Фазоповоротні трансформаторні пристрої зі штучною комутацією тиристорів для поперечного та поздовжньо-поперечного регулювання напруги
Розглянуто аспекти розробки силових схем фазоповоротних трансформаторних пристроїв (ФПТП) зі штучною комутацією тиристорів перемикаючого пристрою для «поперечного» та «поздовжньо-поперечного» регулювання напруги в трифазній системі. Виконано імітаційне моделювання режимів роботи ФПТП для різних знач...
Gespeichert in:
| Datum: | 2014 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
Інститут електродинаміки НАН України
2014
|
| Schriftenreihe: | Технічна електродинаміка |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/121879 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Фазоповоротні трансформаторні пристрої зі штучною комутацією тиристорів для поперечного та поздовжньо-поперечного регулювання напруги / А.Ф. Жаркін, В.О. Новський, Д.О. Малахатка // Технічна електродинаміка. — 2014. — № 4. — С. 38-40. — Бібліогр.: 4 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-121879 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1218792017-06-22T03:02:36Z Фазоповоротні трансформаторні пристрої зі штучною комутацією тиристорів для поперечного та поздовжньо-поперечного регулювання напруги Жаркін, А.Ф. Новський, В.О. Малахатка, Д.О. Електроенергетичні комплекси, системи та керування ними Розглянуто аспекти розробки силових схем фазоповоротних трансформаторних пристроїв (ФПТП) зі штучною комутацією тиристорів перемикаючого пристрою для «поперечного» та «поздовжньо-поперечного» регулювання напруги в трифазній системі. Виконано імітаційне моделювання режимів роботи ФПТП для різних значень його потужності при нормальних і аварійних режимах системи. Результати проведених досліджень дозволяють оптимізувати алгоритми керування ключовими елементами ФПТП у різних режимах. Рассмотрены аспекты разработки силовых схем фазоповоротных трансформаторных устройств (ФПТУ) с искусственной коммутацией тиристоров переключающего устройства для поперечного и продольно-попереч- ного регулирования напряжения в трехфазной системе. Выполнено имитационное моделирование режимов работы ФПТУ для различных значений его мощности при нормальных и аварийных режимах системы. Результаты проведенных исследований позволяют оптимизировать алгоритмы управления ключевыми элементами ФПТУ в различных режимах. The aspects of development of phase-shifting transformer devices (PSTD) circuits for transversal and longitudinaltransversal voltage regulation in three-phase system using forced commutation thyristor in switching device are considered. Simulation modes of PSTD for different values of its power under normal and emergency operation system are performed. The research results allow to optimize control algorithms of PSTD switch elements in different operational modes. 2014 Article Фазоповоротні трансформаторні пристрої зі штучною комутацією тиристорів для поперечного та поздовжньо-поперечного регулювання напруги / А.Ф. Жаркін, В.О. Новський, Д.О. Малахатка // Технічна електродинаміка. — 2014. — № 4. — С. 38-40. — Бібліогр.: 4 назв. — укр. 1607-7970 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/121879 621.314 uk Технічна електродинаміка Інститут електродинаміки НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| topic |
Електроенергетичні комплекси, системи та керування ними Електроенергетичні комплекси, системи та керування ними |
| spellingShingle |
Електроенергетичні комплекси, системи та керування ними Електроенергетичні комплекси, системи та керування ними Жаркін, А.Ф. Новський, В.О. Малахатка, Д.О. Фазоповоротні трансформаторні пристрої зі штучною комутацією тиристорів для поперечного та поздовжньо-поперечного регулювання напруги Технічна електродинаміка |
| description |
Розглянуто аспекти розробки силових схем фазоповоротних трансформаторних пристроїв (ФПТП) зі штучною комутацією тиристорів перемикаючого пристрою для «поперечного» та «поздовжньо-поперечного» регулювання напруги в трифазній системі. Виконано імітаційне моделювання режимів роботи ФПТП для різних значень його потужності при нормальних і аварійних режимах системи. Результати проведених досліджень дозволяють оптимізувати алгоритми керування ключовими елементами ФПТП у різних режимах. |
| format |
Article |
| author |
Жаркін, А.Ф. Новський, В.О. Малахатка, Д.О. |
| author_facet |
Жаркін, А.Ф. Новський, В.О. Малахатка, Д.О. |
| author_sort |
Жаркін, А.Ф. |
| title |
Фазоповоротні трансформаторні пристрої зі штучною комутацією тиристорів для поперечного та поздовжньо-поперечного регулювання напруги |
| title_short |
Фазоповоротні трансформаторні пристрої зі штучною комутацією тиристорів для поперечного та поздовжньо-поперечного регулювання напруги |
| title_full |
Фазоповоротні трансформаторні пристрої зі штучною комутацією тиристорів для поперечного та поздовжньо-поперечного регулювання напруги |
| title_fullStr |
Фазоповоротні трансформаторні пристрої зі штучною комутацією тиристорів для поперечного та поздовжньо-поперечного регулювання напруги |
| title_full_unstemmed |
Фазоповоротні трансформаторні пристрої зі штучною комутацією тиристорів для поперечного та поздовжньо-поперечного регулювання напруги |
| title_sort |
фазоповоротні трансформаторні пристрої зі штучною комутацією тиристорів для поперечного та поздовжньо-поперечного регулювання напруги |
| publisher |
Інститут електродинаміки НАН України |
| publishDate |
2014 |
| topic_facet |
Електроенергетичні комплекси, системи та керування ними |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/121879 |
| citation_txt |
Фазоповоротні трансформаторні пристрої зі штучною комутацією тиристорів для поперечного та поздовжньо-поперечного регулювання напруги / А.Ф. Жаркін, В.О. Новський, Д.О. Малахатка // Технічна електродинаміка. — 2014. — № 4. — С. 38-40. — Бібліогр.: 4 назв. — укр. |
| series |
Технічна електродинаміка |
| work_keys_str_mv |
AT žarkínaf fazopovorotnítransformatornípristroízíštučnoûkomutacíêûtiristorívdlâpoperečnogotapozdovžnʹopoperečnogoregulûvannânaprugi AT novsʹkijvo fazopovorotnítransformatornípristroízíštučnoûkomutacíêûtiristorívdlâpoperečnogotapozdovžnʹopoperečnogoregulûvannânaprugi AT malahatkado fazopovorotnítransformatornípristroízíštučnoûkomutacíêûtiristorívdlâpoperečnogotapozdovžnʹopoperečnogoregulûvannânaprugi |
| first_indexed |
2025-07-08T20:43:29Z |
| last_indexed |
2025-07-08T20:43:29Z |
| _version_ |
1837112925228105728 |
| fulltext |
38 ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2014. № 4
УДК 621.314
ФАЗОПОВОРОТНІ ТРАНСФОРМАТОРНІ ПРИСТРОЇ ЗІ ШТУЧНОЮ КОМУТАЦІЄЮ ТИРИСТОРІВ
ДЛЯ ПОПЕРЕЧНОГО ТА ПОЗДОВЖНЬО-ПОПЕРЕЧНОГО РЕГУЛЮВАННЯ НАПРУГИ
А.Ф.Жаркін, чл.-кор. НАН України, В.О.Новський, докт.техн.наук, Д.О.Малахатка
Інститут електродинаміки НАН України,
пр. Перемоги, 56, Київ-57, 03680, Україна,
e-mail: novsky@ied.org.ua
Розглянуто аспекти розробки силових схем фазоповоротних трансформаторних пристроїв (ФПТП) зі штучною
комутацією тиристорів перемикаючого пристрою для «поперечного» та «поздовжньо-поперечного» регулю-
вання напруги в трифазній системі. Виконано імітаційне моделювання режимів роботи ФПТП для різних значень
його потужності при нормальних і аварійних режимах системи. Результати проведених досліджень дозволяють
оптимізувати алгоритми керування ключовими елементами ФПТП у різних режимах. Бібл. 4, рис. 3.
Ключевые слова: фазоповоротний трансформаторний пристрій, тиристор, штучна комутація.
Досягнення силової та інформаційної електроніки дозволяють забезпечити як технічну та економічну
ефективність перетворення параметрів електричної енергії, так і оптимізацію управління електроенергетичними
системами. Сьогодні в розвинених країнах все більше уваги приділяється питанням впровадження в електро-
енергетиці «інтелектуальних» технологій («Smart Grid») як основи майбутнього розвитку електроенергетики
для надійного, якісного і ефективного енергозабезпечення споживачів за рахунок гнучкої взаємодії всіх видів
генерації, електричних мереж і споживачів на базі єдиної «інтелектуальної» ієрархічної системи управління.
Важливим елементом реалізації концепції «Smart Grid» є «технологія» гнучких систем передачі змінного стру-
му (ГСПЗС), яка передбачає застосування сучасних перетворювальних пристроїв з потужностями від десятків
до тисяч мегавольтампер. Зазначені пристрої здатні одночасно впливати на три основні параметри електропе-
редачі: рівень напруги U, індуктивний опір лінії Хл, кут передачі δ, що підвищує ефективність і забезпечує гну-
чке управління режимами енергосистем.
До основних елементів ГСПЗС належать, зокрема, фазоповоротні трансформаторні пристрої (ФПТП),
що забезпечують підвищення пропускної здатності високовольтних ліній електропередачі та оптимізацію уп-
равління потоками активної потужності в електричних мережах. Принцип управління енергопотоками в елект-
ричній мережі за допомогою ФПТП ґрунтується на тому, що потік активної потужності в лінії змінного струму
пропорційний синусу кута передачі δ між векторами напруг джерела на початку лінії та електроприймача у кін-
ці лінії, тобто ФПТП забезпечує регулювання величини та напряму потоків потужності по лініях електропере-
дачі змінного струму. Отже, якщо є низка ліній різної потужності, то примусово змінюючи значення кута пере-
дачі між векторами зазначених напруг в одній або декількох лініях, можна перерозподіляти потоки активної
потужності між лініями енергосистеми. Крім того, при пофазному регулюванні напруги за допомогою ФТПП
можна також достатньою мірою симетрувати режимні параметри в системі [1,2].
ФПТП створює фазовий зсув між напругами на його вході та виході на кут ± α шляхом введення воль-
тододаткової напруги в місці його встановлення і, тим самим, виконує функцію примусової зміни значення кута
передачі. ПТП дозволяє також підвищити надійність електропостачання споживачів електроенергії при корот-
ких замиканнях у лініях, які потребують відповідної модернізації. В сучасній світовій практиці ФПТП досить
широко застосовуються в енергосистемах, але усі вони побудовані на основі застосування механічних контакт-
них перемикачів відводів електромагнітних елементів ФПТП, що обумовлює невисоку швидкодію перемикання
(декілька секунд) і досить низьку надійність перемикаючого пристрою. Сьогодні в світі експлуатуються понад
сто ФПТП з електромеханічними та вакуумними комутаторами (встановлена потужність ФПТП складає від
сотень до тисяч мегавольтампер). Застосування тиристорних комутаторів у складі ФПТП дозволить підвищити
надійність і термін служби тиристорного перемикаючого пристрою (ТПП), багаторазово збільшити швидкодію
перемикання відводів електромагнітних елементів ФПТП, що сприятиме підвищенню динамічної стійкості сис-
теми. ФПТП здійснює «поперечне» та «поздовжньо-поперечне» векторне регулювання напруг, причому вектор
поперечної складової напруги утворюється з лінійної, а поздовжньої – з фазної напруги мережі. За допомогою
трифазних трансформаторів живлення (ТТЖ) формуються вектори напруг, які зсунуто щодо напруг мережі
, , A B CU U U& & & на 90 ел. град. («поперечне регулювання»), а також протифазні напруги («поздовжнє» регулюван-
ня), модуль яких регулюється за допомогою силових тиристорів ТПП. Зазначені напруги через відповідні воль-
тододаткові трансформатори (ВДТ) «вводяться» в лінію як поперечні , , A B CU U U′ ′ ′Δ Δ Δ& & & і поздовжні
, , A B CU U U′′ ′′ ′′Δ Δ Δ& & & складові напруг. Внаслідок «введення» вольтододаткових напруг вихідні напруги мережі
© Жаркін А.Ф., Новський В.О., Малахатка Д.О., 2014
ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2014. № 4 39
змінюють модуль і аргумент їхніх векторів по відношенню до векторів вхідних напруг , , A B CU U U& & & [3, 4]. Од-
ночасне «введення» обох складових вольтододаткових напруг за допомогою двох (у кожній фазі мережі) ВДТ
дозволяє здійснити «поздовжньо-поперечне» регулювання. Застосування у складі ФПТП напівпровідникових
комутаторів вимагає розробки спеціальних алгоритмів управління високовольтними сильнострумовими тирис-
торами, причому базові схеми ФПТП можуть бути виконані за схемами з природньою або штучною (примусо-
вою) комутацією тиристорів. Розроблено ряд схем ФПТП такого класу для «поперечного» і «поздовжньо-попе-
речного» регулювання напруги в трифазній системі [4].
На рис. 1 показано, наприклад, схему (однофазний еквівалент) регуляторів поперечної та поздовжньої
складових напруг, в яких використовуються відповідні ТПП зі штучною комутацією тиристорів. На рис. 2 пред-
ставлено векторні діаграми напруг ФПТП, який здійснює «поздовжньо-поперечне» регулювання напруги мере-
жі, в результаті чого змінюється кут між векторами напруг на вході та виході лінії електропередачі та відбува-
ється бажана зміна значень активної потужності, що нею передається.
Рис. 1
Зазначимо, що в наведеній схемі ФПТП (рис.1) вузол штучної комутації характеризується високою ко-
мутаційною здатністю і стійкістю в процесі перемикання ступенів регулювання напруг за рахунок здійснення
жорсткої паралельної комутації силового VS9 і комутуючого VS10 тиристорів імпульсним джерелом напруги,
для якої характерна відсутність накопичення енергії в контурі комутації [4].
Рис. 2 Рис. 3
Для проведення імітаційного моделювання режимів електричних мереж ОЕС України з ФПТП дослідже-
но практичні аспекти застосування різних спеціалізованих програмних засобів, які призначено для моделювання
усталених та перехідних режимів відповідних мереж. Найбільш придатним для вирішення поставлених задач що-
до імітаційного моделювання режимів магістральних мереж з ФПТП визначено графічне середовище «Simulink»
(Simulink − модель «OLTC Phase Shifting Transformer»). За допомогою адаптованої для зазначеної мети Simulink-
моделі трифазного дельта-гексагонального фазозсувного трансформатора з перемикачем відводів обмоток прове-
дено імітаційне моделювання електромагнітних процесів у лінії електропередачі при підключенні/відключенні
ФПТП в нормальних та аварійних режимах при зміні значень його потужності та параметрів лінії.
40 ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2014. № 4
На рис. 3 показано схему заміщення лінії електропередачі високої напруги, до якої підключений ФПТП
потужністю 300 МВА. До складу імітаційної моделі входять блоки, що імітують два трифазні джерела електро-
енергії напругою 110 кВ і потужністю 1000 МВА, блок, що імітує аварійний режим в мережі (одно-, дво- і три-
фазне КЗ) та блок, що імітує роботу ФПТП. Виконано імітаційне моделювання режимів роботи ФПТП для різ-
них значень його потужності (1,0 МВА, 100 МВА, 300 МВА, 600 МВА) в нормальних та зазначених аварійних
режимах, причому моделювання струмів, напруг, перетоків активної потужності та ін. проводилося в реально-
му масштабі часу для різних кутів зсуву (α = 0 ± 30 ел. град.) векторів напруг. Отримані результати імітаційного
моделювання дозволяють визначити оптимальні значення параметрів силових елементів і системи керування
ФПТП для підвищення надійності перемикання комутуючих елементів, реалізації оптимальних законів керу-
вання ФПТП при поточному визначенні стану енергосистеми, а також забезпечення діагностики та захисту
елементів ФПТП в неномінальних і аварійних режимах роботи з метою застосування його в магістральних ме-
режах ОЕС України. Ефективність примусового регулювання фази вектора напруги системи за допомогою
ФПТП при зміні кута зсуву α векторів визначається системними умовами та характеризує значення активної
потужності, що передається в системи.
Слід зазначити, що необхідність застосування ФПТП в електричних мережах ОЕС України повинно
ґрунтуватися на відповідних техніко-економічних розрахунках і аналізі показників системної ефективності в
кожному конкретному випадку з урахуванням вихідних розрахункових даних та відповідних параметрів і хара-
ктеристик енергосистеми в точці приєднання ФПТП.
1. Добрусин Л.А. Тенденции применения фазоповоротных трансформаторов в электроэнергетике / Сб. докладов IV
международного симпозиума «Электротехника 2010 год». − Москва, 2010. − 26 с.
2. Жмуров В.П., Стельмаков В.Н., Ремизевич Т.В., Рашитов П.А. Исследование алгоритмов переключения вентилей
мощного фазоповоротного устройства // Электро. – 2010. – №5. – С. 27−33.
3. Липковский К.А. Трансформаторно-ключевые исполнительные структуры преобразователей переменного напряжения.
– К.: Наук. думка, 1983. – 216 с.
4. Шидловський А.К., Новський В.О., Жаркін А.Ф. Стабілізація параметрів електричної енергії в трифазних системах на-
півпровідниковими коригуючими пристроями. − Київ: Інститут електродинаміки НАН України, 2013. – 378 с.
УДК 621.314
ФАЗОПОВОРОТНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРНЫЕ УСТРОЙСТВА С ИСКУССТВЕННОЙ КОММУТАЦИЕЙ ТИРИСТОРОВ ДЛЯ
ПОПЕРЕЧНОГО И ПРОДОЛЬНО-ПОПЕРЕЧНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ
А.Ф.Жаркин, чл.-корр. НАН Украины, В.А.Новский, докт.техн.наук, Д.А.Малахатка
Институт электродинамики НАН Украины, пр. Победы 56, Киев-57, 03680, Украина.
e-mail: novsky@ied.org.ua
Рассмотрены аспекты разработки силовых схем фазоповоротных трансформаторных устройств (ФПТУ) с
искусственной коммутацией тиристоров переключающего устройства для поперечного и продольно-попереч-
ного регулирования напряжения в трехфазной системе. Выполнено имитационное моделирование режимов ра-
боты ФПТУ для различных значений его мощности при нормальных и аварийных режимах системы. Резуль-
таты проведенных исследований позволяют оптимизировать алгоритмы управления ключевыми элементами
ФПТУ в различных режимах. Библ. 4, рис. 3.
Ключeвые слова: фазоповоротное трансформаторное устройство, тиристор, искусственная коммутация.
PHASE-SHIFTING TRANSFORMER DEVICES WITH FORCED THYRISTOR COMMUTATION FOR TRANSVERSAL
AND LONGITUDINAL-TRANSVERSAL VOLTAGE REGULATION
A.F.Zharkin, V.O.Novskyі, D.O.Malakhatka
Institute of electrodynamics National Academy of Science of Ukraine,
pr. Peremohy, 56, Kyiv-57, 03680, Ukraine. e-mail: novsky@ied.org.ua
The aspects of development of phase-shifting transformer devices (PSTD) circuits for transversal and longitudinal-
transversal voltage regulation in three-phase system using forced commutation thyristor in switching device are con-
sidered. Simulation modes of PSTD for different values of its power under normal and emergency operation system are
performed. The research results allow to optimize control algorithms of PSTD switch elements in different operational
modes. References 4, figures 3.
Key words: phase-shifting transformer device, thyristor, forced commutation.
1. Dobrusin L.A. Application tendencies of the phase-shifting of transformers in power industry / Sbornik dokladov IV
mezhdunarodnoho simpoziuma «Elektrotekhnika − 2010». − Moskva, 2010. − 26 p. (Rus)
2. Zhmurov V.P., Stelmakov V.N., Remizevich T.V., Rashitov P.A. Research of algorithms gates switching of the power phase-
shifting device // Elektro. – 2010. – №5. – Pp. 27−33. (Rus)
3. Lipkovskii K.A. Transformer-switching executive structures of AC voltage. – Kyiv: Naukova dumka, 1983. – 216 p. (Rus)
4. Shidlovskyi A.K., Novskyi V.O., Zharkin A.F. Stabilization of electrical energy parameters in three-phase systems by semicon-
ductor correcting devices. − Kyiv: Instytut elektrodynamiky NAN Ukrainy, 2013. – 378 p. (Ukr)
Надійшла 04.02.2014
|