Статичне регульоване джерело реактивної потужності для трифазних мереж

Статичне регульоване джерело реаісгивної потужності для трифазних мереж, що у кожній фазі містить конденсаторну батарею постійної ємності, до якої паралельно під'єднані послідовно з'єднані основний реактор і основна пара зустрічнопаралельно включених тиристорів, керуючі електроди яких під'єднані до виходу основної системи імпульсно-фазового керування, вхід синхронізації якої з'єднаний з трансформатором напруги, яке відрізняється тим, що додатково у кожній фазі містить трансформатор струму, щонайменше один додатковий реактор і ВІДПОВІДНО їх числу стільки ж додаткових пар зустрічно-паралельно включених тиристорів, систем імпульсно-фазового керування і на одиницю більше за це число елементів "зона нечутливості - обмеження", при цьому трансформатор струму під'єднаний до основної пари зустрічно-паралельно включених тиристорів та послідовно під'єднаний з послідовно з'єднаними додатковими реакторами, до кожного додаткового реактора паралельно під'єднана відповідна додаткова пара зустрічно-паралельно включених тиристорів, керуючі електроди яких під'єднані до виходів відповідної додаткової системи імпульснофазового керування, керуючі входи кожної системи імпульсно-фазового керування під'єднані до виходу ВІДПОВІДНОГО елемента "зона нечутливостіобмеження", а входи останніх сполучені між собою і одночасно є входом керування статичного регульованого джерела реактивної потужності для трифазних мереж, вихід трансформатора струму з'єднаний з входом синхронізації кожної додаткової системи імпульсно-фазового керування О СО Винахід відноситься до електротехніки, зокрема до компенсаторів реактивної потужності електропостачальних мереж змінного струму з динамічним несиметричним навантаженням Відомий статичний компенсатор реактивної потужності (Минеев Р В и др Повышение эффективности электроснабжения электропечей - М Энергоатомиздат, 1986 - 208с рис 5 2 б, стор 166), що призначений для швидкодійного регулювання реактивної потужності, який у кожній фазі складається з конденсаторної батареї постійної ємності до якої паралельно під'єднано п віток, кожну з яких складає послідовне з'єднання реактора і пари зустрічно-паралельно включених тиристорів, яка працює у режимі ключа для комутації ВІДПОВІДНОГО реактора Недоліком цього компенсатора є дискретність регулювання реактивної потужності Із відомих статичних компенсаторів реактивної потужності найближчим за своєю суттю є статичний компенсатор реактивної потужності (Минеев Р В и др Повышение эффективности электроснабжения электропечей - М Энергоатомиздат, 1986 - 208с рис 5 2 в, стор 166), який у кожній фазі містить конденсаторну батарею постійної ємності, до якої паралельно під'єднані послідовно з'єднані реактор і пара зустрічно-паралельно з'єднаних тиристорів, керуючі електроди яких підключені до виходу системи імпульсно-фазового керування, вхід синхронізації якої з'єднаний з трансформатором напруги Описана схема статичного компенсатора забезпечує плавне швидкодійне регулювання струму, що протікає через реактор, а, значить, і плавне швидкодійне регулювання реактивної потужності компенсатора Однак при роботі цього компенсатора має місце генерація в мережу вищих гармонік струму як у симетричних, так і у несиметричних 00 сч ю 52813 режимах, що негативно впливає на показники роботи електромережі, режими і показники роботи інших електроспоживачів, що живляться від цієї мережі через несинусоїдальність форми напруги, а також створює завади в системі телефонної мережі В основу винаходу поставлено задачу створення статичного регульованого джерела реактивної потужності, в якому завдяки додатковому використанню іншого способу плавного тиристорного регулювання струму реактора досягалося б зниження рівня вищих гармонік у кривій струму статичного компенсатора і за рахунок цього зменшувався б негативний вплив на показники роботи електромережі, режими і показники роботи інших електроспоживачів, що живляться від цієї мережі, зменшувався б негативний вплив на роботу системи телефонної мережі, тобто підвищувалася б якість регулювання реактивної потужності Поставлене завдання досягається тим, що статичне регульоване джерело реактивної потужності, що у кожній фазі містить конденсаторну батарею постійної ємності, до якої паралельно під'єднані послідовно з'єднані основний реактор і основна пара зустрічно-паралельно включених тиристорів, керуючі електроди яких під'єднані до виходу основної системи імпульсно-фазового керування, вхід синхронізації якої з'єднаний з трансформатором напруги, яке відрізняється тим, що додатково у кожній фазі містить трансформатор струму, щонайменше один додатковий реактор і ВІДПОВІДНО їх числу стільки ж додаткових пар зустрічно-паралельно включених тиристорів, систем імпульсно-фазового керування і на одиницю більше за це число елементів "зона нечутливості обмеження", при цьому трансформатор струму під'єднаний до основної пари зустрічнопаралельно включених тиристорів та послідовно під'єднаний з послідовно з'єднаними додатковими реакторами, до кожного додаткового реактора паралельно під'єднана відповідна додаткова пара зустрічно-паралельно включених тиристорів, керуючі електроди яких під'єднані до виходів відповідної додаткової системи імпульсно-фазового керування, керуючі входи кожної системи імпульсно-фазового керування під'єднані до виходу ВІДПОВІДНОГО елемента "зона нечутливості-обмеження", а входи останніх сполучені між собою і одночасно є входом керування статичного регульованого джерела реактивної потужності для трифазних мереж, вихід трансформатора струму з'єднаний з входом синхронізації кожної додаткової системи імпульсно-фазового керування джерела реактивної потужності на показники роботи електромережі, режими і показники роботи інших електроспоживачів, що живляться від цієї мережі, зменшується негативний вплив на роботу системи телефонної мережі, тобто підвищується якість регулювання реактивної потужності На фіг 1 представлено схему статичного регульованого джерела реактивної потужності для трифазних мереж, на фіг 2 показано діаграму налагодження сигналів елементів "зона нечутливості-обмеження", на фіг 3 подано варіант схеми одного елемента "зона нечутливості-обмеження", на фіг 4 наведено залежності коефіцієнта несинусоїдальності форми кривої струму від вхідної напруги керування статичного регульованого джерела реактивної потужності Статичне регульоване джерело реактивної потужності для трифазних мереж у кожній фазі містить конденсаторну батарею постійної ємності 1, основний реактор 2, основну пару зустрічнопаралельно включених тиристорів 3, основну систему імпульсно-фазового керування 4, трансформатор напруги 5, трансформатор струму 6, додаткові реактори 7, 8, 9, 10, додаткові пари зустрічнопаралельно включених тиристорів 11, 12, 13, 14, додаткові системи імпульсно-фазового керування 15, 16, 17, 18, елементи "зона нечутливостіобмеження" 19, 20, 21, 22, 23, причому конденсаторна батарея постійної ємності 1 паралельно у кожній фазі під'єднана до послідовно з'єднаних основного реактора 2, основної пари зустрічнопаралельно включених тиристорів 3, трансформатора струму 6 та додаткових реакторів 7, 8, 9, 10, до кожного додаткового реактора 7, 8, 9, 10 паралельно під'єднана відповідна додаткова пара зустрічно-паралельно включених тиристорів 11, 12, 13, 14, а керуючі електроди тиристорів основної 3 і кожної з додаткових пар 11, 12, 13, 14 зустрічнопаралельно включених тиристорів під'єднані до виходів основної 4 і додаткових 15, 16, 17, 18 систем імпульсно-фазового керування ВІДПОВІДНО, а керуючі входи основної 4 і додаткових 15, 16, 17, 18 систем імпульсно-фозового керування під'єднані до виходу ВІДПОВІДНОГО елемента "зона нечутливості-обмеження" 19, 20, 21, 22,23, входи яких сполучені між собою і одночасно є входом керування статичного регульованого джерела реактивної потужності, вихід трансформатора напруги 5 під'єднаний до входу синхронізації основної системи імпульсно-фазового керування 4, а вихід трансформатора струму 6 підключений до входів синхронізації кожної додаткової системи імпульсно-фазового керування 15,16,17,18 Завдяки тому, що у даному пристрої на частині діапазону регулювання струму вітки з послідовно з'єднаних реакторів лише один з додаткових реакторів шунтується на певну регульовану частину півперюда напруги мережі живлення, а ІНШІ додаткові реактори або шунтуються на весь півперюд, або включені у коло протікання цього струму на всьому півперюді (не шунтуються), зменшується доля нелінійного опору у повному опорі цієї вітки, що призводить до зниження рівня вищих гармонік у кривій струму компенсатора, тобто має місце покращання його синусоїдальності і, тим самим, зменшується негативний вплив запропонованого Сумарна потужність Q s статичного регульованого джерела реактивної потужності, що складається з паралельного з'єднання конденсаторної батареї постійної ємності 1 і регульованого індуктивного опору послідовно з'єднаних реакторів 2, 7, 8, 9, 10, за умови нехтування активними втратами, визначається різницею потужностей окремих його елементів QZ=±(QL-Qc), (1) Д е Qc, ql - потужність конденсаторної батареї 1 і послідовно з'єднаних реакторів 2, 7, 8, 9 та 10 ВІДПОВІДНО Якщо знехтувати коливаннями напруги U ме 52813 режі живлення, то у першому наближенні потужність конденсаторної батареї 1 можна вважати сталою, а потужність, що споживається послідовно з'єднаними реакторами 2, 7, 8, 9, 10 буде змінюватися в залежності від значення їх сумарного індуктивного опору Qr = const Q|_ = -var (2) де Xc - опір конденсаторної батареї 1 , X|_- опір першій гармоніці струму вітки з послідовно з'єднаних основного 1 та додаткових 7, 8, 9, 10 реакторів Діапазон регулювання реактивної потужності визначається співвідношенням номінальних потужностей конденсаторної батареї 1 і основного реактора 2 Якщо потужність, що споживається віткою з послідовно з'єднаними основного 2 і додаткового реакторів 7, 8, 9, 10 змінювати від нуля до номінальної, що дорівнює номінальній потужності основного реактора 2, то при рівності установлених потужностей конденсаторної батареї 1 і основного реактора 2, сумарна потужність Q s статичного регульованого джерела реактивної потужності згідно (1) змінюватиметься в межах від нуля до Qc , при цьому джерело буде генерувати реактивну потужність у мережу Якщо ж номінальну потужність основного реактора 2 вибрати більшою за номінальну потужність конденсаторної батареї 1, то дане регульоване джерело реактивної потужності згідно (1) може працювати як у режимі генерування, так і в режимі споживання реактивної потужності з плавним переходом від одного режиму до другого У статичному регульованому джерелі реактивної потужності для трифазних мереж три однофазні конденсаторні батареї 1 з'єднані у зірку (Y) і через ВІДПОВІДНІ комутуючі пристрої (наприклад вакумні вимикачі) підключені до шин мережі живлення Три однофазні вітки, які складаються з послідовного з'єднаних основного реактора 2, основної пари зустрічно-паралельно з'єднаних тиристорів 3 і додаткових реакторів 7, 8, 9, 10 з'єднані у трикутник (Д) і через комутуючі пристрої підключені до фазних шин мережі живлення Первинна обмотка трансформатора напруги 5 під'єднана до ВІДПОВІДНИХ шин мережі, напруга між якими служить сигналом синхронізації для формування фази імпульсів керування основною парою зустрічнопаралельно включених тиристорів 3 КІЛЬКІСТЬ додаткових реакторів і значення їх номінальних опорів вибираються з умови отримання бажаного зниження величини рівня вищих гармонік у кривій струму 4 статичного регульованого джерела реактивної потужності Статичне регульоване джерело реактивної потужності для трифазних мереж працює наступним чином Вітка з послідовно з'єднаних основного 2 і додаткових 7, 8, 9, 10 реакторів комутується основною парою зустрічно-паралельно включених тиристорів 3 синхронно з напругою мережі живлення, яка подається на вхід синхронізації основної системи імпульсно-фазового керування 4 з виходу трансформатора напруги 5 Якщо напруга керування Uk на вході основної системи імпульснофазового керування 4 змінювати від нуля до максимального значення Uk m x , то фаза імпульсів a керування, які подаються на входи основної пари зустрічно-паралельно включених тиристорів 3 змінюється на 90° для Uk=0 кут відкривання тиристорів додатнього та від'ємного напрямів дорівнює 90° відносно моменту переходу додатньої для даного тиристора напруги через нуль, а кут їх провідності ДОРІВНЮЄ Я,= 180°, ДЛЯ Uk=Ukmax - Кут ВІДфИвання а дорівнює а=180°, а кут провідності Х=0°, тобто для Uk=0 струм | через послідовно з'єднані і_ основний 2 і додаткові 7, 8, 9, 10 реактори проходить УПРОДОВЖ ВСЬОГО Періоду, а При Uk=Ukmax тиристори закриті і струм і|_=0 на всьому півперюді напруги живлення Для 0