регулируемое устройство поперечной компенсации реактивной мощности для сетей 0,4 кв

Формула изобретения

Регулируемое устройство поперечной компенсации реактивной мощности для сетей 0,4 кВ, содержащее батарею конденсаторов, первый и второй тиристорные ключи, выключатели, дроссель, отличающееся тем, что введена вторая батарея конденсаторов, указанные батареи конденсаторов выполнены в виде двух однофазных секционированных по мощности батарей, при этом дроссель позволяет включить одну из батарей на напряжение, смещенное относительно напряжения второй батареи на 90^oС, первая батарея одним выводом присоединяется последовательно к параллельно включенным между собой пусковыми первым резистором и третьим тиристорным ключом, а другим выводом к первому выводу первого тиристорного ключа, при этом первый тиристорный ключ вторым выводом присоединяется к первому выключателю, вывод параллельно соединенных между собой пусковых первого резистора и третьего тиристорного ключа присоединяется к средней точке дросселя, первый вывод дросселя соединяется со вторым выключателем и со вторым тиристорным ключом, вторая батарея одним выводом присоединяется к параллельно включенным между собой пусковыми вторым резистором и четвертым тиристорным ключом, вывод параллельно соединенных между собой пусковых второго резистора и четвертого тиристорного ключа присоединяется к третьему выводу дросселя, а третий вывод дросселя присоединяется к третьему выключателю.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к системам электроснабжения 0,4 кВ и может быть использовано для практически плавного регулирования расходуемой потребителем 0,4 кВ реактивной мощности без искажения токов (напряжений).

Устройство предполагает поддержание заданного уровня нормированного тангенса нагрузок потребителя, исключающего оплату потребителем сверхнормированной реактивной энергии, расходуемой им для своих приемников электроэнергии.

Известно устройство поперечной компенсации 0,4 кВ [1] с конденсаторами и регулируемыми на весь диапазон мощности дросселями. Устройство по мощности дросселей выбирается по мощности батареи потребителя, что определяет большое искажение токов устройства, особенно при минимуме нагрузок.

Известно устройство регулируемой поперечной компенсации [2] с нерегулируемыми батареями, включаемыми ступенями по мере надобности, и параллельно включенными дросселями, мощность которых регулируется с помощью тиристорных ключей в пределах одной батареи.

Устройство [2] наиболее близко к предлагаемому устройству и принято в качестве прототипа.

В устройстве [2] емкостные банки разбиваются на несколько автономных батарей, включение которых осуществляется ступенями, а регулирование мощности каждой вновь включаемой батареи осуществляется тиристорными ключами изменением углов открытия тиристоров. В результате устройство является источником гармоник тока (напряжения) и оно влияет на качество электроэнергии по коэффициентам искажения синусоидальной формы напряжения и n-й гармонической напряжения.

Техническим результатом предлагаемого устройства является возможность регулирования мощности батареи без искажения кривых токов фаз при достаточно плавном регулировании ее мощности.

Сущность заявляемого изобретения состоит в том, что устройство разбивается на две однофазные батареи, каждая из которых дополнительно секционируется особым образом, и для равномерного распределения мощности этих однофазных батарей по фазам питающей сети в схему вводится специальный дроссель, обеспечивающий угол сдвига 90^o между напряжениями батарей.

На чертеже показана схема предлагаемого устройства. Верхняя батарея 1 разбивается на три секции 2, 3 и 4, мощности которых находятся в соотношении 1: 2:4. Аналогичным образом нижняя батарея 5 также разбивается на три секции 6, 7 и 8 с соотношением мощностей 1:2:4.

Верхняя батарея 1 своим выводом 9 присоединяется последовательно к параллельно включенным между собой пусковому резистору 11 и тиристорному ключу 12, а выводом 10 - к рабочему тиристорному ключу 13, сам рабочий тиристорный ключ 13 своим выводом 14 присоединяется к полюсу автомата 15. Вывод 16 параллельно соединенных между собой пускового резистора 11 и пускового тиристорного ключа 12 присоединяется к средней точке дросселя 17. Каждая из секций 2, 3 и 4 верхней батареи 1 присоединяется одним выводом к контактору (соответственно 18, 19 и 20), а другим к общему выводу 9. Вывод 21 дросселя 17 соединяется с полюсом автомата 23 и параллельно с пусковым тиристорным ключом 24 нижней батареи 5 в узле 25. Секции 6, 7 и 8 нижней батареи 5 одним выводом каждая соответственно присоединяются к контакторам 26, 27 и 28, а вторым - к общему узлу 29 батареи 5.

К узлу 29 присоединяются параллельно между собой включенные пусковой резистор 30 и пусковой тиристорный ключ 31 нижней батареи 5, а второй общий вывод 32 пускового резистора 30 и пускового тиристорного ключа 31 нижней батареи 5 присоединяется к выводу 22 дросселя 17, вывод 22 дросселя 17 присоединяется к полюсу автомата 33.

Включение каждой секции (секций) любой батареи, например батареи 1, осуществляется в такой последовательности. При запертом рабочем тиристорном ключе 13 и открытом пусковом тиристорном ключе 12 включается контактор 18, 19 или 20 (или в любом сочетании), а затем отпирается тиристорный ключ 13. Пусковой резистор 11 при запертом тиристорном ключе 12 работает в переходном режиме последовательно с включенными секциями 2, 3 или 4 батареи 1, ограничивая коммутационные перенапряжения. Затем отпирается пусковой тиристорный ключ 12, резистор 11 шунтируется и включенная секция (секции) батареи 1 выходит на рабочий режим.

Точно так же коммутируется нижняя батарея. Мощности секций верхней 1 и нижней 5 батарей подбираются таким образом, чтобы при включенных секциях 2 и 6, 3 и 7, 4 и 8 токи включенных секций распределились по фазам питающей сети симметрично.

Подбор соотношения мощностей секций 1:2:4 в каждой батарее позволяет иметь равномерное количество ступеней вводимой мощности устройства, а количество ступеней равно при этом N=2ⁿ-1, где N - общее количество ступеней регулирования, n - количество секций. В предлагаемой схеме при n=3 количество равномерных ступеней регулирования равно 7, а шаг ступени - 100/714,3%. При этом максимальное рассогласование между потребляемой и вводимой реактивной мощностью составляет 7,15%, что исключает потребление реактивной мощности выше нормированного значения и при этом исключается искажение кривых токов устройства компенсации.

Источники информации

1. А. А. Федоров, В.В. Каменский. Основы электроснабжения промышленных предприятий. М., Энергоатомиздат, 1984, 471 с.

2. А.Н. Поплавский. Электроэнергетика предприятий железнодорожного транспорта. М., Транспорт, 1981, 264 с.