Установка конденсаторная для компенсации реактивной мощности

Установка конденсаторная для компенсации реактивной мощности Полезная модель позволяет повысить точность регулирования угла сдвига фаз между фазным током и фазным напряжением в трехфазной сети, сократить количество выводов регулятора и расширить диапазон регулирования реактивной мощности. Для этого в конденсаторный компенсатор включены конденсаторы кратные коэффициентам позиционного двоичного ряда.

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована для повышения коэффициента мощности электрооборудования промышленных предприятий и трехфазных распределительных сетей промышленной частоты, например, 50Гц, путем автоматического регулирования реактивной мощности.

Известен конденсаторный компенсатор реактивной мощности, состоящий из блока конденсаторов, соединенных треугольником, и блока коммутации [1], который обеспечивает компенсацию реактивной мощности и поддержания коэффициента мощности равного единице (cos=1) при постоянной активно - индуктивной нагрузке трехфазной сети.

Недостаток известного компенсатора состоит в том, что при изменении активно - индуктивной нагрузки трехфазной сети в широком диапазоне появляется ошибка компенсации.

Наиболее близким известным техническим решением к предполагаемой полезной модели является установка конденсаторная типа УКМ, состоящая из трансформатора тока, регулятора реактивной мощности, первого, второго, третьего и четвертого пускателей электромагнитных, первой, второй, третьей и четвертой ступеней регулирования, причем первый вход трансформатора тока соединен с линейным проводом фазы А источника питания, а второй вход трансформатора тока соединен с линейным проводом фазы А нагрузки, первый и второй выходы трансформатора тока соединены с первым и вторым входами регулятора реактивной мощности, третий и четвертый входы которого соединены с линейными проводами фаз В и С, первый, второй, третий и четвертый выходы регулятора реактивной мощности соединены с входами первого, второго, третьего и четвертого пускателей электромагнитных, пятый вход и пятый выход регулятора реактивной мощности подсоединены к нейтральному проводу N, первый, третий и пятый контакты пускателей электромагнитных соединены с линейными проводами фаз А, В и С, а второй, четвертый и шестой контакты пускателей электромагнитных соединены с входами первой, второй, третьей и четвертой ступеней регулирования, причем контакты первого пускателя электромагнитного соединены с первой ступенью регулирования, контакты второго пускателя электромагнитного соединены со второй ступенью регулирования, контакты третьего пускателя электромагнитного соединены с третьей ступенью регулирования, контакты четвертого пускателя электромагнитного соединены с четвертой ступенью регулирования [2]. Емкость конденсаторов ступеней регулирования определяется соотношением С₂=2·С₀, С₃=2·C₀, С₄=2·C ₀, суммарная (максимальная) емкость установки конденсаторной типа УКМ при этом равна С=C₁+С₂+C₃+С ₄=7·С₀, где С₀ - емкость конденсаторов первой ступени регулирования.

Недостатком прототипа является низкая точность компенсации реактивной мощности, определяемой емкостью конденсаторов C₁=С₀ первой ступени регулирования, которая устанавливается по требованию заказчика.

Целью полезной модели является повышение точности компенсации реактивной мощности при уменьшении количества выводов регулятора и расширение диапазона компенсирования.

Указанная цель достигается тем, что в установке конденсаторной, состоящей из трансформатора тока, регулятора реактивной мощности, первого, второго, третьего и четвертого пускателей электромагнитных, первой, второй, третьей и четвертой ступеней регулирования, причем первый вход трансформатора тока соединен с линейным проводом фазы А источника питания, а второй вход трансформатора тока соединен с линейным проводом фазы А нагрузки, первый и второй выходы трансформатора тока соединены с первым и вторым входами регулятора реактивной мощности, третий и четвертый входы которого соединены с линейными проводами фаз В и С, первый, второй, третий и четвертый выходы регулятора реактивной мощности соединены с входами первого, второго, третьего и четвертого пускателей электромагнитных, пятый вход и пятый выход регулятора реактивной мощности подсоединены к нейтральному проводу N, первый, третий и пятый контакты пускателей электромагнитных соединены с линейными проводами фаз А, В и С, а второй, четвертый и шестой контакты пускателей электромагнитных соединены с входами первой, второй, третьей и четвертой ступеней регулирования, причем контакты первого пускателя электромагнитного соединены с первой ступенью регулирования, контакты второго пускателя электромагнитного соединены со второй ступенью регулирования, контакты третьего пускателя электромагнитного соединены с третьей ступенью регулирования, контакты четвертого пускателя электромагнитного соединены с четвертой ступенью регулирования, вместо конденсаторов С₁=С ₀, С₂=2·C₀, C₃=2·C ₀, С₄=2·С₀ ступней регулирования А2, A3, А4,

А5 устанавливаются конденсаторы , С₂=С₀, С₃=2·С ₀, С₄=4·C₀, суммарная (максимальная) емкость ступеней регулирования при этом будет равна , что на больше, чем в прототипе. Т.о. решается проблема точности регулирования, поскольку емкость первой ступени уменьшена в два раза при расширении диапазона регулирования. Если же первую ступень регулирования оставить емкостью С₀, то обеспечение диапазона регулирования достигается с использованием только трех выходов регулятора,

C=С₀+2С₀+4С₀=7·С ₀,

Т.о. решается проблема сокращения использованных выходов регулятора. Кроме того, при тех же начальных условиях, когда C₁=С₀ и задействовании четырех выходов регулятора суммарное значение максимальной емкости будет C=C₀+2C₀+4C₀+8C ₀=15·C₀. Т.е. диапазон регулирования расширяется практически в два раза.

Установка в компенсатор ступеней регулирования по емкостям кратным позиционному двоичному ряду обеспечивает сокращение задействования выходов регулятора, улучшение качества регулирования за счет снижения емкости первой ступени и расширение диапазона регулирования.

На чертеже показана схема электрическая принципиальная установки конденсаторной типа УКМ, где обозначено:

ТА - трансформатор тока;

А1 - регулятор реактивной мощности;

А2, A3, А4 и А5 - первая, вторая, третья и четвертая ступень регулирования;

КМ1, КМ2, КМ3 и КМ4 - первый, второй, третий и четвертый пускатели электромагнитные;

Л1 и Л2 - первый и второй входы трансформатора тока;

И1 и И2 - первый и второй выходы трансформатора тока;

S1 и S2 - первый и второй входы регулятора реактивной мощности;

UB и UC - третий и четвертый входы регулятора реактивной мощности;

К1, К2, К3, К4 - первый, второй, третий и четвертый выходы регулятора реактивной мощности;

N - пятый вход и пятый выход регулятора реактивной мощности, подключенные к нейтральному проводу N;

В исходном состоянии на пускатели электромагнитные КМ1, КМ2, КМ3, КМ4 напряжение не подано. Ступени регулирования А2, A3, А4, А5 отключены от фаз А, В и С.

Устройство работает следующим образом.

В регуляторе реактивной мощности А1 определяется сдвиг фаз между током, поступающим с трансформатора тока ТА, и напряжением между фазами В и С. Если сдвиг фаз больше 90º, что соответствует емкостному характеру нагрузки, регулятор реактивной мощности выдает донесение «Перекомпенсация». Если сдвиг фаз между током ТА и напряжением между фазами В и С меньше 90º регулятор реактивной мощности А1 подает напряжение на пускатель электромагнитный КМ1. Контакты КМ1 замыкаются и подключают первую ступень регулирования А2, при этом между фазами А, В и С оказываются включенными конденсаторы с емкостью . После этого регулятор реактивной мощности снова определяет сдвиг фаз между током трансформатора ТА и напряжением между фазами В и С. Если сдвиг фаз остается меньше 90º, регулятор реактивной мощности А1 снимает напряжение с пускателя электромагнитного КМ1 и подает напряжение на пускатель электромагнитный КМ2. Контакты пускателя электромагнитного КМ2 замыкаются и подключают вторую ступень регулирования A3, при этом между фазами А, В и С оказываются включенными конденсаторы с емкостью С₂=С₀ . Регулятор реактивной мощности продолжает определять сдвиг фаз между током трансформатора ТА и напряжением между фазами В и С. Если сдвиг фаз остается меньше 90º, регулятор реактивной мощности А1 подает напряжение на пускатель электромагнитный КМ1. Контакты пускателя электромагнитного КМ1 замыкаются и подключают первую ступень регулирования А2, при этом между фазами А, В и С оказываются параллельно включенными конденсаторы и С₂=С₀, суммарная емкость которых оказывается равной . Если сдвиг фаз продолжает оставаться меньше 90°, то регулятор реактивной мощности А1 отключает от трехфазной сети первую и вторую ступень регулирования А2 и A3 и включает третью ступень регулирования А4. В этом случае между фазами А, В и С оказываются включенными конденсаторы с емкостью С₃ =2·С₀. Регулятор реактивной мощности А1 продолжает последовательно подключать ступени регулирования каждый раз изменяя емкость конденсаторов включенных между фазами А, В и С на до тех пор пока сдвиг начальных фаз между током, поступающим с трансформатора тока ТА и напряжением между фазами В и С не станет равным 90±, где - точность регулирования, определяемая емкостью конденсаторов первой ступени регулирования А2. Если же сдвиг начальных фаз между током, поступающим с трансформатора тока ТА и напряжением между фазами В и С при всех подключенных ступенях регулирования А2, A3, А4, А5 остается меньше 90°, регулятор реактивной мощности формирует донесение «Недокомпенсация».

При изменении нагрузки изменяется и сдвиг начальных фаз между током, поступающим с трансформатора ТА и напряжением между фазами В и С. Если сдвиг фаз станет больше 90º, то регулятор реактивной мощности А1 начнет выдавать команды на последовательное отключение ступеней регулирования А2, A3, А4, А5 каждый раз изменяя суммарную емкость подключенных к фазам А, В и С конденсаторов на до тех пор пока сдвиг начальных фаз между током, поступающим с трансформатора тока ТА и напряжением между фазами В и С не станет равным 90±.

Новизной и существенным отличием предлагаемой полезной модели является емкость конденсаторов ступеней регулирования , A3-С₂=С₀, А4-С₃=2·С ₀, A5-C₄=4·С₀, что позволяет изменять емкость подключенных к фазам А, В и С конденсаторов с шагом , тем самым увеличить точность регулирования сдвига начальных фаз между током фазы А и напряжением между фазами В и С и, в итоге, увеличить точность компенсации реактивной мощности на по сравнению с прототипом.

Источники информации:

1. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию. Том 1. // Под ред. А.А. Федорова М.: Энергоатомиздат., 1987. 586, с.152-154, (аналог).

2. Установка конденсаторная типа УКМ. Руководство по эксплуатации. ДИАФ.673820.015 РЭ, 1990, 28 с., с.13, 14, (прототип).

Установка конденсаторная для компенсации реактивной мощности, состоящая из трансформатора тока ТА, регулятора реактивной мощности А1, пускателей электромагнитных КМ1, КМ2, КМ3, КМ4, ступеней регулирования А2, A3, А4, А5, причем вход Л1 трансформатора тока ТА соединен с линейным проводом фазы А источника питания, а вход Л2 трансформатора тока ТА соединен с линейным проводом фазы А нагрузки, выходы трансформатора тока ТА И1, И2 соединены с входами S1, S2 регулятора реактивной мощности А1, другие входы UB, UC которого соединены с линейными проводами фаз В и С, выходы регулятора мощности А1 К1, К2, К3, К4 соединены с входами пускателей электромагнитных КМ1, КМ2, КМ3, КМ4, другие входы которых подсоединяются к нейтральному проводу N, контакты 1, 3, 5 пускателей электромагнитных КМ1, КМ2, КМ3, КМ4 соединены с линейными проводами фаз А, В и С, а контакты 2, 4, 6 соединены с входами ступеней регулирования А2, A3, А4, А5, причем контакты пускателя электромагнитного КМ1 соединены с первой ступенью регулирования А2, контакты пускателя электромагнитного КМ2 соединены со второй ступенью регулирования A3, контакты пускателя электромагнитного КМ3 соединены с третьей ступенью регулирования А4, контакты пускателя электромагнитного КМ4 соединены с четвертой ступенью регулирования А5, отличающаяся тем, что вместо конденсаторов С₁=С₀, С₂=2·C₀ , C₃=2·С₀, С₄=2·С ₀ ступней регулирования А2, A3, А4, А5 устанавливаются конденсаторы, кратные коэффициентам позиционного двоичного ряда C₁=С₀, С₂=2С₀, C ₃=4С₀, что при той же суммарной емкости позволяет сократить количество выводов регулятора, при использовании того же количества выводов регулятора увеличить диапазон регулирования реактивной мощности более чем в два раза C₁=C ₀, С₂=2С₀, C₃=4С₀ , C₄=8С₀, при использовании того же количества выводов регулятора при сохранении суммарной емкости обеспечить точность регулирования в два раза , C₂=С₀, C₃=2С₀ , C₄=4C₀.