Способ включения конденсаторной батареи в распределительную сеть

(51)5 Н 3 18 ИЗОБ Т И ЕТЕЛЬСТВУ одинамики АН УССР .Чередниченко8) нденсаторные установ предприятий. М.: Энер 638426, кл. Н 02 3 3/18 ЮЧЕНИЯ КОНДЕНСАВ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬотносится к области в частности к распре- энергосистем и потрекой энергии, в которых Изобретение относится к электроэнер- не гетике и может быть использовано для по- . ля вышения качества напряжения в ре р спределительных сетях при коммутации по конденсаторных батарей, входящих в со- м став различных компенсирующих, фильтру- к ющих и симметрирующих установок, тр Цель изобретения - повышение.качест- те ва напряжения в сети путем исключения вы бросков тока в момент коммутации батареи.вл На фиг.1 представлена схема устройст- бе ва для реализации предлагаемого способа; на фиг.2 - кривые тока и напряжения кон- ст денсатора; на фиг,3 - временные диаграм- н мы работы устройства, н Устройство (фиг.1) с вестный с диодно-тиристорный кл нный на "Ма одержит из юч, выполне ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИК АВТОРСКОМУ СВ(54) СПОСОБ ВКЛТОРНОЙ БАТАРЕИНУЮ СЕТЬ(57) Изобретениеэлектроэнергетикиделительным сетямбителей злектричес существляется коммутация конденсаторых батарей с помощью диодно-тиристорых выключателей. Цель изобретения - овышение качества напряжения сети пуем исключения бросков тока в батарее, Для остижения этой цели при поступлении команды от регулятора реактивной мощност измеряют напряжение батареи, регулируют его до величины Ос, определяемой соотношением Ос,= Еп(где Хс - емкоХсХс - Х(.стное сопротивление батареи; Х индуктивное сопротивление распределительной сети, изменяющееся в пределах 0 Х 1. ХС; Еп - амплитудное значение напряжения сети после поступления команды от регулятора, после чего подают команду на отпирание тиристора в ключе. 3 ил,управляемом 1 и управляемом 2 вентих, подключающих конденсаторную батаю 3 к распределительной сети, Узел дзаряда содержит маломощный трехоботочный трансформатор 4, подключенный той же сети. Одна из вторичных обмоток ансформатора нагружена на выпрямиль 5 с емкостным фильтром 6, вторая - на прямитель 7 (без фильтра), Для осущестения подзаряда батареи используется сконтактный ключ 8, разряда - ключ 9.В систему управления диодно-тириорным ключом входят датчик 10 амплитудого значения напряжения, датчик 11 апряжения на батарее, схема 12 сравнения тремя выходами: "Больше", "Норма", еньше", логический элемент И 13, схема(соз фсозив 1 1 - мзпаузпив 1 т) - е30и,- зи ювф т;Ягде Ь= -- коэффициент затухания, учиты 2 .вающий наличие активного сопротивления 35цепи;,/С Хср = - = -- волновое сопротивгеСние;ф - начальная фаза включения. 40В данном случае 1 ри выборе включения в максимум напряжения сети(ф" 90 ), предварительном заряде батареи, равном О=ХссоЕп, получаютХс - Хь 45 с =Е - зи (в 1 т+ 90) + Хс Хс - Х+е соее 11 е Ее с - Х соза 1 т = - Еп соз гд 1 1 = Ов,Хс Хс - Х(Хс-Х)рЕм зл ию 1 1 - " 3 л в 1 - Ь,Хс - Х 14 синхронизации с сетью, логические элементы И 15, НЕ 16, И 17 и регулятор 18 реактивной мощности.На фиг.2 показаны кривые тока (напряжения) батареи при включении ее в распре делительную сеть в соответствии с предлагаемым способом (г =2), Включение батареи происходит в момент максимума напряжения сети (точка 1), а начальное напряжение на батарее устанавливают равР 4ным Е = - Еп . В этом случаеР3свободная составляющая не возникает, а в цепи сразу же устанавливается вынужденный режим: О =0 с=в, В этом нетрудно убедиться теоретически, проанализировав соответствующие уравнения при включении В С-контура на гармоническое напряжение при ненулевых начальных условиях (Ос.О, о= О)с = Еп 1- зи (й. т + ф) + е ьсХсХс - Х.+еу соз тв 1 т; Как видно, в этих уравнениях исчезаютсвободные составляющие (с частотой ив) втоке и напряжении конденсатора, а в цеписразу наступает установившийся режим независимо от величины активного сопротивления цепи, влияющего на множитель еРабота устройства поясняется с помощью временных диаграмм, приведенныхна фиг.З.До включения батареи 3 в сеть она заряжена до амплитудного значения напряжения сети (Ос =Еп) с помощью диода 1. Еслинапряжение в сети повышается, то батареяуспевает(за несколько периодов) зарядиться через диод 1 до более высокого напряжения, Однако при снижении напряжения всети соответствующее снижение напряжения на заряженной батарее происходиточень медленно (за несколько минут), таккак диод 1 препятствует ее разряду на сеть,Зарядный 8 и разрядный 9 ключи разомкнуты, конденсатор фильтра 6 постоянноподзаряжается через выпрямитель 5. Номинальное напряжение на фильтре выбираютв пределах (1,5-2) Еп (за счет соответствующего коэффициента трансформации трансформатора 4, подключенного к той же сети).Число витков нижней обмотки трансформатора 4 выбирают из условия, чтобы амплитудэ переменного напряжения на входевыпрямителя 7 была равной ЕпХсХс - Х,(Еп - амплитуда напряжения в сети до включения батареи 3). Это напряжение выпрямляется и подается на датчик 10 амплитудынапряжения, который запоминает его и сохраняет (в течение полупериода) до следующего перехода переменного напряженияХсЕп через максимум (фактически сигХс - Х.нал с датчика 10 содержит информацию отом, какое должно быть напряжение на батарее в момент ее включения).Блок 14 синхронизации непрерывно вырабатывает. импульсы в момент переходанапряжения сети через максимум, т.е. толькопри этом условии на тиристоре 2 появляетсяположительное напряжение и его можновключить,Пусть в момент времени т, (фиг,З) амплитуда напряжения в сети равна Еп, а батарея заряжена до напряжения Осо.Предположим, что в момент времени 11 поступил сигнал "Пуск" от регулятора 18 реактивной мощности на включение батареи всеть, а напряжение в сети при этом по каким-либо причинам возросло (ЕпЕп 1).Если не изменить начальное напряжение набатарее, то диодно-тиристорный ключ 1,2сможет включиться лишь при равенстве напряжений сети и батареи (в точке А), т.е. спереходным процессом, так как условиеХсОсо Ев 2 при этом не выполняетХс - Хся, Поскольку быстродействие диодно-тиристорных ключей равно одному периоду, тоэта эадержка (между сигналом регуляторана включение батареи и импульсом управления на тиристор 2 ключа) позволяет осуществить подзаряд (или частичный разряд)батареи с тем, чтобы в момент замыканиятиристора было выполнено условие Осо=Хс- Е 2 . Это осуществляется следуюХс - Х 1щим образом,В момент времени т 2 происходит сравнение текущего значения напряжения набатарее Осо (сигнал от датчика 11) и требуемого, формируемого датчиком 10. Поскольку напряжение Осо меньше амплитудыХсЕ п 2, то на выходесхемы 12 сравнеХс - Хния появляется сигнал "Меньше", поступающий на вход логического элемента И 15, навтором входе которого присутствует сигналот логического элемента НЕ 16. При совпадении обоих сигналов на выходе логического элемента 15 формируется сигнал,поступающий после соответствующего усиления на бесконтактный ключ 8, Посколькунапряжение на конденсаторе фильтра 6 выбрано выше, чем напряжение на батарее 3,то последняя начинает подзаряжаться (скорость подзаряда зависит от разницы напряжений конденсатора 6 и батареи 3,внутреннего сопротивления цепи подзаряда и может регулироваться зэ счет величинынапряжения верхней обмотки трансформатора 4). Импульс тока подзаряда не попадает в питающую сеть.В момент времени 1 з напряжениена батарее достигает требуемого(Осо Х Х Ев 2), на выходе схемы 12ХсХс- Хсравнения появляется сигнал "Норма". Снимается сигнал на запуск ключа 8, и он размыкается. При совпадении сигнала отсхемы 14 синхронизации с сетью и сигнала"Норма" (момент времени 14) на выходе элемента И 13 вырабатывается сигнал на вклю-.чение тиристора 2, Заряженная дотребуемого значения батарея подключаетсяк сети, и в ней начинает протекать установившийся ток, а переходный процесс отсутствует, так как выполнено условие Осо=ХсХс - ХЕ"2Если напряжение в сети снизилось, топосле сравнения текущего и заданного значений напряжения батареи на выходе схемы 12 сравнения появляется сигнал "Больше" и 5 с помощью логических элементов НЕ 16, И17 формируется сигнал на включение разрядного ключа 9 (скорость разряда зависит от величины внутреннего сопротивления разрядной цепи батарея 3 - ключ 9 и ее 10 можно соответствующим образом регулировать исходя из требуемого быстродействия), После разряда батареи до заданного значения ключ 9 размыкается, и в момент совпадения сигнала от схемы 14 синхронизации и 15 сигнала "Норма" вырабатывается импульсна включение тиристора 2, Ток разряда батареи также не попадает в сеть.Таким образом, колебания напряжениясети не оказывают влияния на работаспо собность схемы, т.е. отклонения напряжения э сети всегда учитываются с помощью датчика 10 напряжения и схемы 12 сравнения.Использование предлагаемого способа 25 наиболее эффективно при коммутации конденсаторных батарей в общепромышленных распределительных сетях, при регулировании напряжения и реактивной мощности в сетях с резкопеременной нэ грузкой, коммутации резонансных фильтров, а также конденсаторных батарей, снабженных защитными реакторами от высших гармоник, в автономных энергосистемах и т.п.35 Использование способа обеспечиваетулучшение качества напряжения в сети за счет исключения высокочастотных помех от свободной составляющей тока, отрицательно влияющих на других потоебителей, осо бенно ЭВМ. устранение бросков тока ссопровождающих их перенапряжений, что увеличивает срок службы конденсаторных батарей, а также исключение потерь энергии от протекания свободной высокочастот ной составляющей тока в элементах сети иконденсаторной батарее. Формул изобретения.Способ включения конденсаторной ба тареи в распределительную сеть с индуктивным сопротивлением Х 1, изменяющимся в. пределах 0 Х Хс, где Хс - емкостноесопротивление батареи, с помощью диоднотиристорного ключа, который замыкают в 55 момент максимума напряжения сети по команде регулятора реактивной мощности, о тл и ч э ю щ и й с я тем. что, с целью повышения качества напряжения сети путем исключения бросков тока в батарее, при поступлении команды от регулятора изме 1 б 67191ряют напряжение батареи, регулируют его до величины Осо, определяемой соотношеХснием Осо = - Еа, где Еп - амплитудХс - Х ное значение напряжения сети после поступления команды от регулятора, после чего подают команду на отпирание тиристорэв ключе,. Корректор Н.КорольР акаэ 2531 Тираж 332 Под ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и 113035, Москва, Ж, Раушская наб., писное открытиям при ГКНТ СССР роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарин