Фильтрокомпенсирующее устройство

Изобретение относится к системам электроснабжения электрических железных дорог переменного тока, в частности, к устройствам компенсации реактивной мощности тяговой нагрузки и фильтрации высших гармоник тока и напряжения в тяговой сети, то есть к фильтрокомпенсирующим устройствам (ФКУ). Технический результат - снижение перенапряжений при включении, исключение повторных пробоев в главном выключателе при отключении устройства, повышение эксплуатационной надежности ФКУ и его срока службы. Предложено ввести дополнительный выключатель, обеспечивающий четырехэтапный процесс коммутации при включениях и отключениях устройства и перевести фильтрокомпенсирующее устройство из нерегулируемого режима работы в регулируемый. 1 ил.

 

Изобретение относится к системам электроснабжения электрических железных дорог переменного тока, в частности к устройствам компенсации реактивной мощности тяговой нагрузки и фильтрации высших гармоник тока и напряжения в тяговой сети, то есть к фильтрокомпенсирующим устройствам (ФКУ).

Известны ФКУ, подключаемые между контактным проводом или шиной 27,5 кВ и рельсом, содержащие последовательно включенные конденсатор и реактор, образующие LC контур, настраиваемый на фильтрацию третьей гармонической составляющей [1, 2]. Принцип работы и пояснения к схеме ФКУ в тяговой сети даны в [1, 2]. Для ограничения бросков тока и перенапряжений на конденсаторе при включении ФКУ, последовательно в LC контур на время коммутации включают пусковой резистор с активным сопротивлением R. Если после включения ФКУ сопротивление балластного резистора уменьшать не сразу до нуля, а постепенно, то эффект снижения перенапряжений на конденсаторе возрастает. В качестве наиболее близкого технического решения принимаем устройство поперечной емкостной компенсации, описанное в [3].

Устройство содержит последовательно соединенные между шиной 27,5 кВ и рельсом первый выключатель, конденсатор, реактор, первый резистор, зашунтированный вторым выключателем, параллельно которому включена цепь из последовательно соединенных второго резистора и третьего выключателя.

В этом устройстве процесс включения происходит в три этапа. При включении сначала последовательно с конденсатором и реактором включается один первый резистор, а затем он шунтируется вторым резистором и общее балластное сопротивление уменьшается. В дальнейшем оба резистора шунтируются третьим выключателем и балластное сопротивление становится равным нулю.

В этом случае проблема снижения бросков тока и напряжения при включении ФКУ решена. Однако недостаток схемы по прототипу, выявленный на основании экспериментальных исследований, - возможные повторные зажигания дуги в главном выключателе установки при отключении емкостного тока.

При этом возникают большие перенапряжения на конденсаторе, вызывающие его ускоренное старение, а в ряде случаев и пробои изоляции, выводящие установку из строя. Причина в том, что обычные выключатели способны, как правило, отключать емкостные токи до 50 А, а номинальные токи фКУ составляют 100-150 А. Поэтому необходимо при отключении ФКУ вводить пусковые резисторы с целью преобразования емкостного тока в активно-емкостной, что облегчает отключение ФКУ.

Цель изобретения - исключение повторных пробоев в главном выключателе при отключении устройства, повышение эксплуатационной надежности ФКУ и его срока службы.

Указанная цель достигается за счет того, что в устройство поперечной емкостной компенсации, содержащее три выключателя, конденсаторную батарею, реактор и два резистора, в котором первый контакт первого выключателя соединен с шиной 27,5 кВ, а второй контакт этого выключателя соединен с первым контактом конденсаторной батареи, второй контакт которой соединен с первым контактом реактора, первые контакты двух резисторов соединены вместе, второй контакт первого резистора, напрямую, а второй контакт второго резистора через второй выключатель соединены с рельсом, а первый контакт третьего выключателя соединен со вторым выводом реактора, дополнительно введен четвертый выключатель, первый вывод которого соединен со вторым выводом реактора, а второй вывод - с первыми выводами резисторов, второй вывод третьего выключателя соединен со вторым выводом второго резистора.

На рис. 1 показана схема изобретения, на которой приняты следующие обозначения:

1 - шина 27,5 кВ;

2 - первый выключатель;

3 - конденсаторная батарея;

4 - реактор;

5 - первый резистор;

6 - второй резистор;

7 - второй выключатель;

8 - третий выключатель;

9 - четвертый выключатель;

10 - рельс.

Схема работает следующим образом.

Перед включением первого - главного выключателя 2, вводящего устройство в работу, замыкается выключатель 8, а выключатели 7 и 9 остаются разомкнутыми. Включается выключатель 2 и устройство подключается к питающему напряжению через два последовательно включенных резистора 5 и 6 (первый этап). Через несколько периодов питающего напряжения, когда закончится переходный процесс, включается четвертый выключатель 9, второй балластный резистор 6 шунтируется и общее сопротивление в цепи уменьшается, поскольку в цепи остается только первый резистор 5 (второй этап). Затем третий выключатель 8 выключается и включается второй выключатель 7. Первый и второй резисторы 5 и 6 оказываются включенными параллельно, и полное сопротивление в цепи вновь уменьшается (третий этап). После окончания переходного процесса с двумя параллельно включенными резисторами включается выключатель 8, выключатели 7 и 9 остаются включенными (четвертый этап). Сопротивление в цепи LC становится равным нулю и ФКУ работает в штатном режиме.

Перед отключением установки выключают выключатель 8 при включенных выключателях 7 и 9 и в цепь ФКУ вводятся два параллельно включенных резистора 5 и 6 (первый этап). После окончания переходного процесса отключается выключатель 7 и в цепи остается один резистор 5 (второй этап). Общее сопротивление цепи возрастает. После этого включается выключатель 8 и выключается выключатель 9 (третий этап). При этом в цепь ФКУ вводятся последовательно включенные резисторы 5 и 6. В цепи оказывается довольно значительное активное сопротивление. После этого отключается главный выключатель 2 (четвертый этап). За счет большого активного сопротивление характер нагрузки переходит от емкостного к активно-емкостному, что облегчает процесс отключения. При этом повторные пробои в выключателе 2 не возникают.

Таким образом, процесс коммутации становится четырехступенчатым или четырехэтапным. Причем, в трех этапах отключения в цепи LC присутствует активное сопротивление, что облегчает процесс гашения дуги в главном выключателе. Резистор 5 используется в трех этапах, а резистор 6 - в двух этапах.

Поскольку в реактивных элементах ФКУ при работе накапливается значительное количество энергии, и при отключении устройства эти элементы начинают обмениваться запасенной энергией и рассеивать ее, вызывая значительные перенапряжения на всех элементах, то трехступенчатое введение активного сопротивления при включении и выключении позволяет значительно уменьшить возникающие перенапряжения и устранить повторные зажигания дуги в главном выключателе.

Экономический эффект от внедрения предлагаемого изобретения выражается в увеличении надежности работы устройства, что позволяет его включать и отключать по мере надобности при переменной тяговой нагрузке и переводить устройство из нерегулируемого режима в дискретно регулируемый. Последнее актуально для исключения генерирования реактивной мощности при малых тяговых нагрузках и для повышения напряжения в контактной сети при больших тяговых нагрузках.

Источники информации

1. Герман Л.А., Серебряков А.С. Регулируемые установки емкостной компенсации в системах тягового электроснабжения железных дорог: монография. М.: МИИТ, 2012. - 211 с.

2. Бородулин Б.М., Герман Л.А., Николаев Г.А. Конденсаторные установки электрифицированных железных дорог. - М.: Транспорт, 1983. - 183 с.

3. Патент №102842 от 21.07.2010 на полезную модель «Устройство поперечной емкостной компенсации» Герман Л.А., Серебряков А.С, Дулепов Д.Е., Семенов Д.А. Опубл. 10.03.2011. Б.И. №7.

Фильтрокомпенсирующее устройство, содержащее три выключателя, конденсаторную батарею, реактор и два балластных резистора, в котором первый контакт первого выключателя соединен с шиной 27,5 кВ, а второй контакт этого выключателя соединен с первым контактом конденсаторной батареи, второй контакт которой соединен с первым контактом реактора, первые контакты двух резисторов соединены вместе, второй контакт первого резистора, напрямую, а второй контакт второго резистора через второй выключатель соединены с рельсом, первый контакт третьего выключателя соединен со вторым выводом реактора, отличающееся тем, что в устройство дополнительно введен четвертый выключатель, первый вывод которого соединен со вторым выводом реактора, а второй вывод - с первыми выводами резисторов, второй вывод третьего выключателя соединен со вторым выводом второго резистора.



 

Похожие патенты:

Использование: в области электротехники. Технический результат – повышение точности настройки на любой заданный режим компенсации при любых высокочастотных помехах и искажениях.

Использование: в области электротехники. Технический результат - снижение потерь мощности путем эффективного регулирования мощности тиристорных фильтрокомпенсирующих установок (ФКУт) с резонансными фильтрами на посту секционирования и тяговых подстанциях межподстанционной зоны.

Использование: в области электротехники. Технический результат - снижение потерь мощности путем эффективного регулирования мощности тиристорных фильтрокомпенсирующих установок (ФКУт) с резонансными фильтрами на посту секционирования и тяговых подстанциях межподстанционной зоны.

Использование – в области электротехники. Технический результат – ограничение токов короткого замыкания, уменьшение потерь реактивной мощности и обеспечение питания собственных нужд.

Изобретение относится к области электротехники и силовой электроники и может быть использовано для управления источниками реактивной мощности в энергосистемах. Технический результат - обеспечение высокого качества электроэнергии при управлении управляемым шунтирующим реактором.

Использование: в области электротехники. Технический результат – снижение уровня изоляции грозозащитных тросов и величины протекающих в них токов.

Изобретение относится к области электроэнергетики и может быть использовано для контроля запасов и предотвращения нарушений устойчивости узлов нагрузки электрической сети с асинхронными электродвигателями.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автономных трехфазных электроэнергетических сетях. Технический результат заключается в снижении высших гармонических составляющих в контролируемых точках энергетической системы, а также в снижении массогабаритных показателей активного электрического фильтра.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для подачи электрического питания в электродуговую печь, содержащую по меньшей мере один электрод.

Изобретение относится к области электротехники и силовой электроники и может быть использовано для управления комбинированными источниками реактивной мощности, построенными на основе статических тиристорных компенсаторов реактивной мощности.

Использование: в области электротехники. Технический результат – повышение надежности работы контакторов и повышение быстродействия компенсации реактивной энергии. Компенсатор (1) реактивной энергии для трехфазной сети (4), имеющей первую фазу (6), вторую фазу (7) и третью фазу (8), содержит набор (24) конденсаторов (С1, С2, С3), по меньшей мере два электромеханических контактора (СТ1, СТ2), электрически соединенных с набором (24) конденсаторов (С1, С2, С3), при этом каждый контактор (СТ1, СТ2) содержит по меньшей мере один входной силовой контакт (18) и по меньшей мере один выходной силовой контакт (20), при этом электрический ток может проходить между входным и выходным силовыми контактами (18, 20) в замкнутом положении контактора (СТ1, СТ2), при этом первый контактор (СТ1) выполнен с возможностью соединения с первой фазой (Ph1) и второй контактор (СТ2) выполнен с возможностью соединения с третьей фазой (Ph3), средства (33) измерения напряжения между входным и выходным силовыми контактами (18, 20) по меньшей мере одного электромеханического контактора (СТ1, СТ2) и средства (36, 38) управления электромеханическими контакторами (СТ1, СТ2) согласно заранее определенному закону управления. Закон управления включает в себя замыкание соответствующего электромеханического контактора (СТ1, СТ2) при, по существу, нулевом напряжении (UAC, UBD) между входным и выходным силовыми контактами (18, 20) и размыкание соответствующего электромеханического контактора (СТ1, СТ2) при, по существу, минимальном значении энергии конденсатора или конденсаторов (С1, С2, С3), с которыми соединен упомянутый контактор (СТ1, СТ2). 10 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к силовой электронике и может быть использовано для компенсации реактивной мощности на выходе и на входе силового трансформатора подстанций. Технический результат - повышение энергетической эффективности системы электроснабжения и улучшение массогабаритных показателей. Компенсатор реактивной мощности содержит вольтодобавочный трансформатор, инвертор напряжения с системой управления, выполненной с каналом широтно-импульсной модуляции выходного напряжения инвертора и каналом регулирования фазы выходного напряжения инвертора, LC-фильтр, активный выпрямитель, датчик реактивной мощности сети и датчик отклонений напряжения нагрузки, дроссель, батарею косинусных конденсаторов, компаратор, блок синхронизации и четырехквадрантного формирования вектора добавочного напряжения, блок синхронизации и вычисления реактивного тока нагрузки. Элементы компенсатора соединены следующим образом. Первичные обмотки вольтодобавочного и силового трансформаторов подстанции соединены последовательно и подключены к сети. Вторичная обмотка силового трансформатора непосредственно подключена к нагрузке, а вторичная обмотка вольтодобавочного трансформатора через инвертор напряжения с входным LC-фильтром, активный выпрямитель с входным дросселем подключена к вторичной обмотке силового трансформатора. Выход датчика реактивной мощности сети через блок синхронизации и четырехквадрантного формирования вектора добавочного напряжения подключен к каналу регулирования фазы системы управления инвертором напряжения. Выход блока синхронизации и вычисления реактивного тока нагрузки подключен к управляющему входу системы управления, выполненной с возможностью широтно-импульсной модуляции активного выпрямителя. Выход датчика отклонения напряжения нагрузки подключен к управляющему входу канала широтно-импульсной модуляции с регулированием выходного напряжения системы управления инвертором напряжения, а также через компаратор к управляющему входу блока синхронизации и четырехквадрантного формирования вектора добавочного напряжения. Батарея косинусных конденсаторов подключена к сети после токового входа датчика реактивной мощности сети. 2 ил.

Использование: в области электротехники. Технический результат – повышение устойчивости работы сети. Согласно способу подачи электрической энергии в сеть электроснабжения (14) посредством ветроэнергетической установки (1) или ветрового парка (112) преобразуют кинетическую энергию ветра с переменной скоростью ветра в электрическую энергию посредством ветроэнергетической установки (1) или ветрового парка (112); подготавливают ветроэнергетическую установку (1) или ветровой парк (112) для подачи активной мощности (P) и реактивной мощности (Q) путем установки питающего устройства для подачи питания, при этом подаваемую реактивную мощность (Q) регулируют на основе скорости (VW) ветра, причем увеличивают реактивную мощность (Q), если скорость (VW) ветра превышает скорость (VSA) ветра в начале шторма, представляющую собой скорость ветра, при которой ветроэнергетическую установку (1) или ветровой парк (112) дросселируют для их собственной защиты. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

Использование – в области электротехники. Технический результат – упрощение конструкции устройства компенсации реактивной и активной мощности. Согласно изобретению устройство для компенсации реактивной мощности и активной мощности в сети высокого напряжения содержит первый преобразователь CW, который выполнен с возможностью компенсации активной мощности, и второй последовательно включенный преобразователь CVAR, который выполнен с возможностью компенсации реактивной мощности, причем поставляемое или выдаваемое устройством напряжение соответствует сумме напряжений первого преобразователя CW и второго преобразователя CVAR. 13 з.п. ф-лы, 22 ил.

Использование – в области электротехники. Технический результат – упрощение конструкции устройства компенсации реактивной и активной мощности. Согласно изобретению устройство для компенсации реактивной мощности и активной мощности в сети высокого напряжения содержит первый преобразователь CW, который выполнен с возможностью компенсации активной мощности, и второй последовательно включенный преобразователь CVAR, который выполнен с возможностью компенсации реактивной мощности, причем поставляемое или выдаваемое устройством напряжение соответствует сумме напряжений первого преобразователя CW и второго преобразователя CVAR. 13 з.п. ф-лы, 22 ил.

Изобретение относится к системам электроснабжения электрических железных дорог переменного тока, в частности, к устройствам компенсации реактивной мощности тяговой нагрузки и фильтрации высших гармоник тока и напряжения в тяговой сети, то есть к фильтрокомпенсирующим устройствам. Технический результат - снижение перенапряжений при включении, исключение повторных пробоев в главном выключателе при отключении устройства, повышение эксплуатационной надежности ФКУ и его срока службы. Предложено ввести дополнительный выключатель, обеспечивающий четырехэтапный процесс коммутации при включениях и отключениях устройства и перевести фильтрокомпенсирующее устройство из нерегулируемого режима работы в регулируемый. 1 ил.

Наверх