RU2630778C1 - Device for neutralizing equalizing current in neutral bus of three-phase power transmission line - Google Patents
Device for neutralizing equalizing current in neutral bus of three-phase power transmission line Download PDFInfo
- Publication number
- RU2630778C1 RU2630778C1 RU2016146660A RU2016146660A RU2630778C1 RU 2630778 C1 RU2630778 C1 RU 2630778C1 RU 2016146660 A RU2016146660 A RU 2016146660A RU 2016146660 A RU2016146660 A RU 2016146660A RU 2630778 C1 RU2630778 C1 RU 2630778C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- phase
- transformer
- equalizing current
- bus
- zero
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/26—Arrangements for eliminating or reducing asymmetry in polyphase networks
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/50—Arrangements for eliminating or reducing asymmetry in polyphase networks
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в трехфазных линиях электропередачи при различных пофазных нагрузках с целью энергосбережения.The invention relates to electrical engineering and can be used in three-phase power lines at various phase-to-phase loads with the aim of energy conservation.
Известны средства, понижающие так называемый перекос фазных напряжений на основе управляемых шунтирующих реакторов трансформаторного типа (УШРТ) и симметрирующих трансформаторов (СТ), рассмотренных в работах [1-7].Known means that reduce the so-called phase-voltage imbalance based on controlled transformer-type shunt reactors (USHRT) and balancing transformers (ST), considered in [1-7].
Недостатком известных устройств является не устранение с их помощью уравнительного тока в нулевой шине четырехпроводной линии электропередачи, вызванного от подключения к фазам неодинаковых нагрузок. При этом в нулевой шине протекает уравнительный ток, что увеличивает потери электроэнергии при ее транспортировке.A disadvantage of the known devices is their elimination of equalizing current in the zero bus of a four-wire power line caused by uneven loads being connected to the phases. At the same time, an equalizing current flows in the zero bus, which increases the loss of electricity during its transportation.
Указанный недостаток устраняется в заявляемом устройстве.The specified disadvantage is eliminated in the inventive device.
Целью изобретения является снижение потерь электроэнергии при ее транспортировке по четырехпроводной линии.The aim of the invention is to reduce energy losses during its transportation through a four-wire line.
Поставленная цель достигается в заявляемом устройстве нейтрализации уравнительного тока в нулевой шине трехфазной линии электропередачи, связанной с трансформаторной подстанцией с одной стороны и потребителем с варьируемыми пофазными нагрузками, включаемыми по схеме звезды, с другой стороны, отличающемся тем, что в нем использован однофазный трансформатор с тремя одинаковыми первичными обмотками, начала которых подключены к нулевым выводам вторичных обмоток фазных напряжений силового трехфазного трансформатора подстанции, а их концы соединены между собой в узел, а вторичная обмотка этого трансформатора подключена встречно-последовательно между указанным узлом и нулевой шиной линии, при этом число витков этой обмотки выбрано так, что индуцируемое в ней напряжение, пропорциональное уравнительному току как геометрической сумме фазных токов, равно и направлено встречно напряжению, которое падало бы в сопротивлении нулевой шины от протекания уравнительного тока в ней в отсутствие данного устройства.The goal is achieved in the inventive device for neutralizing the surge current in the zero bus of a three-phase power line connected to a transformer substation on the one hand and a consumer with variable phase loads switched according to the star circuit, on the other hand, characterized in that it uses a single-phase transformer with three identical primary windings, the beginnings of which are connected to the zero terminals of the secondary windings of the phase voltages of the power three-phase transformer of the substation, and their The cores are connected to each other in a node, and the secondary winding of this transformer is connected in series between the indicated node and the zero line bus, while the number of turns of this winding is chosen so that the voltage induced in it, proportional to the equalizing current as the geometric sum of phase currents, is equal to directed opposite the voltage that would fall in the resistance of the zero bus from the flow of surge current in it in the absence of this device.
Достижение поставленной цели в заявляемом устройстве объясняется возбуждением во вторичной обмотке однофазного трансформатора напряжения, вектор которого пропорционален по модулю вектору суммарного тока всех трех фаз и совпадает по фазе с фазой уравнительного тока, и это напряжение выбрано равным напряжению rНШ IУР, где rНШ - сопротивление нулевой шины в линии, а IУР - величина уравнительного тока в отсутствие заявляемого устройства, а это напряжение является встречно направленным по отношению к напряжению rНШ IУР при соответствующем подключении вторичной обмотки однофазного трансформатора между узлом и нулевой шиной линии электропередачи.The achievement of the goal in the claimed device is explained by the excitation in the secondary winding of a single-phase voltage transformer, the vector of which is proportional to the vector of the total current of all three phases and coincides in phase with the phase of the surge current, and this voltage is chosen equal to the voltage r NS I UR , where r NS - the resistance of the zero bus in the line, and I UR is the value of the surge current in the absence of the claimed device, and this voltage is counter-directional with respect to the voltage r NSH I UR with the corresponding connecting the secondary winding of a single-phase transformer between the node and the zero bus of the power line.
Заявляемое устройство понятно из представленной схемы его подключения между силовым трехфазным трансформатором подстанции (ячейки ЗРУ) и линией электропередачи. Эта схема представлена на рис. 1 и включает следующие элементы:The inventive device is understandable from the presented diagram of its connection between a three-phase power substation transformer (switchgear cubicle) and a power line. This diagram is shown in Fig. 1 and includes the following elements:
1 - силовой трехфазный трансформатор,1 - power three-phase transformer,
2 - однофазный трансформатор с тремя одинаковыми первичными обмотками и одной суммирующей вторичной обмоткой,2 - single-phase transformer with three identical primary windings and one summing secondary winding,
3 - трехфазный автомат-выключатель,3 - three-phase circuit breaker,
4 - регулируемые фазные нагрузки потребителя.4 - adjustable phase loads of the consumer.
На рис. 2 показано формирование уравнительного тока IУР в нулевой шине линии электропередачи. Тонкими стрелками показаны фазные токи при различных пофазных нагрузках 4, толстой стрелкой - вектор уравнительного тока.In fig. 2 shows the formation of equalizing current I UR in the zero bus of the power line. Thin arrows show phase currents at
Рассмотрим схему заявляемого устройства и его работу.Consider the circuit of the claimed device and its operation.
Первичная обмотка силового трехфазного трансформатора 1 подключена по схеме звезды к трехпроводной высоковольтной линии электропередачи ВЛ-10 кВ. Фазные концы трех вторичных обмоток через трехфазный автомат-выключатель 3 соединены с фазными проводниками линии электропередачи ВЛ-0,4 кВ. Нулевые выводы трех вторичных обмоток силового трансформатора 1 подключены соответственно к трем началам трех одинаковых первичных обмоток однофазного трансформатора 2, концы которых соединены вместе в узел. Вторичная обмотка однофазного трансформатора 2 подключена своим концом к указанному узлу, а ее начало - к нулевой шине четырехпроводной линии электропередачи ВЛ-0,4 кВ. Такое включение вторичной обмотки однофазного трансформатора 2 приводит к нейтрализации (в пределе к обнулению) уравнительного тока в нулевой шине линии электропередачи, если на вторичной обмотке формируется напряжение, равное rНШ IУР, причем значение уравнительного тока является результатом геометрического сложения векторов фазных токов, как это показано на рис. 2. На вторичной обмотке однофазного (суммирующего) трансформатора 2 индуцируемое напряжение находится в фазе с фазой уравнительного тока, его величина должна быть выбрана равной величине rНШ IУР, что достигается подбором числа витков во вторичной обмотке трансформатора 2. Поскольку напряжение rНШ IУР - суть произведение произвольной переменной IУР и некоторой известной константы rНШ, то ясно, что подбор числа витков вторичной обмотки производится с учетом только этой константы и не зависит от величины уравнительного тока, так как возбуждаемое во вторичной обмотке напряжение прямо пропорционально величине уравнительного тока.The primary winding of the power three-
Величина уравнительного тока определяется однозначно из построения геометрической суммы векторов фазных токов I1, I2 и I3, в общем случае не равных между собой и с начальными фазами, отличающимися друг от друга на 120°. Пусть вектор I1 совпадает с осью ординат декартовой системы координат. Тогда сложение векторов I2 и I3, как видно на рис. 2, задает промежуточный вектор I* (отмечен пунктирной стрелкой), модуль которого находится из выражения I*=[0,75(I2-I3)2+0,25(I2+I3)2]1/2. Аргумент этого вектора, то есть начальная фаза тока I*, находится из выражения ϕ*=arctg [1,732 (I2-I3) / / (I2+I3)]. Следовательно, угол между векторами I1 и I*, как нетрудно понять, равен π - ϕ*. Проекция вектора I* на ось ординат равна - 0,5 (I2+I3), а на ось абсцисс 0,866 (I2-I3), тогда сложение векторов I1 и I* дает для модуля искомого вектора IУР следующие проекции: на ось ординат I1 - 0,5(I2+I3) и на ось абсцисс 0.866(I2 - I3), следовательно, модуль вектора уравнительного тока находится из выражения IУР={[I1-0,5(I2+I3)]2+0,75(I2--I3)2}=[I1 2-0,25(I2 2+I3 2)-0,5 I2 I3]. Справедливость этого выражения легко доказывается подстановкой I1=I2=I3, при которой получаем IУР=0, как при симметричных пофазовых нагрузках у потребителя. Значение начальной фазы получаемого уравнительного тока для рассматриваемого устройства не имеет значения (эта фаза может находиться в пределах от 0 до 2π), поскольку эта же фаза сохраняется и в напряжении rНШ IУР, индуцируемом во вторичной обмотке однофазного трансформатора 2.The value of the surge current is determined uniquely from the construction of the geometric sum of the vectors of phase currents I 1 , I 2 and I 3 , in the general case not equal to each other and with the initial phases differing by 120 ° from each other. Let the vector I 1 coincide with the ordinate axis of the Cartesian coordinate system. Then the addition of vectors I 2 and I 3 , as can be seen in Fig. 2, defines an intermediate vector I * (marked by a dashed arrow), the module of which is found from the expression I * = [0.75 (I 2 -I 3 ) 2 +0.25 (I 2 + I 3 ) 2 ] 1/2 . The argument of this vector, that is, the initial phase of the current I *, is found from the expression ϕ * = arctg [1,732 (I 2 -I 3 ) / / (I 2 + I 3 )]. Therefore, the angle between the vectors I 1 and I *, as is easy to understand, is equal to π - ϕ *. The projection of the vector I * on the ordinate axis is - 0.5 (I 2 + I 3 ), and on the abscissa axis 0.866 (I 2 -I 3 ), then the addition of the vectors I 1 and I * gives the following projections for the module of the desired vector I UR : on the ordinate axis I 1 - 0.5 (I 2 + I 3 ) and on the abscissa axis 0.866 (I 2 - I 3 ), therefore, the modulus of the surge current vector is found from the expression I UR = {[I 1 -0.5 (I 2 + I 3 )] 2 +0.75 (I 2 --I 3 ) 2 } = [I 1 2 -0.25 (I 2 2 + I 3 2 ) -0.5 I 2 I 3 ] . The validity of this expression is easily proved by substituting I 1 = I 2 = I 3 , in which we obtain I UR = 0, as with symmetrical phase-phase loads by the consumer. The value of the initial phase of the resulting surge current for the device in question does not matter (this phase can be in the range from 0 to 2π), since the same phase is also preserved in the voltage r НС I УР induced in the secondary winding of the single-
Подбор числа витков во вторичной обмотке трансформатора 2 требует предварительного измерения сопротивления rНШ нулевой шины линии электропередачи, что просто выполняется для конкретной линии. Таким образом, для разных линий электропередачи потребуется разное количество витков вторичной обмотки трансформатора 2. В целях унификации устройства применительно к разным по сопротивлению rНШ линиям следует выполнить вторичную обмотку этого трансформатора либо многоотводной с переключателем, либо в форме ЛАТР, а с плавной регулировкой напряжения от вторичной обмотки. Эта регулировка делается один раз применительно к конкретной линии электропередачи.The selection of the number of turns in the secondary winding of the
Пример. Пусть фазные токи равны 100, 30 и 50 А. Тогда уравнительный ток будет равен 91,65 А, что при сопротивлении нулевой шины в 0,5 Ом создаст дополнительную потерю энергии в нулевой шине электропередачи мощностью 4,2 кВт при rНШ IУР=45,8 В без использования заявляемого устройства. При этом во вторичной обмотке однофазного трансформатора 2 будет вырабатываться напряжение 45,8 В. При общей потребляемой мощности в 39,6 кВт потери в фазных проводниках линии с сопротивлениями по 0,5 Ом каждый составят 16,2 кВт, то есть к.п.д. энергопередачи будет 71% с применением данного устройства и только 66% без его применения. Здесь напряжения в фазных нагрузках потребителя полагалось стабильным и равным 220 В.Example. Let the phase currents be 100, 30 and 50 A. Then the surge current will be 91.65 A, which, with a zero bus resistance of 0.5 Ohms, will create additional energy loss in the zero power transmission bus with a power of 4.2 kW at r NS I UR = 45.8 V without using the inventive device. In this case, a voltage of 45.8 V will be generated in the secondary winding of a single-
Применение заявляемого устройства нейтрализации уравнительного тока позволяет существенно снизить потери электрической энергии при ее транспортировке на значительные расстояния и найдет широкое распространение в интеллектуальной электроэнергетике будущего.The use of the inventive device for neutralizing surge current can significantly reduce the loss of electric energy during its transportation over significant distances and will be widely used in the intellectual power industry of the future.
ЛитератураLiterature
1. Василенко В.Д. Симметрирующий трансформатор, Патент РФ №2521864, опубл. в бюлл. от 10.07.14.1. Vasilenko V.D. Balancing transformer, RF Patent No. 2521864, publ. in the bull. from 07/10/14.
2. Василенко В.Д., Евдокимов В.В. Трехфазное симметрирующее устройство, Патент РФ №2314620, опубл. в бюлл. от 04.01.2008.2. Vasilenko V.D., Evdokimov V.V. Three-phase balancing device, RF Patent No. 2314620, publ. in the bull. from 01/04/2008.
3. Василенко В.Д. Трехфазное симметрирующее устройство, Патент РФ №2453965, опубл. в бюлл. от 20.06.2012.3. Vasilenko V.D. Three-phase balancing device, RF Patent No. 2453965, publ. in the bull. from 06/20/2012.
4. Александров Г.Н. Управляемый шунтирующий реактор трансформаторного типа, Труды ЛПИ им. М.И. Калинина, Л., 1990.4. Alexandrov G.N. Transformer-type controlled shunt reactor, Proceedings of the LPI named after M.I. Kalinina, L., 1990.
5. Александров Г.Н., Лунин В.П. Управляемые реакторы, изд. 3-е Центра подготовки кадров энергетики, СП.5. Alexandrov G.N., Lunin V.P. Controlled Reactors, ed. 3rd Energy Training Center, SP.
6. Мологин Д.С., Чуприков B.C. Реализация пилотного проекта CSRT в энергосистеме «Norte de Angola», «Энергоэксперт», №1, 2010.6. Mologin D.S., Chuprikov B.C. Implementation of a CSRT pilot project in the Norte de Angola energy system, EnergyExpert, No. 1, 2010.
7. Демин А.И., Татаренко А.В., Чуприков B.C. Применение УШРТ 220 кВ 60 Мквар для нормализации режимов работы энергосистемы «Norte de Angola», Материалы VI Международной н/т конференции «Энергосбережение в промышленности», М., 17-18.03.2010.7. Demin A.I., Tatarenko A.V., Chuprikov B.C. The use of UShRT 220 kV 60 Mkvar to normalize the operating modes of the Norte de Angola power system, Materials of the VI International Conference on Energy Saving in Industry, Moscow, March 17-18, 2010.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016146660A RU2630778C1 (en) | 2016-11-28 | 2016-11-28 | Device for neutralizing equalizing current in neutral bus of three-phase power transmission line |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016146660A RU2630778C1 (en) | 2016-11-28 | 2016-11-28 | Device for neutralizing equalizing current in neutral bus of three-phase power transmission line |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2630778C1 true RU2630778C1 (en) | 2017-09-13 |
Family
ID=59893880
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016146660A RU2630778C1 (en) | 2016-11-28 | 2016-11-28 | Device for neutralizing equalizing current in neutral bus of three-phase power transmission line |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2630778C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2813005C1 (en) * | 2023-08-18 | 2024-02-06 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | METHOD OF POWER SUPPLY TO CONSUMERS IN CASE OF DAMAGE TO PHASE OF 110 kV ELECTRICAL NETWORK |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0638538A (en) * | 1992-07-17 | 1994-02-10 | Meidensha Corp | Three-phase output voltage balanced system for uninterruptible power source |
RU2314620C2 (en) * | 2003-07-02 | 2008-01-10 | Общество с ограниченной ответственностью (ООО) "Интер Электро-XXI век" | Three-phased balancing device |
RU2521864C2 (en) * | 2012-07-03 | 2014-07-10 | Валерий Дмитриевич Василенко | Three-phase balancing device |
JP6038538B2 (en) * | 2012-08-13 | 2016-12-07 | ニッタ株式会社 | Shaft structure, male member, and female member |
-
2016
- 2016-11-28 RU RU2016146660A patent/RU2630778C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0638538A (en) * | 1992-07-17 | 1994-02-10 | Meidensha Corp | Three-phase output voltage balanced system for uninterruptible power source |
RU2314620C2 (en) * | 2003-07-02 | 2008-01-10 | Общество с ограниченной ответственностью (ООО) "Интер Электро-XXI век" | Three-phased balancing device |
RU2521864C2 (en) * | 2012-07-03 | 2014-07-10 | Валерий Дмитриевич Василенко | Three-phase balancing device |
JP6038538B2 (en) * | 2012-08-13 | 2016-12-07 | ニッタ株式会社 | Shaft structure, male member, and female member |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2813005C1 (en) * | 2023-08-18 | 2024-02-06 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | METHOD OF POWER SUPPLY TO CONSUMERS IN CASE OF DAMAGE TO PHASE OF 110 kV ELECTRICAL NETWORK |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8553440B1 (en) | Power conversion circuits | |
US9013258B2 (en) | Rectifier transformer | |
Madani et al. | Inrush current limiter based on three-phase diode bridge for Y-yg transformers | |
JP6253258B2 (en) | Power converter | |
US9136776B2 (en) | Current supply arrangement for the rectifying three-phase AC current into multi-pulse DC current | |
RU2365019C1 (en) | Current phase-to-phase distributor | |
RU2630778C1 (en) | Device for neutralizing equalizing current in neutral bus of three-phase power transmission line | |
US20130293010A1 (en) | Current supply arrangement with a first and a second current supply device, wherein the second current supply device is connected to the first current supply device | |
JP2012231567A (en) | Three-phase inverter type power generator | |
RU2379818C1 (en) | Device for interphase current distribution | |
RU2552377C2 (en) | Voltage balancer in three-phase network | |
JP2017055496A (en) | Method and apparatus for controlling series resonance type power supply device | |
Panfilov et al. | Controlled phase shifters model for power grid operating modes calculation | |
RU2017113834A (en) | DEVICE FOR STABILIZING ELECTRIC NETWORK PARAMETERS | |
RU2697259C1 (en) | Device for per-phase compensation of reactive power | |
RU2674753C2 (en) | Single-phase load on three-phase network phases uniform distribution device | |
US10345831B2 (en) | Methods and systems for using a tapped transformer to generate voltage sags | |
RU2012147667A (en) | METHOD FOR MATCHING A HETEROGENEOUS FOUR WIRE NONSymmetric ELECTRIC TRANSMISSION LINE WITH ELECTRIC LOAD | |
RU2656380C1 (en) | Controlled reactor (options) | |
RU2668086C2 (en) | Three-phase single-phase transformer | |
RU2660936C1 (en) | Three-phase balancing system | |
RU2641649C1 (en) | Device for symmetrization and stabilization of three-phase voltage | |
RU187850U1 (en) | MULTI-PHASE RECTIFIER | |
RU2743251C1 (en) | Ac voltage regulator in three-phase network | |
RU2659087C2 (en) | Three-phase ac voltage converter into the dc voltage |