Устройство продольной емкостной компенсации

 

О Il И С А Н И""Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик йп 053677

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву—

Х (22) Заявлено 18.02.77 (21) 2455150/24-07 (51) М. Кл. с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет

Н 02 J 3/18

Р

Государственный комитет

СССР оо делам изобретений н открытий

ОпУбликовано 25.03.79.Бюллетень ¹ 1 1 (53) ДК621 316 .723.4 (088.8) Дата опубликования описания 28.03.79 (72) Авторы изобрете ния

Л. А. Кучумов и A. И. Игнайкин

Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им. М. И. Калинина (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ПРОДОЛЬНОЙ ЕМКОСТНОЙ

КОМ ПЕ НС AIINN

Изобретение относится к области передачи и распределения электрической энергии переменным током, в частности в сетях со значительной составляющей реактивной мощности и резко переменной нагрузкой.

Известны устройства продольной емкостной компенсации (УПК), включаемые с целью повышения пропускной способности линий электропередач, компенсации реактивной мощности и снижения колебаний напряжения у потребителей (1). Они содержат последовательно включенную конденсаторную батарею (К Б), которая компенсирует часть реактивного сопротивления системы.

Вместе с тем УПК увеличивают токи короткого замыкания в сети и возникающие при этом большие перенапряжения на конденсаторной батарее могут привести ее к выходу из строя.

Для ограничения перенапряжений на конденсаторной батарее параллельно ей обычно включается один или несколько разрядников (2). Ввод и вывод установки из работы осуществляется соответственно отключением и включением специального шунтирующего выключателя. Такие схемы требуют применения специальных разрядников сложной конструкции, являющихся несерийным оборудованием. Это приводит к усложнению установки, увеличению ее габаритов и уменьшению ее сроков службы. .Новые возможности защиты УПК от аварийных перегрузок открываются при использовании силовой полупроводниковой техники. В частности, известны устройства, в которых параллельно конденсаторной батарее подключается тиристорный выключатель (3). Данные устройства приняты за прототип.

Прототип обладает следующими недостатками: — через тиристоры, шунтирующие конденсаторную батарею протекает ток короткого замыкания, что требует значительного увеличения их установленной мощности; — в управляемых вентилях появляется большой разрядный ток конденсаторной батареи, что представляет опасчость как для самой конденсаторной батареи, так и для шунтирующих ее вентилей; — устройство не ограничивает в достаточной степени ток короткого замыкания в системе.

653677

Целью настоящего изобретения является создание устройства продольной емкостной компенсации (УПК) с повышенной надежностью ограничения перенапряжений на конденсаторной батарее, со сниженными до допустимого значения уровнями токов короткого замыкания в цепи и разрядных токов конденсаторной батареи.

Данная цель достигается тем, что устройство продольной емкостной компенсации, содержащее конденсаторную батарею, к выводу для подсоединения к питающей сети которой подключены разноименные выводы двух управляемых вентилей, дополнительно снабжено токоограничивающим блоком, один вывод которого подключен ко второму блоку конденсаторной батареи, вто-. рой вывод служит для подключения к сети, а к двум другим выводам токоограничивающего блока подсоединены указанные управляемые вентиля.

Описанный токоограничивающий блок может быть выполнен в виде мостовой схемы на управляемых вентилях, одна диагональ которой подсоединена ко второму выводу конденсатора и ко второму выводу токоограничивающего блока, а во вторую диагональ, которая подсоединена к указанным управляемым вентилям, включен реактор; или в виде сдвоенного реактора и двух дополнительных управляемых вентилей, причем ветви реактора через встречно включенные дополнительные вентили подсоединены ко второму выводу конденсаторной батареи, а средний вывод сдвоенного реактора подсоединен ко второму выводу токоограничивающего блока.

На фиг. 1 и 2 представлены два вариан-! та выполнения установки. Фиг. 1 содержит следующие обозначения: 1 — конденсаторная батарея; 2, 3, 5 — управляемые вентили; 4 — реактор; 6, 7, 8 — управляемые вентили. На фиг. 2 представлен вариант, в которои реактор выполнен сдвоенным— его ветви обозначены номерами 4, и 4,.

В нормальном установившемся режиме ток проводят вентили токоограничивающего устройства 2, 3, 7 и 8, а управляющие импульсы на вентили 5 и 6 блокированы.

Вентили 2, 3, 7 и 8 проводят ток в течение периода и реактор оказывается зашунтированным; падения напряжения на токоограничивающем устройстве не будет, так как в нормальном режиме батарея конденсаторов 1 оказывается последовательно включенной в цепь нагрузки и осуществляет. продольную емкостную компенсацию.

При возникновении короткого замыкания блокируются управляющие импульсы на вентилях 2, 3, 7 и 8, и подаются кратковременные управляющие импульсы на тиристоры 5 и 6. В зависимости от знака напряжения на конденсаторной батарее под действием тока разряда про5

50 55 исходит коммутация тока цепи с проводящего вентиля 2 (3) на вентиль 5 (6) . В результате батарея конденсаторов будет выведена из цепи и на ней сохранится остаточный заряд (напряжение), приобретенный в переходном процессе. При своевременном формировании управляющих импульсов на вентили 5 и 6 это напряжение может не превышать, например, двухкратного значения по отношению к значению напряжения на конденсаторной батарее в нормальном режиме.

После отключения конденсаторной батареи аварийный процесс продолжается при включенном в цепь короткого зам ыкания реакторе 4, который ограничивает ударные значения тока короткого замыкания в цепи.

Под действием переменной ЭДС лри прохождении тока короткого замыкания через

«нуль» гаснут вентили 7 и 6 (8 и 5), происходит отключение места короткого замыкания.

После отключения короткого замыкания разряд конденсаторной батареи может быть осуществлен, например, через большое разрядное сопротивление (на фиг. 1 и 2 оно не показано).

Установка обеспечивает плавное включение в работу как,в нормальном режиме, так и в послеаварийном режиме. Для этого на вентили токоограничивающего устройства 2, 3, 7 и 8 следует подать импульсы управления. За счет фазового регулирования вентилей можно осуществить плавное увеличение тока без колебательных переходных процессов.

Установка обладает свойствами сверхбыстрой коммутации конденсаторной батареи; для ее отключения и включения необходимо соответственно блокировать импульсы управления на вентили 2 и 3 с одновременной подачей управляющих импульсов на тиристоры 5 и 6, и наоборот. Это открывает возможность устранения, лри необходимости, явлений самовозбуждения, феррорезонанса и т. д.

Другой вариант устройства продольной емкостной компенсации изображен на фиг. 2. Часть токоограничивающего устройства, примыкающая к конденсаторной батарее, выполнена также, как и на фиг. 1. К выводу конденсаторной батареи 1 встречно присоединены управляемые вентили 2 и 3, соединенные с другой стороны с полюсами реактора 4, и 4,. Здесь изменен лишь тип реактора — он выполнен сдвоенным и его средняя точка является одним из входов установки.

Установившиеся и переходные аварийные режимы в установках, изображенных на фиг. 1 и 2, в части их влияния на условия работы конденсаторной батареи, токоограничивающие эффекты, возможности устра653677 нения явлений самовозбуждения являются индентичными.

Установка, представленная на фиг. 2, благодаря уменьшению числа управляемых вентилей и габаритной мощности реактора имеет несколько лучшие технико-экономические показатели.

Технико-экономический эффект, создаваемый предлагаемым устройством продольной емкостной компенсации, складывается из следующих элементов:

1) повышается надежность ограничения перенапряжений на конденсаторной батарее;

2) снижаются до допустимых значений уровни токов короткого замыкания;

3) в аварийных процессах при коммутации конденсаторной батареи отсутствуют разрядные токи;

4) установка продольной емкостной коммутации обладает свойствами коммутации порознь как цепи, так и отдельно конденсаторной батареи и обеспечивает отключение токов короткого замыкания;

5) установка позволяет осуществлять.регулирование с целью повышения устойчивости к самовозбуждению, самораскачиванию и резонансным явлениям;

6) при пофазном регулировании установка позволяет производить, при необходимости, симметрирование режима работы сети.

Предлагаемое устройство продольной емкостной компенсации можно широко применять в линиях электропередач для увеличения их пропускной способности, в цепях с резкопеременной нагрузкой для уменьшения колебаний напряжения, в частности в цепях с дуговыми сталеплавильными печами (ДСП) и электросварочного оборудова6 тарею, к выводу для подсоединения к питающей сети которой подключены разноименные выводы двух управляемых вентилей, отличающаяся тем, что, с целью повышения

S надежности ограничения перенапряжений на конденсаторной батарее и ограничения токов короткого замыкания, она дополнительно снабжена токоограничивающим блоком, один вывод которого подсоединен ко второму выводу конденсаторной батареи, второй вывод служит для подключения к сети, а к двум другим выводам токоограничивающего блока подсоединены указанные управляемые вентили.

2. Устройство продольной емкостной комг5 пенсации по п. 1, отличающееся. тем, что указанный токоограничивающий блок выполнен в виде мостовой схемы на управляемых вентилях, одна диагональ которой подсоединена ко второму выводу конденсатора и к выводу для подключения к сети, а во вторую диагональ включен реактор, зажимы которого подсоединены к указанным управляемым вентилям.

3. Устройство продольной емкостной компенсации по п. 1, от гичающееся тем, что

25 токоограничивающий блок выполнен в виде сдвоенного реактора и,вух дополнительных управляемых вентилей, причем ветви указанного реактора через встречно включенные дополнительные вентили подсоединены ко второму выводу конденсаторной батареи, а средний вывод сдвоенного реактора подсоединен к выводу для подключения к сети.

Источники информации, принятые во вни мание при экспертизе:

Е

Рог. 1

Составитель Л. Дементьева

Редактор Д,. Мепуришвили Техред О. Луговая Корректор Л. Веселовская

Заказ 1302/39 Тираж 856 Подписное

LlHHHHH Государственного комитета СС1 Р по делам изобретений и открьггий

l I 3035, Москва, )К-35, Раун.ская иаб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ния. 1. Марченко Е. А. Продольная емкостная компенсация линий электропередач — «Энергия», Л., 1957.

Формула изобретения 2. Авторское свидетельство СССР № 454631, кл. Н 2 Н 9/06, 1972.

1. Устройство продольной емкостной ком- 3. Авторское свидетельство СССР пенсации, содержащее конденсаторную ба- № 2!6824, кл. Н 023 3/18, 1967.