196680. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés nagyteljesítményű váltakozóáramú villamos hálózatra csatlakoztatott fázisjavító kondenzátor egységet (egységeket) kapcsoló vezérlő, kettőzött nullkomparátos és/vagy súlyozott kondenzátor kapacitásos hálózati fázisjavító automatikához
1 196 680 2 (V) kinicnclc, míg az órajclgenerátor (OG) kimenete a bináris számlálólánc (BC) és/vagy a shiftregiszter (SR) további bemenetére van kapcsolva, a bináris számlálólánc (BC) és/vagy a shiftregiszter (SR) kimeneté (lik) a váltakozóáramú villamos hálózatra kötött fázisjavító kondenzátor egyseget (egysegeket) kapcsoló háromfázisú kapcsoló (HK) bemenetére, e kapcsoló (HK) kimeneté (KI) a fázisjavító kondenzátor egységre (egységekre) és a háromfázisú hálózat fázisvezetékeire csatlakozik. A találmány tárgya kapcsolási elrendezés nagyteljesítményű váltakozóáramú villamos hálózatra csatlakoztatott fázisjavító kondenzátor egységet (egységeket) kapcsoló vezérlő automatikához. A megoldás célja a nagyteljesítményű váltakozóáramú villamos hálózathoz olyan vezérlő automatika létrehozása, amely egyszerű, megbízható áramköri elemek alkalmazásával biztosítja nagy terhelésváltozások esetén is finom felbontással, illetve fokozatokban a hálózat induktív terhelésének állapotától, illetve mértékétől függő vezérlést. Az erősáramú technikában jól ismert az a jelenség, hogy a nagyteljesítményű fogyasztók a terhelés jellegétől függően változtatják a hálózati feszültség és az áram közötti fázisszöget, az ún. koszinuszfi-t, amely a hálózati vezetéken folyó szinuszos áram és a vezetékek között fellépő szinuszos feszültség közötti szög koszinusza. Ideális esetben (ohmos terhelés esetén) ez a szög nulla fok, amelynek koszinusza = I. A valóságban azonban a terhelés nem ohmos, és rendszerint induktív (ritkábban kapacitív) komponenst is tartalmaz. Ennek eredménye, hogy a hálózatban meddő áram folyik és hatására induktív meddő teljesítmény keletkezik, ami a hálózat üzemeltetése szempontjából gazdaságtalan. A villamos energiát szolgáltató vállalatok a gazdaságtalan üzemeltetés költségeit a fogyasztóra hárítják át úgy, hogy az optimális (koszinusz fi = I) üzemi feltételtől eltérő esetekben magasabb díjkulccsal számláznak. Nagyfogyasztóknál ez igen jelentős összeg lehet. A fentiek miatt a fogyasztók - saját érdekükben - ún. fázisjavító (a koszinusz fit javító) berendezéseket telepítenek a villamosenergiavételezés helyén, és így igyekeznek az optimális üzemi feltételeket megteremteni. Ezek a berendezések rendszerint nagykapacitású és nagyfeszültségű kondenzátorokból, kapcsolókból és a kapcsolókat működtető automatából állnak. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés ezek közül az automatikára vonatkozik. Az ismert, a találmány szerinti kivitelhez legközelebb álló ismert megoldásokat az I. és a 2. ábra kapcsán ismertetjük, ahol az I. ábra a fázisjavító berendezések általános tömbvázlatát, a 2. ábra a szabályozáshoz szükséges hibajelképzés és vezérlés rendszerét szemlélteti. A 3. és 4. ábra, kapcsolódva a 2. ábra szerinti rendszerhez, a háromfázisú hálózat veklorábráit mutatja. Amint az 1. ábrán látható, a háromfázisú villamos hálózat R fázisvezetékére a VA vezérlő automatika árammal arányos Ua feszültségéi az AV áramváltó biztosítja, míg a VA vezérlő automatika feszültséggel arányos Ur feszültségbemenetét az S és a T fázisvezeték képezi. A VA vezérlő automatika az esetben, ha az S és T.fázisvezetékek közötti Icsziiltségkülönbség és az R fázisvezetékben folyó lK áram között fáziscltolás van, a hk kimenetén vezérlőjeleket ad a háromfázisú HK kapcsoló részére, amely a mindenkor szükséges számú, dcltakapcsolású C|.i...Cn-1; Cii2--.C„,2Í Gi.2---C„,3 fázisjavító kondenzátorokból a szükséges mennyiséget a k, ,.. .kn_,; k,-2.. .k„ 21 k|,3...kn>3 kondenzátor kapcsolókon keresztül az R, S, T fáz.isvczclékckrc rá- vagy azokról lekapcsolja. így lényegében az történik, hogy ha a hálózatban megnövekszik az induktív áramkomponens, ezt egy azonos nagyságú kapacitív áramkomponens kompenzálja. A 2. ábra alapján a hibajelképzés és vezérlés ismert rendszere a következő. A TA áramtranszformátor és a TF feszültséglrnnszformátor képezi ezen rendszer bemeneti pontjait, ismert módon. E rendszerben a TA áramtranszformátor áramával arányos Ua feszültség jelenik meg, míg a TF feszíiltségtranszformátor primer tekercse az Us, feszültséggel jelölve, az S és a 7' fázis vezeték re van kapcsolva. A TA áram- és a TF feszültségtranszformátor mindegyikének kel-két szekunder tekercse az ábrán látható módon van egymással összekapcsolva. Amint a 3. ábra mutatja, az UST feszültség vektora az S és a T fázisvezeték közötti feszültség vektora. E vektorábra alapján közvetlenül belátható, hogy az Usr feszültség vektora és az Utt feszültség vektora egymással 90°-os szögei zár be egymással, optimális terhelési viszonyok esetén. így a 4. ábrán látható vektorábra rajzolható fel a TA áramtranszformátor és a TF feszültségtranszformátor U1 és U2 feszültségére. Amennyiben a hálózat optimálisan van terhelve, akkor a 4. ábra szerinti eredő El feszültség vektora azonos az eredő E2 feszültség vektorával. A 2. ábrán látható Dl és D2 egyenirányítók az eredő El és E2 feszültség vektorok azonos polaritásé Uel és Ue2 egyenfeszültség abszolút értékét képezik. Ha a hálózat terhelésének jellege megváltozik, akkor az US| feszültség vektor és az UR feszültség vektora által bezárt szög 90°-lól eltérő és ezzel egyidejűleg az U! és U2 feszültség közötti szög is megváltozik. Ezt a 4. ábrán szaggatott vonallal jelölt UI' és U2' feszültség vektorok ábrázolják. Ennek eredményeként az Uel és az Ue2 egyenfcszüllségck egymástól különböznek. A DD differenciál diszkriminátor az Uel és az Ue2 egyen feszültségek különbségének polarizálásálól függően az SR shiflrcgisztcrcn keresztül egymás után kapcsolja be vagy ki a fázisjavító kondenzátorokat egy háromfázisú kapcsolót befolyásoló hk kimenet révén. Az SR shiftregisztert az OG órajelgenerátor indítja. A vezérlő aulomatikát a V vezérlő egység vezérli. Az így felépített ismert rendszerek egyik alapvető hiányossága az, hogy a hálózat terhelésének ingadozásával együtt változik a 2. ábra szerinti Uel és Ue2 egyenfeszültség, illetve ezek különbsége is. Ez azt jelenti, hogy a hálózat terhelésétől függő a DD differenciál diszkriminátor bemeneti vezérlése, azaz terhelésfüggő a szabályozó automatika meddőáram kompenz.álási képessége. A meglevő rendszerekben ezt a hiá5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
