186588. lajstromszámú szabadalom • Zárlatkorlátozásra vagy gyors feszültségingadozások kompenzálására kialakított háromfázisú transzformátor és kapcsolási elrendezés kis- és középfeszültségű villamoshálózatokban
A találmány tárgya zárlatkorlátozásra, vagy gyors feszUltséingadozások kompenzálására kialakított háromfázisú transzformátor és kapcsolási elrendezés' kis- és középfeszültségű villamoshálózatokban, amelynél a transzformátor három primer tekercse, egy vezérelt egyenárammal gerjesztett előmágnesező tekercs és egy ellenállással lezárt, zérussorrendű fluxus korlátozására szolgáló tekercs egy közös vasmagon helyezkedik el, a transzformátor három szekunder tekercse egy-egy különálló, a primer tekercsek közös vasmagjához két-két légréssel illeszkedő vasmagon van, és a szekunder tekercsek kivezetéseihez tirisztorokkal vezérelhető impedancia csatlakozik. A zárlatkorlátozás gyakorlati lehetőségeit középfeszültségű villamoshálózatoknál hazánkban ma is elsősorban azok a módszerek jelentik, amelyeket a Villamosság című folyóirat 1972. évi 3. számában megjelent ^'A középfeszültségű zárlatkorlátozó fojtótekercsek..." című cikk felsorol. Mint ebből is láthatjuk, a leágazási és központi fojt ók, az ikerfojtók, a megnövelt rövidzárási feszültségű és osztott szekunder tekercselésű transzformátorok és a csúcsáramkorlátozó automatika még a zárlati áramot korlátozó készülékekhez sorolhatjuk. A fojtóknál és megnövelt zárlati teljesítményű transzformátoroknál a legfőbb hátrány az üzemi áramok hatására keletkező nagy feszültségesés és veszteség, az ikerfojtóknál és osztott szekunder tekercselésű transzformátoroknál pedig az alkalmazásuk miatt szükséges üzemviteli megkötöttség kedvezőtlen. Továbbá a megoldások mindegyik költséges a készülék, vagy a hozzátartozó épület, illetve kapcsolóberendezés miatt. A zárlati áramot korlátozó megszakítók és a biztosítók a zárlati áramot annak teljes kifejlődése előtt hirtelen megszakítják és emiatt a hálózati paraméterektől függően nagy visszaszökő feszültség keletkezhet. Ezen kívül ’ a megszakítóknál a bonyolult mechanikai konstrukció, biztosítóknál pedig a biztosítók cserélése miatti esetleges hosszú idejű feszültségkimaradás is hátrányos. A csúcsáramkorlátozó automatlkához hasonló elven működő zárlatkorlátozást érhetünk el, ha egy zárlatkorlátozó ellenállást az üzemi áramok tartományában állandóan vezető tirisztorokkal kapcsolunk párhuzamosan, amelyek áramvezetését a zárlati áram fellépésekor mesterséges kommutáció révén megszüntetjük, és így a tirisztorok helyett a zárlatkorlátozó ellenállást iktatjuk be a zárlati áram körébe. Mivel a jelenleg használt tirisztorok, különösen középfeszültségű hálózatoknál nem kapcsolódhatnak közvetlenül a hálózat fázisvezetőihez, a tirisztorokat és a zárlatkozlátozó ellenállást is egy, a primer tekercseivel a fogyasztói hálózattal sorbakötött transzformátor szekunder tekercsáramköreiben kell elhelyezni. A mesterségesen kioltható tirisztorok segítségével kedvezőbb módon lehet a zárlatkorlátozó ellenállást a zárlati áramkörbe iktatni, mint a csúcsáramkorlátozó automatikánál használt robbanótöltet révén. A zárlati áram korlátozására használt transzformátor vasmagjában légrést kell alkalmazni minden fázisban a vasmag zárlati áramok hatására való telítődésével szemben. így megnő ugyan a transzformátor szórási reaktanciája, de ennek kedvezőtlen hatását részben kompenzálni lehet a vasmag vezérelt egyenárammal való előmágnesezésével. A periódusidő nagyságrendejébe eső, gyors feszültségingadozások csökkentésére alkalmas jelenlegi leg-1 186. modernebb berendezések az elektronikus meddőteljesítmény kompenzátorok. Ezek legfontosabb típusait mutatja be az Elektrotechnika című folyóirat 1978b évi 3. számában megjelent "Nagyteljesítményű tirisztoros berendezések hálózati visszahatása, elektronikus meddőkompenzátorok" című publikáció. Az ebben ismertetett kompenzátorok a fogyasztói hálózathoz párhuzamosan kapcsolódnak és legtöbbjük indirekt kompenzálást valósít meg. Ez azt jelenti, hogy a kompenzátor felveszi a hálózat számára felesleges és leadja a hálózat számára szükséges meddőteljesítményt. Mivel középfeszültségű hálózatokban a meddőteljesítmény ingadozással arányosnak vehető a feszültségingadozás, utóbbi teljes kompenzációjához a kompenzátor szükséges teljesítményét a legnagyobb hálózati meddőteljesítmény ingadozása szabja meg. A fogyasztókkal párhuzamosan kapcsolt elektronikus meddőkompenzátorok azonban nem tudják korlátozni a fogyasztók meddőteljesítmény ingadozásának a maximumát, hanem csak kompenzálják azt. Ha viszont a nagy meddőteljesítmény ingadozását létrehozó fogyasztókkal sorbakapcsolunk egy tirisztorokkal vezérelhető reaktanciát, akkor lehetőség van a meddőteljesítmény ingadozás olyan mértékű korlátozására, amely a fogyasztók üzemét károsan nem befolyásolja. Így egy párhuzamos elektronikus kompenzátor és egy vezérelt soros reaktancia együttes alkalmazása egyes esetekben gazdaságosabb megoldásokhoz vezethet. A fogyasztókkal sorbakapcsolt, tirisztorokkal vezérelt reaktanciát azonban transzformátoron keresztül kell a fogyasztói áramkörbe iktatni, mert a közvetlen kapcsolódásra különösen középfeszültségű hálózatnál a jelenleg gyártott tirisztorok nem alkalmasak. A továbbiakban a fogyasztókkal sorbakapcsolt, tirisztorokkal vezérelhető, transzformátoron keresztül beiktatott reaktanciát röviden soros stabilizátornak nevezzük. A terhelés gyors változásai, vagy kapcsolások következtében keletkező tranziens áramok azonban nem vihetik telítésbe a soros stabilizátor vasmagját, mert a stabilizátor reaktanciája a szórási reaktanciát nem számítva nullára csökkene. Ezárt a soros stabilizátomak minden fázisban légrést kell tartalmaznia, vagyis a soros stabilizátor reaktanciájának az a része, amely nem vezérelhető A légrés miatt viszont megnő a szórási reaktancia, vagyis a soros stabilizátor reaktanciájának az a része, amely nem vezérelhető. A szórási reaktancia növekedését ellensúlyozni lehet azzal, hogy a soros stabilizátor vasmagját egyenáramú szaggatókapcsolás által vezérelt egyenárammal előmágnesezzük. Ennek hatására a soros stabilizátor szekunder áramának az értéke kisebb lesz, mint a perimer áramból a menetszámáttétellel számított érték, emiatt kisebb lesz a stabilizátoron létrejövő szórási feszültség is. Hagyományos háromfázisú transzformátornál az előmágnesezéshez három előmágnesező körre, és ennek megfelelően három egyenáramú szaggatókapcsolásra van szükség. Az előmágnesezést viszonylag nagy légréseket tartalmazó vasmagokon kell elvégezni, ezért ahhoz viszonylag nagy geijesztés, tehát nagy vülamosenergia ráfordítás szükséges. E hátrányok kiküszöbölhetők olyan speciális háromfázisú transzformátor segítségével, amelynek három primer tekercsét egy közös vasmagon helyez2 588 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
