected to the output terminals of the power supply system.
Эта система электроснабжения имеет ряд недостатков. Первый недостаток: известная система электроснабжения имеет недостаточную живучесть, поскольку не учитывает продолжительность аварийного режима. Длительность послеаварийного режима может длиться от суток до месяца. И на протяжении этого времени система должна обеспечивать непрерывное электроснабжение ответственных приемников электрической энергии. Известная система электроснабжения может обеспечить непрерывное питание ответственных приемников лишь на протяжении отрезка времени от нескольких минут до нескольких десятков минут. Длительность этого отрезка времени определяется постоянной нагрева устройств преобразовательной техники и соединительных проводов. При этом послеаварийные токи увеличиваются в крайнем случае от 1,7 до 3 раз, а мощность нагревания элементов системы увеличивается от 3 до 9 раз. Поэтому известная система электроснабжения может обеспечить живучесть при обрыве входной фазы лишь при условии снижения мощности ответственных приемников электрической энергии по крайней мере в 1,7-3 раза. Второй недостаток: при наличии двух фильтров токов нулевой последовательности, присоединенных к входным и выходным выводам устройств преобразовательной техники, система не обеспечивает живучесть системы электроснабжения ответственных приемников при полном исчезновении одного фазного напряжения на входных выводах устройств преобразовательной техники из-за недопустимого сопутствующего снижения напряжений во всех фазах, например, при соединении обмоток питающего трансформатора по схеме Y/Yo.This power supply system has several disadvantages. The first drawback: the known power supply system has insufficient survivability, since it does not take into account the duration of the emergency mode. The duration of the emergency mode can last from a day to a month. And during this time, the system should provide continuous power supply to critical receivers of electrical energy. The known power supply system can provide continuous power to critical receivers only for a period of time from several minutes to several tens of minutes. The duration of this period of time is determined by the constant heating of the devices of the converter equipment and connecting wires. In this case, post-accident currents increase in extreme cases from 1.7 to 3 times, and the heating power of system elements increases from 3 to 9 times. Therefore, the known power supply system can provide survivability in the event of a break in the input phase only if the power of critical power receivers is reduced by at least 1.7-3 times. The second drawback: in the presence of two zero-sequence current filters connected to the input and output terminals of the converting equipment devices, the system does not provide survivability of the power supply system of critical receivers with the complete disappearance of one phase voltage at the input terminals of the converter equipment due to an unacceptable concomitant voltage reduction in all phases, for example, when connecting the windings of the supply transformer according to the Y / Yo scheme.
В основу полезной модели поставлена задача решения указанных недостатков, в том числе:The utility model is based on the task of solving these shortcomings, including:
- повысить длительную живучесть системы электроснабжения при исчезновении напряжения одной из фаз на входных выводах устройств преобразовательной техники;- to increase the long-term survivability of the power supply system in the event of the disappearance of the voltage of one of the phases at the input terminals of the devices of the converter equipment;
- достичь симметрии и параметрического уравновешивания режима фаз при исчезновении напряжения в одной из фаз на входных выводах устройств преобразовательной техники;- to achieve symmetry and parametric balancing of the phase mode when the voltage disappears in one of the phases at the input terminals of the converting technology devices;
- повысить надежность работы системы электроснабжения, в частности достичь симметрии и параметрического уравновешивания режима при выходе из строя элемента, узла или устройства преобразовательной техники, которые относятся к одной из трех фаз устройств преобразовательной техники;- to increase the reliability of the power supply system, in particular, to achieve symmetry and parametric balancing of the mode in case of failure of an element, node or device of the converter equipment, which belong to one of the three phases of the device of the converter equipment;
- повысить пропускную мощность системы электроснабжения, по крайней мере, от 1,7 до 3,0 раз.- increase the throughput capacity of the power supply system at least from 1.7 to 3.0 times.
Поставленные задачи решены путем изменения принципиальной схемы системы электроснабжения и согласования режимов работы составляющих системы электроснабжения, а именно тем, что:The tasks are solved by changing the schematic diagram of the power supply system and agreeing on the operating modes of the components of the power supply system, namely, that:
- в систему электроснабжения ответственных приемников электрической энергии, которая содержит три однофазные или одно трехфазное устройства преобразовательной техники, входные и выходные выводы устройств преобразовательной техники, выходные зажимы системы и, по крайней мере, один фильтр токов нулевой последовательности, выводы которых присоединены к входным или/и выходным выводам устройств преобразовательной техники, а выходные выводы устройств преобразовательной техники присоединены к выходным зажимам системы электроснабжения,- to the power supply system for critical receivers of electrical energy, which contains three single-phase or one three-phase devices of the converter equipment, input and output terminals of the devices of the converter equipment, output terminals of the system and at least one filter of zero-sequence currents, the conclusions of which are connected to the input or / and output terminals of the devices of the converter equipment, and the output terminals of the devices of the converter equipment are connected to the output terminals of the power supply system,
- внесены питающий трансформатор с входными и выходными выводами, трехфазная четырехпроводная линия системы и провода ввода питания к устройствам преобразовательной техники,- a power transformer with input and output terminals, a three-phase four-wire system line and power input wires to the devices of the converter equipment are introduced,
- входные выводы устройств преобразовательной техники присоединены к концам проводов ввода, начала проводов ввода присоединены к проводам трехфазной четырехпроводной линии сети в промежуточном ее пункте, провода начала трехфазной четырехпроводной линии системы присоединены к выводам питающего трансформатора,- the input terminals of the converting equipment devices are connected to the ends of the input wires, the beginning of the input wires are connected to the wires of the three-phase four-wire line of the network at its intermediate point, the wires of the beginning of the three-phase four-wire line of the system are connected to the terminals of the supply transformer,
- площади поперечных сечений провода нулевой фазы трехфазной четырехпроводной линии системы, провода нулевой фазы ввода к устройствам преобразовательной техники и провода вывода нулевой фазы фильтра токов нулевой последовательности, присоединенного к входным и/или выходным выводам устройств преобразовательной техники, по крайней мере, в три раза больше площади поперечного сечения части провода выходного вывода линейной фазы устройства преобразовательной техники, присоединенного к выходному зажиму линейной фазы системы электроснабжения,- the cross-sectional area of the zero-phase wire of the three-phase four-wire line of the system, the input phase zero wire to the devices of the converter equipment and the zero phase output wire of the zero sequence current filter connected to the input and / or output terminals of the converter equipment is at least three times larger the cross-sectional area of a part of the wire of the output terminal of the linear phase of the device of the converter technology connected to the output terminal of the linear phase of the power supply system zheniya
- площади поперечных сечений проводов линейных фаз трехфазной четырехпроводной линии системы и проводов линейных фаз ввода к устройствам преобразовательной техники по крайней мере в 1,7 раза больше площади поперечного сечения части провода выходного вывода линейной фазы устройства преобразовательной техники, присоединенного к выходному зажиму линейной фазы системы электроснабжения, а номинальная мощность каждого однофазного устройства преобразовательной техники или части трехфазного устройства преобразовательной техники, которая относится к одной фазе, в 1,7 раза больше номинального значения пропускной мощности одной фазы выхода системы электроснабжения.- the cross-sectional area of the wires of the linear phases of the three-phase four-wire line of the system and the wires of the linear phases of the input to the devices of the converter equipment is at least 1.7 times the cross-sectional area of the part of the wire of the output terminal of the linear phase of the converter device connected to the output terminal of the linear phase of the power supply system , and the rated power of each single-phase device of the converter equipment or part of a three-phase device of the converter equipment, which refers to one phase, 1.7 times the nominal value of the bandwidth of one phase of the output of the power supply system.
Кроме того, в Системе соединение нулевых фаз двух фильтров токов нулевой последовательности, один из которых присоединен к входным выводам устройств преобразовательной техники, а второй из них присоединен к выходным выводам устройств преобразовательной техники, выполнено проводом, поперечное сечение которого в три раза больше площади поперечного сечения части провода выходного вывода линейной фазы устройства преобразовательной техники, присоединенного к выходному зажиму линейной фазы системы электроснабжения, а площади поперечных сечений проводов линейных фаз входных выводов устройств преобразовательной техники, проводов выводов нулевых фаз устройств преобразовательной техники и части проводов линейных фаз выходных выводов устройств преобразовательной техники, длина которых ограничена узлами присоединения к ним выводов линейных фаз второго фильтра нулевой последовательности включительно, по крайней мере, в 1,7 раза больше площади поперечного сечения части провода выходного вывода линейной фазы устройства преобразовательной техники, присоединенного к выходному зажиму линейной фазы системы электроснабжения.In addition, in the System, the connection of the zero phases of two filters of currents of zero sequence, one of which is connected to the input terminals of the devices of the converter technology, and the second of them is connected to the output terminals of the devices of the converter technology, is made by a wire whose cross section is three times the cross-sectional area parts of the wire of the output terminal of the linear phase of the device of the converter equipment connected to the output terminal of the linear phase of the power supply system, and the transverse area cross-sections of wires of the linear phases of the input terminals of the devices of the converter technology, wires of the conclusions of the zero phases of the devices of the converter technology and part of the wires of the linear phases of the output terminals of the devices of the converter technology, the length of which is limited by the nodes connecting the conclusions of the linear phases of the second filter of the zero sequence inclusively, at least 1 7 times the cross-sectional area of a portion of the wire of the output terminal of the linear phase of the converter equipment connected to the output clamp the linear phase of the power supply system.
Кроме того, в Систему внесен третий фильтр токов нулевой последовательности, присоединенный к трехфазной четырехпроводной линии системы в пункте присоединения линии системы к выводам питающего трансформатора.In addition, a third zero-current filter has been added to the System, connected to the three-phase four-wire system line at the point of connection of the system line to the terminals of the supply transformer.
Кроме того, в Системе третий фильтр токов нулевой последовательности совмещен с питающим трансформатором.In addition, in the System, the third zero-sequence current filter is combined with a supply transformer.
Кроме того, в Системе вторичная обмотка питающего трансформатора, который совмещен с третьим фильтром токов нулевой последовательности, выполнена по одной из схем фильтра токов нулевой последовательности, например, зигзаг, лямбда, схеме Скотта, и тому подобное.In addition, in the System, the secondary winding of the supply transformer, which is combined with the third zero-current filter, is made according to one of the zero-sequence current filter circuits, for example, zigzag, lambda, Scott circuit, and the like.
Кроме того. Система электроснабжения снабжена блоками защиты от отказов и аварий, связанных с проводами линии системы электроснабжения или однофазными устройствами преобразовательной техники, а также средствами отключения вышедших со строя проводов линии системы электроснабжения и однофазных устройств преобразовательной техники.Besides. The power supply system is equipped with protection against failures and accidents associated with the wires of the power supply system line or single-phase devices of the converter equipment, as well as means for disconnecting the failed wires of the power supply system line and single-phase devices of the converter equipment.
Общими с прототипом существенными признаками есть следующие: три однофазные или одно трехфазное устройство преобразовательной техники, входные и выходные выводы устройств преобразовательной техники, выходные зажимы системы и по крайней мере один фильтр токов нулевой последовательности, выводы которых присоединены к входным или/и выходным выводам устройств преобразовательной техники, а выходные выводы устройств преобразовательной техники присоединены к выходным зажимам системы электроснабжения.The essential features common with the prototype are the following: three single-phase or one three-phase device of the converter equipment, input and output terminals of the devices of the converter technology, output terminals of the system and at least one filter of zero-sequence currents, the conclusions of which are connected to the input and / or output terminals of the converter technology, and the output terminals of the converting technology devices are connected to the output terminals of the power supply system.
Существенные отличительные признаки заявленной полезной модели следующие:The salient features of the claimed utility model are as follows:
- в систему электроснабжения внесены питающий трансформатор с входными и выходными выводами, трехфазная четырехпроводная линия системы и провода ввода питания к устройствам преобразовательной техники,- a power transformer with input and output terminals, a three-phase four-wire system line and power input wires to the devices of the converter equipment are introduced into the power supply system,
- входные выводы устройств преобразовательной техники присоединены к концам проводов ввода,- the input terminals of the devices of the converting technology are connected to the ends of the input wires,
- начала проводов ввода присоединены к проводам трехфазной четырехпроводной линии сети в промежуточном ее пункте,- the beginning of the input wires are connected to the wires of a three-phase four-wire network line at its intermediate point,
- провода начала трехфазной четырехпроводной линии системы присоединены к выводам питающего трансформатора,- the wires of the beginning of the three-phase four-wire line of the system are connected to the terminals of the supply transformer,
- площади поперечных сечений провода нулевой фазы трехфазной четырехпроводной линии системы, провода нулевой фазы ввода к устройствам преобразовательной техники и провода вывода нулевой фазы фильтра токов нулевой последовательности, присоединенного к входным и/или выходным выводам устройств преобразовательной техники, по крайней мере, в три раза больше площади поперечного сечения части провода выходного вывода линейной фазы устройства преобразовательной техники, присоединенного к выходному зажиму линейной фазы системы электроснабжения,- the cross-sectional area of the zero-phase wire of the three-phase four-wire line of the system, the input phase zero wire to the devices of the converter equipment and the zero phase output wire of the zero sequence current filter connected to the input and / or output terminals of the converter equipment is at least three times larger the cross-sectional area of a part of the wire of the output terminal of the linear phase of the device of the converter technology connected to the output terminal of the linear phase of the power supply system zheniya
- площади поперечных сечений проводов линейных фаз трехфазной четырехпроводной линии системы и проводов линейных фаз ввода к устройствам преобразовательной техники по крайней мере в 1,7 раза больше площади поперечного сечения части провода выходного вывода линейной фазы устройства преобразовательной техники, присоединенного к выходному зажиму линейной фазы системы электроснабжения,- the cross-sectional area of the wires of the linear phases of the three-phase four-wire line of the system and the wires of the linear phases of the input to the devices of the converter equipment is at least 1.7 times the cross-sectional area of the part of the wire of the output terminal of the linear phase of the converter device connected to the output terminal of the linear phase of the power supply system ,
- номинальная мощность каждого однофазного устройства преобразовательной техники или части трехфазного устройства преобразовательной техники, которая относится к одной фазе, в 1,7 раза больше номинального значения пропускной мощности одной фазы выхода системы электроснабжения.- the rated power of each single-phase device of the converter equipment or a part of the three-phase device of the converter equipment, which refers to one phase, is 1.7 times greater than the nominal value of the transmit power of one phase of the output of the power supply system.
Кроме того, заявленная Система имеет следующие дополнительные существенные признаки: в Систему внесен третий фильтр токов нулевой последовательности, присоединенный к трехфазной четырехпроводной линии системы в пункте присоединения линии системы к выводам питающего трансформатора, третий фильтр токов нулевой последовательности совмещен с питающим трансформатором, вторичная обмотка питающего трансформатора, который совмещен с третьим фильтром токов нулевой последовательности, выполнена по одной из схем фильтра токов нулевой последовательности, например, зигзаг, лямбда, схеме Скотта, и тому подобное. Система снабжена блоками защиты от отказов и аварий, связанных с проводами линии системы электроснабжения или однофазными устройствами преобразовательной техники, а также средствами отключения вышедших со строя проводов линии системы электроснабжения и однофазных устройств преобразовательной техники.In addition, the claimed System has the following additional significant features: a third zero-current filter is added to the System, connected to a three-phase four-wire system line at the point of connection of the system line to the terminals of the supply transformer, the third zero-sequence current filter is combined with the supply transformer, the secondary winding of the supply transformer , which is combined with the third filter of currents of the zero sequence, is made according to one of the schemes of the filter of currents zero after sequences such as zigzag, lambda, Scott pattern, and the like. The system is equipped with blocks of protection against failures and accidents associated with wires of the power supply system line or single-phase devices of the converter equipment, as well as means for disconnecting the failed wires of the power supply system line and single-phase devices of the converter equipment.
Совокупность общих существенных и существенных отличных конструктивных признаков, которые совместно с известными и дополнительными существенными признаками обеспечивают решение поставленной задачи, и получение необходимого технического результата, позволяют в сравнении с прототипом повысить длительную живучесть системы электроснабжения при исчезновении напряжения одной из фаз на входных выводах устройств преобразовательной техники; достичь симметрии и параметрического уравновешивания режима фаз при исчезновении напряжения в одной из фаз на входных выводах устройств преобразовательной техники; повысить надежность работы системы электроснабжения, в частности достичь симметрии и параметрического уравновешивания режима при выходе из строя элемента, узла или устройства преобразовательной техники, которые относятся к одной из трех фаз устройств преобразовательной техники; что в свою очередь позволяет повысить пропускную мощность системы электроснабжения, по крайней мере, от 1,7 до 3,0 раз.The set of common essential and significant excellent structural features, which together with the known and additional essential features provide a solution to the problem and obtaining the necessary technical result, make it possible to increase the long-term survivability of the power supply system in the event of a voltage failure of one of the phases at the input terminals of the converter equipment in comparison with the prototype ; to achieve symmetry and parametric balancing of the phase mode when the voltage disappears in one of the phases at the input terminals of the converter equipment; to increase the reliability of the power supply system, in particular, to achieve symmetry and parametric balancing of the mode in case of failure of an element, assembly or device of the converter equipment, which relate to one of the three phases of the device of the converter equipment; which in turn allows you to increase the throughput capacity of the power supply system, at least from 1.7 to 3.0 times.
Суть технического решения объясняется чертежами, где на фиг.1 изображена схема системы электроснабжения, которая оснащена одним фильтром токов нулевой последовательности и тремя однофазными устройствами преобразовательной техники, например, однофазными стабилизаторами напряжения; на фиг.2 изображена система электроснабжения, которая оснащена одним фильтром токов нулевой последовательности и одним трехфазным устройством преобразовательной техники, например, трехфазным инвертором, в частности устройством плавного пуска; на фиг.3 изображена система электроснабжения, которая оснащена двумя фильтрами токов нулевой последовательности и тремя однофазными устройствами преобразовательной техники; на фиг.4 изображена система электроснабжения, которая оснащена двумя фильтрами токов нулевой последовательности и одним трехфазным устройством преобразовательной техники; на фиг.5 изображена система электроснабжения, которая оснащена тремя фильтрами токов нулевой последовательности и тремя однофазными устройствами преобразовательной техники; на фиг.6 изображена система электроснабжения, которая оснащена тремя фильтрами токов нулевой последовательности и одним трехфазным устройством преобразовательной техники; на фиг.7 изображена система электроснабжения, в которой третий фильтр токов нулевой последовательности совмещен со вторичной обмоткой питающего трансформатора; на фиг.8 даны зависимости в одной фазе трех мощностей от времени: мощности устройства преобразовательной техники, мощности фильтра токов нулевой последовательности и мощности на выходном зажиме системы электроснабжения в нормальных и аварийных режимах; на фиг.9 показано топографическое изображение входных и выходных токов фильтра токов нулевой последовательности при обрыве одной из линейных фаз линии системы.The essence of the technical solution is explained by the drawings, in which Fig. 1 shows a diagram of a power supply system that is equipped with one zero-sequence current filter and three single-phase devices of the converter equipment, for example, single-phase voltage stabilizers; figure 2 shows the power supply system, which is equipped with one filter of currents of zero sequence and one three-phase device of the Converter equipment, for example, a three-phase inverter, in particular a soft starter; figure 3 shows the power supply system, which is equipped with two filters of currents of zero sequence and three single-phase devices of the Converter equipment; figure 4 shows the power supply system, which is equipped with two filters of currents of zero sequence and one three-phase device of the Converter equipment; figure 5 shows the power supply system, which is equipped with three filters of currents of zero sequence and three single-phase devices of the Converter equipment; figure 6 shows the power supply system, which is equipped with three filters of currents of zero sequence and one three-phase device of the Converter equipment; Fig. 7 shows a power supply system in which a third zero-sequence current filter is combined with a secondary winding of a supply transformer; Fig. 8 shows the dependences in one phase of three capacities on time: the power of the converter equipment, the power of the zero-sequence current filter and the power at the output terminal of the power supply system in normal and emergency conditions; figure 9 shows a topographic image of the input and output currents of the filter currents of the zero sequence when one of the linear phases of the line of the system is broken.
На фиг.1 изображен трансформатор 1, символами A1, B1, C1 и 01 обозначены узлы присоединения линии электроснабжения к выводам питающего трансформатора 1; А2, В2, С2 и 02 - узлы присоединения линии электроснабжения к вводу к устройствам преобразовательной техники; A3, В3, С3 и 03 - зажимы концов проводов линии распределительной сети; А4, В4, С4 и 04 - узлы присоединения проводов вводу к входным выводам устройств преобразовательной техники; А5, В5, С5 и 05 - выходные зажимы системы электроснабжения; 2 -первый фильтр токов нулевой последовательности; 06, 07, 08 - узлы присоединения выводов нулевых фаз однофазных устройств преобразовательной техники 3, 4, 5 к проводу нулевой фазы системы электроснабжения; 3, 4, 5 - однофазные устройства преобразовательной техники, например, стабилизаторы напряжения; Вх - высоковольтный вход питающего трансформатора (начало системы электроснабжения); Вых - зажимы выхода системы электроснабжения; тонкие, средние и толстые линии соединения на чертеже - обозначение площадей поперечного сечения проводов, отношение которых между собой составляет 1:1,7:3,0.Figure 1 shows the
На фиг.2 изображено трехфазное устройство 6 преобразовательной техники, например инвертор частоты, в частности устройство плавного пуска; 09 - узел присоединения нулевой фазы трехфазного устройства преобразовательной техники к нулевой фазе системы электроснабжения; остальные обозначения совпадают с обозначениями на фиг.1.Figure 2 shows a three-
На фиг.3 обозначено: 7 - второй фильтр токов нулевой последовательности; А10, В10, С10, 010 - точки (узлы) присоединения второго фильтра 7 к линейным и нулевой фазам системы электроснабжения; возможные места отказов, повреждений или аварий показаны пунктиром; остальные обозначения совпадают с обозначениями фиг.1.Figure 3 indicates: 7 - the second filter of currents of the zero sequence; A10, B10, C10, 010 - points (nodes) connecting the
На фиг.4 обозначено: 6 - трехфазное устройство преобразовательной техники; 09 - точка (узел) присоединения провода вывода нулевой фазы трехфазного устройства преобразовательной техники к нулевой фазе системы электроснабжения; остальные обозначения совпадают с обозначениями на фиг.1. и на фиг.3.Figure 4 indicates: 6 - three-phase device of the Converter equipment; 09 - point (node) connecting the output wire of the zero phase three-phase device of the converter equipment to the zero phase of the power supply system; other designations coincide with the designations in figure 1. and figure 3.
На фиг.5 обозначено: 8 - третий фильтр токов нулевой последовательности; остальные обозначения совпадают с обозначениями на фиг.1. и на фиг.3.Figure 5 is indicated: 8 - the third filter of currents of the zero sequence; other designations coincide with the designations in figure 1. and figure 3.
На фиг.6 обозначения совпадают с обозначениями на фиг.1 и на фиг.5.In Fig.6, the designations coincide with the designations in Fig.1 and Fig.5.
На фиг.7 обозначено: Zo - соединение вторичных обмоток питающего трансформатора распределительной сети в зигзаг; Δ - соединения первичных обмоток питающего трансформатора в треугольник; остальные обозначения совпадают с обозначениями на фиг.6.In Fig.7 indicated: Zo - connection of the secondary windings of the supply transformer of the distribution network in a zigzag; Δ - connection of the primary windings of the supply transformer into a triangle; other designations coincide with the designations in Fig.6.
На фиг.8 обозначено: Рвх(А) - относительное значение входной мощности однофазного устройства преобразовательной техники в фазе А или часть мощности трехфазного устройства преобразовательной техники, которая касается фазы А; Рф(А), - относительное значение мощности фазы А, генерирующей фильтром токов нулевой последовательности; Рпр(А) - пропускная мощность системы электроснабжения, которая является суммой мощности устройства преобразовательной техники и мощности фильтра токов нулевой последовательности в фазе А в момент времени t; X - независимая переменная, именуемая как доля мощности, генерируемой фильтром токов нулевой последовательности во время отказов или аварий по отношению к пропускной мощности системы электроснабжения (X=Рф(А)/Рпр(А)); t - время; t1 - время окончания нормального режима работы устройства преобразовательной техники 3, внешние цепи которого показаны пунктирными линиями (см. фиг.3) и начало переходного процесса устройства 3, связанного с частичной утратой его выходной мощности в предаварийном режиме; t2 - конец переходного процесса устройства преобразовательной техники 3, связанного с уменьшением выходной мощности в аварийном режиме; t3-t9 - моменты времени, связанные с типичными сбоями в работе, например, однофазного стабилизатора 3 (см. фиг.3 и фиг.5) или трехфазного инвертора (см. фиг.4 и фиг.6); -X1, -Х2, -Х3 - величины падения мощности и тока однофазного стабилизатора 3; +Х1, +Х2, +Х3 - величины роста мощности фильтров 2 и 7 токов нулевой последовательности.On Fig indicated: P I (A) - the relative value of the input power of a single-phase device of the converter equipment in phase A or part of the power of a three-phase device of the converter equipment, which relates to phase A; Rf (A), is the relative value of the power of phase A generating a zero sequence current filter; RPR (A) is the bandwidth of the power supply system, which is the sum of the power of the device of the converter equipment and the filter power of the zero sequence currents in phase A at time t; X is an independent variable, referred to as the fraction of power generated by the zero-sequence current filter during failures or accidents with respect to the capacity of the power supply system (X = Pf (A) / Ppr (A)); t is the time; t1 is the end time of the normal mode of operation of the device of the
На фиг.9 обозначено: I(А1, 1) - ток в фазе А1, который протекает от вторичной обмотки питающего трансформатора 1 (фиг.5-фиг.6); I(В1, 1) - ток в фазе В1, который протекает от вторичной обмотки питающего трансформатора 1; I(С1, 1) - ток в фазе С1, который протекает от вторичной обмотки питающего трансформатора 1; I(A1-A4) - ток в фазе А, который протекает от узла А1 к узлу А4; I(В1-В4) - ток в фазе В, который протекает от узла В1 к узлу В4; I(С1-С4) - ток в фазе С, который протекает от узла С1 к узлу С4; I(А5), I(В5), I(С5), I(05) - токи на выходных зажимах системы электроснабжения; I(01, 1) - ток в нулевой фазе 01, который протекает от вторичной обмотки питающего трансформатора 1; I(01-04) - ток в нулевой фазе протекающий между узлами 01 и 04.In Fig. 9 it is indicated: I (A1, 1) is the current in phase A1, which flows from the secondary winding of the supply transformer 1 (Fig. 5-Fig. 6); I (B1, 1) - current in phase B1, which flows from the secondary winding of the
Система электроснабжения ответственных приемников электрической энергии содержит (фиг.1) питающий трансформатор 1, фильтр токов нулевой последовательности 2, линию системы, однофазные устройства преобразовательной техники 3, 4 и 5, выходные зажимы системы электроснабжения А5, В5, С5 и 05. Питающий трансформатор 1 снабжен входными Вх и выходными выводами, которые присоединены к узлам А1, В1, С1 и 01. Вход линии трехфазной сети присоединен к узлам А1, В1, С1 и 01, а выход сети показан в виде узлов A3, В3, С3 и 03. Линия системы электроснабжения является частью линии сети, ее начало присоединено к узлам А1, В1, С1 и 01, а концы ее присоединены к узлам А2, В2, С2 и 02, которые являются промежуточными выводами линии сети. Входные выводы ввода к устройствам преобразовательной техники 3, 4 и 5 присоединены к узлам А2, В2, С2 и 02 линии системы электроснабжения, а концы этого ввода в узлах А4, В4, С4 и 04 присоединены ко входным выводам однофазных устройств преобразовательной техники 3, 4 и 5, а также к выводам фильтра токов нулевой последовательности 2. Выходные выводы линейных фаз однофазных устройств преобразовательной техники 3, 4 и 5 присоединены к выходным зажимам А5, В5, С5 системы электроснабжения. Каждый выходной вывод нулевой фазы однофазных устройств преобразовательной техники 3, 4 и 5 присоединен к нулевой фазе фильтра токов нулевой последовательности 2 и к выходному зажиму 05 системы электроснабжения. Каждое однофазное устройство преобразовательной техники 3, 4 и 5 в своем составе содержит электромагнитные элементы, конденсаторные батареи и коммутационные средства, например, полупроводниковые элементы, в частности, тиристоры.The power supply system for critical electric energy receivers contains (Fig. 1) a
Площадь и ток в поперечном сечении провода той части выходного вывода линейной фазы устройства преобразовательной техники, которая присоединена к выходному зажиму линейной фазы системы электроснабжения, примем за 1,0. Площадь поперечного сечения проводов и ток других проводов оцениваются по отношению к выше указанным площади и току поперечного сечения, принятых за единицу: площадь - однократной; кратной 1,7; кратной 3,0; ток - однократным; кратным 1,7; кратным 3,0.The area and current in the cross section of the wire of that part of the output terminal of the linear phase of the device of the converter equipment, which is connected to the output terminal of the linear phase of the power supply system, will be taken as 1.0. The cross-sectional area of the wires and the current of other wires are evaluated in relation to the above indicated area and the cross-sectional current, taken as a unit: area - single; multiple of 1.7; multiple of 3.0; current - single; a multiple of 1.7; a multiple of 3.0.
Площадь поперечного сечения вывода нулевой фазы фильтра токов нулевой последовательности по крайней мере втрое больше площади поперечного сечения линейной фазы выходного вывода однофазного устройства преобразовательной техники, например, присоединенного к выходному зажиму А5, то есть площадь поперечного сечения вывода нулевой фазы фильтра токов нулевой последовательности является трехкратной. Поэтому толщина линий, которые изображают участки провода нулевой фазы с трехкратным током, показана жирной линией. Аналогично, участки провода линейной фазы с кратностью тока 1,7 показаны линиями средней жирности в отличие от тонких линий, которые изображают участки проводов, по которым протекают однократные токи. Поэтому тонкие, средние и толстые линии соединения на чертеже введены для обозначения площадей поперечного сечения проводов, отношение которых между собой составляет 1:1,7:3,0 (фиг.1).The cross-sectional area of the output of the zero phase current filter of the zero sequence current is at least three times the cross-sectional area of the linear phase of the output terminal of a single-phase converter technology, for example, connected to the output terminal A5, that is, the cross-sectional area of the output of the zero phase of the filter of currents of the zero sequence is three times. Therefore, the thickness of the lines that depict sections of the zero-phase wire with a triple current is shown by a bold line. Similarly, sections of a linear phase wire with a current multiplicity of 1.7 are shown by medium-fat lines, as opposed to thin lines that depict sections of wires through which single currents flow. Therefore, thin, medium and thick connection lines in the drawing are introduced to indicate the cross-sectional areas of the wires, the ratio of which is 1: 1.7: 3.0 (Fig. 1).
При этом, под понятием "фильтр токов нулевой последовательности" следует понимать мощный автотрансформаторный аппарат, мощность которого намного превышает 15 ВА и достигает мощности 5000000 ВА и больше. Напомним, что это понятие не включает в себя понятия "измерительный трансформаторный фильтр токов нулевой последовательности", мощность которого не превышает 15 ВА.At the same time, the term "zero sequence current filter" should be understood as a powerful autotransformer device, the power of which far exceeds 15 VA and reaches a power of 5,000,000 VA and more. Recall that this concept does not include the concept of "measuring transformer filter of zero sequence currents", the power of which does not exceed 15 VA.
Система электроснабжения, принципиальная схема которой дана на фиг.2, вместо трех однофазных устройств преобразовательной техники (фиг.1) содержит одно трехфазное устройство 6 преобразовательной техники (фиг.2), входные выводы линейных фаз которого присоединены к узлам А4, В4 и С4, а выходные выводы линейных фаз его присоединены к узлам А5, В5 и С5. Вывод нулевой фазы трехфазного устройства 6 преобразовательной техники присоединен к нулевой фазе системы электроснабжения в пункте 09. Из фиг.2 видно, что площади поперечного сечения проводов линейных фаз выводов питающего трансформатора 1, линии электроснабжения и ввода к устройству преобразовательной техники в 1,7 раза больше площади поперечного сечения провода выходного вывода линейной фазы трехфазного устройства преобразовательной техники, а площади поперечного сечения провода вывода нулевой фазы питающего трансформатора 1, провода нулевой фазы линии электроснабжения, провода нулевой фазы ввода к устройству преобразовательной техники и провода вывода нулевой фазы фильтра токов нулевой последовательности в три раза больше площади поперечного сечения провода выходного вывода линейной фазы трехфазного устройства преобразовательной техники.The power supply system, the circuit diagram of which is given in figure 2, instead of three single-phase devices of the converter technology (figure 1) contains one three-
На фиг.3 изображена система электроснабжения, которая снабжена двумя фильтрами 2 и 7 токов нулевой последовательности и тремя однофазными устройствами преобразовательной техники 3, 4 и 5. Для обеспечения живучести при номинальной мощности приемников электрической энергии в случае выхода из строя одного из однофазных устройств преобразовательной техники их мощность увеличена в 1,7 раза. Из-за роста мощности, а следовательно, и токов в 1,7 раза в проводах входных и выходных выводов линейных и нулевой фаз устройств преобразовательной техники увеличена площадь поперечного сечения также в 1,7 раза. При этом площадь поперечного сечения провода, который соединяет нулевые фазы первого и второго фильтров токов нулевой последовательности, увеличена втрое.Figure 3 shows the power supply system, which is equipped with two
Принципиальная схема системы электроснабжения, которая снабжена двумя фильтрами токов нулевой последовательности и одним трехфазным устройством преобразовательной техники, показана на фиг.4. Входные и выходные выводы линейных фаз присоединены к одному трехфазному устройству 6 преобразовательной техники. Вывод нулевой фазы трехфазного устройства 6 преобразовательной техники присоединен к нулевой фазе системы электроснабжения в пункте 09. Провода входных выводов линейных и нулевой фаз трехфазного устройства 6 преобразовательной техники имеют повышенную в 1,7 раза площадь поперечного сечения. Провода части выходных выводов линейных фаз устройств преобразовательной техники, ограниченные узлами соединений с выводами второго фильтра токов нулевой последовательности 7, выполнены с увеличенной в 1,7 раза площадью поперечного сечения.Schematic diagram of the power supply system, which is equipped with two filters of currents of zero sequence and one three-phase device of the Converter equipment, shown in figure 4. The input and output terminals of the linear phases are connected to one three-
На фиг.5 изображена система электроснабжения, которая снабжена тремя фильтрами токов нулевой последовательности 2, 7 и 8 и тремя однофазными устройствами преобразовательной техники 3, 4 и 5. Внесенный фильтр 8 токов нулевой последовательности присоединен к узлам соединения линии системы и выводов питающего трансформатора A1, B1, C1 и 01. При этом провода выходных выводов питающего трансформатора имеют однократные сечения. Провода линейных фаз линии системы, ввода к устройствам преобразовательной техники и выводов устройств преобразовательной техники имеют площади поперечного сечения, которые кратны 1,7. Провода выводов нулевых фаз фильтров, линии системы, ввода к устройствам преобразовательной техники и провода соединения нулевых фаз фильтров токов нулевой последовательности имеют площади поперечного сечения, которые кратны 3,0. Провода части выходных выводов линейных фаз устройств преобразовательной техники которые соединены с выходными зажимами, имеют однократную площадь поперечного сечения.Figure 5 shows the power supply system, which is equipped with three filters of zero-
На фиг.6 изображена система электроснабжения, которая снабжена тремя фильтрами токов нулевой последовательности 2, 7 и 8 и одним трехфазным устройством преобразовательной техники 6.Figure 6 shows the power supply system, which is equipped with three filters of zero-
На фиг.7 показана система электроснабжения, в которой третий фильтр токов нулевой последовательности совмещен с вторичной обмоткой питающего трансформатора. Такое совмещение позволяет существенно (на 46%) уменьшить суммарную установленную мощность питающего трансформатора 1 и третьего фильтра токов нулевой последовательности 8 (фиг.6) и повысить надежность работы системы за счет устранения третьего фильтра токов нулевой последовательности 8. Для достижения указанного совмещения вторичные обмотки питающего трансформатора распределительной сети выполнены, например, по схеме зигзаг (Zo). При этом первичные обмотки питающего трансформатора могут быть соединены или в треугольник (Δ) или в звезду (Yo, Y).7 shows a power supply system in which a third zero-sequence current filter is combined with a secondary winding of a supply transformer. This combination allows you to significantly (46%) reduce the total installed power of the
Работа заявленной системы электроснабжения ответственных приемников электрической энергии осуществляется следующим образом.The operation of the claimed power supply system of critical receivers of electrical energy is as follows.
При изменении или колебании уровня входных напряжений однофазные устройства преобразовательной техники 3-6, например, стабилизаторы напряжения, стабилизируют выходные фазные напряжения на приемниках электрической энергии. Такой (нормальный) режим электропитания продолжается до тех пор, пока все три однофазных устройства преобразовательной техники работают без повреждений или аварии (фиг.1-фиг.7). Каждое из устройств преобразовательной техники имеет в своем составе электромагнитные элементы, например, трансформаторы или автотрансформаторы с обмотками, полупроводниковые ключи и блоки управления, имеющие конденсаторы. Указанные ключи, обмотки и блоки управления имеют ограниченную величину значения надежности. Известно, абсолютно надежных элементов не существует. Наименее надежными до сих пор остаются полупроводники, электромеханические ключи, а также конденсаторы. Отметим, что по законам вероятности частичные повреждения или аварии во всех трех однофазных стабилизаторах не возникают одновременно во всех трех фазах.When changing or fluctuating the level of input voltages, single-phase devices of converting technology 3-6, for example, voltage stabilizers, stabilize the output phase voltages at the electric energy receivers. This (normal) power supply mode continues until all three single-phase devices of the converter equipment operate without damage or accident (Fig.1-Fig.7). Each of the devices of the converter technology incorporates electromagnetic elements, for example, transformers or autotransformers with windings, semiconductor switches and control units having capacitors. These keys, windings and control units have a limited amount of reliability value. It is known that absolutely reliable elements do not exist. The least reliable are still semiconductors, electromechanical switches, and capacitors. Note that, according to the laws of probability, partial damage or accidents in all three single-phase stabilizers do not occur simultaneously in all three phases.
Рассмотрим процессы, которые имеют место при повреждении или аварии одного из устройств преобразовательной техники, например, однофазного стабилизатора напряжения (фиг.3). Допустим, что поврежденным является лишь одно устройство преобразовательной техники, например, стабилизатор напряжения 3 в фазе А. При отсутствии фильтра токов нулевой последовательности 7 и при выходе из строя стабилизатора напряжения 3, например, при перегорании тиристорного ключа на зажиме выходной фазы А5 напряжение исчезает (фиг.3-фиг.4). При присоединении фильтра токов нулевой последовательности 7 в случае выхода из строя стабилизатора напряжения 3, например, при перегорании тиристорного ключа, напряжение на зажиме А5 не исчезает, а поддерживается на необходимом уровне. Это объясняется тем, что при снижении напряжения на зажиме А5 относительно зажима нулевой фазы 05 включается параметрический режим поддержания напряжения фазы на заданном уровне, которое выполняется фильтрами токов нулевой последовательности 2 и 7. Как только напряжение на зажиме А5 начинает уменьшаться, то увеличивается трансформация мощности из двух других работающих фаз В и С, которые генерируют ток и напряжение в третью поврежденную фазу (А5). На фиг.8 представлены зависимости мощности Рвих(А) однофазного устройства 3 преобразовательной техники, мощности Рф(А) фильтров 2 и 7 токов нулевой последовательности в фазе А, а также мощности Рпр(А) приемника в фазе А на зажиме А5 в относительных единицах. Номинальная мощность Рпр(А) в фазе А является проходной мощностью фазы системы электроснабжения. Однофазные устройства 4 и 5 преобразовательной техники срабатывают одновременно и в режиме тандем с фильтрами токов нулевой последовательности 2 и 7. Текущие значения мощности и тока фильтров 2 и 7 токов нулевой последовательности зависят от величин мощности Рвых(А) и тока I(А) однофазного устройства 3 преобразовательной техники, например, стабилизатора напряжения (фиг.3-фиг.4). Заметим, что мощность Рпр(А), потребляемая фазой А ответственного приемника, при этом остается приблизительно постоянной величиной. Крутизна внешней вольтамперной характеристики выхода фазы А5 устройства 3 зависит от отношения мощностей однофазного стабилизатора напряжения 3, фильтров токов нулевой последовательности 2 и 7, а также проходной мощности Рпр(А). В известной системе электроснабжения (в прототипе модели) отношения мощностей однофазного стабилизатора напряжения 3 и проходной мощности Рпр(А) равняется единице (1,0). Как показали наши экспериментальные испытания, при этом проходная мощность уменьшается в 1,7 раза. В предлагаемой модели указанное отношение равняется 1,7 (корень из трех). При этом отношение мощности в линейных фазах фильтров к проходной мощности не изменилось. Из-за этого площади поперечного сечения проводов выводов линейных фаз устройств преобразовательной техники 3-6 возросли в 1,7 раза, а токи и сечения выводов линейных фаз фильтров нулевой последовательности не изменились, являются однократными и показаны на фиг.3-фиг.6 тонкими линиями. Это дало возможность повысить эффективность использования системы электроснабжения. В предлагаемой модели зависимость между мощностями стабилизатора напряжения Рвых(А) и фильтра токов нулевой последовательности Рф(А) можно подать приближенно в виде выражения (1).Consider the processes that occur during damage or accident of one of the devices of the Converter equipment, for example, a single-phase voltage stabilizer (figure 3). Suppose that only one device of the converter technology is damaged, for example, a
Выражение (1) воссоздает фундаментальную суть явления роста живучести средства при выходе из строя как отдельного элемента электротехнического устройства, узла, блока, так и части устройств 3-5 (фиг.3) или всего устройства 6, связанного с одной отдельно взятой фазой (фиг.4). Заметим, что при уменьшении мощности стабилизатора напряжения Рвых(А) на величину (-Х) на такую же величину (+Х) возрастает (без участия человека, или средств автоматики) мощность фильтров токов нулевой последовательности, которую фильтры передают в ослабленную аварией фазу. На фиг.8 показаны зависимости в одной фазе трех мощностей Рвых(А), Рф(А) и Рпр(А) от времени t. В промежутке времени от 0 до t1 имеет место безаварийный режим, при котором фаза А5 системы электроснабжения получает энергию лишь от однофазного стабилизатора 3, минуя при этом фильтры токов нулевой последовательности; в этом режиме мощность не передается от фильтра 7 токов нулевой последовательности к зажиму А5 (фиг.3-фиг.6). В переходном режиме, который длится в промежутке времени между tl и t2, в результате, например, пробоя конденсатора или непредвиденного переключения полупроводниковых ключей устройства 3 его мощность уменьшается на величину -X1, а мощность фильтра в фазе А увеличивается на величину +Х1. В некоторых случаях эксплуатации конденсаторов изоляция пластин конденсатора в промежутке времени от t3-t4 может возобновиться и устройство преобразовательной техники 3 возобновит мощность Рвых(А) к заданному значению. В промежутке времени t4-t5 (фиг.8) имеет место возобновленный режим, при котором пропускная мощность Рпр(А) поставляется лишь устройством 3, а генерация мощности Рф(А) и тока Iф(А) в фазе А фильтрами токов нулевой мощности полностью прекращается. Если в момент t5 возникнет следующее снижение мощности Рвых(А) на величину -Х2, то фильтры токов нулевой последовательности снова начнут генерировать мощность Рф(А), которая равняется +Х2, и которая будет компенсировать снижение мощности устройства 3. Если же в промежутке времени t6-t7 наступит полный выход из строя устройства 3 преобразовательной техники, то фильтры 2 и 7 токов нулевой последовательности полностью переберут на себя питание фазы А ответственного приемника электрической энергии. Следовательно, фильтры 2 и 7 выступают как доноры проходной мощности и вступают в действие при наименьшем уменьшении мощности одной фазы устройств преобразовательной техники.Expression (1) recreates the fundamental essence of the phenomenon of growth of survivability of a product in the event of failure of either a single element of an electrical device, assembly, unit, or part of devices 3-5 (Fig. 3) or the
На фиг.5 и фиг.6 поданы варианты выполнения системы электроснабжения с дополнительным (третьим) фильтром токов нулевой последовательности. Системы электроснабжения, которые не содержат первого фильтра 2 и третьего фильтра токов нулевой последовательности, имеют существенный недостаток: при аварийных ситуациях в распределительной сети, например, обрыве провода фазы А в цепях "устройство преобразовательной техники - фильтр 7 токов нулевой последовательности" возникают симметричные составляющие токов обратной и нулевой последовательности, которые увеличивают нагревание элементов системы электроснабжения, вызывают дополнительные потери энергии и резко уменьшают фазные напряжения, которые приводят к нарушению живучести системы электроснабжения. Предписаниями ГОСТ 13109-97 допустимая норма симметричных составляющих напряжений нулевой Uоф и обратной U2ф последовательностей ограничена на уровне 2%, а отклонение напряжения составляющей прямой последовательности ΔU1ф ограничено на уровне 5-10%. В реальных распределительных сетях эта норма не всегда выдерживается, а в описанной аварийной ситуации только с фильтром 7 эти нормы превышены от 2 до 9 раз. Обрыв провода линейной фазы линии системы вызывает при номинальной мощности ответственных приемников электрической энергии ток IN в проводе нулевой фазы, который равняется трехкратному значению номинального тока питающего трансформатора. На фиг.9 показано топографическое изображение входных и выходных токов фильтров токов нулевой последовательности 2 и 8. Если при отсутствии обрыва примем номинальный ток нагрузки в фазе, например, А за единицу (I(А, ном)=1,0), то после возникновения обрыва линейного провода фазы А в распределительной сети возникает резко несимметричная система токов (фиг.5-фиг.6):In Fig.5 and Fig.6 filed options for the implementation of the power supply system with an additional (third) filter of currents of zero sequence. Power supply systems that do not contain the
Эта резко несимметричная система токов дважды превращаются в симметричную систему токов. Первый раз фильтр токов нулевой последовательности 8 превращает ее в симметричную систему токов, которая имеет место во вторичных обмотках питающего трансформатора 1, а именно:This sharply asymmetric system of currents turns into a symmetric system of currents twice. The first time, the zero-sequence
Указанные резко несимметричная и симметричная системы токов показаны на топографическом изображении фиг.9. Второй раз фильтр токов нулевой последовательности 2 превращает резко несимметричную систему токов в симметричную систему токов, которая имеет место на выходе узлов А4, В4, С4, 04, а именно:These sharply asymmetric and symmetric systems of currents are shown in the topographic image of Fig.9. The second time, the zero-sequence
При выходе из строя одного из однофазных устройств преобразовательной техники (фиг.3) или одной фазы трехфазного устройства преобразовательной техники (фиг.4) также возникает резко несимметричная система токов, идентичная к указанной в (2). Первый раз фильтр токов нулевой последовательности 2 превращает ее в симметричную систему токов, которая имеет место в проводах А1-А4, В1-В4, С1-С4 аналогично с выражением (3). А второй раз фильтр токов нулевой последовательности 7 превращает ее в симметричную систему токов, которая имеет место на зажимах выхода А5, В5, С5, 05 аналогично с выражением (4).When one of the single-phase devices of the converter technology (FIG. 3) fails or one phase of the three-phase device of the converter technology (FIG. 4) fails, a sharply asymmetric current system arises that is identical to that indicated in (2). For the first time, the zero-sequence
Вектор падения фазных напряжений ΔUф при таких токах может быть определен из выражения (5).The vector of phase voltage drop ΔUf at such currents can be determined from expression (5).
где: IN - ток в проводе нулевой фазы питающего трансформатора 1; Iтн - вектор номинального тока питающего трансформатора; Zкт - сопротивление однофазного короткого замыкания питающего трансформатора. Модуль вектора сопротивления питающего трансформатора при однофазном коротком замыкании определяется с погрешностью, не больше 1,2% с помощью выражения (6).where: I N - current in the wire of the zero phase of the
где: Sн - номинальная мощность в кВА питающего трансформатора. Модуль вектора номинального тока питающего трансформатора определяется из выражения (7).where: Sн - rated power in kVA of the supply transformer. The vector module of the rated current of the supply transformer is determined from the expression (7).
Подставив (6) и (7) в (5), находим модуль падения напряжения в линии системы электроснабжения (8).Substituting (6) and (7) into (5), we find the voltage drop module in the line of the power supply system (8).
что составляет 53% от фазного напряжения 220 В. Разложив падение напряжения ΔUф на симметричные составляющие нулевой, прямой и обратной последовательности получим (9).which is 53% of the phase voltage of 220 V. Having decomposed the voltage drop ΔUf into symmetrical components of the zero, direct and reverse sequence, we obtain (9).
Следовательно обрыв провода линейной фазы в одной фазе также приводит к снижению фазных напряжений фаз В и С, что нарушает живучесть системы электроснабжения.Therefore, a broken wire of the linear phase in one phase also leads to a decrease in the phase voltages of phases B and C, which violates the survivability of the power supply system.
С целью устранения этого недостатка к системе электроснабжения введен третий фильтр 8 токов нулевой последовательности, который превращает несимметричную систему токов I0=3,0*eJ0°, Iв=1,73*e-J120° и Iс=1,73*e+J120° в симметричную систему токов в выходных выводах питающего трансформатора: I(А1,1)=1,0*eJ0°, I(В1,1)=1,0*e-J120° и I(С1,1)=1,0*e+J120°. Такое превращение токов в фильтре 8 токов нулевой последовательности выполняется с коэффициентом полезного действия около 99%.In order to eliminate this drawback, a third filter of 8 zero sequence currents was introduced to the power supply system, which turns the asymmetric current system I0 = 3.0 * e J0 °, Iv = 1.73 * e -J120 ° and Ic = 1.73 * e + J120 ° to the symmetrical system of currents in the output terminals of the supply transformer: I (A1,1) = 1.0 * e J0 °, I (B1.1) = 1.0 * e -J120 ° and I (C1.1) = 1.0 * e + J120 °. Such a conversion of currents in the filter of 8 zero sequence currents is performed with an efficiency of about 99%.
Отметим, что фильтр 2 токов нулевой последовательности в данном случае (фиг.5 и фиг.6) выполняет такую же задачу, но в обратном направлении по сравнению его работы в случае выхода со строя устройства 3 преобразовательной техники (фиг.3 и фиг.4). При выходе из строя устройства 3 фильтр 2 токов нулевой последовательности выполняет задачу превращения симметричной системы токов в несимметричную, а в цепях фиг.5 и фиг.6 фильтр 2 превращает несимметричную систему токов в симметричную. Поэтому один и тот же фильтр токов нулевой последовательности, например, 2 в зависимости от вида аварии способен работать в прямом и обратном направлении подобно режимам двигателя и генератора.Note that the
Третий фильтр токов нулевой последовательности 8 может быть совмещен с вторичной обмоткой питающего трансформатора 1. Такое совмещение позволяет на 46% уменьшить суммарную установленную мощность питающего трансформатора 1 и третьего фильтра токов нулевой последовательности 8 (фиг.6) и тем, кроме сказанного, повысить надежность работы системы за счет устранения третьего фильтра токов нулевой последовательности 8. Для достижения указанного совмещения вторичные обмотки питающего трансформатора распределительной сети выполняются по схеме произвольного фильтра токов нулевой последовательности, обмотки которого могут быть включены в зигзаг (Zo), по лямбдоподобной схеме (λ), по схеме Скотта, и тому подобное. При указанном совмещении первичные обмотки питающего трансформатора могут быть соединены или в треугольник (Δ) или в звезду (Yo, Y).The third filter of the zero
Система электроснабжения снабжена блоками защиты от отказов и аварий, связанных с проводами линии системы электроснабжения или однофазными устройствами преобразовательной техники, а также снабжена средствами отключения вышедших со строя проводов линии системы электроснабжения или однофазных устройств преобразовательной техники. Это позволяет упростить ремонт и восстановление вышедших со строя проводов линии системы или устройств преобразовательной техники без отключения системы электроснабжения.The power supply system is equipped with protection against failures and accidents associated with the wires of the power supply system line or single-phase devices of the converter equipment, and is also equipped with means for disconnecting the failed wires of the power supply system line or single-phase devices of the converter equipment. This makes it possible to simplify the repair and restoration of failed system line wires or converting equipment devices without disconnecting the power supply system.
Применение системы электроснабжения для приобретения живучести электроснабжения приемников, в частности при выходе из строя как отдельного элемента электротехнического устройства, узла, блока, так и части устройства или всего устройства, связанного с одной отдельно взятой фазой, проверено в лабораторных и производственных условиях. Применение системы электроснабжения для приобретения живучести электроснабжения приемников, в частности при обрыве провода линии системы питания ответственных приемников, также проверено в лабораторных и производственных условиях.The use of the power supply system for acquiring the survivability of power supply to receivers, in particular in the event of failure of either a single element of an electrical device, unit, unit, or part of the device or the entire device associated with one single phase, has been tested in laboratory and production conditions. The use of the power supply system for acquiring the survivability of power supply for receivers, in particular in the event of a wire break in the power supply line of critical receivers, has also been tested in laboratory and production conditions.
Подобные системы электроснабжения могут быть использованы во всех сферах электроснабжения: от сельского хозяйства, например, при электроснабжении доильных аппаратов до металлургии. Наиболее целесообразно применять указанные фильтры в медицине, связи и военной технике. Предлагаемая полезная модель может быть интегрована в интеллектуальные сети Smart Grid.Similar power supply systems can be used in all areas of power supply: from agriculture, for example, in the power supply of milking machines to metallurgy. It is most advisable to use these filters in medicine, communications and military equipment. The proposed utility model can be integrated into smart grids.
Использованные источники информации:Sources of information used:
1. Заявка на изобретение №а201007828 от 22.06.2010, G05F 1/14; H02H 3/00; H02M 1/10; 3/00, Бюл. №24, 2011 - аналог.1. The application for the invention No. a201007828 from 06.22.2010,
2. Патент Украины на изобретение №97216, H02P 1/24; Бюл. №1, 2012 - прототип.2. Patent of Ukraine for the invention No. 977216,
Claims (6)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAU201201432 | 2012-02-10 | ||
| UA201201432 | 2012-02-10 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU126222U1 true RU126222U1 (en) | 2013-03-20 |
Family
ID=49125270
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012120642/07U RU126222U1 (en) | 2012-02-10 | 2012-05-18 | ELECTRICITY SUPPLY SYSTEM OF RESPONSIBLE ELECTRIC ENERGY RECEIVERS |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU126222U1 (en) |
-
2012
- 2012-05-18 RU RU2012120642/07U patent/RU126222U1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Gomis-Bellmunt et al. | Topologies of multiterminal HVDC-VSC transmission for large offshore wind farms | |
| EP3238315B1 (en) | Modular multi-level converter with thyristor valves | |
| EP3026803A1 (en) | Start-up of HVDC converters | |
| CN107086605B (en) | Black start method for zero start boosting of power grids | |
| CN102570491A (en) | Multilevel power converter or inverter arrangement using h bridges | |
| EP3446400A1 (en) | Converter arrangement | |
| CN112383229A (en) | Multi-port power electronic transformer topological structure and alternating current-direct current micro-grid system thereof | |
| CN105119511A (en) | MMC sub module circuit with DC-side fault blocking ability | |
| RU2698469C1 (en) | Suitable for double-circuit lines longitudinal compensation device | |
| Aslam et al. | A novel bidirectional Z-source DC circuit breaker for DC microgrids | |
| Strzelecki et al. | Distribution transformer with multi-zone voltage regulation for smart grid system application | |
| CN213585598U (en) | Multi-port power electronic transformer topological structure and alternating current-direct current micro-grid system thereof | |
| KR20190126718A (en) | Power converting apparatus having scott transformer | |
| CN111164876B (en) | Multistage converter | |
| RU2754426C1 (en) | Double-pole bidirectional dc converter, as well as a method and device for controlling it | |
| EP4078797A1 (en) | System and method for implementing a zero-sequence current filter for a three-phase power system | |
| US11418034B1 (en) | Zero-sequence current balancer with a real power injector for a three-phase power system | |
| RU126222U1 (en) | ELECTRICITY SUPPLY SYSTEM OF RESPONSIBLE ELECTRIC ENERGY RECEIVERS | |
| EP4184768A1 (en) | Converter and method of operating a converter | |
| Ghadiri et al. | Reliability assessment of possible AC/DC distribution system configurations | |
| CN113922407A (en) | Low-pressure pressurizing system of flexible direct current converting station and control method | |
| Kavya et al. | Comparison of controllers of hybrid HVDC link in multi-infeed application | |
| Rane et al. | Stability enhancement of transformered PV system using inrush mitigation techniques | |
| CN111478299A (en) | Impulse current limiting circuit for sudden short circuit of transformer | |
| Yakupoglu et al. | Technical and economic comparison of HVDC converter technologies |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20130519 |