Статический компенсатор реактивной мощности

 

Изобретение предназначено для стабилизации и регулирования напряжения у энергопотребителей. Цель - уменьшение установленной мощности оборудования. Для этого статический тиристорный компенсатор выполняют в виде трансреактора, первичная обмотка которого подключена к сети и шунтирована фильтрокомпенсирующей цепью. Вторичная обмотка состоит из п секций, включенных последовательно, каждая из которых шунтирована индивидуальным тиристорным ключом с соответствующей системой управления. Для осуществления регулирования выполняют замыкание и размыкание требуемого по данному режиму числа, секций вторичной обмотки трансреактора. Кроме того, магнитопровод трансреактора выполнен из секций по числу секций вторичной обмотки с последовательным нарастанием сечения каждой последующей секции магнитопровода вдвое по отношению к предыдущей. Каждая секция магнитопровода охвачена только одной соответствующей ей секцией вторичной обмотки. Каждая секция вторичной обмотки и шунтирующий ее тиристорный ключ могут быть выполнены как электрически не связанные узлы. 2 з.п. ф-лы, 3 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (м)5 Н 02 J 3/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4352496/Ð7 (22) 30.12.87 (46) 15,03.92, Бюл. М 10 (71) Всесоюзный электротехнический институт им. В.И,Ленина (72) Ю.В.Бояринов (53) 621.316.925 (088.8) (56) Электрические станции.— Энергохозяйство за рубежом. 1981, ЬЬ 5.

Патент Англии tk 1238015, кл. Н 02 JЗ/04,,1971. (54) СТАТИЧЕСКИЙ КОМПЕНСАТОР РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ (57) Изобретение предназначено для стабилизации и регулирования напряжения у энергопотребителей. Цель — уменьшение установленной мощности оборудования.

Для этого статический тиристорный компенсатор выполняют в виде трансреактора, первичная обмотка которого подключена к сети и шунтирована фильтрокомпенсируюИзобретение относится к электротехнике и может быть применено в устройствах компенсации реактивной мощности стабилизации и регулирования напряжения энергопотребителей, Целью изобретения является уменьшение установленной мощности оборудования.

На фиг.1 представлена электрическая схема статического компенсатора реактивной мощности (СТК) в однофазном исполнении; на фиг.2 — схема трансформатора-реактора с необходимой связью секций вторичной обмотки с первичной; на фиг;3 — СТК, в котором секции вто,, SU,, 1720125 A1 щей цепью. Вторичная обмотка состоит из и секций, включенных последовательно, каждая из которых шунтирована индивидуальным тиристорным ключом с соответствующей системой управления. Для осуществления регулирования выполняют замыкание и размыкание. требуемого по данному режиму числа. секций вторичной обмотки трансреактора. Кроме того, магнитопровод ТОансреактора выполнен из секций по числу секций вторичной обмотки с последовательным нарастанием сечения каждой последующей секции магнитопровода вдвое по отношению к предыдущей.

Каждая секция магнитопровода охвачена только одной соответствующей ей секцией вторичной обмотки. Каждая секция вторичной обмотки и шунтирующий ее тиристорный ключ могут быть выполнены как электрически не связанные узлы. 2 з.п. ф-лы, 3 ил. ричной обмотки и ключей выполнены потен- 3 циально не связанными. С)

Статический тиристорный компенсатор а содержит трансформатор-реактор 1, первичная обмотка которого 2 предназначена у для подключения в сеть и зашунтирована генератором реактивной мощности, например фильтрокомпенсирующей цепью 3. Вторичная обмотка трансформатор-реактора состоит. из и секций 4-9, включенных последовательно и зашунтированных каждая тиристорным ключом 10, разбитым на секции

11-.16 по количеству секций вторичной обмотки трансформатор-реактора. Каждая секция тиристорного ключа через систему управления 17 шунтирует соответствующую

1720125 секцию вторичной обмотки трансформатора-реактора 1.

Если задана желаемая ступень регулирования MHqyKTMBHocTM, например h, L =

= 0,01L, то это значит, что закорачивание

ОдНОй, ПЕрВОй CTÓÏÅHÈ уМСНьШИт ИндуКтИВность трансформатор-реактора 1 на 0,01 часть от LHoM«.. Закорачивание следующей ступ8ни уменьшит индуктивнОсть HB 0,02, третьей на 0,04 и т,д, Шунтирование одновременно первой и третьей секций снизит индуктивность ня 0,01 + 0,04 = 0,05. Таким

ОбразОм, при пяти ОтпЯЙкЯх, не считая ВыВОДОВ начЯла и кОнцы BTopM÷íoA ОбмОтки трансформатор-реактора 1, ступени регулирования распределятся так, при замыкании первой ств-;ени == 1: Второй = 2:, четвертой =

4; пятой — — 8; гвестой = 16; седьмой =- 32;

Восьмой = 64, Общая формула Л4 =- 2", где и = 0-3..., т,8. Прлнядлежит расширенному ряду нату" ральнь. х чисел. Индуктивность трансформатОр-р8ВКТорВ 1;IpM незамкнутОЙ ВтОричноЙ обмотке Выблрается такой, чтобы она не

ВЛИЯЛЯ СУЩЕСТВЕННО HB HBIlPB>KBHM8 В С8ТМ.

НЯ фиг,2 представлена схема трансформатора-реактора с необходимой связью секций ВторичноЙ Обмотки с первичной.

Трансформатор-реактор содержит первичную обмотку ", размещенную на магнитопроводе, состоящем из секций 18-22 по числу секций Вторичной обмотки 4-8, Каждая секция вторичной обмотки охватывает только соответствующую секцию магннтопровода, а первичная обмотка 2 охватывает все секции магнитопровода. На фиг.2 секции мягнитопровода pàHB в разрезе. Сечение каждой последующей секции мягнитопрОВОдя В два разя больше предыдущей. Зтим л обеспечивается различный по Величине рязмягничивающий магнитный

ПОТОК, Величина размагничивяющего потока секций магнитопровода может быть обеспечена различным конструктивным расположением вторичных обмоток, величинами

Воздушных зязОров В мягнитопроводях каждол секции, различным числом витков и сопротивлением каждой секции Вторичной обмотки.

При малой Величине индуктивности полностью закороченного со стороны вторичнОЙ Обмотки трансформатор-р8актОра на входе его может быть установлен дополнительный реактор 23.

При закорачивании ОДНОЙ секции Вторичной обмотки, например, первой секции тири тор - oI o кл О Я 11 В I"8pBGA cBKQMM RBIнитопровода 18 произойдет уменьшени магнитного потока, в результате чего возрастет ток в первичной обмотке для того чтобы

ЗДС, индуктируемая нэ первичной обмотке, уравновесила приложенное сетевое напряжение, т.е. произойдет увеличение м.д.с, первичной обмотки за счет увеличения тока в ней на величину. компенсирующую раэмагничивающий поток эакороченной секции трансформатора-реактора.

Таким образом, комбинируя замкнутое и разомкнутое состояние ключей секций, производится регулирование индуктивного тока на входе, т.е. реактивной мощности.

При полностью закороченных секциях индуктивность трансформатора-реактора будет минимальной, при этом СТК будет потреблять максимальную реактивную мощность, Величина этой мощности определяется величиной потока рассеяния первичной обмотки, который и выбирается иэ расчета максимальной потребляемой.реакТИВНОЙ МОЩНОСТИ.

Иэ фиг,3 представлен СТК, в котором секции вторичной обмотки 4-8 и секции тиристорного ключа 11 — 15, шунтирующие их, не соединены в последовательную цепочку, а Выполнены потенциально не связанными, 25

При определенных мощностях и уровнях напряжения это может оказаться более легким решением исполнения тиристорного ключа.

При этом на тиристорном ключе не суммируется напряжение секций. Применение данного CTK позволяет избежать генерации высших гармоник, что исключает необходимость в фильтрах, снижаются потери электроэнергии, стоимость и габариты, так как трансформатор-реактор является одной единицей оборудования, Упрощается и система регулирования, так как при уже шести отпайках имеется 127 ступеней регулирования, нет нужды изменять фазу угла включения тиристоров. Тиристорные секции или включены, или выключены.

Шунтирование секций вторичной обмотки в данном СТК обеспечивается уже имеющимся большим количеством последовательно включенных тиристоров. Нет необходимости для каждой секции иметь

45 самостоятельный ключ, Достаточно вывести контакт из цепи уже имеющихся последовательно включенных тиристоров, При этом нэ

50 каждой секции тиристорного ключа напряжение жестко определяется витками обмотки соответствующей секции, Количеством витков вторичных обмоток можно обеспечить одинаковую нагрузку током и напряжением тиристоров в каждой секции ключа.

Кроме этого, в каждой секции ключа напря55 е жение по последовательно включенным тиристорам может быть также жестко

1720125 поделено с помощью отпаек от обмоток внутри секций.

Данный принцип ступенчатого регулирования не исключает возможности фазового регулирования мощности CTK в пределах одной ступени регулирования. При этом изменение угла включения тиристорного ключа может быть выбрано в таких пределах, что уровень высших гармоник будет пренебрежимо мал и не потребуются специальные устройства для их фильтрации. В этом случае будет обеспечено абсолютное плавное регулирование реактивной мощности СТК.

Формула изобретения

1. Статический компенсатор реактивной мощности, содержащий секционированный индуктивный элемент, ключи из последовательно-параллельно включенных тиристоров, каждый из которых шунтирует соответствующую секцию указанного индуктивного элемента. генератор реактивной мощности, включенный параллельно входу секционированного индуктивного элемента, отличающийся тем, что, с целью уменьшения установленной мощно5 сти оборудования, в качестве секционированного индуктивного элемента применен трансформатор-реактор, зажимы первичной обмотки которого использованы в каче5 стве входа указанного индуктивного элемента, а в качестве секционированной части индуктивного элемента использована вторичная обмотка трансформатора-реактора, 10 2. Компенсатор по п.1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что трансформатор-реактор выполнен с магнитопроводом из секций по числу секций вторичной обмотки, причем поперечное сечение каждой последующей сек15 ции магнитопровода в два раза больше предыдущей, первичной обмоткой охвачены все секции магнитопровода, а каждой секцией вторичной обмотки охвачена только соответствующая ей секция магнитопро20 вода, 3. Компенсатор по пп.1 и 2, о т л и ч а юшийся тем, что секция вторичной обмотки и шунтирующая ее секция тиристорного ключа выполнены как электрически не свя25 занные узлы.

1720125

1720 l25. Составитель К.Хоециан

Техред M.Моргентал Корректор M,Äåì÷èê

Редактор Н,Горват

Заказ 775 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул. Гагарина, 101