Тиристорный источник реактивной мощности

 

Использование; повышение экономичности , быстродействия и диапазона регулирования при автоматической компенсации реактивной мощности в электрических сетях . Сущность изобретения: в источнике, содержащем соединенные в треугольник конденсаторные батареи, каждая из которых состоит из двух последовательно включенных конденсаторов , и имеющем управляемые реактор и выпрямитель, рабочие обмотки реактора соединены в звезду и подключены к средним точкам соединения батарей и к входу управляемого выпрямителя , к выходу которого подключена обмотка подмагничивания реактора. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю Н 02 J 3/18

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) с I. Qg a

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4864338/07 (22) 04.09.90 (46) 30,11,92. Бюл. N. 44 (71) Ивановский энергетический институт

MM. В.И,Ленина (72) Ю,В.Баков (56) Веников В.А, и-др. Статические источни- . ки реактивной мощности в электрических сетях. М.: Энергия, 1975, с.63, рис.3 — 3.

Липкинд М,С., Черновец А.К. Управляемый реактор с вращающимся магнитным полем. M.: Энергия 1971, с.10, рис.1 — 5, Автооское свидетельство СССР

N. 1576977, кл. Н 02 J 3/18, 1989. . (54) ТИРИСТОРНЫЙ ИСТОЧНИК РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для автоматической компенсации реактивной мощности в электрических сетях, Известен источник реактивной мощности (ИРМ), содержащий устройство управления реактором и включенную последовательно с реактором конеднсаторную батарею.

Недостатки ИРМ состоят в том, что при увеличении диапазона регулирования резко возрастает установленная мощность реактора и конденсаторной батареи. При использовании известных управляемых реакторов с независимым (и родольным или поперечным) подмагничиванием с увеличением диапазона регулирования резко возрастает мощность на подмагничивание.

„„SU „„1778862 А1 (57) Использование: повышение экономичности, быстродействия и диапазона регулирования при автоматической компенсации реактивной мощности в электрических сетях. Сущность изобретения: в источнике, содержащем соединенные в треугольник конденсаторные батареи, каждая из которых состоит иэ двух последовательно включенных конденсаторов, и имеющем управляемые реактор и выпрямитель, рабочие обмотки реактора соединены в звезду и подключены к средним точкам соединения батарей и к входу управляемого выпрямителя, к выходу которого подключена обмотка подмагничивания реактора. 3 ил, Кроме того, управляемые реакторы с независимым подмагничиванием обладают малым быстродействием и генерируют высшие гармоники, ИРМ обладает низкими экономическими показателями.

Известен также статический компенсатор реактивной мощности, выполненный с использованием реактора с вращающимся магнитным полем и конденсаторной батареи.

Недостатки ИРМ состоят в низком быстродействии и малом диапазоне регулирования реактивной мощности. С увеличением диапазона регулирования резко возрастают затраты на IPM.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам является статический тиристорн ый источник реактив..ной мощности (СТИРМ), состоящий иэ кон1778862 денсаторных батарей, соединенных в треугольник и включенных на линейное напряжение электрической сети. Каждая сторона треугольника содержит по две последовательно соединенные батареи. Средние точки треугольника конденсаторных батарей соединены управляемыми реакторами, работающими на принципе самоподмагничивания и образующими также треугольное соединение. СТИРМ снабжен автоматическим регулятором напряжения, обеспечивающим регулирование напряжения нагрузки. Недостатки ИРМ состоят в пониженных технико-экономических показателях, Yr.ðàâëÿåìûå реакторы включены на напряжение, равное половине линейного напряжения электрической сети (0,865

Офлзн), которое определяет затраты на изоляцию реактора. Кроме того, СТИРМ имеет пониженное быстродействие и недостаточный диапазон регулирования. Минимальное индуктивное сопротивление реактора при полностью закрытых тиристорах относительно велико, так как магнитная система реактора подмагничивается двухполупериодным током, имеющим достаточно большую составляющую первой (основной) гармоники . Быстродействие СТИРМ определяется только изменением тока тиристоров, протекающего по обмоткам реактора.

Цель изобретения — повышение экономичности, быстродействия и диапазона регулирования.

В тиристорном источнике реактивной мощности, содержащем соединенные в треугольник конденсаторные батареи, каждая из которых состоит из двух последовательно включенных конденсаторов, управляемый реактор и управляемый выпрямитель, рабочие обмотки управляемого реактора с вращающимся магнитным полем соединены в звезду и подключены к средним точкам соединения конденсаторных батарей и к входу управляемого выпрямителя, к выходу которого подключена обмотка подмагничивания управляемого реактора. Технический результат обеспечивается тем, что рабочие обмотки управляемого реактора включены на напряжение в Ураза меньше половины линейного напряжения электрической сети и регулирование индуктивного сопротивления реактора осуществляется как за счет изменения тока подмагничивания в зависимости от угла управления тиристоров выпрямителя, так и за счет изменения степени шунтирования рабочих обмоток управляемого реактора обмоткой подмагничивания через тиристоры выпрямителя. зом. При закрытых тиристорах выпрямителя

3 индуктивное сопротивление управляемого реактора максимальное. К рабочим обмоткам 2 реактора приложено напряжение

55 в1ГЗраэа меньше, чем к каждой конденсаторной батарее 1 (фиг.2). Реактивная мощность, выдаваемая в электрическую сеть, равна

0c (2 ) 6й>С=45 Зфазн. ИС, (1) 0 л 2, 2

Таким образом снижается напряжение на рабочих обмотках реактора и регулируется индуктивность реактора одновременно за счет изменения степени подмагничивания и степени шунтирования рабочих обмоток реактора обмоткой подмагничивания.

На фиг.1 приведена схема тиристорного иеточника реактивной мощности; на фиг.2 и

3 — векторные диаграммы напряжений на элементах источника

Тиристорный источник реактивной мощности состоит иэ конденсаторных батарей 1, соединенных в треугольник и включенных на линейное напряжение электрической сети. Каждая сторона треугольника содержит по две последовательно соединенные конденсаторные батареи 1. К средним точкам треугольника конденсаторных батарей подключены рабочие обмотки

2 управляемого реактора с вращающимися магнитными полями, соединенные в звезду, и трехфазный управляемый выпрямитель 3, к выводам постоянного тока которого подсоединены обмотка подмагничивания и реактора, Устройство автоматического управления тиристорным источником реактивной мощности (фиг. I) состоит из трансформаторатока 5 и трансформатора напряжения 6, подключенных к электрической сети 7, выходы которых через каналы обработки тока

8 и напряжения 9 соединены с фазочувствительным блоком 10. Первый выход блока

10 через интегрирующий блок 11 подключен к блоку управления 12, выходы которого соединены с цепями управления тиристоров

14 выпрямителя 3. Второй выход блока 10 через блок сравнения подключен ко второму выходу интегрирующего блока 11.

Векторная диаграмма напряжения на конденсаторных батареях 1 (Uc) и рабочих обмотках 2 (Up) управляемого реактора при полностью закрытых тиристорах выпрямителя 3 приведена на фиг,2. При полностью открытых тиристорах выпрямителя 3 (максимальное подмагничивание и шунтирование), когда индуктивное сопротивление реактора близко к нулю, векторная диаграмма напряжений представлена на фиг.3.

Работает устройство следующим обра1778062

Q(l) (Unq2 3 р U3H. 273 в(р в(р

О" =О. -Q

При полностью открытых тиристорах выпрямителя 3 напряжение на обмотках подмагничивания.4 практически близко к нулю.

Индуктивное сопротивление реактора за счет подмагничивания его магнитной системы выпрямленным шестифазным током и шунтирования рабочих обмоток 2 реактора обмоткой подмагничивания 4 через тиристоры выпрямителя 3 близко к нулю. Напряжение на каждой конденсаторной батарее возрастает до фазного напряжения электрической сети

0фаан. (фиг.3). Тогда реактивная мощность, выдаваемая в сеть, составит:

Ос = 60фаан, й) С, Qp 0, (2) 2, (2) Q(»Q (г)

Реактивная мощность реактора Q() снижается практически до нуля, а реактивная мощность конденсаторной батареи возрастает на 33, по сравнению с Q ("

При промежуточном угле управления тиристоров выпрямителя 3 генерируемая реактивная мощность тиристорного источника находится в пределе от С1 до О(.

2 (1

Автоматическое регулирование реактивной мощности, выдаваемой в электрическую сеть 7, осуществляется изменением угла управления тиристоров выпрямителя 3 в функции угла сдвига между током нагрузки и напряжением электрической сети 7. Ток нагрузки от трансформатора тока и напряжение сети от трансформатора напряжения

6 проходят по каналу обработки тока 8 и каналу обработки напряжения 9, на выходе которых образуются и рямоу гол ьн ые импул ьсы, поступающие на входы измерительного фазочувствительного блока 10. На выходе блока 10 появляются импульсы, длительность которых равна углу сдвига между током и напряжением нагрузки. поступающие на вход интегрирующего блока 10, Выходное напряжение блока 11 задает угол управления тиристоров выпрямителя 3, воздействуя на блок управления 12. Синхронизация импульсов управления осуществляется от прямоугольных импульсов напряжения электрической сети 7, поступающих с других выходов канала преобразования 9. В блоке сравнения 13 происходит сравнение импульса фазового сдвига как по величине, так и по характеру тока нагрузки (индуктивный или емкостный), При индуктивном токе и фазовом угле сдвига в заданном диапазоне напряжение на конденсаторе интегрирующего блока 11 сохраняется неизменным. Если фазовый угол балнне за,1,. .и оro, блок сравнения 13 выдает разрешение на

5 уменьшение угла управления импульсов, поступающих с выхода блока 12 в цепи управления тиристоров под действием напряжения блока 11. При емкостном характере тока нагрузки блок 13 дает разр шение нэ увеличение

10 угла управления тиристоров выпрямителя 3 под воздействием выходного напряжения интегрирующего блока 11.

Изобретение может найти применение в электрических сетях энергосистем и в систе15 мах электроснабжения промышленных предприятий для компенсации реактивной мощности с целью снижения потерь активной мощности и регулирования напряжения в электрической сети, Тиристорный. источник

20 реактивной мощности может быть использован также в качестве настраиваемого фильтра-компенсирующего устройства для компенсации высших гармоник, учитывая, что реактор с вращающимся магнитным по25 лем слабо генерируется высшие гармоники.

Экономический эффект от применения устройства может быть достигнут за счет улучшения технико-экономических показателей: иэ-за снижения напряжения на об30 мотках управляемого реактора уменьшаются затраты на его изоляцию, изза возможности снижения минимального значения индуктивности сопротивления реактора практически до нуля, увеличивается

35 диапазон регулирования реактивной мощности без увеличения затрат, благодаря увеличению быстродействия регулирования повышается качество регулирования напряжения при резко переменных и ударных на40 груэках, из-за слабой генерации высших гармоник, что заложено в принципе дейст-. вия реактора с вращающимся магнитным полем, возможно использование устройства для настраиваемой компенсации высших

45 гармоник.

Формула изобретения

Тиристорный источник реактивной мощности, содержащий соединенные в треугольник конденсаторные батареи. каждая

50 из которых состоит из двух последовательно включенных конденсаторов, управляемый реактор и управляемый выпрямитель, о тличающийся тем,что,сцелью повышения экономичности, быстродейст55 вия и диапазона регулирования, рабочие обмотки реактора соединены в звезду и подключены к средним точкам соединения батарей и к входу управляемого выпрямителя, к выходу которого подключена обмотка под-, магничивания реактора.

1778862 о И.

Составитель В.Яблоков

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор. П.Гереши

Редактор Т.Коляда

Заказ 4199 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

u(1) б

Ц=0865 У