Статичний тиристорний компенсатор реактивної потужності для трифазних мереж

1. Статичний тиристорний компенсатор реактивної потужності для трифазних мереж, що у кожній фазі містить конденсаторну батарею, сполучену з парою зустрічно-паралельно з'єднаних тиристорів, керуючі електроди яких під'єднані до відповідних виходів системи імпульсно-фазового керування, який відрізняється тим, що додатково у кожній фазі містить трансформатор струму і два реактори, причому перший реактор підключений паралельно до пари зустрічно-паралельно з'єднаних тиристорів, первинна обмотка трансформатора струму, другий реактор, паралельне з'єднання першого реактора з парою зустрічно-паралельно з'єднаних тиристорів і конденсаторна батарея A (54) СТАТИЧНИЙ ТИРИСТОРНИЙ КОМПЕНСАТОР РЕАКТИВНОЇ ПОТУЖНОСТІ ДЛЯ ТРИФАЗНИХ МЕРЕЖ 40301 активної потужності для трифазних мереж, в якому завдяки новому конструктивному виконанню тиристорного регулювання струму конденсаторної батареї досягався б високий рівень синусоїдальності форми кривої цього струму, тобто значно зменшувався б рівень вищих гармонік у струмі конденсаторної батареї, що, у свою чергу, призводило б до зменшення негативного впливу роботи компенсатора на форму напруги електропостачальної мережі, до зменшення втрати електроенергії як у самій мережі, так і в електрообладнанні, що підключено до неї, а також до зменшення негативного впливу на роботу системи телефонної мережі, тобто призводило б до покращання якості регулювання реактивної потужності. Поставлене завдання досягається тим, що статичний тиристорний компенсатор реактивної потужності для трифазних мереж, що у кожній фазі містить конденсаторну батарею, сполучену з парою зустрічно-паралельно з'єднаних тиристорів, керуючі електроди яких під'єднані до відповідних виходів системи імпульсно-фазового керування, згідно з винаходом, додатково у кожній фазі містить трансформатор струму і два реактори, причому перший реактор підключений паралельно до пари зустрічно-паралельно з'єднаних тиристорів, первинна обмотка трансформатора струму, другий реактор, паралельне з'єднання першого реактора з парою зустрічно-паралельно з'єднаних тиристорів і конденсаторна батарея сполучені послідовно і є елементами силового кола, вихід трансформатора струму підключений до входу синхронізації системи імпульсно-фазового керування, вхід керування якої є входом керування відповідної фази компенсатора. Поставлене завдання досягається також тим, що у кожній фазі компенсатор додатково містить n реакторів, n пар зустрічно-паралельно з'єднаних тиристорів, n системи імпульсно-фазового керування та n+1 елементів "зона нечутливостіобмеження", причому до кожного реактора паралельно підключена одна пара зустрічнопаралельно з'єднаних тиристорів відповідно і ці з'єднання послідовно сполучені з елементами силового кола, керуючі електроди тиристорів кожної з пар зустрічно-паралельно з'єднаних тиристорів підключені до відповідних виходів відповідної системи імпульсно-фазового керування, входи синхронізації яких сполучені з виходом трансформатора струму, вхід керування кожної системи імпульсно-фазового керування підключений до виходу відповідного елемента "зона нечутливостіобмеження", а входи останніх з'єднані між собою і є входом керування відповідної фази компенсатора. У запропонованому статичному тиристорному компенсаторі реактивної потужності завдяки тому, що у силовому колі до пари зустрічно-паралельно з'єднаних тиристорів паралельно підключено реактор, відсутні інтервали на кожному півперіоді напруги мережі з нульовим значеннях силового струму компенсатора при закритих тиристорах для будь-яких значень вхідної напруги керування, що значно покращує синусоїдальність форми кривої силового струму компенсатора. Якщо ж реактор, що шунтується парою зустрічно-паралельно з'єднаних тиристорів, виконати у вигляді декількох (n) окремих реакторів з таким же сумарним номінальним індуктивним опором першій гармоніці струму як і в одноелементному варіанті його виготовлення (що необхідно для отримання при інших рівних умовах однакового діапазону регулювання реактивної потужності) і зашунтувати кожен з них окремою парою зустрічно-паралельно з'єднаних тиристорів та регулювати кути відкривання кожної пари тиристорів так, що для будь-якого значення вхідної напруги керування компенсатора лише один з реакторів шунтується на певну регульовану частину півперіоду напруги мережі відповідною парою зустрічно-паралельно включених тиристорів, а інші реактори або шунтуються на весь півперіод, або включені у коло протікання силового струму компенсатора на всьому півперіоді, вдається зменшити долю нелінійного опору у повному опорі послідовно з'єднаних елементів силового кола компенсатора, що, у свою чергу, призводить до подальшого покращання синусоїдальності форми кривої струму компенсатора (зменшення рівня вищих гармонік струму), а значить і до значного послаблення негативного впливу роботи запропонованого статичного тиристорного компенсатора на форму напруги електропостачальної мережі, зменшення втрат електроенергії в самій мережі та електрообладнанні, що підключено до неї, а також до зменшення негативного впливу роботи компенсатора на функціонування телефонної мережі, тобто вдається значно покращити якість регулювання реактивної потужності. На фіг. 1 представлено схему статичного тиристорного компенсатора реактивної потужності для трифазних мереж; на фіг. 2 подано варіант схеми одного елемента "зона нечутливості - обмеження"; на фіг. 3 показано діаграму налагодження сигналів елементів "зона нечутливості обмеження"; на фіг. 4 наведено залежності коефіцієнта несинусоїдальності форми кривої струму відомого і запропонованого статичного тиристорного компенсатора реактивної потужності. Статичний тиристорний компенсатор реактивної потужності для трифазних мереж у кожній фазі містить трансформатор струму 1, реактори 2, 3, 4, 5, конденсаторну батарею 6, пари зустрічнопаралельно з'єднаних тиристорів 7, 8, 9, системи імпульсно-фазового керування 10, 11, 12, елементи "зона нечутливості-обмеження" 13, 14, 15, причому у кожній фазі послідовно сполучені первинна обмотка трансформатора струму 1, реактор 2, три паралельні з'єднання, які складають реактор 3 і пара зустрічно-паралельно з'єднаних тиристорів 7, реактор 4 і пара зустрічно-паралельно з'єднаних тиристорів 8, реактор 5 і пара зустрічнопаралельно з'єднаних тиристорів 9, які є елементами силового кола компенсатора, керуючі електроди кожної пари зустрічно-паралельно з'єднаних тиристорів 7, 8, 9 під'єднані до відповідних виходів систем імпульсно-фазового керування 10, 11, 12 відповідно, керуючі входи систем імпульснофазового керування 10, 11, 12 сполучені з виходом відповідного елемента "зона нечутливостіобмеження 13, 14, 15, входи яких сполучені між собою і є входом керування відповідної фази статичного тиристорного компенсатора реактивної потужності, вихід трансформатора струму 1 підк 2 40301 ності, яка генерується компенсатором, здійснюється згідно з (1) зміною значення сумарного індуктивного опору реакторів 3, 4, 5, який вони створюють першій гармоніці струму іk компенсатора. Зазначене регулювання виконується шунтуванням реакторів 3, 4, 5 парами зустрічно-паралельно з'єднаних тиристорів 7, 8, 9 на частині півперіоду напруги мережі у функції напруг Uk керування, які подаються на вхід керування кожної системи імпульснофазового керування 10, 11, 12 і призводить до відповідної зміни кута a відкривання шунтуючих тиристорів 7, 8, 9 відносно точки їх природного відкривання. Моменти початку відліку кута a відповідають моментам зміни напряму струму ik компенсатора з від'ємного на додатній для кожного тиристора. Тому синхронізація відкриваючих імпульсів, що формуються кожною системою імпульснофазового керування 10, 11 чи 12, виконується за фазою струму ik компенсатора. Для реалізації цього з виходу трансформатора струму 1 на вхід синхронізації кожної системи імпульсно-фазового керування 10, 11, 12 подається сигнал, пропорційний миттєвому значенню струму ik компенсатора. Нульовому значенню напруги керування Uk=0 на вході будь-якої системи імпульсно-фазового керування (10, 11 чи 12) відповідає формування відкриваючих імпульсів тиристорів з кутом a=0, за дії яких відповідний реактор шунтується упродовж всього півперіоду (кут провідності тиристорів l=180°) і весь струм ik компенсатора протікає через відповідну пару зустрічно-паралельно з'єднаних тиристорів, а струм реактора дорівнює нулю. Максимальному значенню напруги Uk=Ukmax на вході керування певної системи імпульснофазового керування (10, 11 чи 12) відповідає формування на її виході імпульсів керування тиристорами 7, 8, чи 9 зі значенням кута a=90°. За такого значення кута a тиристори відповідної пари зустрічно-паралельно з'єднаних тиристорів (7, 8, 9) не відкриваються і весь струм іk компенсатора протікає упродовж кожного півперіоду через відповідний реактор (кут провідності тиристорів l=0°). Для таких крайніх значень кута a регулювання тиристорів: a=0° та a=90° - індуктивний опір, створюваний першій гармоніці струму ik компенсатора відповідним реактором, дорівнює нулю та номінальному значенню відповідно. У режимах з такими кутами регулювання тиристорів 7, 8, 9, реактори 3, 4, 5 у силовому колі компенсатора є лінійними елементами і не спричинюють спотворень форми кривої струму ik компенсатора. Якщо ж сигнал керування Uk на вході певної системи імпульсно-фазового керування (10, 11, чи 12) приймає проміжне значення 0