Компенсатор реактивной мощности

)5 Н 02 Л 3/18 00П У ЕТЕЛ ВТОРС КТИВНОЙ МОЩовательскии П.Обязуев иЭнергоГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ИЕ ИЗОБРЕ(71) Всесоюзный научинститут электроэнер(56) Статические компрования реактивной мР,М,Матура. - МЭне Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для компенсации реактивной мощности и регулирования напряжения в электрических сетях,Компенсатор содержит п конденсаторных батарей (КБ), подключенных к сети переменного тока через электромеханические коммутационные аппараты. Управляемая тиристорно-реакторная группа (ТРГ) подключена к соединенным между собой первым выводам и дополнительных электромеханических коммутационных аппаратов, вторые выводы которых подключены к точкам соединения КБ с первыми электромеханическими коммутационными аппаратами, Величина индуктивности реакторов ТРГ выбрана из соотношения(57) Использование: стабилизация параметров электрических сетей. Сущность изобретения;управляемая тиристорно-реакторная группа подключается к конденсаторным батареям через электромеханические коммутационные аппараты, Вследствие такого подключения тиристорно-реактораня группа может быть использована для улучшения условий коммутации конденсаторных батарей, а также служить для плавного регулирования реактивной мощности, 6 ил. где С - емкость фазы КБ; в - круговая частота напряжения сети переменного тока.афер ТРГ служит для улучшения условий коммутации КБ и может:также служить для плав ного регулирования реактивной. мощности, ФьИзобретение относится к электротехни- Я ке и может быть использовано д электриче- ) ских сетях для компенсации реактивноймощности и регулирования напряжения, рЦель изобретения - снижение потерь электроэнергии и снижение удельной стоимости компенсатора,На фиг, 1 приведена блок-схема компенсатора; на фиг, 2 и 3 - функциональные схемы узлов блока управления коммутацией, осуществляющих алгоритмы включения и отключения выключателей компенсатора; на фиг. 4 - расчетная схема замещения для процесса отключения компенсатора от сети; на фиг, 5 и 6 - диаграммы1 (1 40 45 50 55 напряжений и токов в схеме компенсатора во время отключения.Компенсатор (фиг. 1) содержит и конденсаторных батарей (КБ) 1, подключенных к сети 2 переменного тока через выключатели (В) 3, тиристорно-реакторную группу (ТРГ) 4, автоматический регулятор (АР) 5, вход. которого присоединен к сети 2, дополнительные В 6, первые выводы которых подключены к точкам соединения КБ 1 с ВЗ, а вторые выводы объединены и подключены к выводамТРГ 4, выход непрерывного управления АР 5 - к входу непрерывного управления ТРГ 4, выходы дискретного управления АР 5 подключены к управляющим входам ВЗ и В 6 и к входам дискретного управления ТРГ 4 через блок управления коммутацией (БУК) 7.Компенсатор может быть предназначен для работы в двух режимах. Первый режим осуществляется в том случае, когда ТРГ 4 предназначена только для коммутации КБ 1. В этом режиме потребление и плавное регулирование реактивной мощности компенсатором не осуществляется. Выдаваемая компенсатором реактивная мощность при этом изменяется ступенями по числу КБ. Индуктивность реакторов ТРГ 4 выбирается исходя из условия На выходах АР 5 вырабатываются сигналы, функционально связанные с состоянием сети 2, например с величиной напряжения сети, если компенсатор предназначен для регулирования (стабилизации уровня) напряжения сети,При такой величине понижения напряжения в сети, при которой требуется включение одной (первой) КБ 1, на соответствующем выходе АР 5 появляется сигнал, поступающий на вход БУК 7, с помощью которого реализуется следующий алгоритм: 1) установка угла управления, соответствующего полному открытию ТРГ 4, выключение В 61; 2) включение ВЗ; 3) через определенный интервал времени, достаточный для затухания переходного процесса при включении и не приводящий к перегрузке ТРГ 4, устанавливается угол управления ТРГ 4, соответствующий минимальному току ТРГ 4, либо производится блокирование импульсов управления ТРГ 4,При дальнейшем понижении напряжения сети 2 производится 1) отключение В 6;2) установка угла управления, соответствующего полному открытию ТРГ 4, включение 10 15 20 25 30 35 В 62; 3) включение В 32; 4) повторение п, 3) предыдущего алгоритма,Аналогично, при необходимости, производится включение каждой последующей КБ. Действие БУК 7 при необходимости включения КБ 1 поясняются с помощью фиг.2,Команда на включение КБ 1 (КБ 1- 1) с выхода АР 5 поступает на В 61 (В 611), на вход элемента ИЛИ 8, выход которого соединен с установочным входом триггера Т 9, и на вход элемента И 10. На выходе Т 9 появляется команда на полное открытие вентилей ТРГ 4 (ф 90 ), Команда на включение В 31(В 31 1) появляется на выходе элемента И 10 после получения информации о включении В 61(В 61= 1) и установкеф = 90. Через время, устанавливаемое с помощью элемента 3111, после включения В 31(В 31 = 1) с помощью элемента ИЛИ 12 производится сброс Т 9 с целью уменьшения тока ТРГ 4 до минимального значения либо блокирования имгульсов управления ТРГ 4. Команда КБ 12-;1 с выхода АР 5 поступает на В 6 0 и входы элементов И 102 и 132 Отключение В 61 вызывает появление команды В 62-1 и установку= 90 через элемент ИЛИ 8 и Т 9, состояние Вбг = 1 и /3 = 90 разрешают ВЗ 2 1, через время, после В 32 = 1, устанавливаемое с помощью 3112, производится сброс Т 9.Команды на включение остальных КБ реализуются аналогичным образом,При повышении напряжения сети 2 отключение КБ производится следующим образом, Предположим, что к моменту отключения в работе были КБ 11 КБ 1 л(включен ы В 31 ВЗп и Вбп).Алгоритм отключения таков; 1).установка выбранной величины угла управленияТРГ 4 при отключении; 2) отключение ВЗп; 3) повторение и, 3) алгоритма включения через интервал времени, достаточный для восстановления электрической прочности ВЗ и разрыва КБ 1 п через ТРГ 4,При дальнейшем повышении напряжения сети 2 производится: 1) отключение Вбн; 2) включение В 6.1: 3) повторение и. 1) предыдущего алгоритма; 4) отключение ВЗл; 5) повторение п. 3) предыдущего алгоритма,Аналогично, при необходимости, производится отключение каждой последующей КБ, Действие БУК 7 при необходимости отключения КБ 1 поясняется при помощи фиг3, Команда на отключение КБ 1 с выхода АР 5 поступает при условии ВЗ = 1 (элемент И 14) через элемент ИЛИ 15 на установочный вход триггера Т 16, Отключение ВЗ реализу1742938 Между коммутациями КБ осуществляется плавное регулирование ТРГ в функции напряжения сети, поэтому ТРГ должна быть постоянно подключена параллельно КБ, находящейся в работе.Расчетная схема замещения для процесса отключения компенсатора от сети приведена на фиг. 4. Диаграммы напряжений и токов в схеме компенсатора показаны на фиг.5 и б.Из фиг.5 виден механизм образования повышенного напряжения Ов на контактах выключа 1 еля В компенсатора при его отключении с закрытыми вентилями ТРГ. В этом случае максимальное значение напряжения Ов достигает двойной амплитуды напряжения сети, что может привести к пробою межконтактного промежутка выключателя.Процесс отключения компенсатора с заданным углом ф о) включения вентилей ТРГ иллюстрируется диаграммой фиг, 6. Перед отключением выключателя В вентили ТРГ заперты, через выключатель протекает ток КБ (кБ), Обрыв тока в выключателе при его отключении происходит в момент снижения токакБ до нулевого значения (время О= 01).Напряжение на КБ в этот момент равно ОкБ = Оп 1 и сохраняется неизменным до момента включения вентилей ( 0 = Й ). В момент 04 включается вентиль, в схеме происходит колебательный перезаряд КБ через реактор . Напряжение на КБ, без учета активных сопротивлений элементов схемы, будет изменяться последующему закону; ОКБ = ОКБо СОУЛ т,45 50 55( 11 ется при Р = Ро (элемент И 17 п), после чего через время, устанавливаемое с помощью 318 о, производится сброс Т 16 (элемент ИЛИ 19). Команда КБ 1 П0 с выхода АР 5 поступает на Вбо О, далее через И 20 она Вбп- 1, после чего устанавливается (И 21 п), через И 17 ппоступает команда ВЗПО, после чего через Я 18 п и ИЛИ 19 происходит сброс Т 16.Команды на отключение остальных КБ 1 реал изу ются а н алогич но.В установившемся режиме работы компенсатора возможны следующие состояния В 61.Вбо. 1) ТРГ 4 подключена параллельно последней включенной КБ 1 (например, включены КБ 11 КБ 1 з, включен Вбз); 2) ТРГ 4 не подключена; все Вб отключены: 3) ТРГ 4 подключена параллельно последней отключенной КБ 1 (например, отключены КБ 1 з.КБ 1 о, включен Вбз).В случае 1) сокращается время, необходимое для отключения КБ, но увеличивается время на включение очередной КБ, так как сначала необходимо отключить ТРГ от последней включенной КБ, Изложенные выше алгоритмы действия блока БУК 7 соответствуют состоянию 1).В случае 3), наоборот, сокращается время, необходимое для включения очередной КБ, и увеличивается время на отключение КБ.Случай 2) в отношении быстродействия коммутаций занимает промежуточное положение.Второй режим работы компенсатора осуществляется в том случае, когда требуется плавное изменение реактивной мощности компенсатора наряду с коммутациями КБ. Мощность ТРГ для такого режима выбирается равной или несколько большей мощности одной КБ. Индуктиьность реакторов ТРГ выбирается, таким образом, в соответствии с неравенством Для осуществления коммутаций КБ работа компенсатора в этом режиме аналогична его работа в вышеописанном режиме для варианта, когда сопротивление реакторов соизмеримо с сопротивлением сети.Если сопротивление реакторов много больше сопротивления сети, их влияние на переходный процесс при подключении КБ будет незначительным, В этом случае при подключении КБ к сети ТРГ параллельно к ней на время пуска можно не подключать. На время же отключения от сети ТРГ по 10 15 20 25 30 35 40 прежнему подключается параллельно отключенной КБ. Наибольшие перегрузки возникают при отключении КБ от сети, Поэтому в этом случае сохраняется основной эффект снижения перегрузок при отключении КБ. где ОкБо = Оп - напряжение на КБ в момент включения вентиля;во = -- собственная частота колеТ 14бательного контура, образованного емкостью КБ и индуктивностью ректора ТРГ. В момент О з ток перезаряда достигает максимального значения, напряжение на КБ примет нулевое значение. В момент 04 ток перезаряда снизится до нулевого значения, вентиль, приводящий ток, закроется, Напряжение на КБ достигает значения Оп со знаком, противоположным первоначальному, Из диаграммы видно, что обеспечение синфазности напряжения на КБ напрякеОтсюда 45- гд КС - Л Л 2 2 нию сети достигается при включении вентилей с заданным углом Р 0 . В этом случае напряжение, прикладываемое к контактам выключателя, имеет минимальное значение и определяется выражением Кривая данного напряжения построена на нижней оси фиг, 6.Анал изи руя диа грамму фиг. б можно увидеть, что условием синфазности напряжений сети и напряжения на КБ является совпадение моментов перехода через нулевое значение напряжения сети и напряжения на КБ (момент Оз), Это, как следует из анализируемой диаграммы, наступает при 2 Лгде Т 0 = - период собственных колеоРбаний (здесь отсчет времени в секундах),После преобразования (с учетом вышеприведенного выражения) получают в ради- анах где в- круговая частота напряжения сеМаксимальное значение угла управления в рассматриваемой схеме компенсатоЛра равна. Поэтому угол управления должен удовлетворять условию или после преобразования В варианте выполнения компенсаторадля первого режима работы (ТРГ используется только для коммутации КБ) желательно иметь реакторы с небольшой индуктивно стью, с точки зрения уменьшения их стоимости,Во втором варианте ТРГ используетсядля плавного регулирования реактивной мощности и для коммутации КБ,Это дает 10 возможность плавного регулирования реактивной мощности во всем диапазоне работы компенсатора, так как с помощью переключения КБ осуществляется только ступенчатое регулирование. В этом варианте 15 компенсатора желательно иметь реакторы свозможно большей индуктивностью (разумеется в пределах выполнения неравенства, указанного в формуле изобретения). Это желательно с точки зрения качества генери руемого реактивного тока, так как уменьшение индуктивности реакторов приводит к увеличе ию относительного содержания высших гармоник тока.Формула изобретения 25 Компенсатор реактивной мощности, содержащий и конденсаторных батарей, подключенных к зажимам для подключения к сети переменного тока через первые коммутационные аппараты, управляемую тири сторно-реакторную группу, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью снижения потерь электроэнергии и снижения удельной стоимости компенсатора, он снабжен и дополнительными коммутационными аппаратами, пер вые выводы которых подключены к точкамсоединения батарей с первыми коммутационными аппаратами, вторые выводы соединены между собой и подключены к выводам тиристорно реакторной группы, при этом в 40 качестве всех упомянутых коммутационныхаппаратов использованы электромеханические коммутационные аппараты, а величина индуктивности реактора выбрана из соотно- шения где С - емкость фазы конденсаторной батареи;в - круговая частота напряжения сети переменного тока,1742938 1 кь = 1 б 4 рректор Л.Кравцов Редактор У.Папп Заказ 2292 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКН 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.Гагарина, 10 Сост Техр ель А.ОбязМ. Моргентал