Фазосдвигающий трансформатор — ОПТИМАЛЬНОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НАГРУЗКИ В ПЕРЕДАЮЩЕЙ СЕТИ
РЕГУЛИРОВАНИЕ ПОТОКА НАГРУЗКИ ДЛЯ СЕТИ
Фазосдвигающие трансформаторы помогают регулировать потоки нагрузки между сетями или сегментами сетей. Пользователь сети управляет таким образом как расходами на передачу электроэнергии, так и загрузкой своей инфраструктуры.
С развитием обновляемой энергетики многие передающие сети доходят до границ возможного. Одна из возможностей избежать «критичных моментов» — распределение нагрузки на параллельные трассы — а в свете либерализации европейского рынка электроэнергии — часто и за пределы границ. Безопаснойсть энергообеспечения повышается, тем самым снижается риск перебоев в энергоснабжении и сводится к минимуму необходимость дорогостоящих мероприятий по расширению сети.
Для разделения нагрузки фазосдвигающий трансформатор по необходимости сдвигает фазовый угол между первичной и вторичной сторонами трансформатора. Применяемое устройство РПН должно иметь много рабочих положений и работать при больших мощностях. Чем больше поделена на ступени активная мощность, тем большее количество переключений устройству РПН приходится произввести. Часто устройство РПН в фазосдвигающем трансформаторе приспосабливается специально под конкретные требования.
АССОРТИМЕНТ ИННОВАЦИОННЫХ ИЗДЕЛИЙ ДЛЯ РЕГУЛИРУЕМЫХ ФАЗОСДВИГАЮЩИХ ТРАНСФОРМАТОРОВ
REINHAUSEN поможет Вам найти походящий вариант регулирования Вашег фазосдвигающего трансформатора – будт то в передающей или первичной распределительной сети. Для каждой задачи мы найдем подходящее решение, подобрав для каждого конкретного случая нужное устройство РПН. Вакуумные переключающие устройства, совершающие до первой ревизии 300000 переключений — особенно большой плюс для фазовых трансформаторов с точным регулированием. Каждый из этих специальных случаев у нас хорошо продуман — от общего технического решения, подбора устройства РПН для каждого конкретного случая применения до специальных испытаний и ввода в эксплуатацию на месте установки. Оптимальные регулировочные системы для таких вот специальных случаев применения Вы найдете у нас. И, конечно же, наше сервисное обслуживание к Вашим услугам по всему миру.
Фазовый сдвиг и фазосдвигающие трансформаторы
Фазовый сдвиг возникает в сетях переменного тока и представляет собой модуль разности начальных фаз. Являясь величиной постоянной, он не зависит от того, в какой момент начался отсчет. В электрических коммуникациях поток мощности пропорционален синусу угла этого модуля. Фазовый сдвиг возникает между направлением потока источника электричества в начале сети и приемником в ее конце.
Если линии электропередачи отличаются передаваемой мощностью, их потоки можно перераспределить. Для этого меняется фазовый сдвиг (его угол) между направлениями источника и приемника в трехфазной сети. В этом случае удается загрузить линии максимально корректно. При естественном распределении маломощные линии слишком нагружаются. Возрастают потери энергии. Мощные же линии ограничиваются в своей пропускной способности.
Менять фазовый сдвиг можно при помощи специального оборудования. Им является фазосдвигающий трансформатор (ФСТ).
Принцип работы
Фазовый сдвиг лежит в основе работы представленного оборудования. Он появляется в момент прохождения и задержания в системе электрического сигнала. Специальные четырехполюсные приборы вносят сдвиг на пути между поступающим и исходящим напряжением.
Измеритель фазового сдвига может быть разным. Для этого применяются разные методы. Например, измерение фазового сдвига может выполняться при помощи компенсационного, осциллографического, преобразовательного подхода, а также метода дискретного подсчета.
В электрическую цепь сдвиг вводится при помощи фазовращателей. Это позволяет контролировать и регулировать весь процесс. При использовании мостовой схемы с фазовым сдвигом применяется, например, RC-фазовращатель. На плечи с равным сопротивлением подается напряжение. Между источником и приемником образуется сдвиг. Их напряжения сдвигаются относительно друг друга на 90º. Но сумма показателей всегда равна входному значению. Могут использоваться и другие схемы.
При осуществлении внесения сдвига в систему могут применяться также индуктивные, емкостные, диэлектрические, поляризационные или ступенчатые фазовращатели. Выбор методики зависит от частот, которые присутствуют в цепи.
Для уменьшения величины погрешности при замерах малых сдвига используют подход умножения частоты. Для высоких и сверхвысоких частот применяют понижение при помощи гетеродинного преобразования.
Широкие возможности при измерении фазового сдвига открываются при использовании для их построения микропроцессора. Он работает совместно с измерителями. Наблюдения проводятся в установленном периоде. При этом удается вести их статистику (дисперсию, математическое ожидание, отклонения и т. д.).
Общая характеристика
Применение фазоповоротных трансформаторов началось еще с 1969 года в Великобритании. В Европе подобные агрегаты устанавливают с конца прошлого столетия. Их еще называют кросс-трансформаторами. Такие устройства обладают сложным устройством. Встречаются приборы двухтрансформаторной мостовой схемы с фазовым сдвигом или иные разновидности. Они предназначены для управления активной и реактивной мощностью для трехфазных сетей.
Применение представленных агрегатов позволяет в режиме максимальной загруженности снять напряжение и перераспределить его оптимальным образом. Установка такого сооружения обходится дорого. Однако оно окупается быстро. Условия работы коммуникаций энергоснабжения оптимизируется. Это особенно важно для мощных линий электропередач.
Конструкция оборудования сложна. Она включает в себя множество обмоток, регуляторов напряжения и соединений между тремя фазами. Одним из таких регуляторов может быть трансформатор фазового компаундирования.
Конструкция
Фазосдвигающие трансформаторы состоят из двух отдельных установок. Это последовательный и параллельный трансформаторы. Второй агрегат имеет первичную обмотку в виде треугольника. Она отвечает за организацию трехфазной системы со смещением на 90º. Вторичная обмотка может представлять собой изолированные фазы с отпаечным блоком и заземленным центром.
Вторичная обмотка параллельного трансформатора подключается к первичной обмотке последовательного аппарата при помощи выхода переключателя блока. Этот процесс осуществляется по схеме звезда.
Вторичные катушки последовательного агрегата имеют вид трех изолированных фаз. Они последовательно включаются в рассечку проводов. Они соотносятся по фазе. Их подводят к вектору источника напряжения с добавлением элемента, сдвинутого по фазе на 90º.
На выходе определяется нагрузка, равная сумме направлений напряжений генератора и элемента влияния фазоповоротного трансформатора. Основные характеристики воздействия прибора можно регулировать при помощи устройства отпаек. Настройку можно производить для каждой линии.
Компаундирование
Стоимость фазоповоротных трансформаторов достаточно велика. В России пока не применяется ни одной подобной установки. Однако разрабатывается множество проектов по внедрению в энергетические коммуникации подобного оборудования. Это финансово оправдано особенно в масштабных, высоковольтных коммуникациях. Их эффективность работы значительно увеличивается. Оборудование не подвергается нагрузкам, меньше изнашивается. Оптимальное распределение электричества выгодно во всех отношениях. Поэтому представленное направление сегодня развивается и в нашей стране.
Возможно регулировать электричество в сети посредством управления напряжением генератора. Устройство, которое стабилизирует напряжение по току, называется компаундирующим. Если же прибор управляет величиной фазы нагрузки, его называют фазовым компаундированием. В этом случае геометрически складываются два сигнала. Первый из них пропорционален току, а второй – напряжению генератора.
Компаундирующие трансформаторы работают с однофазной сетью. Их вторичные обмотки соединяются в треугольник. Такие приборы при включении их в схему генератора компенсируют падение напряжения на источнике тока. На зажимах этот показатель изменится значительно меньше, чем без применения компаундирующего трансформатора.
Развитие системы распределения напряжения в энергетических сетях актуально для нашей страны. Представленное оборудование позволяет повысить качество электроснабжения, снизить затраты на осуществление этого процесса.
Фазосдвигающий трансформатор — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Фазосдвигающий трансформатор
Cтраница 1
Фазосдвигающий трансформатор может иметь данные, указанные на стр.
[1]
Нагрузкой является фазосдвигающий трансформатор, состоящий из двух связанных контуров и двух катушек связи, одна из которых связана с катушкой первого, а вторая с катуш.
[3]
Нагрузкой лампы является первичный контур фазосдвигающего трансформатора частотного дискриминатора 2L6, Свых.
[4]
В цепь коллектора транзистора 5Т2 включен фазосдвигающий трансформатор 5Ф2 частотного детектора. Резистор 5R10 повышает устойчивость работы 2-го каскада УПЧЗ.
[5]
Из анодной цепи лампы ограничителя через настроенный фазосдвигающий трансформатор, состоящий из катушек Lg, LW и L, сигнал поступает на частотный детектор ( несимметричный детектор отношений) на германиевых диодах Д2 и Д3, который преобразует ЧМ сигнал разностной частоты в НЧ сигнал. Этот фильтр ослабляет верхние звуковые частоты, подъем которых осуществляется на передатчике звука телецентра для повышения помехоустойчивости приема. Высокочастотные составляющие сигналов помех ослабляются этим фильтром, а уровень верхних звуковых частот приводится к нормальному.
[6]
Если частотную характеристику детектора не удается получить требуемой формы или полоса пропускания фазосдвигающего трансформатора L. LzCz мала ( прямолинейный участок кривой менее 150 кгц), то следует проверить исправность монтажа, соответствие номиналов конденсаторов и резисторов, сохранность обмоток контуров L C и L2Cz, а также измерить обратные сопротивления диодов Д и Д2, которые должны быть примерно одинаковыми. Более подробно о регулировке детектора будет рассказано ниже.
[7]
Второй каскад УПЧЗ собран по схеме с общей базой; его нагрузкой является фазосдвигающий трансформатор частотного детектора. Резисторы 2R83, 2R88, 2R89 определяют режим работы транзистора, резистор 2R90 повышает устойчивость работы каскада, резистор 2R87 и конденсатор 2С76 являются развязывающим фильтром.
[8]
Для получения 24-фазного режима обе половины каждой подстанции присоединяются к сети переменного тока через фазосдвигающий трансформатор. В 24-фазном режиме обеспечивается минимальное содержание высших гармонических в напряжении сетей, к которым присоединены электростанции Э1 и ЭП.
[10]
Напряжение в цепь эмиттера транзистора подается с делителя 2С8, 2С9, нагрузкой каскада является первичный контур фазосдвигающего трансформатора частотного детектора. Резистор 2R15 и конденсатор 2С11 образуют RC-фильтр в цепи питания транзистора, конденсатор 2С13 — блокировочный, резисторы 2R8, 2R9, 2R12, 2R13 обеспечивают температурную стабилизацию режима работы транзистора 2ТЗ, а резисторы 2R5, 2R10, 2R14 устраняют самовозбуждение каскадов.
[11]
Выходной сигнал с эмит-терного повторителя подается в цепь базы транзистора 2Т8, нагрузкой которого в цепи коллектора является фазосдвигающий трансформатор частотного дискриминатора.
[12]
При неправильной работе системы АПЧГ необходимо в детекторе изменить полярность выходного напряжения АПЧ путем изменения подсоединения концов катушки связи с первым контуром фазосдвигающего трансформатора ПЧ.
[13]
Если при приеме телевизионной передачи изменяется уровень фона при регулировке контрастности, то причиной этого может быть расстройка вторичного контура 5L4 5С6 фазосдвигающего трансформатора дробного детектора. В этом случае необходимо подстроить этот контур сердечником катушки 5L4, расположенным со стороны печатных проводников, по минимуму фона и максимальной громкости звукового сопровождения.
[14]
Страницы:
1
2
3
2.6. Регулируемый фазосдвигающий трансформатор
Александров Г.Н., Лунин В.П. Управляемые реакторы. | 151 |
Например, при UТ.К.З=10%
tgψmin = 0,0336
ψmin =1,92o .
Если допустим больший перепад напряжения, например (U2/U1)ДОП=1,10
UТ. НОМ 0,46U1
tgψmax = 0,506;ψmax 26,8o
и приUТ.к.з. =10%
tgψmin = 0,051;ψmin = 2,9o.
Как видно, увеличение номинального напряжения ФСТ на 5% приводит к значительному увеличению максимального угла сдвига: с 18,60 до 26,80.
Ограничение номинального напряжения ФСТ весьма существенно для ограничения его влияния на ток в линии, определяемый нагрузкой. Поэтому далее будем исходить из 5-20% уровня перепада напряжения на ФСТ.
Параметры ФСТ можно выбрать исходя из двух крайних режимов его работы: при номинальном и при минимальном напряжениях, — предполагая, что в обоих случаях ток нагрузки и, соответственно, через ФСТ не меняется и равен номинальному току. Номинальный ток IНОМ удобно определить через натуральный ток линии IН, т.к. для линий СВН натуральный ток является оптимальным
I НОМ = k I Н .
Тогда индуктивное сопротивление ФСТ (при короткозамкнутой обмотке управления)
X min = | U к. з.% |
| U НОМ | = | 0,32 |
| U к.з.% | Z В . | (2.135) | |
100% | I НОМ | k | 100% | |||||||
|
|
|
|
|
|
Соответственно для той же линии 220 кВ при k=1 и Uк.з%=10%
X min = 0,32 0,1 400 =12,3 Ом
и при k=1,25
X min = 10,,2532 0,1 400 =10,24 Ом .
Фазосдвигающий трансформатор
Полезная модель относится к электротехнике, в частности, к трансформаторостроению и может найти применение в трансформаторах для железнодорожных подстанций. Полезной моделью решается задача создания фазосдвигающего трансформатора, характеризующегося широкими функциональными возможностями, благодаря расположению на крышке бака начал и концов фаз первичной и вторичной обмоток, и, следовательно, неоднозначности группы соединения, при выполнении которой отпадает необходимость проникновения внутрь бака. Для решения поставленной задачи в фазосдвигающем трансформаторе, содержащем расположенный внутри бака трехстержневой магнитопровод, первичную и вторичную обмотки, начала фаз которых соединены с вводами, расположенными снаружи бака, образуя два соответствующих ряда, предложено, согласно настоящей полезной модели, концы фаз первичной и вторичной обмоток соединить с вводами, расположенными снаружи бака, при этом концы фаз первичной обмотки расположить в том же ряду, что и начала фаз первичной обмотки, а концы фаз вторичной обмотки расположить в том же ряду, что и начала фаз вторичной обмотки таким образом, что каждый ввод каждой фазы первичной обмотки расположен оппозитно каждому вводу одноименной фазы вторичной обмотки, при этом, по крайней мере, один из средних вводов каждого ряда соединен с крайним вводом этого ряда, и один крайний ввод фазы первичной обмотки соединен с расположенным оппозитно ему вводом одноименной фазы вторичной обмотки.
Полезная модель относится к электротехнике, в частности, к трансформаторостроению и может найти применение в трансформаторах для железнодорожных подстанций.
Известен трансформатор, содержащий расположенный внутри бака трехстержневой магнитопровод, первичную и вторичную обмотки, начала фаз которых соединены с вводами фаз, расположенными снаружи бака, образуя два соответствующих ряда, а концы фаз первичной и вторичной обмоток размещены внутри бака [Л.1].
Описанное в [Л.1] выполнение трансформатора характеризуется ограниченными функциональными возможностями, обусловленными выведением снаружи бака, на его крышку, только начал фаз первичной и вторичной обмоток, с расположением в одном ряду начал фаз первичной обмотки, а в другом ряду — начал фаз вторичной обмотки, при однозначности группы соединения и невозможности в случае необходимости менять группу соединения обмоток без проникновения внутрь бака, т.е. без снятия крышки и пересоединения концов обмоток внутри бака.
Полезной моделью решается задача создания фазосдвигающего трансформатора, характеризующегося широкими функциональными возможностями, благодаря расположению на крышке бака начал и концов фаз первичной и вторичной обмоток, и, следовательно, неоднозначности группы соединения, при выполнении которой отпадает необходимость проникновения внутрь бака.
Для решения поставленной задачи в фазосдвигающем трансформаторе, содержащем расположенный внутри бака трехстержневой магнитопровод, первичную и вторичную обмотки, начала фаз которых соединены с вводами, расположенными снаружи бака, образуя два соответствующих
ряда, предложено, согласно настоящей полезной модели, концы фаз первичной и вторичной обмоток соединить с вводами, расположенными снаружи бака, при этом концы фаз первичной обмотки расположить в том же ряду, что и начала фаз первичной обмотки, а концы фаз вторичной обмотки расположить в том же ряду, что и начала фаз вторичной обмотки таким образом, что каждый ввод каждой фазы первичной обмотки расположен оппозитно каждому вводу одноименной фазы вторичной обмотки, при этом, по крайней мере, один из средних вводов каждого ряда соединен с крайним вводом этого ряда, и один крайний ввод фазы первичной обмотки соединен с расположенным оппозитно ему вводом одноименной фазы вторичной обмотки.
Полезная модель поясняется на примере выполнения чертежами, представляющими собой: фиг. 1 — схематичное изображение активной части заявляемого фазосдвигающего трансформатора; фиг.2 — вид сверху (крышка бака) заявляемого фазосдвигающего трансформатора; фиг.3а — первый вариант соединения начал и концов фаз первичной и вторичной обмоток заявляемого фазосдвигающего трансформатора, 3б — соответствующее этому варианту соединение вводов фаз; фиг.4а — второй вариант соединения начал и концов фаз первичной и вторичной обмоток заявляемого фазосдвигающего трансформатора; 4б — соответствующее этому варианту соединение вводов фаз.
Фазосдвигающий трансформатор содержит бак 1, в котором размещен трехстрежневой магнитопровод 2 с первичной обмоткой 3, имеющей фазы 4 и 5, и вторичной обмоткой 6, имеющей соответственно одноименные с первичной обмоткой 3 фазы 7 и 8.
Начала и концы фаз первичной обмотки 3 и вторичной обмотки 6 соединены с вводами, расположенными снаружи бака 1, в частности, на его крышке 9.
Начало фазы 4 соединено с вводом 10, конец этой же фазы соединен с вводом 11, начало фазы 5 соединено с вводом 12, конец этой же фазы с вводом 13. Начало фазы 7, одноименной с фазой 4, соединено с вводом 14, конец фазы 7 соединен с вводом 15. Начало фазы 8, одноименной с фазой 5, соединено с вводом 16, а конец фазы 8 соединен с вводом 17.
Все вводы 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 расположены снаружи бака 1, на его крышке.
Вводы 10, 11, 12 и 13, соединенные с началами и концами фаз первичной обмотки 3, образуют первый ряд, а вводы 14, 15, 16 и 17, соединенные с началами и концами фаз вторичной обмотки 6, образуют второй ряд.
Каждый ввод каждой фазы первичной обмотки 3 расположен оппозитно каждому вводу одноименной с фазой вторичной обмотки 6. В частности, ввод 10 первого ряда расположен оппозитно вводу 15 второго ряда, ввод 13 первого ряда расположен оппозитно вводу 17 второго ряда, ввод 12 первого ряда расположен вводу 16 второго ряда, ввод 11 первого ряда расположен оппозитно вводу 14 второго ряда.
Вводы 12 и 13 занимают среднее положение в первом ряду, а вводы 10 и 11 — крайнее положение в этом же ряду, вводы 16 и 17 занимают среднее положение во втором ряду, а вводы 14 и 15 — крайнее положение в этом же ряду.
Фазосдвигающий трансформатор работает следующим образом.
При питании им нагрузки по принципиальной схеме, изображенной на фиг.3а, вводы соединяются, как показано на фиг.3б: один из средних вводов первого ряда, а именно ввод 12, соединен с крайним вводом 10 этого же ряда, а ввод 16 — один из средних вводов второго ряда соединен с крайним вводом 14 этого же ряда. При этом один крайний ввод 10 первого ряда (первичной обмотки 3) соединен с расположенным
оппозитно ему вводом 15 второго ряда (вторичной обмотки 6) одноименной фазы «b».
При питании фазосдвигающим трансформатором нагрузки по принципиальной схеме, изображенной на фиг.4а, вводы соединяются, как показано на фиг.4б: один из средних вводов первого ряда, а именно ввод 13, соединен с крайним вводом 10 этого же ряда, а ввод 17 — один из средних вводов второго ряда соединен с крайним вводом 15 этого же ряда. При этом один крайний ввод 11 первого ряда (первичной обмотки 3) соединен с расположенным оппозитно ему вводом 14 второго ряда (вторичной обмотки 6) одноименной фазы «b».
Такое расположение вводов оказывается универсальным для включения трансформатора для включения трансформатора как по схеме За, так и по схеме 4а, способным существенно расширить функциональные возможности трансформатора и использовать его для включения по одной из двух возможных схем.
Это обстоятельство позволяет иметь, например на железнодорожной подстанции, где используется указанная схема соединения, один резервный трансформатор вместо двух.
Литература:
1. Г.Ф.Быстрицкий, Б.И.Кудрин. / Выбор и эксплуатация силовых трансформаторов / Москва, Издательский центр «Академия», 2003 г., стр.58, рис.2.13, а, б, в.
Фазосдвигающий трансформатор, содержащий расположенный внутри бака трехстержневой магнитопровод, первичную и вторичную обмотки, начала фаз которых соединены с вводами, расположенными снаружи бака, образуя два соответствующих ряда, отличающийся тем, что концы фаз первичной и вторичной обмоток соединены с вводами, расположенными снаружи бака, при этом концы фаз первичной обмотки расположены в том же ряду, что и начала фаз первичной обмотки, а концы фаз вторичной обмотки расположены в том же ряду, что и начала фаз вторичной обмотки таким образом, что каждый ввод каждой фазы первичной обмотки расположен оппозитно каждому вводу одноименной фазы вторичной обмотки, при этом, по крайней мере, один из средних вводов каждого ряда соединен с крайним вводом этого ряда, и один крайний ввод фазы первичной обмотки соединен с расположенным оппозитно ему вводом одноименной фазы вторичной обмотки.
МОДЕЛИРОВАНИЕ ФАЗОСДВИГАЮЩИХ ТРАНСФОРМАТОРОВ ДЛЯ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЧАСТОТЫ КАСКАДНОГО ТИПА
э л е к т р о э н е р г е т и к а
э л е к т р о э н е р г е т и к а УДК 621.314.672 ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ МОЩНОСТИ ПИТАЮЩЕЙ СЕТИ И ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ «ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ» НА ГАРМОНИЧЕСКИЙ СОСТАВ ЕЕ ПРЕРЫВИСТОГО ВХОДНОГО
Подробнее
Выпрямители синусоидального тока
1 Лекции профессора Полевского В.И. Выпрямители синусоидального тока Вольтамперная характеристика электропреобразовательного диода На рис. 1.1. представлена вольтамперная характеристика (ВАХ) электропреобразовательного
Подробнее
Лекция 13. ТРЕХФАЗНЫЕ ЦЕПИ
138 Лекция 13. ТРЕХФАЗНЫЕ ЦЕПИ План 1. Технико-экономические преимущества трехфазных цепей. 2. Соединение звездой и треугольником. 3. Симметричный и несимметричный режимы работы трехфазной цепи. 4. Заключение.
Подробнее
Тема 1. Линейные цепи постоянного тока.
МЕТОДИЧЕСКОЕ УКАЗАНИЕ 2 системы и технологии» Тема 1. Линейные цепи постоянного тока. 1. Основные понятия: электрическая цепь, элементы электрической цепи, участок электрической цепи. 2. Классификация
Подробнее
Лекция 12 ИНВЕРТОРЫ. План
5 Лекция 2 ИНВЕРТОРЫ План. Введение 2. Двухтактный инвертор 3. Мостовой инвертор 4. Способы формирования напряжения синусоидальной формы 5. Трехфазные инверторы 6. Выводы. Введение Инверторы устройства,
Подробнее
ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ.
Кафедра: ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ Тема: КОММУТАТОРЫ И РЕГУЛЯТОРЫ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ. Преподаватель: доцент Плотников Игорь Александрович Дисциплина: Силовые преобразователи в электроснабжении
Подробнее
ИССЛЕДОВАНИЯ И РАЗРАБОТКИ
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТРАНСФОРМАЦИИ И ГРУППЫ СОЕДИНЕНИЯ ОБМОТОК ТРЕХФАЗНОГО ТРАНСФОРМАТОРА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАСCЧИТАННЫХ ИЛИ ИЗМЕРЕННЫХ КОЭФФИЦИЕНТОВ ТРАНСФОРМАЦИИ ПРИ ОДНОФАЗНОМ ПИТАНИИ Зайцев В.А.
Подробнее
Тема 4.2. Цепи переменного тока
Тема 4.. Цепи переменного тока Вопросы темы.. Цепь переменного тока с индуктивностью.. Цепь переменного тока с индуктивностью и активным сопротивлением. 3. Цепь переменного тока с ёмкостью. 4. Цепь переменного
Подробнее
Тема 5. Трёхфазные электрические цепи
Тема 5. Трёхфазные электрические цепи Вопросы темы. 1. Принцип построения трехфазной системы. 2. Соединение звездой. 3. Соединение треугольником. 4. Мощность трехфазной системы. 1. Принцип построения трехфазной
Подробнее
Сторона высокого напряжения
Сторона высокого напряжения Сторона среднего напряжения Кафедра: Электрические системы и Сети Преподаватель: Николаев Роман Николаевич Лабораторная работа 1 по курсу: Моделирование элементов электроэнергетических
Подробнее
1. Назначение и устройство выпрямителей
Тема 16. Выпрямители 1. Назначение и устройство выпрямителей Выпрямители это устройства, служащие для преобразования переменного тока в постоянный. На рис. 1 представлена структурная схема выпрямителя,
Подробнее
http://library.bntu.by/krutov-v-teoreticheskie-osnovy-elektrotehniki ВВЕДЕНИЕ… З 1. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ…5 1.1. Основные сведения об электромагнитном поле…5 1.2. Электростатическое поле. Закон Кулона…
Подробнее
Исследование однофазных выпрямителей
63. Исследование однофазных выпрямителей Цель работы:. Изучение устройства и принципа работы однофазных выпрямителей. 2. Определение внешних характеристик выпрямителей. Требуемое оборудование: Модульный
Подробнее
«КРАСНОДАРСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ»
Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Краснодарского края «КРАСНОДАРСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ» Учебно-методический кабинет Хамула А.А. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к расчетно-графической
Подробнее
Рис Классификация выпрямителей тока 97
Глава 4. ВЫПРЯМИТЕЛИ ТОКА 4.1. Классификация и структурные схемы выпрямителей Выпрямители делятся на выпрямители тока и выпрямители напряжения. В выпрямителях тока ток на выходе протекает в одном направлении,
Подробнее
Лекция 8 ВЫПРЯМИТЕЛИ (ПРОДОЛЖЕНИЕ) План
75 Лекция 8 ВЫПРЯМИТЕЛИ (ПРОДОЛЖЕНИЕ) План 1. Введение 2. Однополупериодный управляемый выпрямитель 3. Двухполупериодные управляемые выпрямители 4. Сглаживающие фильтры 5. Потери и КПД выпрямителей 6.
Подробнее
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Томский политехнический университет» УТВЕРЖДАЮ Директор ЭЛТИ А.А.Суржиков 2009 г.
Подробнее
С.А. Иванская ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ СТАВРОПОЛЬСКОГО КРАЯ ГОУ СПО «Минераловодский колледж железнодорожного транспорта» С.А. Иванская ЭЛЕКТРОТЕХНИКА Методические рекомендации по освоению теоретического материала и
Подробнее
RU (11) (51) МПК H02M 7/06 ( )
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ (19) RU (11) (51) МПК H02M 7/06 (2006.01) 170 594 (13) U1 R U 1 7 0 5 9 4 U 1 ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ (12) ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ (21)(22)
Подробнее
Лекция 7 ВЫПРЯМИТЕЛИ
Лекция 7 ВЫПРЯМИТЕЛИ План 1. Источники вторичного электропитания 2. Однополупериодный выпрямитель 3. Двухполупериодные выпрямители 4. Трехфазные выпрямители 67 1. Источники вторичного электропитания Источники
Подробнее
5. Электрические колебания
1 5 Электрические колебания 51 Колебательный контур Колебаниями в физике называют не только периодические движения тел но и всякий периодический или почти периодический процесс в котором значения той или
Подробнее
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ СРЕДНЕВОЛЬТНЫЙ АТ27
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ СРЕДНЕВОЛЬТНЫЙ АТ27 ПРИМЕНЕНИЕ ПЧ АТ27 ПОЗВОЛЯЕТ: сократить затраты на электроэнергию; значительно увеличить ресурс электродвигателей и рабочих механизмов; отказаться от двухтрансформаторной
Подробнее
Схемы соединений трансформаторов.
Схемы соединений трансформаторов. Схема соединений обмотки трёхфазных трансформаторов обозначается символом соединений данной схемы. Символ состоит из букв и цифр. Литерный символ обозначает способ соединения
Подробнее
(4.1) где при k = 0 Akm
4. Электрические цепи несинусоидального тока Периодические несинусоидальные токи и напряжения в электрических цепях возникают в случае действия в них несинусоидальных ЭДС и/или наличия в них нелинейных
Подробнее
УДК Востриков М.В., Иванова А.И., Хохлова М.И., Чернавина В.В. ЗабИЖТ, Чита, Россия
УДК. 621.331. Востриков М.В., Иванова А.И., Хохлова М.И., Чернавина В.В. ЗабИЖТ, Чита, Россия Оптимизация режимов работы СТЭ с учетом влияния устройств фильтрации и компенсации на показатели качества электрической
Подробнее
НЕОБХОДИМЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ НАДЕЖНОЙ РАБОТЫ
НЕОБХОДИМЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ НАДЕЖНОЙ РАБОТЫ ЧАСТОТНО РЕГУЛИРУЕМОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА НАДЕЖНОСТЬ ДОЛГОВЕЧНОСТЬ НЕОБХОДИМЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ НАДЕЖНОЙ РАБОТЫ ЧАСТОТНО РЕГУЛИРУЕМОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА Задача современных приводных
Подробнее
АНАЛИЗ ЛИНЕЙНЫЙ ЦЕПЕЙ ПО ПОСТОЯННОМУ ТОКУ
Вопросы для подготовки к экзамену по курсу «Основы теории цепей» 1 АНАЛИЗ ЛИНЕЙНЫЙ ЦЕПЕЙ ПО ПОСТОЯННОМУ ТОКУ 1. Понятие напряжения, тока, мощности, энергии. 2. Модели элементов цепи, вольт-амперная характеристика
Подробнее
Лабораторная работа 2
Лабораторная работа 2 Исследование преобразовательных устройств : инвертора,конвертора в программной среде моделирования электронных схем Electronics Workbench 5.12. Цель работы: Ознакомиться с работой
Подробнее
idt sin tdt 0,32I T R R R R
Лабораторная работа 1 Выпрямитель переменного тока Цель: изучение работы однополупериодного и двухполупериодного выпрямителей и их характеристик. Выпрямителем называется устройство для преобразования напряжения
Подробнее
Регулировочный трансформатор
Изобретение относится к регулировочному трансформатору, точнее говоря, к фазосдвигающему трансформатору.
Фазосдвигающий трансформатор, он же трансформатор поперечного регулирования, является специальным силовым трансформатором, служащим в электросетях переменного тока для целенаправленного управления потоком электрической нагрузки.
В отличие от обычного применения трансформаторов, а именно преобразования напряжений переменного тока в напряжения разного уровня, фазосдвигающие трансформаторы служат, как понятно из названия фазосдвигающего устройства, для целенаправленного воздействия на мощность в электрической линии. Если, например, между двумя распределительными устройствами или трансформаторными подстанциями различными путями проходят несколько линий, с помощью фазосдвигающих трансформаторов можно повлиять на то, как распределяется передаваемая мощность. Тогда типичным случаем применения является тот, когда имеющиеся линии обладают разными пропускными способностями.
Такой фазосдвигающий трансформатор, его устройство и его регулировочные возможности подробно изложены в справочнике Кремера: Krämer: On-Load Tap-Changers for Power Transformers, 2000, S. 196 ff.
Показанный фазосдвигающий трансформатор с высокой пропускной мощностью разделен на две части и состоит из последовательного трансформатора и из возбуждающего трансформатора («шунтирующего трансформатора») для собственного регулирования, с помощью которого посредством ступенчатого переключателя может устанавливаться определенный сдвиг фазы. При обычном трехфазном переменном токе для каждого внешнего провода имеются как один последовательный трансформатор, так и один возбуждающий, то есть регулировочный трансформатор.
С помощью регулировочного трансформатора с каждой фазы посредством ступенчатого переключателя снимается напряжение, сдвинутое относительно напряжения заземленного внешнего провода на 90° и приводящее с помощью указанного последовательного трансформатора посредством добавления вектора к напряжению, сдвинутому по фазе.
Этот вид воздействия, типичный для фазосдвигающего трансформатора, называется также поперечным регулированием в отличие от продольного регулирования стандартного трансформатора.
При этом поток мощности через фазосдвигающий трансформатор также может происходить в обоих направлениях.
Диапазон установки фазового угла различен в зависимости от конструктивного исполнения. Обычно он находится в диапазоне ±10°, а в специальных исполнениях может составлять до 30°. При этом возможны разные схемные варианты, один из которых показан на стр. 197 вышеуказанного справочника.
Наряду с 90-градусным поперечным регулированием возможны также другие методы, называемые 60- или 30-градусным угловым регулированием.
Способ 60-градусного углового регулирования основан на том, что необходимое напряжение возбуждения генерируется частью обмотки соседнего стержня сердечника трансформатора, и оно векторно складывается с напряжением основной обмотки. При этом степень фазового сдвига также устанавливается ступенчатым переключателем.
Такие подключения обмоток обычно выполняются внутри бака трансформатора, поскольку переключение режима работы трансформатора, как правило, не предусмотрено. Предусмотрены только устройства с переключаемыми зажимами, посредством которых возможно переключение обмотки в состоянии отсутствия напряжения.
Поэтому известные регулировочные трансформаторы с их внутренними соединениями обмоток трансформаторов за счет их конструктивного выполнения допускают установку лишь на один конкретный режим работы трансформатора, как, например, на использование последнего в качестве фазосдвигающего устройства или в простейшем случае известного продольного регулятора для регулирования напряжения сети энергоснабжения.
Изменения режима работы в известных регулировочных трансформаторах не предусмотрено, и при текущем режиме работы трансформатора оно может реализовываться лишь с очень большим трудом, поскольку переключающие элементы не могут управляться таким образом, чтобы они могли осуществлять переключение режима работы трансформатора при минимальной нагрузке на «коммутационный участок».
Сообразно этому задачей изобретения является создание регулировочного трансформатора, в котором переключение режимов работы между продольным регулированием, то есть регулированием напряжения, с одной стороны, и режимом работы в качестве фазосдвигающего устройства, то есть вращением положения по фазе, входного и выходного напряжений того же трансформатора, с другой стороны, могло осуществляться простым способом с помощью лишь небольшого количества переключающих элементов.
Эта задача решается регулировочным трансформатором с полупроводниковыми переключающими элементами с помощью признаков обоих независимых пунктов формулы изобретения. При этом пункт 1 формулы изобретения относится к регулировочному трансформатору с основной и регулировочной обмоткой, а пункт 2 — к таковому со ступенью грубого регулирования, дополнительно включаемой параллельно и встречно.
Общая изобретательская идея обоих вариантов осуществления заключается в том, чтобы усовершенствовать регулировочный трансформатор с полупроводниковыми переключающими элементами с помощью дополнительных электрических линий связи и эти дополнительные подключенные полупроводниковые переключающие элементы усовершенствовать таким образом, чтобы он простым способом предусматривался как для работы в качестве продольного регулятора, так и фазосдвигающего устройства, то есть углового регулятора.
Модульный регулировочный трансформатор с полупроводниковыми переключающими элементами в принципе известен из публикации Demirci, Torrey, Degeneff, Schaeffer, Fraser «A new approach to solid-state load tap changing transformers», IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 13, Nr. 3, Juli 1998. Он используется для продольного регулирования и ниже поясняется еще раз.
Ниже изобретение более подробно поясняется на примерах со ссылкой на чертежи, на которых показано:
фиг. 1 — известный регулировочный трансформатор, функционирующий в качестве продольного регулятора,
фиг. 2 — регулировочный трансформатор согласно изобретению в качестве 60-градусного углового регулятора с 27 ступенями,
фиг. 3 — второй регулировочный трансформатор согласно изобретению в качестве 60-градусного углового регулятора с ступенью линейного грубого регулирования,
фиг. 4 — вид согласно фиг. 2, дополненный несколькими ссылочными позициями,
фиг. 5 — векторная диаграмма примера регулировочного трансформатора согласно фиг. 2 и 4.
На фиг. 1 изображен известный трехфазный регулируемый трансформатор, каким он уже предлагался, состоящий из обмотки 1 низшего напряжения и обмотки 2 высшего напряжения с тремя отдельными частями W1…W3 обмотки, к которым подключен ступенчатый переключатель, в данном случае состоящий из трех отдельных модулей М1, М1, М3.
Все фазы выполнены идентично.
Первый модуль М1 содержит первую часть W1 обмотки, а также по обе стороны от нее две шунтирующие цепи, каждая из которых содержит по два последовательно включенных полупроводниковых переключающих элемента. Между обоими последовательно включенными переключающими элементами предусмотрено соответствующее ответвление от середины.
В данном варианте отдельные полупроводниковые переключающие элементы, как и на следующих фигурах, изображены лишь схематично как простые переключатели. На практике они содержат параллельно включенные пары тиристоров, биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT) или другие переключающие элементы. Они могут содержать также несколько таких отдельных полупроводниковых переключающих элементов, включенных последовательно или параллельно.
Одно ответвление от середины соединено с точкой 3 звезды. Другое ответвление от середины соединено с ответвлением от середины второго модуля М2. Этот второй модуль М2 выполнен идентично; он также содержит часть W2 обмотки, а также обе схемы последовательного соединения из двух полупроводниковых переключающих элементов. Аналогичным образом в соответствующих схемах последовательного соединения снова предусмотрено ответвление от середины. Соединение одного ответвления от середины с первым модулем М1 уже пояснялось; второе ответвление от середины, со своей стороны, соединено с ответвлением от середины третьего модуля М3.
Этот третий модуль М3, в свою очередь, выполнен идентично. Он, в свою очередь, содержит часть W3 обмотки, а также обе схемы последовательного соединения полупроводниковых переключающих элементов, а также ответвления от середины, расположенные между ними. Ответвление от середины третьего и в данном случае последнего модуля М3, еще не упоминавшееся до сих пор, электрически соединено с концом обмотки 2 высшего напряжения.
Описанные здесь модули М1…М3 отличаются лишь размерами соответствующих частей W1…W3 обмоток.
Часть W2 обмотки во втором модуле М2 содержит, например, трехкратное число витков части W1 обмотки в первом модуле М1.
Регулировочный трансформатор, показанный на данной фиг., работает как обычный продольный регулятор для регулирования напряжения с, в совокупности, 21 ступенями напряжения. Отдельные частичные напряжения являются результатом различного параллельного, встречного включения или шунтирования отдельных частей W1…W3 обмоток.
На фиг. 2 изображен первый регулировочный трансформатор в качестве 60-градусного углового регулятора с 27 доступными ступенями напряжения. Дополнительно здесь предусмотрены соответствующие электрические линии L1 и L2 связи. В каждой из линий L1 связи предусмотрен электронный переключающий элемент. При этом каждая из линий L1 связи соединяет ответвление от середины модуля М3 каждой фазы с концом основной обмотки 2 соответствующей соседней фазы. Другая линия L2 связи, в которой предусмотрен другой соответствующий электронный переключающий элемент S2, соединяет, соответственно, это ответвление от середины модуля М3 с концом основной обмотки 2 собственной фазы.
Таким образом, концы основных обмоток 2 всех трех фаз как бы электрически соединены между собой в виде «кольцевой линии»; переключающие элементы S1 и S2 этой фазы, находящиеся в этой «кольцевой линии», устанавливают в зависимости от коммутационного положения электрическую связь — альтернативно электрическую связь с соответствующим ответвлением от середины соответствующего модуля М3 соответствующей фазы.
Положение по фазе добавляемого вектора напряжения задается соседним стержнем сердечника, то есть соседней фазой, трансформатора. Отсюда следует фазовый угол 60°.
На фиг. 3 изображен второй регулировочный трансформатор в качестве 60-градусного углового регулятора со ступенью линейного грубого регулирования. При этом ступень грубого регулирования образуется, соответственно, частью W3 обмотки каждой фазы, параллельно или встречно подключенной соответствующим модулем М3 к основной обмотке 2. Другими словами, в данном случае модуль М3 приводит в действие ступень грубого регулирования и не участвует в собственном регулировании напряжения, реализуемом в этом примере модулями М1 и М2. Здесь также предусмотрены соответствующие электрические линии L1 и L2 связи. В каждой из линий L1 связи совершенно аналогично с первым примером выполнения предусмотрен электронный переключающий элемент S1. На данной фиг. каждая из линий L1 связи соединяет ответвление от середины модуля М2 каждой фазы с ответвлениями от середины модуля М3 других соответствующих фаз — вместо соответствующей связи с концом основной обмотки, как это описано выше. Другая линия L2 связи, в которой в данном примере осуществления также предусмотрен другой соответствующий электронный переключающий элемент S2, соединяет, соответственно, это ответвление от середины модуля М2 с ответвлением от середины соответствующего модуля М3 собственной фазы. Таким образом, ответвления от середины модулей М3 всех трех фаз электрически соединены здесь между собой линиями L1 связи снова как бы в виде «кольцевой линии»; переключающие элементы S1 и S2 каждой фазы в зависимости от своего коммутационного положения устанавливают электрическую связь.
На фиг. 4, в принципе изображающей вариант осуществления, уже поясненный на фиг. 2, дополненный ссылочными позициями для полных напряжений Ua, Ub и Uc, а также для напряжения U2, падающего на основной обмотке 2, кроме того, для напряжений Uu2, UV2 и UW2, падающих на регулировочной части, состоящей в каждой фазе из соответствующих модулей М1…М3.
На фиг. 5 изображена соответствующая векторная диаграмма, поясняющая сдвиг по фазе. На данной фиг. показаны напряжение UV2, получаемое в качестве регулировочного напряжения из частичных напряжений на частях W1, W2 и W3 обмотки, а также напряжение U2, обозначенное на фиг. 4. В результате получается напряжение Ua=U2+UV2 со сдвигом по фазе. При этом ϕ означает угол сдвига фаз, то есть угол, на который сдвигается положение по фазе напряжения U2.
В общем, изображенный регулировочный трансформатор с описанной топологией допускает быстрое изменение отношения числа витков в трансформаторе и тем самым быстрое изменение коэффициента трансформации трансформатора.
При этом одним из условий является регистрация положения по фазе тока и напряжения для управления полупроводниковыми переключателями в нужный момент времени. Благодаря расширению согласно изобретению на описанные линии L1 и L2 и установленные в них переключатели S1 и S2 в каждой фазе, функционирующие как бы в качестве переключателей на два направления, и использованию уже имеющейся в управлении полупроводникового ступенчатого переключателя информации в отношении положения по фазе токов даже соседней фазы, в текущем режиме работы регулировочного трансформатора допускается переключение схем основной и регулировочной обмоток, чтобы можно было осуществлять переключение между режимом продольного регулирования (регулирования напряжения), а также режимом фазосдвигающего устройства (вращения фазы входного и выходного напряжений) того же трансформатора.
На данной фиг. отдельные полупроводниковые переключающие элементы изображены лишь схематично как простые переключатели. На практике они содержат параллельно включенные пары тиристоров, биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT) или другие полупроводниковые переключающие элементы. Они могут содержать также соответствующие схемы последовательного или параллельного включения нескольких таких отдельных полупроводниковых переключающих элементов.
Где и почему мы используем фазосдвигающие трансформаторы
Основной принцип применения
Из-за преимущественно индуктивного характера энергосистемы, поток активной мощности между источником и нагрузкой должен осуществляться с фазовой задержкой между клеммами. Фазосдвигающие трансформаторы — предпочтительный инструмент для достижения этой цели.
Где и почему мы используем фазосдвигающие трансформаторы (фото предоставлено BTW Atlanta)
Особый интерес представляют две основные конфигурации:
- Поток мощности между системами передачи, работающими параллельно, где одна система включает PST и
- Если одна линия передачи, которая включает в себя PST, соединяет две независимые в остальном системы энергоснабжения.
Последнее на самом деле является частным случаем первого, но в настоящее время оно стало более важным для соединения больших систем . Для следующих соображений предполагается, что омическое сопротивление R мало по сравнению с реактивным сопротивлением X и поэтому им пренебрегают.
Ситуация — Одна из основных практических ситуаций заключается в том, что место, где требуется питание (сторона нагрузки), подключено к стороне источника через две системы, которые не обязательно должны иметь одинаковый уровень номинального напряжения.
См. Рисунок 1 ниже.
Рисунок 1 — Параллельные системы
Без каких-либо дополнительных мер токи I 1 и I 2 будут распределены пропорционально отношению импедансов систем,
I 1 = I × X 2 / (X 1 + X 2 )
I 2 = I × X 1 / (X 1 + X 2 )
и нет сомнений в том, что система 2 примет только небольшая часть нагрузки из-за дополнительных сопротивлений двух трансформаторов в этой ветви.
Если поток мощности в системе 2 должен быть увеличен, необходимо ввести дополнительное напряжение ΔV , чтобы компенсировать повышенное падение напряжения в системе 2.
Предполагая, что активная мощность должна подаваться на сторону нагрузки, и учитывая индуктивный характер систем, это напряжение должно иметь фазовую задержку 90 ° по отношению к напряжениям между фазой и землей системы (V L ) .
В принципе, источник ΔV может быть установлен в каждой из двух систем.На рисунке 2 показаны диаграммы напряжения обоих вариантов. Рисунок 2a соответствует рисунку 1 с PST, установленным в системе 2, системе с более высоким импедансом. Дополнительное напряжение снижает падение напряжения в системе 2 до падения напряжения в системе 1.
Напряжение на выходе или стороне нагрузки PST В L * опережает напряжение на входе или стороне источника VS. По определению это называется расширенным фазовым углом. Если бы PST был установлен в системе 1 (рисунок 2b), дополнительное напряжение увеличило бы падение напряжения до уровня системы 2.
В этом случае напряжение на стороне нагрузки V L * отстает от напряжения на стороне истока V S , и это определяется как фазовый угол запаздывания. Как также видно из диаграмм, увеличенный фазовый угол сводит к минимуму общий угол между источником и стороной нагрузки.
Рисунок 2 — Диаграмма напряжения холостого хода параллельных систем
Вторым важным приложением является использование PST для управления потоком мощности между двумя большими независимыми сетями (Рисунок 3). Расширенный фазовый угол необходим для обеспечения потока активной мощности от системы 1 к системе 2.
Рисунок 3 — Соединение двух систем
Типы фазосдвигающих трансформаторов
Общие аспекты
Общий принцип получения фазового сдвига основан на соединении сегмента одной фазы с другой фазой. Для получения дополнительного напряжения ΔV, на 90º использование обмотки , соединенной треугольником, является самым простым решением.
На рисунке 4 показано возможное расположение, и он используется для введения нескольких основных определений. Вторичная обмотка фазы V 2 — V 3 разделена на две половины и соединена последовательно с фазой V 1 .Сконструировав эту обмотку как регулирующую обмотку и используя устройства РПН (РПН), ΔV и угол сдвига фаз можно изменять под нагрузкой.
Векторная диаграмма построена для условий холостого хода, то есть без учета падения напряжения в агрегате. Также следует отметить, что токи в двух половинах последовательной обмотки не совпадают по фазе.
Он отличается от обычных силовых трансформаторов и имеет последствия в отношении внутреннего поля рассеяния.
Рисунок 4 — Симметричный одножильный трансформатор с фазовым сдвигом
В S1 = В 10 + (ΔV 1 /2)
В L1 = V 10 — (ΔV 1 / 2)
ΔV 1 = V S1 −V L1
Из векторной диаграммы (рисунок 4b) следует (V S1 = V L1 = V):
V 0 = V × cos (α / 2)
ΔV = V × 2 × sin (α / 2)
V Δ = V × cos (α / 2) × √3
и с I S = I L = I , часть тока, передаваемая на обмотку возбуждения, становится:
I Δ = (ΔV / V Δ ) × I × cos (α / 2) = I × (2 / √3) × sin (α / 2)
Пропускная способность может быть рассчитана из
P SYS = 3 × V × I
и номинальной проектной мощности, которая определяет размер PST , становится
P T = 3 × ΔV × I = P SYS × 2 × sin (α / 2)
Третий вид мощности (P Δ ) — это мощность, которая передается во вторичную цепь. Эта мощность отличается от мощности PT, поскольку часть первичного тока компенсируется между двумя частями самой последовательной обмотки.
В двухжильных схемах (уравнение ΔV 1 = V S1 −V L1 ) эта мощность также определяет необходимую отключающую способность РПН.
P Δ = V Δ × I Δ = 1/3 × P SYS × sin (α)
Помимо передаваемой мощности важен также угол сдвига фаз.
Угол сдвига фазы 20 ° означает, что PST должен быть рассчитан на 34,8% пропускной способности , а угол 40 ° потребует 68,4%. В этом отношении необходимо учитывать, что эффективный угол фазового сдвига под нагрузкой меньше, чем угол фазового сдвига без нагрузки.
В оптимальном случае, когда коэффициент мощности нагрузки близок к 1, импеданс PST, равный 15%, уменьшит угол фазового сдвига нагрузки на 8,58.
На практике возможны различные решения для создания PST.Основными факторами, влияющими на выбор, являются:
- Требования к пропускной способности и углу сдвига фаз
- Номинальное напряжение
- Возможность короткого замыкания подключенных систем
- Ограничения при транспортировке
- Технические характеристики устройства РПН
In Кроме того, предпочтения производителя в отношении типа трансформатора (сердечник или оболочка) или типа обмоток, а также других конструктивных характеристик также могут иметь значение.
В зависимости от номинала используются одно- или двухжильные конструкции. Для двухъядерных конструкций может потребоваться конструкция с одним или двумя резервуарами.
Одноядерный дизайн
Симметричные условия достигаются с помощью конструкции, показанной на рисунке 4a. На рисунках 5a и 5b показаны общие схемы подключения с более подробной информацией о регулирующей цепи .
Преимущество одноядерной конструкции — простота и экономичность. Но есть и ряд недостатков.
Недостатки — устройства РПН подключены к системе, и напрямую подвержены всем перенапряжениям и неисправностям .Напряжение на шаге РПН и ток определяются спецификацией и не всегда позволяют сделать оптимальный экономичный выбор РПН. Импеданс короткого замыкания PST варьируется от максимального до нуля.
Следовательно, нельзя планировать, что PST будет способствовать ограничению токов короткого замыкания в системе.
Преимущество симметричной конструкции (рис. 5а) состоит в том, что угол сдвига фаз является единственным параметром, влияющим на поток мощности. Конструкция требует двух однофазных устройств РПН (для низких номиналов вместо них может использоваться одно двухфазное устройство РПН) на фазу или два трехфазных устройства РПН.
Рисунок 5 — (a) Одноядерный симметричный PST (b) Одноядерный несимметричный PST
На рис. 5b показано несимметричное решение. Используется только половина регулирующих обмоток. Количество необходимых устройств РПН уменьшается, но соотношение между напряжением источника и напряжением нагрузки изменяется в зависимости от угла сдвига фаз и дополнительно влияет на поток мощности.
Решение, которое часто используется для трансформаторов , соединяющих две системы , показано на рисунке 6.
Отводная обмотка регулирующего трансформатора может быть подключена к другой фазе, вызывая сдвиг напряжения между регулируемой обмоткой и другими обмотками. единицы.
Рисунок 6 — Регулирующий трансформатор с эффектом PST
Регулируемая обмотка обычно подключается к стороне источника, но также возможно косвенное регулирование со стороны нагрузки. Переход из нормального состояния регулирующего трансформатора в состояние со сдвигом фазы возможно в среднем положении устройства РПН без необходимости выключения блока.
Другое решение симметричного PST, дельта-гексагональный фазосдвигающий трансформатор, показано на рисунке 7.
Рисунок 7 — треугольник-гексагональный PST
Двухжильный дизайн
Наиболее часто используемая схема для двухжильного дизайна показан на Рисунке 8 ниже.Эта конфигурация состоит из последовательного блока и основного блока. Для меньших номиналов и более низких напряжений двухжильные PST могут быть встроены в один резервуар, в то время как для более высоких номиналов и более высокого напряжения PST требуется конструкция с двумя резервуарами.
Преимущество двухжильной конструкции заключается в гибкости выбора напряжения ступени и тока регулирующей обмотки . Их можно оптимизировать в соответствии с номинальными значениями напряжения и тока устройства РПН.
Поскольку устройства РПН имеют ограниченные номинальные токи и ступенчатые напряжения на фазу, а также ограниченную коммутационную способность, они являются основными ограничивающими характеристиками для максимально возможных номинальных значений PST.Для очень больших номиналов может потребоваться более одного устройства РПН на фазу.
Рисунок 8 — Двухполюсный PST
До определенного номинала можно использовать трехполюсные устройства РПН. Для более высоких номиналов необходимы три однополюсных устройства РПН. Уровень изоляции РПН не зависит от напряжения в системе и может поддерживаться низким. Импеданс короткого замыкания — это сумма импедансов основного и последовательного трансформаторов.
Поскольку импеданс последовательного блока постоянен и не зависит от фазового угла, блок может быть спроектирован так, чтобы быть самозащищенным, и изменение импеданса с углом сдвига фазы может быть небольшим, когда полное сопротивление основной блок находится на низком уровне.
Квадратурные повышающие трансформаторы
Квадратурные повышающие трансформаторы представляют собой комбинацию регулирующего силового или автотрансформатора с фазосдвигающим трансформатором. PST, который может быть одно- или двухжильным, запитывается от регулируемой стороны силового трансформатора (рисунок 9).
Рисунок 10 — Квадратурный усилитель — упрощенная схема подключения
С помощью этого метода выходное напряжение можно регулировать в четырех квадрантах (амплитуда и фаза).
Ссылка // Справочник по электроэнергетике Леонарда Л.Григсби (приобретите бумажную копию на Amazon)
Работа, типы и приложения
День за днем рынок энергии и комплексное производство электроэнергии растут; способность контролировать поток энергии очень важна. Для этого используется фазосдвигающий трансформатор (PST). Защищая линии электропередачи, они делают электрические сети более надежными, а также снижают потери при передаче. Классификация этого трансформатора может быть сделана на основе симметричного в противном случае асимметричного и прямого или косвенного характера этого трансформатора.В этой статье рассматривается обзор фазосдвигающего трансформатора, конструкция и его типы.
Что такое фазосдвигающий трансформатор?
Трансформаторы особого типа, такие как PST или фазосдвигающий трансформатор, используются для управления потоком активной мощности в трехфазных сетях передачи. Это можно сделать, изменив разность фазового угла напряжения между узлами системы. Принцип работы фазосдвигающего трансформатора в основном зависит от подачи в линию источника сдвинутого по фазе напряжения с помощью последовательно включенного трансформатора.Его можно запитать через шунтирующий трансформатор. Конфигурация этих двух трансформаторов в основном вызывает фазовый сдвиг.
Фазосдвигающий трансформатор
Фазосдвигающий трансформатор или PST является важным компонентом, который используется для повышения эффективности сети переменного тока. Когда передаваемая энергия увеличивается, она подталкивает сеть к границе, увеличивая угрозу небезопасности сети.
Эти трансформаторы в основном позволяют управлять потоком энергии в сети передачи отдельно для генерации.Избегая перегрузок системы, а также нестабильности, эти трансформаторы защищают высоковольтное оборудование, а также линии электропередачи от тепловой перегрузки, что повышает пропускную способность системы передачи и контролирует поток энергии между различными сетями для параллельных кабелей или накладных расходов. линий.
Эти трансформаторы представляют собой чрезвычайно специализированные устройства, требующие передовых навыков строительства и производства, объединенных строгим контролем качества. По сравнению с традиционным трансформатором, PST представляют собой чрезвычайно сложные силовые трансформаторы, включающие большее количество переключателей ответвлений, обмоток, а также ряд соединений между 3 фазами.
Конструкция
Теория фазосдвигающего трансформатора состоит в том, что поток энергии по линии передачи может быть пропорционален синусу несоответствия в пределах фазового угла напряжения между концом передатчика и приемником линии передачи. .
Таким образом, фазовый угол может быть сдвинут на концах передатчика и приемника линии. Поток потока нагрузки в линии будет изменен, а также поток нагрузки других линий передачи также может быть изменен, поскольку они расположены параллельно.
Конструкция фазовращающего трансформатора в основном включает в себя два комплекта трансформатора. Первый — это шунтирующий блок, который подключается параллельно через линию передачи, тогда как второй — это последовательный блок, который последовательно подключается через линию передачи.
Конструкция фазосдвигающего трансформатора
Шунтирующий блок используется для смещения угла мощности на 90 ° для подачи этой мощности на последовательный блок. Наконец, последовательный блок включает в себя мощность, сдвинутую по фазе в сторону линии передачи.Изменение фазового угла может быть выполнено сочетанием соединения, а также положения переключателя ответвлений. Эти типы трансформаторов также называются фазовращателем (PAR), фазовращающим трансформатором, фазовращателем, фазовращающим трансформатором или квадратурным усилителем.
Функция фазосдвигающего трансформатора
Функция фазосдвигающего трансформатора включает в себя следующее.
- Эти трансформаторы используются для управления потоком энергии между двумя энергосистемами большого размера.
- Для изменения эффективного фазового сдвига между напряжением i / p, а также напряжением o / p для линии передачи, тем самым контролируя количество активной мощности, которая может подаваться в линии.
- Нагрузка может быть уравновешена, когда энергосистемы объединены вместе в одной вышеупомянутой точке, так что петли будут существовать, а импедансы в параллельных полосах движения приведут к нежелательному потоку распределения мощности внутри полос.
- Для защиты от тепловой перегрузки, а также для повышения стабильности системы передачи.
- Применения фазосдвигающих трансформаторов в основном включают высоковольтные системы, такие как 420 кВ, а номинальная пропускная способность может быть довольно высокой, например 1630 МВА.
Типы фазосдвигающих трансформаторов
Классификация фазосдвигающих трансформаторов может быть сделана на основе следующих характеристик.
Прямые PST
Прямые PST или трансформаторы с прямым фазовым сдвигом в основном зависят от трехфазного сердечника, и его фазовый сдвиг может быть получен путем соединения обмоток подходящим способом.
Непрямые PST
Непрямые PST или непрямые фазосдвигающие трансформаторы в основном зависят от конструкции, в которой используются два отдельных трансформатора, таких как возбудитель с регулируемым отводом, а другой — последовательный трансформатор. Таким образом, возбудитель с регулируемым отводом используется для изменения амплитуды квадратурного напряжения, тогда как последовательный трансформатор используется для ввода квадратурного напряжения в правильную фазу.
Асимметричные трансформаторы PST
Асимметричные фазосдвигающие трансформаторы используются для генерации напряжения o / p посредством изменения амплитуды, а также угла сдвига фаз по сравнению с напряжением i / p.
Симметричные трансформаторы PST
Симметричные фазосдвигающие трансформаторы генерируют выходное напряжение через измененный фазовый угол по сравнению с напряжением i / p, но с аналогичной амплитудой.
Почему мы должны проводить тесты?
Из-за индуктивного характера энергосистемы, активный поток мощности между источниками, а также нагрузками должен достигаться за счет фазовой задержки между клеммами. Эти трансформаторы — идеальный инструмент для достижения этой цели.
Стоимость WACC этого трансформатора высока.Но выигрыш в эластичности, скорости работы и в потере линии оправдывают вложения. Таким образом, стоимость файлов PST может очень быстро окупиться, если они будут находиться под постоянным контролем и обслуживанием.
Обычно эти трансформаторы используются в критических узлах сети. В случае возникновения какой-либо неисправности время, затрачиваемое на обслуживание, чрезвычайно велико. Таким образом, должны быть протестированы как TSO (операторы транспортных систем), так и DSO (операторы распределительных систем).Для постоянного обслуживания этих трансформаторов используются современные устройства для управления потоком энергии.
Как мы тестируем файлы PST?
Клеммы блока возбуждения трансформаторов, подключенные в полевых условиях, обычно недоступны. Таким образом, специальные тесты EU и SU обычно проводятся просто на заводе. Некоторые из тестов, проведенных для этого трансформатора, включают следующее.
- Передаточное число
- Динамическое сопротивление обмотки
- Фазовый сдвиг
- Сопротивление обмотки постоянного тока
- Возбуждающий ток
Вышеупомянутые испытания подходят для иллюстрации характеристик трансформатора.Для измерения сопротивления обмотки постоянному току, а также динамического сопротивления обмотки можно использовать такой тест, как сопротивление обмотки.
Выполнять другие тесты, такие как проверка коэффициента трансформации, фазового сдвига и тока возбуждения с необходимой точностью, в соответствии с международными принципами также будет очень легко даже для новичков с помощью тестера High Test Turns Ratio Tester
Преимущества
Преимущества Фазосдвигающие трансформаторы включают в себя следующее.
- Трансформатор сдвига фазы позволяет оператору сети управлять потоками контура, которые возникают внезапно, поэтому эти трансформаторы используются для уменьшения перегрузки.
- Эти трансформаторы управляют потоком мощности между двумя сетями, и они не могут расширить возможности линий, однако, если некоторые линии перегружены, а мощность все еще доступна на других, параллельных им, тогда оптимизация потока мощности эти трансформаторы могут улучшить общая мощность электросети.
- Эти трансформаторы часто являются наиболее экономичным и последовательным подходом к управлению энергоснабжением и проектированию систем, позволяя операторам систем передачи получать больше от своих доступных активов.
- Существующие линии передачи могут быть нагружены в направлении теплового края без перегрузки. Так что вложения в новые направления можно отложить.
Приложения
Можно упомянуть следующие ключевых приложений технологии PST :
Эти трансформаторы используются для управления потоком мощности в линиях передачи.Система электроснабжения может использоваться для управления потоком активной мощности между двумя точками путем изменения разности фазовых углов для эквивалентного напряжения.
Этот сдвиг фазового угла может быть достигнут путем размещения этого трансформатора в шунтирующем режиме по отношению к клеммам линии так, чтобы, подключая напряжения, фаза напряжения o / p могла быть сдвинута на разность углов относительно вход в трансформатор. Таким образом, эти трансформаторы можно использовать, чтобы воспользоваться доступной пропускной способностью сети или сделать соединение более безопасным.
Эти трансформаторы также могут использоваться для согласования контрактных обязательств с торговыми действиями на широком региональном уровне с помощью законов физики. Они предлагают важные инструменты для решения непредвиденных поставок и снижения требований к встречной торговле.
Другие приложения становятся возможными благодаря включению последовательных реактивных элементов, нацеленных на повышающую мощность подстанции, разделению резерва на подстанции, развязке сети, управлению потоком мощности в линии через APST (вспомогательные PST) и противообледенительной защите линий передачи высокого напряжения.Эти приложения в основном зависят от сочетания обычных фазосдвигающих трансформаторов и реактивных элементов, чтобы соответствовать ненормальным требованиям для этих трансформаторов.
Итак, это все о фазосдвигающих трансформаторах (квадратурный бустер). Этот вид трансформатора позволяет увеличить использование возобновляемой энергии. Эти трансформаторы оптимизируют использование в противном случае потери, которые происходят в линиях передачи. PST в основном относятся к набору устройств FACTS, и это вентили в сети.Вот вам вопрос, каковы недостатки фазосдвигающего трансформатора?
Трансформаторы с фазовым сдвигом ~ электротехническое ноу-хау
В предыдущей теме, представленной в нашем курсе по трансформаторам EP-3 , я упоминал, что межфазные трансформаторы системы имеют много специальных типов, и наиболее распространенными из этих типов являются:
- Фазосдвигающие трансформаторы
- Трансформаторы постоянного тока
Сегодня я расскажу о первом типе трансформаторов с фазовым сдвигом, как показано ниже.
Введение:
fig (1): Фазовращающий трансформатор 600 МВА
Существующие системы передачи часто эксплуатируются и подвергаются нагрузке на предельные возможности их первоначальной конструкции с целью максимального использования активов. Чтобы гарантировать, что в этих условиях поддерживается экономичная, надежная и безопасная работа сети, становится очевидной необходимость в различных аспектах управления потоками энергии в энергосистемах.Фазосдвигающие трансформаторы помогают контролировать реальный поток мощности в линиях электропередачи и на стыках систем. Они позволяют лучше использовать существующие сети с учетом роста нагрузки.
Фазосдвигающие трансформаторы Определение:
Фазосдвигающий трансформатор (см. Рис.1) — это специальный тип системных промежуточных трансформаторов, которые управляют потоком мощности через определенные линии в сложной сети передачи электроэнергии, обеспечивая возможность подачи напряжения с произвольной фазой. угол в энергосистеме.
Примечание : трансформаторы с фазовым сдвигом применяются в основном в системах высокого напряжения (до 420 кВ), а номинальная пропускная способность довольно велика (до 1630 МВА)
Назначение фазосдвигающих трансформаторов:
- Для управления потоком энергии между двумя большими независимыми энергосистемами
- Для изменения эффективного фазового сдвига между входным напряжением и выходным напряжением линии передачи, таким образом контролируя количество активной мощности, которая может течь в линии.
- Для балансировки нагрузки, когда энергосистемы соединены вместе более чем в одной точке, так что существуют петли, а импедансы в параллельных трактах приводят к нежелательному распределению потока мощности в трактах.
- Для защиты от тепловой перегрузки и повышения устойчивости системы трансмиссии.
Принцип работы:
Чтобы упростить объяснение метода работы, я приведу несколько примеров для разных случаев, а именно:
Пример (1): см. Рис.2
Две энергосистемы с обозначениями A и B будут соединены линией передачи с полным сопротивлением Z, активная мощность будет передаваться из системы A в систему B, если только напряжение слева от линии передачи (U) подает напряжение в правой части линии передачи (UB), это делается с помощью фазосдвигающих трансформаторов, которые подают дополнительное напряжение (∆U) в левую часть линии передачи. (∆U) используется для уравновешивания падения напряжения в линии передачи следующим образом:
рис (2)
∆U — I.Z = Zero
Тогда U = UB + I.Z (как векторная сумма) и UA опередит UB на определенный угол.
Пример (2): см. Рис. 3
Если предыдущие две энергосистемы A и B соединены двумя линиями передачи с импедансами ZA и ZB, в этом случае значения импедансов ZA и ZB будут контролировать поток энергии в двух линиях передачи, что приводит к нежелательному распределению потока мощности.
U1 = U2 + IAZA (как векторная сумма) или
U1 = U2 + IBZB (как векторная сумма)
Для управления этим случаем в одну из двух систем, например, system ( B), таким образом, добавляется напряжение (∆U), что приводит к увеличению тока IB и уменьшению тока IA.
Предполагая нагрузку с единицей PF
U1 = U2 + IAZA (как векторная сумма)
UT = U2 + IBZB (как векторная сумма)
UT = U1 + ∆U = U2 + IAZA + ∆U (как Векторная сумма)
Тогда фазовращающий трансформатор должен иметь вторичное напряжение UT, которое выше первичного напряжения U1, которое должно быть смещено в правильном направлении на угол ð.
Примечания:
- Коэффициент мощности нагрузки имеет большое влияние на определение угла сдвига.
- Импеданс фазосдвигающего трансформатора будет увеличивать полное сопротивление системы и может вызвать необходимость в большем угловом смещении.
- Фазовращающий трансформатор влияет на обмен активной и реактивной мощностью между системами.
- Фазовращающий трансформатор должен иметь возможность изменять угол смещения с соответствующими шагами в определенном диапазоне.
Как создать угол смещения?
Основной способ обеспечения переменного углового смещения (фазового сдвига) между первичным и вторичным напряжением в трансформаторе состоит в том, чтобы соединить обмотку одной ветви трехфазного трансформатора последовательно с обмоткой, расположенной на одной из других. конечности.Кроме того, угловое смещение может быть получено с помощью одножильного трехфазного трансформатора таким же образом, как и у трехжильного трехфазного трансформатора.
Фазовые трансформаторы РПН:
Чтобы подогнать напряжение и ток к имеющимся устройствам РПН, может потребоваться два отдельных трансформатора, один намагничивающий трансформатор и один повышающий трансформатор (см. Рис. 4). В цепи, в которой расположен переключатель, напряжение можно выбрать независимо от системы напряжения энергосистемы.Переключатель ответвлений обычно расположен на вторичной стороне намагничивающего трансформатора.
рис (4)
Примечание : Два трансформатора довольно большие и из-за транспортных ограничений обычно размещаются в разных резервуарах.
Защита фазосдвигающих трансформаторов:
- Требуется специальная схема дифференциальной защиты, поскольку разность фаз между источником и током нагрузки вызывает гораздо более высокую нормальную разность токов, чем в обычных силовых трансформаторах.
- Поскольку в соединении между двумя трансформаторами может произойти опасное короткое замыкание, рекомендуется предусмотреть шинопроводы вокруг проводников, соединяющих вторичную сторону намагничивающего трансформатора с первичной стороной вольтодобавочного трансформатора.
- Защита от перенапряжения должна быть согласована с производителями, чтобы свести к минимуму влияние переходных напряжений, которые могут возникать на обмотках трансформатора, приводя к высоким напряжениям и высокочастотным колебаниям.
в следующей теме я расскажу о втором спец типе
система intertie трансформаторов , которая является трансформаторами HDVC. пожалуйста, продолжайте следить.
Оценка производительности фазосдвигающего трансформатора для интеграции возобновляемых источников энергии
Сиддики А.С., Хан С., Ахсан С., Хан М.И. (2012) Применение фазосдвигающего трансформатора в индийской сети. В: Международная конференция по зеленым технологиям (ICGT). IEEE, стр 186–191
Molapo R, Mbuli N, Ijumba N (2011) Повышение стабильности напряжения и установившихся характеристик мыса коридора с использованием фазосдвигающих трансформаторов. В: IEEE Africon’11. IEEE, pp. 1–6
Вайшья С.Р., Саркар В. (2015) Внедрение зонального ценообразования для большой энергосистемы с использованием фазосдвигающих трансформаторов. В: Международная конференция по технологическим достижениям в энергетике (TAP energy). IEEE, стр. 45–50
Mohsin QK, Lin X, Wang Z, Sunday O, Khalid MS, Zheng P (2014) Иракская сеть 400 кВ, 50 Гц соединяется с Ираном, Турцией и Сирией с использованием фазового сдвига. трансформаторы в управлении и ограничении потока электроэнергии стран.В: Азиатско-Тихоокеанская конференция по энергетике и энергетике IEEE PES (APPEEC). IEEE, pp. 1–6
Vital ALN, Bastos GM, Mendes JC, Neto FC (2017) Фазовый трансформатор при управлении мощностью. В: CIGRE
Родригес А.Б., Да Силва М.Г. (2002) Оценка влияния фазосдвигающего трансформатора на надежность энергетических транзакций. IET
Mănescu L-G, Ruşinaru D, Ciontu M, Buzatu C, Dinu R, Stroică P (2016) Управление перегрузками с использованием диспетчерских или фазосдвигающих трансформаторов.В: 2016 Международная конференция по прикладной и теоретической электроэнергии (ICATE). IEEE, pp. 1–6
Варанаси Дж., Патил А., Трипатхи М.М. (2015) Повышение стабильности энергосистемы при переходных процессах с помощью фазосдвигающего трансформатора. Сеть 5: 6
Google Scholar
Агдам Х.Н. (2011) Анализ фазосдвигающего трансформатора (PST), по управлению перегрузками и профилю напряжения в энергосистеме с помощью MATLAB / simulink toolbox.Res J Appl Sci Eng Technol 3: 650–659
Google Scholar
Трансформаторы, гармонические токи и фазовый сдвиг (2019) Код литературы Hammond Power Solutions Inc.: HPS-TA2 https://www.academia.edu/14546946/Transformers_Harmonic_Currents_and_Phase_Shifting. По состоянию на 11 ноября 2019 г.
Lai J-S, Venkatesh P (2016) Шунтирующий фазовый трансформатор для бортовых выпрямителей, устраняющих гармоники. В: Азиатская конференция по электрификации энергетики, энергетики и транспорта (ACEPT).IEEE, pp 1–5
Ratanapanachote S, Kang M, Enjeti PN (2001) Концепция электронного фазосдвигающего трансформатора с автоматическим подключением для снижения гармоник, генерируемых нелинейными нагрузками в системе распределения электроэнергии. В: 32-я ежегодная конференция специалистов по силовой электронике IEEE (IEEE Cat. No. 01Ch47230). IEEE, pp. 1030–1035
Карвахал Г.М., Плата Г.О., Picon WG, Velasco JCC (2014) Исследование фазосдвигающих трансформаторов в распределительных системах для подавления гармоник.В: Конференция по энергетическим системам университета Клемсона. IEEE, pp. 1–5
Вербумен Дж., Ван Хертем Д., Шавемакер PH, Клинг В.Л., Белманс Р. (2005) Фазосдвигающие трансформаторы: принципы и приложения. В кн .: Международная конференция по энергосистемам будущего. IEEE, p 6
Thompson MJ, Miller H, Burger J (2007) Опыт AEP в защите трех трансформаторов, регулирующих угол сдвига / шестигранник. В: Конференция по энергетическим системам: расширенные измерения, защита, управление, связь и распределенные ресурсы.IEEE, pp 96–105
Ghorbani A, Arablu M (2015) Компенсация заземляющего реле при наличии дельта-гексагонального фазосдвигающего трансформатора. IET Gener Transm Distrib 9: 2091–2098
Статья
Google Scholar
Хан У, Сидху Т.С. (2014) Новый алгоритм защиты дельта-гексагонального фазосдвигающего трансформатора. IET Gener Transm Distrib 8: 178–186
Статья
Google Scholar
Проектирование, испытание и ввод в эксплуатацию первого фазовращающего трансформатора в индийской сети (2019) https://cigreindia.org/CIGRE%20Lib/CIGRE-Paris-Session-2014-papers-Report/A2/A2_205_2014.pdf, по состоянию на 12 ноября 2019
Tran T, Luo L, Xu J, Nguyen M, Zhang Z, Dong S (2012) Новый фазовращающий трансформатор для многоимпульсных выпрямителей. В кн .: Азиатско-Тихоокеанская конференция по энергетике и энергетике. IEEE, pp. 1–6
Gaonkar AD, Rane RG, Wagh SR, Singh NM (2016) Многообмоточный фазосдвигающий трансформатор для 36-импульсного выпрямителя: проектирование и анализ витков обмотки.В: Североамериканский энергетический симпозиум 2016 г. (NAPS). IEEE, pp. 1–6
Linortner G (2014) Фазосдвигающие трансформаторы, конкретные вопросы, касающиеся проектирования и испытаний. В: Международная конференция ICHVE по технике и применению высокого напряжения. IEEE, pp. 1–4
Jimenez JC, Nwankpa CO (2011) Модель схемы фазосдвигающего трансформатора для аналоговой эмуляции потока мощности. В: Международный симпозиум схем и систем IEEE (ISCAS). IEEE, стр. 1864–1867
Юссеф Р.Д. (1993) Фазосдвигающие трансформаторы в потоке нагрузки и анализе короткого замыкания: моделирование и управление. В: Протоколы IEE C (Генерация, передача и распространение). IET, pp. 331–336
Обсуждение конкретных характеристик трансформаторов с фазовым сдвигом (2019) https://e-cigre.org/publication/12-306_1998-phase-shifting-transformers-discussion-of-specific- характеристики. По состоянию на 12 ноября 2019 г.
Niaki SN (2002) Новая стационарная модель и принципы работы фазосдвигающего трансформатора, сопоставимые с новыми устройствами FACTS.В кн .: Известия. Международная конференция по технологиям энергосистем. IEEE, pp. 1450–1457
Grande-Moran C (2012) Моделирование фазосдвигающего трансформатора в PSS ® E. Siemens Energy Inc, Power Technology
Google Scholar
Солиман И.А., Эль-Гани HAA, Азми А.М. (2019) Комплексная схема дифференциальной защиты для трансформаторов, регулирующих угол с шестигранной треугольником. В: Международная ежегодная конференция AEIT (AEIT).IEEE, pp. 1–6
Ohki Y (2016) Строительство нового фазосдвигающего трансформатора [Новости из Японии]. IEEE Electr Insul Mag 32: 44–47
Статья
Google Scholar
Эль-Саади G (1999) Статический фазовращающий трансформатор с переменной структурой для стабилизации энергосистемы. Electr Power Syst Res 50: 71–78
Статья
Google Scholar
Bauer R, Weidner J, Salehinajafabadi S (2015) Стратегии управления фазосдвигающими трансформаторами при долгосрочном развитии сети. В: Международный Конгресс ETG 2015; Die Energiewende-Blueprints для новой энергетической эпохи. VDE, pp 1–7
Лайман У. Дж., Норт Дж. Р. (1938) Применение большого фазосдвигающего трансформатора на взаимосвязанном системном контуре. Electr Eng 57: 579–588
Статья
Google Scholar
El Hraïech A, Ben-Kilani K, Elleuch M (2014) Управление параллельными линиями межсоединений сверхвысокого напряжения с использованием фазосдвигающих трансформаторов. В: 11-я международная мультиконференция IEEE по системам, сигналам и устройствам (SSD14). IEEE, pp. 1–7
Окон Т., Вилкош К. (2016) Модели фазовращателя для анализа установившегося состояния. В кн .: 17-я Международная научная конференция по электроэнергетике (ЭПЭ). IEEE, pp. 1–6
Брезести П., Сфорна М., Аллегранза В., Каневер Д., Вайлати Р. (2004) Применение фазосдвигающих трансформаторов для безопасной и эффективной работы соединительных коридоров.В: Общее собрание энергетического общества IEEE, 2004 г. IEEE, стр. 1192–1197
Беливанис М., Белл К.Р. (2010) Координация фазосдвигающих трансформаторов для улучшения использования передающих сетей. В: Конференция по инновационным технологиям интеллектуальных сетей IEEE PES в Европе (ISGT Europe). IEEE, pp. 1–6
Манхангве Г., Дайер П., Георгиопулос С., Марантес С., Панну М., Матур А.К. (2013) Проектирование, производство и эксплуатация квадратурного бустера на 33 кВ. В: Конференция по энергетике австралийских университетов (AUPEC).IEEE, pp. 1–7
Hupp RL, Suhr FW (1952) Устройство с квадратурным преобразователем напряжения с фазовым сдвигом и его приложения [включает обсуждение]. Trans Am Inst Electr Eng Часть III Система силовых устройств 71: 228–230
Google Scholar
Сакаллиоглу Б (2019) Моделирование и анализ двухжильного асимметричного фазосдвигающего трансформатора. Диссертация, Университет Чукурова
Реализация векторной модели трехфазного фазосдвигающего трансформатора РПН с использованием дельты.
шестиугольное соединение
Описание
Этот блок используется для моделирования фазосдвигающего трансформатора с использованием устройств РПН (РПН)
для введения фазового сдвига между трехфазными напряжениями на двух шинах в трансмиссии
система.Управление фазовым сдвигом в системе передачи влияет в первую очередь на поток активной мощности.
Хотя фазовращающий трансформатор не обеспечивает такой гибкости и скорости, как
FACTS, основанный на силовой электронике, может рассматриваться как базовый регулятор потока мощности. Это
почему он был включен в библиотеку фактов. Динамические характеристики сдвига фазы
трансформатор может быть усилен за счет использования тиристорного переключателя ответвлений вместо механического ответвителя.
сменщик. Поскольку эта модель представляет собой векторную модель, которая не реализует детали текущего
переход от одного ответвления к следующему, вы можете использовать его для моделирования тиристорного фазовращателя.Вы также можете использовать этот блок вместе с трехфазным регулирующим трансформатором РПН (Phasor
Тип) для построения векторных моделей более сложных трансформаторных ФАКТОВ
топологии.
Гексагональное соединение треугольником состоит из трех пар обмоток, соединенных между собой
шестиугольная конфигурация, как показано на рисунке ниже.
Соединение трансформатора с треугольником и гексагональным сдвигом фазы
ψ = 2 × arctan (−k / 3)
Символ | Диапазон |
---|---|
–60 ° ≤ ψ ≤ + 60 ° | |
N = положение РПН | — N отвод ≤ N ≤ + N кран |
k = относительное положение РПН = N / N отвод | –1 ≤ k ≤ +1 |
Каждая фаза состоит из двух связанных обмоток, изображенных параллельно на рисунке: одна отводная
обмотка с двумя РПН и одна обмотка без отводов.Все обмотки имеют одинаковое количество витков.
Два устройства РПН изменяют фазовый сдвиг, перемещая входные клеммы трансформатора (A, B, C) и выходы.
клеммы (a, b, c) симметрично относительно центрального отвода 0. Это шестиугольное соединение треугольником.
имеет то преимущество, что при изменении фазового сдвига сохраняется соотношение напряжений 1: 1.
Когда два устройства РПН перемещают ответвители из центрального положения (0) в конец намотки (положение
Ntap), фазовый сдвиг между входами (ABC) и выходами (abc) варьируется от 0 градусов до 60
градусов.Когда ABC находятся в положении -Ntap, а abc находятся в положении + Ntap, выходные напряжения abc
отстают входные напряжения ABC на 60 градусов. С другой стороны, когда ABC находятся в позиции + Ntap
и abc находятся в позиции −Ntap, выходные напряжения abc опережают входные напряжения ABC на 60
градусов. Для промежуточных положений фазовый сдвиг ψ задается уравнением на рисунке.
Это уравнение предполагает, что все отводы расположены равномерно.
Например, если каждая обмотка с половинным ответвлением состоит из 10 ответвлений (всего 21 ответвление на обмотку).
включая центральный отвод 0), и если клеммы ABC и abc находятся соответственно на отводе −7 и отводе +7,
тогда k = 7/10 = 0.7.
Следовательно, напряжения abc отстают от напряжений ABC на 44 градуса.
Фазовый угол изменяется почти линейно в зависимости от положения РПН, как показано на рисунке ниже.
Изменение фазового сдвига в зависимости от положения РПН
Вы управляете положениями РПН и, следовательно, фазовым сдвигом, посылая импульсы одному из двух
входы блока помечены как «Вверх» и «Вниз». Применение импульса к входу «Вверх» (или «Вниз») перемещает кран
положение вверх (или вниз) при изменении сигнала с 0 на 1.
Механические переключатели ответвлений — относительно медленные устройства. Время, необходимое для перехода от одного нажатия
позиция до следующей составляет от 3 до 10 секунд. Вы указываете это механическое время
задержка в меню блока.
Примечание
РПН используют дополнительные переключатели и резисторы (или индукторы) для передачи тока от
отходящий ответвитель на текущий ответвитель без прерывания тока нагрузки. Во время передачи постукивает
временно закорочены через резисторы или катушки индуктивности.Время передачи (обычно
от 40 мс до 60 мс) является быстрым по сравнению с процессом выбора ответвлений (от 3 до 10 с). Как это
блок реализует векторную модель для исследования переходной устойчивости энергосистем в диапазоне
от секунд до минут, процесс передачи отвода не моделируется и мгновенное нажатие
передача предполагается. Подробная модель дельта-гексагонального фазосдвигающего трансформатора представлена в
пример power_PSTdeltahex
.
Тенденции и прогноз рынка фазосдвигающих трансформаторов до 2027 г.
Рынок фазосдвигающих трансформаторов — введение
Фазосдвигающий трансформатор — это трансформатор особой формы, который используется для управления потоком мощности в сети энергосистемы путем изменения фазы линейного напряжения.В фазосдвигающем трансформаторе поток мощности регулируется путем регулирования фазового сдвига между входным и выходным напряжениями линий передачи, которые внутренне связаны через фазосдвигающий трансформатор. Направление и величина потока мощности регулируются изменением фазового сдвига. В области производства сложной энергии, такой как электростанции, все чаще используются фазосдвигающие трансформаторы, поскольку они делают энергосистему более надежной, сокращают потери при передаче и защищают линии передачи.Еще одним фактором, влияющим на рост фазосдвигающего трансформатора в сети энергосистемы, является его экономическая эффективность по сравнению с другими решениями. Фазосдвигающие трансформаторы в основном используются в линиях электропередачи и на электростанциях.
Рынок фазосдвигающих трансформаторов — конкурентная среда
Группа СГБ-СМИТ
Основанная в 1913 году, группа компаний SGB-SMIT со штаб-квартирой в Регенсбурге, Германия. Компания производит силовые трансформаторы. Компания предлагает трансформаторы средней мощности, трансформаторы большой мощности и масляные распределительные трансформаторы, а также компактные подстанции.Дополнительно компания предоставляет услуги по ремонту и обслуживанию трансформаторов. В августе 2018 года SGB-SMIT Group приобрела SMIT Power Matla, ранее известную как Powertech Transformers, расположенную в Ривонии, Южная Африка, для производства трансформаторов средней мощности и продолжения роста компании в Южной Африке.
Сименс
Компания Siemens, основанная в 1847 году, расположена в Мюнхене, Германия. Компания является пионером в области инфраструктурных и энергетических решений, автоматизации и программного обеспечения для промышленности.Компания производит распределительные устройства высокого напряжения, турбокомпрессоры, паровые турбины, реле и интеллектуальные сетевые системы, а также фазовращающие трансформаторы. Компания предлагает одножильные и двухжильные трансформаторы. В компании работает около 379 000 сотрудников.
Что-то сдерживает рост вашей компании на рынке фазосдвигающих трансформаторов? Спросите брошюру с отчетом
ABB
Компания ABB, основанная в 1988 году, расположена в Цюрихе, Швейцария.Компания является глобальным игроком в производстве продуктов электрификации, промышленной автоматизации, движения, робототехники и дискретной автоматизации. Подразделение электрификации компании предлагает широкий ассортимент продукции, в которую входят аксессуары для проводки, распределительные устройства, кабели, фазовращающие трансформаторы, корпуса, датчики и средства управления. Компания предлагает надежные и эффективные фазосдвигающие трансформаторы, которые используются в промышленности. Группа компаний ABB работает примерно в 100 странах и насчитывает около 147 000 сотрудников.
Некоторые из ключевых игроков, работающих на глобальном рынке фазосдвигающих трансформаторов со значительными изменениями, включают Siemens, ABB, SGB-SMIT Group, Tamini Trasformatori Srl, Baoding Tianwei Baobian Electric Co., Ltd., Southwest Electric Co. и NEO TELE. -TRONIX PVT. LTD. среди прочего.
Рынок фазосдвигающих трансформаторов — динамика
Расширение использования фазосдвигающего трансформатора в сети передачи энергии
Одним из основных движущих факторов роста мирового рынка трансформаторов переключения мощности является более широкое использование трансформаторов переключения мощности в линиях электропередачи.В линии передачи электрическая мощность передается в виде переменного тока от передающего конца к принимающему концу линии. Трансформатор со сдвигом фазы использует первичную и вторичную обмотку со сдвигом фаз для создания разности фаз между источниками и нагрузкой для управления потоком мощности по линиям передачи. Фазосдвигающие трансформаторы способны предотвращать перегрузки, контролируя поток нагрузки между сегментами сети и параллельными линиями. Кроме того, в сети электропередачи используются фазосдвигающие трансформаторы для повышения устойчивости сети.Спрос на взаимосвязанные сети растет во всем мире, в связи с чем вместо модернизации дорогостоящих сетей используются фазосдвигающие трансформаторы, поскольку силовой трансформатор блокирует нежелательный поток энергии из соседних сетей, легко восстанавливается после отключения электроэнергии и является экономичной альтернативой энергоснабжению. управление передачей. Учитывая вышеупомянутые преимущества, предлагаемые фазовращающим трансформатором, ожидается, что в течение прогнозируемого периода на рынке будет наблюдаться значительный рост.Таким образом, ожидается, что увеличение количества фазовращающих трансформаторов в сети электропередач для линий электропередачи и электростанций будет стимулировать рост рынка в течение прогнозируемого периода.
Ищете региональный анализ или конкурентную среду на рынке фазосдвигающих трансформаторов, запросите индивидуальный отчет
Рынок фазосдвигающих трансформаторов — сегментация
Рынок фазосдвигающих трансформаторов можно разделить на следующие категории:
- Технологии
- Тип
- Приложение
- Регион
Сегментация рынка фазосдвигающих трансформаторов — по технологиям
На основе технологии рынок фазосдвигающих трансформаторов можно разделить на:
- Симметричный
- Несимметричный
Сегментация рынка фазосдвигающих трансформаторов — по типу
В зависимости от типа рынок фазосдвигающих трансформаторов можно разделить на:
Сегментация рынка фазосдвигающих трансформаторов — по приложениям
В зависимости от области применения рынок фазосдвигающих трансформаторов можно разделить на:
- Линия передачи
- Повышение стабильности сети
- Электростанции
- Прочие
Это исследование TMR представляет собой всеобъемлющую структуру динамики рынка.В основном он включает критическую оценку пути потребителей или клиентов, текущих и новых направлений деятельности, а также стратегическую основу, позволяющую руководителям по управлению бизнесом принимать эффективные решения.
Нашей ключевой основой является 4-квадрантная структура EIRS, которая предлагает подробную визуализацию четырех элементов:
- Клиент E Карты опыта
- I Наблюдения и инструменты, основанные на исследованиях на основе данных
- Практичность R Результатов для удовлетворения всех бизнес-приоритетов
- S трагические рамки для ускорения пути роста
Цель исследования — оценить текущие и будущие перспективы роста, неиспользованные возможности, факторы, определяющие их потенциал дохода, а также структуру спроса и потребления на мировом рынке, разбив его на региональную оценку.
Комплексно охвачены следующие региональные сегменты:
- Северная Америка
- Азиатско-Тихоокеанский регион
- Европа
- Латинская Америка
- Ближний Восток и Африка
Структура квадранта EIRS в отчете суммирует наш широкий спектр основанных на данных исследований и рекомендаций для CXO, чтобы помочь им принимать более обоснованные решения для своего бизнеса и оставаться лидерами.
Ниже приведен снимок этих секторов.
1. Карта впечатлений клиентов
Исследование предлагает всестороннюю оценку различных путешествий клиентов, имеющих отношение к рынку и его сегментам. Он предлагает различные впечатления клиентов об использовании продуктов и услуг. Анализ позволяет более внимательно изучить их болевые точки и опасения в различных точках контакта с клиентами. Решения для консультаций и бизнес-аналитики помогут заинтересованным сторонам, включая CXO, определить карты клиентского опыта, соответствующие их потребностям.Это поможет им нацелиться на повышение взаимодействия клиентов с их брендами.
2. Анализ и инструменты
Различные идеи в исследовании основаны на тщательно продуманных циклах первичных и вторичных исследований, с которыми аналитики участвуют в ходе исследования. Аналитики и советники TMR применяют отраслевые инструменты количественного анализа клиентов и методологии прогнозирования рынка для получения результатов, что делает их надежными.В исследовании предлагаются не только оценки и прогнозы, но и лаконичная оценка этих цифр в динамике рынка. Эти идеи объединяют основанные на данных исследовательские рамки с качественными консультациями для владельцев бизнеса, CXO, политиков и инвесторов. Эти идеи также помогут их клиентам преодолеть свои страхи.
3. Практические результаты
Результаты, представленные в этом исследовании TMR, являются незаменимым руководством для выполнения всех бизнес-приоритетов, в том числе критически важных.Результаты при внедрении показали ощутимые преимущества для заинтересованных сторон и предприятий отрасли в повышении их производительности. Результаты адаптируются к индивидуальной стратегической структуре. Исследование также иллюстрирует некоторые из недавних тематических исследований по решению различных проблем компаниями, с которыми они столкнулись на пути к консолидации.
4. Стратегические рамки
Исследование дает предприятиям и всем, кто интересуется рынком, возможность сформировать широкие стратегические рамки.Это стало более важным, чем когда-либо, учитывая нынешнюю неопределенность из-за COVID-19. В исследовании обсуждаются консультации по преодолению различных подобных прошлых сбоев и предвидятся новые, чтобы повысить готовность. Эти рамки помогают предприятиям планировать свои стратегические согласования для восстановления после таких разрушительных тенденций. Кроме того, аналитики TMR помогут вам разобраться в сложном сценарии и обеспечить отказоустойчивость в неопределенные времена.
Отчет проливает свет на различные аспекты и дает ответы на актуальные вопросы рынка.Вот некоторые из важных:
1. Какие варианты инвестиций могут быть наилучшими при освоении новых продуктов и услуг?
2. К каким ценностным предложениям следует стремиться предприятиям при финансировании новых исследований и разработок?
3. Какие нормативные акты будут наиболее полезны для заинтересованных сторон в расширении их сети цепочки поставок?
4. В каких регионах в ближайшем будущем может наблюдаться рост спроса в определенных сегментах?
5.Какие из лучших стратегий оптимизации затрат с поставщиками, с которыми некоторые хорошо зарекомендовавшие себя игроки добились успеха?
6. Какие ключевые перспективы использует топ-менеджер, чтобы вывести бизнес на новую траекторию роста?
7. Какие правительственные постановления могут поставить под сомнение статус ключевых региональных рынков?
8. Как новые политические и экономические сценарии повлияют на возможности в ключевых областях роста?
9.Каковы некоторые из возможностей получения прибыли в различных сегментах?
10. Что будет препятствием для входа на рынок новых игроков?
Обладая обширным опытом в создании исключительных рыночных отчетов, Transparency Market Research превратилась в одну из надежных компаний по исследованию рынка среди большого числа заинтересованных сторон и CXO.Каждый отчет Transparency Market Research подвергается тщательной исследовательской деятельности во всех аспектах. Исследователи из TMR внимательно следят за рынком и извлекают полезные точки, способствующие росту. Эти моменты помогают заинтересованным сторонам соответствующим образом разрабатывать свои бизнес-планы.
исследователя TMR проводят исчерпывающие качественные и количественные исследования. Это исследование предполагает использование мнений экспертов рынка, сосредоточение внимания на последних разработках и других.Этот метод исследования отличает TMR от других фирм, занимающихся исследованиями рынка.
Вот как Transparency Market Research помогает заинтересованным сторонам и CXO с помощью отчетов:
Внедрение и оценка стратегического сотрудничества: Исследователи TMR анализируют недавние стратегические действия, такие как слияния, поглощения, партнерства, сотрудничества и совместные предприятия. Вся информация собрана и включена в отчет.
Идеальные оценки размера рынка: В отчете анализируются демографические характеристики, потенциал роста и возможности рынка в течение прогнозируемого периода. Этот фактор приводит к оценке размера рынка, а также дает представление о том, как рынок восстановит рост в течение периода оценки.
Инвестиционное исследование: В отчете основное внимание уделяется текущим и предстоящим инвестиционным возможностям на конкретном рынке.Эти события информируют заинтересованные стороны о текущем инвестиционном сценарии на рынке.
Примечание: Несмотря на то, что были приняты меры для поддержания наивысшего уровня точности отчетов TMR, недавним изменениям, связанным с рынком / поставщиком, может потребоваться время, чтобы отразить их в анализе.
Трансформаторы, гармонические токи
Гармонические токи повсеместно присутствуют в электрических распределительных системах и могут вызывать множество проблем.Поэтому важно понимать, какие решения доступны нам. В этой статье мы рассмотрим различные идеи, которые будут полезны для решения проблем, связанных с качеством электроэнергии.
Фазовый сдвиг и гармоники
Лучший способ устранить гармоники — использовать метод, известный как «фазовый сдвиг». Концепция фазового сдвига предполагает разделение источника питания на несколько выходов; каждый выход сдвигается по фазе с другими выходами с соответствующим углом для подавления гармоник.Идея состоит в том, чтобы сместить гармонические токи, чтобы привести их к фазовому сдвигу на 180 °, чтобы они гасили друг друга.
Следовательно, угловое смещение
- Между двумя трехфазными выходами требуется угол 60 ° для подавления 3 гармонических токов rd
- 30 ° требуется между двумя трехфазными выходами для компенсации гармонических токов 5 -й и 7 -й
- Между двумя трехфазными выходами требуется 15 °, чтобы погасить гармонические токи 11 -й и 13 -й
Например, в случае двух частотно-регулируемых приводов с одинаковыми номиналами установка трансформатора треугольник-звезда (сдвиг фазы 30 ° относительно первичной обмотки) на одном приводе и трансформатора дельта-треугольник (сдвиг фазы 0 ° относительно первичной обмотки) к первичному) на другом приводе дает угловое смещение 30 ° между двумя выходами.На общем первичном питании обоих трансформаторов фазовый сдвиг между системами нейтрализует гармонические токи 5 -й и 7 -й .
Вышеупомянутый подход, т.е. нелинейные нагрузки с фазовым сдвигом, используется для уменьшения влияния определенных гармоник.
Гармоники тока, искажения напряжения и трансформаторы
Математическое уравнение V = RI показывает, что любой ток, протекающий в пределах сопротивления (импеданса), генерирует напряжение на выводах.Это уравнение также применимо к гармоническим токам, протекающим через электрическую систему. Чем выше уровни гармонических токов, тем выше результирующие гармонические напряжения; таким образом создавая искажения в напряжении электрической системы. Поскольку трансформаторы также имеют сопротивление, искажение напряжения появляется на вторичных выводах трансформатора, когда через него протекают гармонические токи.
Следовательно, для уменьшения искажений напряжения могут быть изменены два фактора: уровень гармонических токов и импеданс трансформатора.
Фазовые трансформаторы, рассчитанные на нелинейные нагрузки
Уровень гармонических токов можно снизить с помощью фазосдвигающих трансформаторов. Импеданс играет решающую роль в снижении искажений напряжения.
Фазосдвигающие трансформаторы позволяют подавлять гармонические токи. Более того, эти трансформаторы спроектированы так, чтобы выдерживать дополнительный перегрев, вызванный гармоническими токами. Качество и надежность электрической системы можно значительно повысить за счет использования трансформаторов для подавления гармоник.
Ниже приведены несколько примеров таких трансформаторов с описанием их соответствующего использования.
Трансформатор подавления гармоник
(с использованием углового смещения первично-вторичного 0 ° или -30 °)
Первичная обмотка трансформатора имеет соединение треугольником, а вторичная обмотка — специальное соединение с двумя обмотками. Хотя имеется только один вторичный трехфазный выход, электромагнитное воздействие его вторичной обмотки с зигзагообразным соединением в конечном итоге приводит к гашению гармонических токов 3 -й , 9 -й и 15 -й .Характеристики трансформаторов подавления гармоник включают:
- Способность обрабатывать нелинейные нагрузки.
- Гашение 3-х -й -й, 9-й и 15-й гармоник токов во вторичной обмотке трансформатора, соединенной зигзагом.
- Уменьшение искажений напряжения (напряжение 3-й гармоники уменьшается за счет низкого импеданса нулевой последовательности).
Когда для сдвига фазы используются два трансформатора с соединением треугольником-зигзагом (-30 ° и 0 °), во вторичных обмотках гаснут токи 3-й гармоники.Гармонические токи 5 -й и 7 -й подавляются в общей цепи электропитания (точка общего соединения) к обоим трансформаторам, и искажения напряжения уменьшаются.
Если в системе, состоящей из трансформаторов треугольник-звезда (-30 °), используется один трансформатор треугольник-зигзаг (0 °), то гармонические токи 5 -й и 7 -й , исходящие от трансформатора треугольник-зигзаг (0 °) будет пытаться отменить гармонические токи 5 -й и 7 -й , исходящие от уже присутствующего трансформатора треугольник-звезда (-30 °).Это уменьшает 5 -ю и 7 -ю гармоник в системе.
Трансформатор для подавления гармоник с двумя выходами
(с использованием углового смещения первичного-вторичного 0 ° и -30 °)
Первичная обмотка трансформатора соединена треугольником, а вторичная обмотка соединена с двумя выходами с двумя катушками, каждая из которых рассчитана на половину полной kAV. Хотя угловое смещение составляет всего 30 °, электромагнитный эффект его двойных вторичных обмоток с зигзагообразным соединением заканчивается тем, что нейтрализует 3 -й , 5 -й , 7 -й , 9 -й и 15 -й гармонические токи.Это означает, что HMT с двумя выходами эффективен при подавлении гармоник как от однофазных, так и от трехфазных нелинейных нагрузок. Характеристики трансформатора для подавления гармоник с двумя выходами:
- Способность обрабатывать нелинейные нагрузки.
- Низкоомное подавление гармонических токов 3 -й , 9 -й и 15 -й (вторичная обмотка, соединенная зигзагом).
- Гашение гармонических токов 5 -й и 7 -й (сдвиг фаз между выходами 30 °).
- Уменьшение искажения напряжения (гармоническое напряжение 3 rd , уменьшенное за счет низкого импеданса нулевой последовательности
Коэффициент мощности и гармоники
Коэффициент мощности — это отношение активной мощности (Вт) к полной мощности (ВА). Электроэнергия, поставляемая коммунальными предприятиями, имеет синусоидальную волну напряжения 60 Гц. Если кривые тока и напряжения не совмещены, эффективность электрической системы снижается, а полная мощность превышает активную.В индуктивной системе кривая напряжения опережает кривую тока. В емкостной системе кривая тока опережает кривую напряжения. В общем, говоря о коэффициенте мощности, мы фактически имеем в виду коэффициент смещения.
В последние несколько лет из-за увеличения нелинейных нагрузок нам пришлось учитывать влияние гармоник в электрических системах и модифицировать некоторые математические уравнения. Коэффициент мощности теперь определяется как:
PF до = F d * F расст
Где PF tot = общий коэффициент мощности
F d = коэффициент смещения (как определено выше)
F dist = коэффициент искажения = основной ток / среднеквадратичный ток
Поэтому был добавлен новый термин, «коэффициент искажения», который определяется как основной ток, деленный на среднеквадратичный ток (ток, измеренный с помощью токоизмерительных клещей с истинным среднеквадратичным значением).
Есть два элемента, которые вместе ухудшают коэффициент мощности; индуктивные или емкостные нагрузки. Они влияют на коэффициент смещения и гармонические токи нелинейных нагрузок, что влияет на коэффициент искажения. Таким образом, снижение уровня гармонических токов в системе улучшает коэффициент мощности системы.
Поскольку коммунальные предприятия измеряют общий коэффициент мощности, нам нужно будет проверить значение этих двух факторов, если оно будет исправлено. Хорошая новость заключается в том, что компании, производящие измерительные приборы, теперь оценивают оба этих фактора.Это поможет нам понять причину ухудшения коэффициента мощности и выбрать лучший способ ее улучшения.
Конденсаторы
Конденсаторы
обычно используются в качестве фильтров гармоник или для коррекции коэффициента мощности в промышленных электрических установках. Например, если система не была правильно рассчитана или были внесены определенные модификации без учета существующих параметров, емкостное сопротивление приближается к индуктивному сопротивлению нагрузки на определенной гармонической частоте и создает резонанс в системе.В этом случае в системе возникнут серьезные скачки напряжения и искажения, которые повредят чувствительное электрическое оборудование и сократят срок службы конденсаторов. Таким образом, при применении этой технологии очень важно проконсультироваться со специалистами по электрическим системам.
Пример использования
Электроснабжение четырех компьютерных классов в Алгонкинском колледже разделено между двумя распределительными щитами.
Измерения мощности проводились при установке трансформатора с низким Z на 75 кВА для питания двух панелей.Эти показания показаны в Таблице 1 (на следующей странице).
Этот трансформатор был заменен другим с той же номинальной мощностью, первичная обмотка которого была соединена треугольником, а вторичная обмотка была соединена со специальной обмоткой с двумя выходами, с угловым смещением 30 ° между двумя выходами, причем каждый выход питал один из выходов. панели. Были проведены новые измерения мощности, которые показаны в Таблице 2.
Поскольку измерения проводились в разное время и количество работающих компьютерных станций было разным, между двумя таблицами были небольшие различия в измерениях мощности.
Сравнивая две таблицы, можно увидеть, что зигзагообразный трансформатор с двумя выходами помогает улучшить коэффициент мощности и значительно снижает уровень гармонических токов, вводимых в электрическую систему. Коэффициент мощности компьютерной нагрузки показан в Таблице 1 и Таблице 2 от 0,685 до 0,746. Если используется фазовращающий трансформатор, разница на первичной стороне составляет от 0,882 до 0,982.
ТАБЛИЦА 1
Низкое сопротивление трансформатор | Начальный | Панель # 1 | Панель # 2 | ||||||
А | B | C | А | B | C | А | B | C | |
Напряжение (Вольт) | 573 | 571 | 574 | 199 | 199 | 199 | 198 | 198 | 198 |
Мощность (кВт) | 14.5 | 7,62 | 6.53 | ||||||
Полная мощность (кВА) | 16 | 11 | 9.3 | ||||||
PFtot | .882 | 0,72 | .707 | ||||||
THDv (%) | 2 | 1.9 | 1.6 | 2,6 | 3.9 | 4.2 | 2,8 | 3.9 | 4.3 |
THDi (%) | 55 | 50 | 52 | 33.7 | 88,2 | 58,1 | 98,6 | 13,4 | 99,5 |
THDv (%) 3-я гармоника | .3 | .5 | .5 | 1.3 | 2,4 | 2,4 | 1.2 | 2,6 | 2.2 |
THDv (%) 5-я гармоника | 2 | 1.6 | 1.3 | 1.9 | 2,6 | 3 | 2.2 | 2,5 | 3.2 |
THDv (%) 7-я гармоника | .2 | .4 | .1 | .7 | 1 | 1.1 | .8 | .9 | 1 |
THDi (%) 3-я гармоника | 7.7 | 10,7 | 5,4 | 79,5 | 72,2 | 80,6 | 81,4 | 81.5 | 82,5 |
THDi (%) 5-я гармоника | 51,5 | 43,5 | 47,4 | 45.3 | 45,5 | 46,5 | 50,5 | 48,5 | 49,8 |
THDi (%) 7-я гармоника | 17.3 | 21,2 | 18,6 | 14,4 | 19,2 | 17,8 | 21,9 | 18.6 | 22,6 |
ТАБЛИЦА 2
Двойной выход соединены зигзагом трансформатор | Начальный | Панель # 1 | Панель # 2 | ||||||
А | B | C | А | B | C | А | B | C | |
Напряжение (Вольт) | 570 | 570 | 571 | 197 | 197 | 198 | 198 | 198 | 198 |
Мощность (кВт) | 19.1 | 8,4 | 9,7 | ||||||
Полная мощность (кВА) | 19.4 | 12,3 | 13 | ||||||
PFtot | .986 | 0,685 | 0,746 | ||||||
THDv (%) | 2.5 | 2,4 | 2,5 | 2,8 | 2,6 | 2,9 | 4.6 | 4,7 | 4.7 |
THDi (%) | 19,6 | 18,4 | 18 | 39,7 | 72,4 | 34 | 57.6 | 14,7 | 59,4 |
THDv (%) 3-я гармоника | .3 | .3 | .3 | .5 | .6 | .2 | .5 | .7 | .1 |
THDv (%) 5-я гармоника | 2.3 | 2.1 | 2.3 | 1.9 | 1.6 | 1,7 | 4.1 | 4.4 | 4.3 |
THDv (%) 7-я гармоника | .5 | .3 | .5 | 1.6 | 1.6 | 2 | .5 | .6 | .7 |
THDi (%) 3-я гармоника | 4,2 | 6,3 | 3,8 | 85.8 | 77,5 | 82,8 | 73,1 | 74,1 | 75,7 |
THDi (%) 5-я гармоника | 11.6 | 10,7 | 8,2 | 61 | 56,5 | 58,9 | 38,6 | 40 | 44.6 |
THDi (%) 7-я гармоника | 14 | 12,8 | 14,8 | 33,5 | 33,4 | 32.3 | 9,8 | 11.1 | 15.5 |
Заключение
Тщательное понимание проблем, связанных с электрическими системами, поможет нам найти лучшие решения. По оценкам, в настоящее время более 70% электрических нагрузок являются нелинейными. Нелинейные нагрузки будут продолжать расти из-за распространения новых технологий, таких как зарядка электромобилей.Ухудшение коэффициента мощности часто будет вызвано гармоническими токами (коэффициент искажения), а не индуктивными нагрузками (коэффициент смещения).
Хотя это и не обсуждается в этой статье, комбинация трансформаторов для подавления гармоник, сетевых реакторов и изолирующих трансформаторов привода обеспечивает самый простой и наиболее экономичный метод устранения проблем с качеством электроэнергии в системе. В качестве проверенного окончательного решения можно использовать активные фильтры гармоник (AHF) для исправления любых оставшихся проблем с гармониками, чтобы гарантировать, что объект будет соответствовать таким стандартам, как IEEE-519 2014.
Чтобы найти подходящую технику для коррекции коэффициента мощности и уменьшения гармонических токов в нашей системе, необходимо учитывать следующее:
- Определите составляющие общего коэффициента мощности.