Симметрирующее устройство для трёхфазной четырё'хпроводной сети с регулируемыми параметрами

- программное управление при реализации адаптивного решения перспективных устройств УЗО.

Эти методы дадут возможность решения вопросов по исследованию работы УЗО в условиях несимметричных режимов.

Литература

1. Гуревич, Ю.Е. Расчеты устойчивости и противоаварийной автоматики в энергосистемах / Ю.Е. Гуревич, Л.Е. Либова, А.А. Окин. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 321 с.

2. Гамазин, С.И. Переходные процессы промышленного электроснабжения, обусловленные электродвига-тельной нагрузкой / С.И. Гамазин, В.А. Ставцев, С.А. Цырун. - М.: Изд-во МЭИ, 1997. - 296 с.

3. Будзко, И.А. Электроснабжение сельскохозяйственных предприятий и населенных пунктов / И.А. Будзко, М.Р. Левин. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Агропромиздат, 1985. - 320 с.

4. Ершов, М.С. Адаптация защиты узлов электрических нагрузок к потере питания при несимметричных возмущениях / М.С. Ершов, И.О. Фунчев// Промышленная энергетика. - 2004. - № 1.

5. Катаева, Н.К. Моделирование работы устройств защитного отключения в сельских электрических сетях напряжением 0,38 кВ / Н.К. Катаева // Электробезопасность. - 2003. - № 3.

6. Ершов, М.С. Модель нечетной логики управления узлами нагрузки систем электроснабжения промком-плексов / М.С. Ершов, И.О. Фунчев// Промышленная энергетика. - 2002. - № 2.

----------+-------------

УДК 631.371:621.316.1 И.В. Наумов, Д.А. Иванов

СИММЕТРИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТРЕХФАЗНОЙ ЧЕТЫРЕХПРОВОДНОЙ СЕТИ С РЕГУЛИРУЕМЫМИ ПАРАМЕТРАМИ

В сельских распределительных сетях 0,38 кВ распределение однофазных электроприемников по фазам производится крайне неравномерно. В результате получается так называемый “перекос фаз”, характеризующийся статистической несимметрией токов. Неравномерному характеру распределения однофазных электроприемников по фазам электрической сети сопутствуют случайные включения и отключения данных потребителей электрической энергии, что обуславливает возникновение вероятностной несимметрии токов, которая достигает значительных величин.

Для снижения несимметрии в сельских распределительных сетях 0,38 кВ применяются различные симметрирующие устройства. Наиболее эффективным устройством симметрирования, считают авторы, является симметрирующее устройство для трехфазной четырехпроводной сети с регулируемыми параметрами.

Современное общество трудно представить без использования электрической энергии. Она применяется во всех отраслях народного хозяйства: в промышленности, в сельском хозяйстве, на транспорте, в строительстве, коммунальном хозяйстве и быту.

Согласно Гражданскому кодексу РФ, электроэнергия, отпускаемая потребителям, должна отвечать требованиям Государственных стандартов и договоров энергоснабжения.

Качество электрической энергии у потребителей является одной из важных характеристик электрических систем. Для сельских распределительных сетей наиболее актуальными являются показатели качества электрической энергии, характеризующие несимметрию трехфазной системы напряжений.

В действующих сетях 0,38 кВ распределение однофазных электроприемников по фазам производится крайне неравномерно, в силу чего создается перегрузка одних и недогрузка других фаз. В результате получается так называемый "перекос фаз”, характеризующийся неслучайной (или статистической) несимметрией токов.

Неравномерному характеру распределения однофазных электроприемников по фазам электрической сети, как правило, сопутствуют случайные включения и отключения данных потребителей электрической энергии. Эти предпосылки определяют возникновение, кроме неслучайной, вероятностной (случайной) не-симметрии токов, которая достигает значительных величин [3].

Несимметрия напряжений уменьшает мощность выпрямителей, снижает эффективность использования регулируемых и компенсирующих устройств. Особенно неблагоприятно несимметрия сказывается на работе и долговечности асинхронных электродвигателей. При несимметрии напряжений, равной 5%, мощность асинхронного электродвигателя уменьшается на 5-20% в зависимости от исполнения двигателя. Известно также, что несимметрия в 4% сокращает срок службы асинхронного электродвигателя в 2 раза. Установлено [3], что каждому проценту величины коэффициента несимметрии напряжений соответствует 1,73% дополнительного отклонения напряжения. Отклонение напряжения, в свою очередь, приводит к дополнительным потерям мощности и сокращению срока службы электрооборудования. В связи с ростом мощности однофазных нагрузок, с одной стороны, и повышения требований к качеству электроэнергии, с другой, разработка и исследование высокоэффективных методов и технических средств симметрирования имеют большое народнохозяйственное значение.

Проведенными исследованиями установлено [1; 3], что наиболее эффективным способом снижения несимметрии токов являются симметрирующие устройства (СУ).

Вместе с этим существующие СУ не предусматривают регулирование мощности. Несимметрия токов и напряжений носит случайный характер и изменяется во времени в значительных пределах, поэтому симметрирование режимов работы распределительных сетей с постоянной мощностью Су является неэффективным.

Для повышения качества симметрирования токов и напряжений в сельских распределительных сетях

0,38 кВ предлагается использовать СУ для трехфазной четырехпроводной сети с регулируемыми параметрами [4].

Рис. 1. Схема СУ для трехфазной четырехпроводной сети с регулируемыми параметрами

СУ (рис. 1) для трехфазной четырехпроводной сети с регулируемыми параметрами состоит из шести емкостных элементов (1-6), соединенных в звезду, и катушки индуктивности 7, имеющей дополнительный вывод 8. Катушка индуктивности 7 одним концом подключена к общей точке звезды, а другим к нулевому проводу N 9. Лучи звезды емкостей (1-6) присоединяются к фазным проводам сети (А, В, С). На первой ступени мощности подключаются три емкости (1, 3, 5) и часть катушки индуктивности 7. При возрастании не-симметрии токов и напряжений мощность устройства увеличивается. Это достигается путем подключения дополнительных трех емкостей (2, 4, 6) и полной катушки индуктивности 7. Предлагаемое устройство полностью отключается от сети при достижении тока в нулевом проводе N 9 минимальной величины, соответствующей допустимому значению несимметрии токов и напряжений.

Для управления мощностью СУ используется схема автоматического управления в функции тока нулевой последовательности с применением бесконтактных элементов (рис. 2) [2].

Рис. 2. Схема автоматического управления СУ в функции тока нулевой последовательности с применением бесконтактных элементов

Схема состоит из двух одинаковых участков, первый - для управления первой ступенью мощности СУ; второй (в описании работы схемы элементы обозначены в скобках) - для управления второй ступенью мощности СУ.

При прохождении тока в нулевом проводе N в катушке L наводится ЭДС. Переменное напряжение, выпрямленное мостом, состоящим из четырех диодов VD1 - VD4 подается на конденсатор С1, служащий фильтром, и конденсатор С2, который заряжается через потенциометр R1, осуществляющий регулировку времени заряда. Напряжение с этого конденсатора С2 подается на делитель напряжения R2-R3-R4 ^10-R11-R12). Делитель напряжения состоит из двух резисторов R2 ^10) и R4 ^12) и одного потенциометра R3 ^11), которым регулируется напряжение, подаваемое на базу транзистора VТ1 ^Т3).

Если ток в нулевом проводе N невелик, то напряжение на конденсаторе С2 тоже будет незначительно. В этом случае транзистор VТ1 ^Т3) будет закрыт, так как напряжение на стабилитроне VD9 ^10) будет приложено к базам этих транзисторов через резистор R5 ^13) и делитель R3 ^11) и R4 ^12). При этом транзистор VТ2 ^Т4) будет открыт и катушка реле напряжения М1 (М2) будет получать питание. При возрастании тока в нулевом проводе N напряжение на конденсаторе С2 также будет возрастать с выдержкой по времени, определяемой постоянной времени цепочки R1C2. Когда напряжение на конденсаторе достигнет определенного значения, напряжение, подаваемое с делителя R2-R3-R4 ^10^11^12) на базу транзистора VТ1 ^Т3), становится достаточным для его открытия, что соответственно вызывает закрытие транзистора VТ2 ^Т4) с последующим отключением катушки реле напряжения М1 (М2).

Напряжение сравнения в данной схеме можно плавно регулировать потенциометрами делителей R3 и R11. Реле напряжения М1 и М2 размыкающими контактами М1 и М2 соответственно включают катушки промежуточных реле Ш и КЬ2 контакты Ш и КЬ2 которых подают напряжение на катушки магнитных пускателей секций Су - КМ1 и КМ2.

На первой ступени мощности получает питание катушка магнитного пускателя КМ1 (все замыкающие контакты КМ1 замкнуты). На второй ступени мощности получают питание катушки магнитных пускателей КМ1 и КМ2 (все замыкающие контакты КМ1 и КМ2 замкнуты, размыкающий контакт КМ2 разомкнут). Напряжение сравнения (момент включения ступени мощности устройства к сети) в данной схеме можно плавно регулировать потенциометрами делителей R3 (для КМ1) и R11 (для КМ2).

Замыкающими контактами магнитный пускатель КМ1 подключает к сети первую ступень мощности СУ. Замыкающими контактами магнитный пускатель КМ2 подключает к сети вторую ступень мощности СУ. Размыкающий контакт магнитного пускателя КМ2 служит для питания через дополнительный вывод 8 части катушки индуктивности на первой ступени мощности. На второй ступени мощности работы СУ размыкающий контакт КМ2 будет разомкнут, т.к. катушка магнитного пускателя КМ2 будет получать питание и уже полная катушка индуктивности 7 будет задействована.

Схема управления мощностью СУ выполнена с применением бесконтактных элементов, момент включения ступени мощности можно плавно регулировать. Данная схема эффективна и надежна в работе, она состоит из серийных элементов и проста в обслуживании.

В данном СУ мощность саморегулируется в функции тока нулевой последовательности и параметры устройства отстраиваются от несимметрии токов и напряжений в сети 0,38 кВ, имеющей место в данный момент времени. Поэтому качество симметрирования токов и напряжений в распределительной сети 0,38 кВ при использовании данного СУ будет выше, чем при использовании СУ с постоянной мощностью.

Таким образом, предлагаемая схема СУ позволяет не только минимизировать симметричные составляющие токов обратной и нулевой последовательностей, но и значительно снизить потери мощности в самом устройстве от токов прямой последовательности за счет автоматического управления параметрами устройства.

Литература

1. Косоухов, Ф.Д. Несимметрия напряжений и токов в сельских распределительных сетях / Ф.Д. Косоухов, И.В. Наумов. - Иркутск, 2003. - 260 с.

2. Красник, В.В. Автоматические устройства по компенсации реактивной мощности в электросетях промышленных предприятий / В.В. Красник. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1983. - 136 с.

3. Наумов, И.В. Оптимизация несимметричных режимов системы сельского электроснабжения / И.В. Наумов. - Иркутск, 2001. - 217 с.

4. Пат. 61063. Российская Федерация, МПК7 Н02J 3/26. Симметрирующее устройство для трехфазной четырехпроводной сети с регулируемыми параметрами / Д.А. Иванов, И.В. Наумов, Д.А. Шпак, А.А. Мат-веенко, С.В. Подъячих, С.В. Сукьясов; заявитель и патентообладатель Иркут. гос. с.-х. академия. -№ 2006110751/22; заявл. 03.04.2006.; опубл. 10.02.2007; бюл. № 4. - 2 с.

----------♦-------------