Способ управления компенсатором реактивной мощности

1654919 10 Изобретение относится к области ,электротехники и может быть использовано в устройствах компенсации реактивной мощности.Цель изобретения - увеличение реСурса компепсатора за счет снижения Перегрузок его элементов по напряжению и току при отключении выключателя.На фиг.1 показана схема одной фазы (СТК) статических тиристорных компенсаторов; па фиг,2 - рабочая схема замещения; ца Фиг.3 - диаграмма тока и напряжений в схеме при отключеции СТК от сети с выключенными вентилями,ца фиг.4 - диаграмма токов и напряжений в схеме СТК при его отключении от сети с включенными вентиляъми; на фиг, 5-8 - функциональные схемы устройств, осуществляющих предлагаемый способ управления.На фиг,1 показана схема одной из фаз СТК, подключенного к сети 1 переМенного напряжения через выключатель 2 с приводом 3, имеющим управляющий вход. СТК содержит конденсаторную1 батарею 4 параллельно которой черезвстречно-параллельно соединенные управляемые вентили 5 подключен ицдук тивный элемент б, Индуктивный элемент 6 может бьггь выполнен в виде реактора, трансформатора-реактора, комбинации реактор - трансФорматор и т.п, На фиг.2 дана расчетная схема замеще- . ния для процесса отключения СТК от сети переменного тока. На схеме введены следующие обозначения 1 = Ех х з 1 п 9 - ЭДС сети 1 переменного тока; Е - амплитуда ЭДС сети; где Я - 40 круговая частота ЭДС сети; с - время; ., - ток Фазы СТК; 1 С - ток конденсаторной батареи 4; х 1, - ток индуктивного элемента 6; Х - реактивное сопротивление элемента 6; Х - реактив ное сопротивление конденсаторной батареи 4; Б - напряжение ца выключателе 2; Пс - напряжение на конденсаторной батарее 4.Устройства (фиг.5-7) содержат ав томатический регулятор 7, соединенный через переключатель 8 с входом системы 9 импульсно-Фазового управления, выход которой соединен с уп" равляющими входами вентилей 5 непосредственно либо через ключ 10. Второй вход переключателя 8 подключен к выходу блока 11 установки угла управления в режиме отключения, Управ",ляющий вход переключателя 8 соединенс выходом элемента 12 времени либочерез первый элемент НЕ 13 с вьгсодомдатчика 14 наличия тока, включенногопоследовательно с выключателем 2,либо с выходом датчика 15 разностинапряжений, входы которого присоединены к выводам выключателя 2,Управляющий вход ключа 10 соединенс выходом элемента И 16, первый входкоторого соединен с управляющим входом привода 3, а второй вход либочерез элемент НЕ 17 присоединен к выходу элемента 12 времени или датчика 15 разности напряжений либо непосредственно к выходу датчика 14 наличия тока.Способ управления СТК заключается в следующем,Отключение от сети 1 конденсаторной батареи 4 с помощью выключателя 2сопровождается сверхтоками и перенапряжениями, которые сокращают ресурсСТК и могут привести к пробою вентилей 5, ца которые воздействуют повышенные напряжения. Это вызвано тем,чго к контактам выключателя 2 на вреМя его коммутации прикладывается напряжение, равное двойной амплитуденапряжения сети 1. Это напряжение может привести к повторным пробоям межконтактцого промежутка выключателя 2,Предотвратить повторные пробои можнопутем снижения напряжения, прикладываемого к контактам выключателя 2на время его коммутации.Из диаграммы на фиг.З виден механизм образования напряжения на кон/тактах выключателя 2 (П) при отключении СТК с закрытыми вентилями 5.Процесс отключения СТК с заданным углом включения вентилей 5 иллюстрируется диаграммой на фиг.4. Перед отключением выключателя 2 вентили 5 заперты, через выключатель 2 протекает ток конденсаторной батареи 4 ("-= 1 с). Обрыв тока в выключателе 2 происходит в момент снижения тока 1., до нулевого значения (9 = 9,), напряжение на коцдецсаторцой батарее 4 в этот момент равно 11 =- Е и сохранясется неизменным до момента включения вентилей 5 (9 =- 9). В момент времени 8,2 включается один иэ вентилей 5, для которого напряжение является положительцью. В схеме происходит колебательцый перезаряд конденсаторной0=0 с -1,йТо батареи 4 через Х и вентиль 5. Напряжение на конденсаторной батарее 4без учета активных сопротивленийэлементов схемы изменяется по следующему закону (следует из анализарасчетной схемы замещения на фиг,2),Б = Е " напряжение ца конденсаторной батарее 4 вмомент включения вентиля 5 (момент 9 );- собственно частотаколебательного контура, образованного конденсаторной батареейи индуктивным элементом 6 (Ь - индуктивность элемента 6 СТК,С " емкость конденсатора батареи 4),Представии собственную частотуколебательного контура в видеХсЮ =УоТогда для напряжения на багарее 4можно записать ХсЦ Е сов - " О,с гдХ Здесь отсчет времени ведется с момента включения вентиля 5, т.е. с момента 0 - 9Напряжение ца выключателе 2 равно разности напряжений на конденсаторной батарее 4 и ЭДС сети 1 (фиг,2) Анализируя механизм образования 0 (фиг.4), можно увидеть, что его амплитуда минимальна в режиме, когда ЭДС сети 1 и основная гармоника напряжения ца. конденсаторной батарее 4 синфазцы. Условием такого режима является совпадение моментов перехода через нулевое значение ЭДС сети и напряжение 0 (момент 9 э на фиг.4), Это, как следует из анализируемой диаграммы, наступает при где 6 о - угол включения вентиля 5;- период собственных колебаний колебательного контура. преобразований с учетои присоотцошенцй получим На диаграммах (фиг.З и 4) сггриховкой показана напряжение, прикладываемое к выключателю 2 при отключении СТК от сети 1. Из диаграмм видно, что управление СТК при отключении от сети 1 по предлагаемому алг ритму дает значительное снижение напряжения ца выключателе 2, что практически исключает возникновение повторных пробоев межкоцтактцого проме) жутка выключателя 2,Приведенные рассуждения основанына том, что ток выключателя 2 обры" вается в момент времени Я = 91 . Это происходит в том случае, когда через выключатель 2 до момента его отключения протекал реактивный ток значи" тельной величины, иначе обрыв тока может произойти в другоц момент. Например, СТК может работать с углами включе)ил вентилей 5, обеспечцвающи" 30ми ток индуктивного элемента 6, со" иэмеримьп по величине с током кон" децсаторцой батареи 4. В этом режиме ток выключателя 2 близок к нулю и его обрыв при коммутации выключателя 2 З 5 может проиэойтц в произвольный момент, что це позволит обеспечить требуеиый алгоритм отключения СТК. Поэтому до момента отключения выключателя 2 блокируют импульсы управления 40 вентилями 5 с теи, чтобы при отключении выключателя 2 через него протекал значительный реактивцьп ток (ток конденсаторной батареи 4) и обрыв тока произошел при переходе напряжения сети через амплитудное значение. Время срабатывания выключателя 2 может составлять несколько периодов. Поэтому удобно осуществлять блокирование импульсов управления вентилями 5 с момента подачи команды на отключение выключателя 2 до момента прекращения тока через выключатель 2. За время срабатывания выключателя 2 ток через него успевает достичь требуемого значения. Иоиент обрыва тока через выключатель 2 можно фиксировать как путем измерения тока че 1654919рез выключатель 2, так и путем измере,ния напряжения на выключателе 2.Устройства, осуществляющие пред" лаГаемый способ управления, работают следующим образом.В режиме, предшествующем отключению, угол управления вентилями 5 определяется значением сигналов на выходе автоматического регулятора 7 в соответствии с заданным законом4 регулирования (например, по отключе" нию напряжения в сети 1). После поступления на управляющий вход приво, да 3 команды извне на отключение выключателя 2 установка угла управления от блока 11 производится с по - мощью переключателя 8 через время, реализуемое в элементе 12 (фиг.5 и б) в момент прекращения тока в цепи выключателя 2 (Фиг.7), либо в мом мент появления разности напряжении н его контактах (Фиг.8).Выдержка времени элемента 12 устанавливается несколько меньшей, не яли время отключения выключателя 2 с приводом 3, определяемое по их техническим данным либо опытным путем.Предварительное блокирование . ипульсов управления производится с момента поступления команды на отключение до окончания выдержки времени элемента 12 (Фиг,б), до момента прекращения тока в цепи выключа 35 теля 2 (Фиг.7) либо до момента пояоления разности напряжения на егоконтактах (Фиг,8).Формула и з обретения 1. Способ управления компенсатором реактивной мощности, содержащим в каждой Фазе выключатель и паралдельно включенные конденсаторную батарею и цепь из последовательно соединенных индуктивного элемента и встречно-параллельно включенных управляемых вентилей, при котором в нормальном режиме вентили включают с частотой сети, угол управления вентилями поддерживают в Функции параметра сети, а при отсоединении от сети производят отключение выключателя, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения ресурса компенсатора за счет снижения перегрузок его элементов по току и напряжению при отключении выключателя не позже момента разрыва тока, через него устанавливают угол управления вентилями, определяемый по соотношению где- угол управления вентилями,оотсчитываемый до моментавключения вентиля до момента перехода мгновенногозначения напряжения сетичерез нулевое значение;Я - круговая частота напряжениясети;1. - индуктивность индуктивногоэлемента;С - емкость конденсаторной батареи,2. Способ по п.1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что блокируют импульсы управления вентилями в интервале времени с момента подачи команды на отключение выключателя до момента разрыва тока через выключатель,3, Способ по п.1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что измеряют токчерез выключатель и блокируют импульсы управления вентилями в интервалевремени с момента подачи команды наотключение выключателя до моментапрекращения тока через выключатель.4. Способ по п.1, о т, л и ч а -ю щ и й с я тем, что измеряют напряжение на контактах выключателя иблокируют импульсы управления вентилями в интервале времени с моментаподачи команды на отключение выключателя до момента появления напряже-ния на контактах выключателя.1654919 ектор С.Шекмар едактор АЛан ГКНТ СССР Гагарина, 1 оиэводст Закай 1956ВНИИПИ Госу оставитель Г. Дамсехред И.Дидык Тираж 337 Подписное твенного комитета по изобретениям и открытиям 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5