Комбинированная установка для компенсации реактивной мощности и плавки гололеда
Полезная модель относится к электротехнике и может быть использовано на электроподстанциях.
Технический результат полезной модели - упрощение организации и сокращение продолжительности процесса плавки гололеда с одновременным уменьшением количества дополнительного коммутационного оборудования.
Комбинированная установка для компенсации реактивной мощности и плавки гололеда содержит трехфазный мостовой преобразователь, выполненный на полностью управляемых ключах (1) и (2) и подключенный по переменному току через реакторную группу (3), (4) к первому трехполюсному разъединителю (5). На стороне постоянного тока включена конденсаторная батарея (6). Управляемые ключи (2) катодной группы (или управляемые ключи (1) анодной группы) преобразователя соединены между собой и с батареей (6) через контакты второго трехполюсного разъединителя (7) и присоединены к контактам третьего трехполюсного разъединителя (8), предназначенного для подключения к проводам ВЛ.
В режиме компенсации реактивной мощности конденсаторная батарея (6) соединена контактами разъединителя (7) с управляемыми ключами преобразователя. В режиме плавки гололеда контакты разъединителя (7) разомкнуты, а контакты разъединителя (8) замкнуты. 1 з.п.ф, 1 ил.
Область техники
Предложение относится к области электротехники и может быть использовано на электроподстанциях.
Уровень техники
С развитием силовой полупроводниковой техники в электроэнергетике получили применение статические устройства для компенсации реактивной мощности (СТАТКОМы), выполненные на основе преобразователей напряжения на полностью управляемых ключах (Кочкин В.И., Нечаев О.П. Применение статических компенсаторов реактивной мощности в электрических сетях энергосистем и предприятий. - М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2000). Благодаря высокому быстродействию, а также использованию широтно-импульсной модуляции (ШИМ), СТАТКОМы позволяют эффективно поддерживать требуемые показатели качества электроэнергии в системах электроснабжения.
Другой важной технической задачей, направленной на повышение надежности электроснабжения потребителей, является регулируемая плавка гололеда на воздушных линиях электропередачи (ВЛ). Для ее решения применяют разнообразные преобразователи, выполненные также на полупроводниковых силовых ключах. Однако они используются по назначению сравнительно непродолжительное время, только в периоды гололедообразования. В связи с этим целесообразно объединение функций компенсации реактивной мощности и плавки гололеда в одном устройстве для экономии капитальных затрат в связи с сокращением общего объема оборудования, устанавливаемого на подстанции.
Известны комбинированные установки для компенсации реактивной мощности и плавки гололеда (КРМ-ПГ), выполненные на основе трехфазного мостового преобразователя на полностью управляемых ключах (патент RU 
2376692, опубл. 20.12.2009).
При плавке гололеда преобразователь переводят из режима компенсации в режим управляемого выпрямителя, с подключением к выходу проводов ВЛ, на которой производят плавку гололеда постоянным током.
Достоинством применения постоянного тока является возможность плавки гололеда на линиях большой протяженности. Однако при рекомендуемых схемах плавки: «змейкой», «провод - два провода», «провод-провод» (см. Методические указания по плавке гололеда постоянным током Ч.2. - М.: МУ 34-70-028-82, 1983) требуется применение дополнительных высоковольтных выключателей, размещаемых на обоих концах ВЛ, с их периодическими переключениями в процессе плавки, что существенно усложняет организацию плавки гололеда, увеличивает время плавки, требует дополнительных капитальных затрат на внешнее коммутационное оборудование.
Раскрытие полезной модели
Предметом полезной модели является комбинированная установка для компенсации реактивной мощности и плавки гололеда, содержащая трехфазный мостовой преобразователь, выполненный на полностью управляемых ключах и соединенный по переменному току через реакторную группу с первым трехполюсным разъединителем, конденсаторную батарею на стороне постоянного тока, при этом полностью управляемые ключи катодной или анодной группы преобразователя соединены между собой и с конденсаторной батареей через контакты второго трехполюсного разъединителя и присоединены к контактам третьего трехполюсного разъединителя, предназначенного для подключения к проводам воздушной линии электропередачи.
Технический результат полезной модели - упрощение организации и сокращение продолжительности процесса плавки гололеда посредством комбинированной установки КРМ-ПГ с одновременным уменьшением количества дополнительного коммутационного оборудования.
Полезная модель имеет развитие, состоящее в том, что реакторная группа выполнена в виде двух последовательно соединенных трехфазных дросселей, параллельно одному из которых включен четвертый трехполюсный разъединитель. Это позволяет повысить эффективность использования мощности преобразователя в режиме плавки гололеда.
Суть полезной модели поясняется чертежом на фиг.1, где изображена принципиальная схема предлагаемой установки КРМ-ПГ.
Осуществление полезной модели
Предлагаемая комбинированная установка содержит трехфазный мостовой преобразователь, выполненный на полностью управляемых ключах 1 и 2 и подключенный по переменному току через реакторную группу 3, 4 к первому трехполюсному разъединителю 5. На стороне постоянного тока включена конденсаторная батарея 6. Управляемые ключи 2 катодной группы (или управляемые ключи 1 анодной группы) преобразователя соединены между собой и с батареей 6 через контакты второго трехполюсного разъединителя 7 и присоединены к контактам третьего трехполюсного разъединителя 8, предназначенного для подключения к проводам ВЛ.
В режиме компенсации реактивной мощности конденсаторная батарея 6 соединена контактами разъединителя 7 с управляемыми ключами преобразователя. В режиме плавки гололеда контакты разъединителя 7 разомкнуты, а контакты разъединителя 8 замкнуты.
Установка работает следующим образом.
В режиме компенсации реактивной мощности, при угле 
управления ключами 1, 2 несколько меньшем 180°, преобразователь потребляет из сети переменного тока активную мощность для покрытия потерь в элементах преобразователя, с целью поддержания напряжения на зажимах конденсаторной батареи 6, которая выполняет в этом режиме функции источника питания постоянного тока. При этом на стороне переменного тока преобразователь формирует переменное трехфазное напряжение UП, первая гармоника которого сдвинута по отношению к фазным напряжениям на угол 
=180°-. Если амплитуда первой гармоники напряжения UП превышает амплитуду переменного питающего напряжения, преобразователь генерирует реактивную мощность в сеть, если наоборот - преобразователь нагружает сеть реактивной мощностью. Изменением коэффициента высокочастотной ШИМ регулируется амплитуда первой гармоники напряжения UП, а, следовательно, величина и направление передачи реактивной мощности через преобразователь.
В режиме СТАТКОма контакты трехполюсного разъединителя 9 разомкнуты.
Для плавки гололеда переменным током контакты разъединителя 7 размыкают, а контакты разъединителя 8 замыкают для подсоединения ключей к проводам ВЛ, которые соединяют на противоположном конце линии.
Требуемый ток плавки можно устанавливать и, при необходимости, автоматически поддерживать изменением величины коэффициента модуляции высокочастотной ШИМ, либо путем изменения сигналами управления состоянием полупроводниковых ключей продолжительностей протекания тока и бестоковых пауз.
Для более эффективного использования мощности преобразователя в режиме плавки гололеда трехфазный дроссель 3 может быть зашунтирован контактами разъединителя 9.
В отличие от плавки гололеда на постоянном токе регулируемая плавка переменным током осуществляется одновременно на всех проводах ВЛ и требует только наличия короткозамыкателя на противоположном конце линии, что существенно упрощает организацию и сокращение продолжительности процесса плавки с одновременным уменьшением количества дополнительного коммутационного оборудования.
1. Комбинированная установка для компенсации реактивной мощности и плавки гололеда, содержащая трехфазный мостовой преобразователь, выполненный на полностью управляемых ключах и соединенный по переменному току через реакторную группу с первым трехполюсным разъединителем, конденсаторную батарею на стороне постоянного тока, при этом полностью управляемые ключи катодной или анодной группы преобразователя соединены между собой и с конденсаторной батареей через контакты второго трехполюсного разъединителя и присоединены к контактам третьего трехполюсного разъединителя, предназначенного для подключения к проводам воздушной линии электропередачи.
2. Комбинированная установка по п.1, отличающаяся тем, что реакторная группа выполнена в виде двух последовательно соединенных трехфазных дросселей, параллельно одному из которых включен четвертый трехполюсный разъединитель.
