RU2813363C1 - Тиристорное вольтодобавочное устройство продольного регулирования напряжения - Google Patents
Тиристорное вольтодобавочное устройство продольного регулирования напряжения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2813363C1 RU2813363C1 RU2023130385A RU2023130385A RU2813363C1 RU 2813363 C1 RU2813363 C1 RU 2813363C1 RU 2023130385 A RU2023130385 A RU 2023130385A RU 2023130385 A RU2023130385 A RU 2023130385A RU 2813363 C1 RU2813363 C1 RU 2813363C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- phase
- voltage
- terminals
- transformer
- thyristor
- Prior art date
Links
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 38
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 claims description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 7
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims description 5
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 abstract description 3
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 abstract description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 abstract description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 101100048095 Emericella nidulans (strain FGSC A4 / ATCC 38163 / CBS 112.46 / NRRL 194 / M139) uvsJ gene Proteins 0.000 description 3
- 101100427174 Neurospora crassa (strain ATCC 24698 / 74-OR23-1A / CBS 708.71 / DSM 1257 / FGSC 987) mus-8 gene Proteins 0.000 description 3
- 101100427175 Schizosaccharomyces pombe (strain 972 / ATCC 24843) rhp6 gene Proteins 0.000 description 3
- 101150016610 UBC2 gene Proteins 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000009365 direct transmission Effects 0.000 description 1
- 238000002224 dissection Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к высоковольтным электротехническим комплексам для управляемых линий электропередач. Технический результат - уменьшение расчетной мощности трансформаторного оборудования и стабилизация напряжения в электрических сетях. Такой результат обеспечивается за счет выполнения тиристорных коммутаторов модулей продольного регулирования каждой фазы по мостовой схеме, при этом в диагональ каждого моста включена одна регулировочная секция шунтового трансформатора, что позволяет сократить в два раза количество тиристорных коммутаторов и регулировочных секций шунтового трансформатора. Также при соединении трехфазного тиристорного коммутатора по схеме «звезда», третьи и кратные им гармонические составляющие отсутствуют, поскольку при вычитании фазных напряжений составляющие нулевой последовательности разных фаз компенсируют друг друга. 3 ил.
Description
Изобретение относится к высоковольтным электротехническим комплексам для управляемых линий электропередач.
Известно фазоповоротное устройство, содержащее трехфазный сериесный трансформатор, вторичные обмотки которого выполнены со средним выводом и вставлены в рассечку фаз высоковольтной линии электропередачи, а первичные обмотки соединены по схеме треугольника, узлы соединения обмоток которого подключены к высоковольтным выводам трехфазного высоковольтного коммутатора. При этом низковольтные выводы всех фаз коммутатора соединены по схеме звезды, а входные выводы каждой фазы коммутатора подключены ко вторичной обмотке соответствующей фазы трехфазного шунтового трансформатора, первичные обмотки которого высоковольтными выводами подключены к средним выводам вторичных обмоток сериесного трансформатора, а низковольтными выводами соединены по схеме звезды и заземлены (патент Российской Федерации на полезную модель RU 106060 U1 кл. Н03Н 7/18, опубл. 27.06.2011 г.).
Недостатком устройства является реализация симметричного регулирования напряжения и отсутствие продольного регулирования. Это делает невозможным изменение а, следовательно, и стабилизацию выходного напряжения по величине.
Известно полупроводниковое фазоповоротное устройство (ПФУ), которое реализует продольно-поперечное регулирование напряжения (патент Российской Федерации на полезную модель RU 2450420 С1 кл. Н03С 3/00, опубл. 10.05.2012 г.). Поперечное регулировании напряжения фазы С обеспечивается группами N1 и N2 (чужих) фаз В и А вторичных обмоток шунтового трансформатора, питающего через тиристорные коммутаторы первичные обмотки сериесного трансформатора. Причем числа витков вторичных обмоток шунтового трансформатора этих групп выбраны в соответствии с геометрической числовой последовательностью при основании равном трем. Продольное регулирование выполняется группой N1 (своей) фазы С. Числа витков вторичных обмоток шунтового трансформатора в пределах этой группы выбраны в соответствии с геометрической числовой последовательностью при основании равном двум.
Данное ПФУ имеет следующие недостатки. ПФУ может применяться только в линиях электропередач с заземленной нейтралью, необходимой для подключения первичных обмоток шунтового трансформатора. В связи с этим реализация схемного решения невозможна в сетях среднего напряжения (6-20 кВ) из-за отсутствия в них нейтрального провода. В этом ПФУ необходимо разбиение вторичных обмоток шунтового трансформатора на секции, имеющие разное число витков, что значительно усложняет коммутационные процессы. Требуется применение трансформаторов повышенной мощности, т.к. в данном ПФУ регулирование происходит путем геометрического сложения векторов напряжений.
Наиболее близким к техническому решению по технической сущности является ПФУ, которое реализует продольно-поперечное регулирование напряжения (патент Российской Федерации на полезную модель RU 157116 U8 кл. Н03С3/00, Н03Н7/18 опубл. 20.11.15 г.).
ПФУ содержит трехфазный сериесный трансформатор, первичные обмотки которого соединены по схеме «звезда» и подключены к выходным клеммам трехфазного тиристорного коммутатора, а вторичные обмотки включены в рассечку фаз высоковольтной линии электропередачи, трехфазный шунтовый трансформатор, высоковольтные выводы которого подключены к клеммам рассечки фаз высоковольтной линии электропередачи со стороны входа ПФУ, а вторичные обмотки каждой фазы выполнены в виде пяти гальванически развязанных секций, выводы которых подключены к соответствующим входным клеммам трехфазного тиристорного коммутатора. Плавное регулирование напряжения первичных обмоток сериесного трансформатора реализуется путем применения импульсно – фазового способа управления тиристорами трехфазного коммутатора. Пропорционально напряжению первичных обмоток меняется и добавочное напряжение, вносимое вторичными обмотками сериесного трансформатора в высоковольтную линию электропередачи.
Недостаток данного фазоповоротного устройства заключается в том, что продольное вольтодобавочное напряжение для каждой фазы формируется путем геометрического суммирования напряжений регулировочных секций двух соседних фаз шунтового трансформатора, соединенных последовательно. Необходимость геометрического суммирования напряжений приводит к увеличению количества тиристорных коммутаторов и повышению расчетной мощности регулировочных секций шунтового трансформатора, используемых в модуле продольного регулирования.
Другим недостатком ПФУ является то, что в процессе плавного регулирования в выходных фазных напряжениях трехфазного тиристорного коммутатора содержатся высшие нечетные гармонические составляющие. Причем третьи и кратные им гармонические составляющие образуют систему напряжений нулевой последовательности. Указанные напряжения приложены к первичным обмоткам сериесных трансформаторов, соединенным по способу «звезда», и вторичными обмотками вносятся в высоковольтную линию.
Решаемая задача - стабилизация напряжения в электрических сетях 6-20 кВ.
Технический результат – уменьшение количества тиристорных коммутаторов модулей продольного регулирования, улучшение гармонического состава напряжения вносимого в высоковольтную линию, уменьшение расчетной мощности трансформаторного оборудования.
Технический результат достигается тем, что в тиристорное устройство продольного регулирования напряжения для распределительных сетей, содержащее трехфазный сериесный трансформатор, вторичные обмотки которого включены в рассечку высоковольтной линии электропередачи, шунтовый трансформатор, первичные обмотки которого соединены по способу «треугольник», высоковольтные выводы которого подключены к клеммам рассечки фаз высоковольтной линии электропередачи со стороны входа ТРВДУ, вторичные обмотки шунтового трансформатора выполнены в виде гальванически развязанных секций, подключенных к соответствующим входным клеммам трехфазного коммутатора, каждая фаза которого выполнена в виде однофазного тиристорного мостового преобразователя с двунаправленными ключами в каждом плече, при этом линейные выводы трехфазного коммутатора подключены к клеммам первичных обмоток трехфазного сериесного трансформатора, вторые выводы трехфазного коммутатора объединены в нейтраль, обеспечивая его соединение по способу «звезда».
В ТРВДУ для получения продольных вольтодобавочных напряжений используются геометрические разности напряжений регулировочных секций двух соседних фаз шунтового трансформатора. Это достигается путем подключения первичных обмоток сериесного трансформатора к линейным выходным напряжениям трехфазного тиристорного коммутатора, соединенного по схеме «звезда».
Для реализации схемного решения не требуется последовательное соединение двух регулировочных секций разных фаз шунтового трансформатора. Тиристорные коммутаторы модулей продольного регулирования каждой фазы выполнены по мостовой схеме. В диагональ каждого моста включена одна регулировочная секция шунтового трансформатора. Такое исполнение модуля продольного регулирования позволяет сократить в два раза количество тиристорных коммутаторов и регулировочных секций шунтового трансформатора.
В процессе плавного регулирования в линейных напряжениях трехфазного тиристорного коммутатора, соединенного по схеме «звезда», третьи и кратные им гармонические составляющие отсутствуют, поскольку при вычитании фазных напряжений составляющие нулевой последовательности разных фаз компенсируют друг друга. Таким образом, улучшается гармонический состав вносимого в линию вольтодобавочного напряжения.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 приведена функциональная схема ТРВДУ.
Предлагаемое тиристорное вольтодобавочное устройство продольного регулирования напряжения (ТРВДУ) содержит трехфазный сериесный трансформатор 1, вторичные обмотки которого 2, 3, 4 подключены к клеммам 5 рассечки фазы А, 6 рассечки фазы B, 7 рассечки фазы С трехфазной высоковольтной линии электропередачи 8 со стороны входа ТРВДУ и к клеммам 9 рассечки фазы А, 10 рассечки фазы B, 11 рассечки фазы С трехфазной высоковольтной линии электропередачи со стороны выхода ТРВДУ; шунтовый трансформатор 12, первичные обмотки 13, 14, 15 которого соединены по способу «треугольник» и подключены к соответствующим клеммам высоковольтной линии электропередачи 5 фазы А, 6 фазы В и 7 фазы С со стороны входа ТРВДУ; вторичные обмотки шунтового трансформатора выполнены в виде гальванически развязанных секций 16-18, подключенных к соответствующим входным клеммам 19-24 трехфазного коммутатора, каждая фаза которого выполнена в виде однофазного тиристорного мостового преобразователя с двунаправленными ключами 25-36 в каждом плече, при этом линейные выводы 37-39 трехфазного коммутатора подключены к клеммам 40-42 первичных обмоток сериесного трансформатора 1, вторые выводы 43-45 трехфазного коммутатора объединены в нейтраль, обеспечивая его соединение по способу «звезда».
ТРВДУ работает следующим образом. В зависимости от состояния тиристорных коммутаторов есть три основных режима работы.
При включенных коммутаторах 27, 28, 31, 32, 35, 36 вторичные обмотки 16-18 шунтового трансформатора, рассчитанные на напряжение u2=e2, исключаются из цепи протекания тока и выходные напряжения uA2B2, uB2C2, uC2A2 равны соответствующим входным напряжениям uАВ, uВС, uСА. В этом случае реализуется режим прямой передачи напряжения.
Режим повышения выходного напряжения ТРВДУ получается при включенных коммутаторах 26, 27, 30, 31, 34, 35 и выключенных 25, 28, 29, 32, 33, 36. При этом в цепи питания первичных обмоток сериесного трансформатора вводится геометрическая разность напряжений, описываемая выражениями: uc3=ubc2=ub2- uc2; ua3=uca2= uc2- ua2; ub3=uab2= ua2- ub2.
Следует отметить, что напряжения вторичных обмоток шунтового трансформатора фазы A ua2 совпадает по фазе с линейным напряжением UAB, напряжение фазы B ub2 совпадает по фазе c UBC, напряжение фазы С uс2 совпадает по фазе c UCA. Соответственно в рассечку линий ТРВДУ вводятся напряжения вторичных обмоток сериесного трансформатора, которые с учетом его коэффициента трансформации k, описываются выражениями ∆uC=k·ubc2, ∆uB= k·uab2, ∆uA= k·uca2. Векторная диаграмма напряжений для данного режима показана на фиг. 2.
Можно показать, что режим понижения выходного напряжения ТРВДУ получается при включении тиристорных коммутаторов 25, 28, 29, 32, 33, 36 и отключении 26, 27, 30, 31, 34, 35. При этом в рассечку линий ТРВДУ вводятся напряжения вторичных обмоток сериесного трансформатора, которые с учетом его коэффициента трансформации k, описываются выражениями ∆uC=-k·ubc2, ∆uB=-k·uab2, ∆uA=-k·uca2. Векторная диаграмма напряжений для данного режима представлена на фиг. 3.
Использование импульсно – фазового способа управления тиристорами при переводе ТРВДУ из режима прямой передачи в режимы повышения и понижения напряжения позволяет плавно изменять выходное напряжение во всем диапазоне регулирования.
Claims (1)
- Тиристорное вольтодобавочное устройство продольного регулирования напряжения (ТРВДУ) для распределительных сетей, содержащее трехфазный сериесный трансформатор, вторичные обмотки которого включены в рассечку высоковольтной линии электропередачи, шунтовый трансформатор, первичные обмотки которого соединены по способу «треугольник», высоковольтные выводы которого подключены к клеммам рассечки фаз высоковольтной линии электропередачи со стороны входа ТРВДУ, вторичные обмотки шунтового трансформатора выполнены в виде гальванически развязанных секций, подключенных к соответствующим входным клеммам трехфазного коммутатора, каждая фаза которого выполнена в виде однофазного тиристорного мостового преобразователя с двунаправленными ключами в каждом плече, при этом линейные выводы трехфазного коммутатора подключены к клеммам первичных обмоток трехфазного сериесного трансформатора, вторые выводы трехфазного коммутатора объединены в нейтраль, обеспечивая его соединение по способу «звезда».
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2813363C1 true RU2813363C1 (ru) | 2024-02-12 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102222889B (zh) * | 2011-06-08 | 2013-11-06 | 重庆大学 | 线路不对称接地故障电流的控制器及其控制方法 |
| RU157116U8 (ru) * | 2014-12-26 | 2016-01-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Полупроводниковое фазоповоротное устройство |
| CN205882708U (zh) * | 2016-07-18 | 2017-01-11 | 北京西威清拓变流技术有限公司 | 一种无串联变压器的无触点串联有载调压器 |
| RU2621062C1 (ru) * | 2016-07-06 | 2017-05-31 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Тиристорное фазоповоротное устройство с вольтодобавочным трансформатором для сети среднего напряжения |
| RU180964U1 (ru) * | 2017-12-01 | 2018-07-02 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Универсальное фазоповоротное устройство для сетей среднего и высокого напряжения |
| RU2710660C1 (ru) * | 2019-06-27 | 2019-12-30 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Универсальный тиристорный регулятор величины вольтодобавочного напряжения |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102222889B (zh) * | 2011-06-08 | 2013-11-06 | 重庆大学 | 线路不对称接地故障电流的控制器及其控制方法 |
| RU157116U8 (ru) * | 2014-12-26 | 2016-01-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Полупроводниковое фазоповоротное устройство |
| RU2621062C1 (ru) * | 2016-07-06 | 2017-05-31 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Тиристорное фазоповоротное устройство с вольтодобавочным трансформатором для сети среднего напряжения |
| CN205882708U (zh) * | 2016-07-18 | 2017-01-11 | 北京西威清拓变流技术有限公司 | 一种无串联变压器的无触点串联有载调压器 |
| RU180964U1 (ru) * | 2017-12-01 | 2018-07-02 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Универсальное фазоповоротное устройство для сетей среднего и высокого напряжения |
| RU2710660C1 (ru) * | 2019-06-27 | 2019-12-30 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Универсальный тиристорный регулятор величины вольтодобавочного напряжения |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8451636B2 (en) | Static converter and method for starting up the converter | |
| US20160365807A1 (en) | Power conversion device with a plurality of series circuits | |
| US5455759A (en) | Symmetrical, phase-shifting, fork transformer | |
| WO2008036009A1 (en) | Hvdc converter | |
| WO2012037964A1 (en) | Series - connected dc / dc converter for controlling the power flow in a hvdc power transmission system | |
| CN113056865A (zh) | 用于多相和单相操作的多相转换器拓扑 | |
| Junyent-Ferré et al. | Operation of HVDC modular multilevel converters under DC pole imbalances | |
| EP2817876B1 (en) | Transformer configuration for a hvdc back-to-back converter | |
| CN112383229A (zh) | 多端口电力电子变压器拓扑结构及其交直流微电网*** | |
| AU676561B2 (en) | Method of phase-shifting voltages applied to susceptances interconnecting two synchronous polyphase AC networks and phase-shifting interconnecting apparatus thereof | |
| RU2621062C1 (ru) | Тиристорное фазоповоротное устройство с вольтодобавочным трансформатором для сети среднего напряжения | |
| RU2813363C1 (ru) | Тиристорное вольтодобавочное устройство продольного регулирования напряжения | |
| CN111052588A (zh) | 具有Scott变压器的功率转换装置 | |
| RU2229766C1 (ru) | Устройство для симметрирования и компенсации реактивной мощности | |
| RU157116U1 (ru) | Полупроводниковое фазоповоротное устройство | |
| RU2367082C1 (ru) | Способ регулирования напряжения и устройство трехфазного выпрямителя | |
| RU180964U1 (ru) | Универсальное фазоповоротное устройство для сетей среднего и высокого напряжения | |
| RU2710660C1 (ru) | Универсальный тиристорный регулятор величины вольтодобавочного напряжения | |
| US20240048042A1 (en) | Voltage transformer | |
| RU2710886C2 (ru) | Универсальное модульное вольтодобавочное устройство для распределительных сетей среднего напряжения | |
| RU194941U1 (ru) | Двухдиапазонное фазоповоротное устройство для сетей среднего напряжения | |
| WO2013037400A1 (en) | M2lc system with dual mode operation for energy transfer and reactive power compensation | |
| RU2744721C1 (ru) | Строенная трансформаторная группа (варианты) | |
| CN112615551A (zh) | 一种mmc型中压供电质量综合提升*** | |
| RU2295794C2 (ru) | Трехфазный трансформаторный агрегат |