ТРЕХФАЗНАЯ СИММЕТРИЧНАЯ СИЛОВАЯ КОНДЕНСАТОРНАЯ БАТАРЕЯ Российский патент 1994 года по МПК H02J3/18 

Изобретение относится к электроэнергетике трехфазного переменного тока и может быть использовано на любом промышленном предприятии с переменной электрической нагрузкой для электрических сетей напряжением до 1000 В с целью уменьшения капитальных затрат и эксплуатационных расходов на системы электроснабжения предприятия и повышения качества электроэнергии на зажимах его нагрузки.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является выбранное в качестве прототипа, устройство, описанное в авторском свидетельстве СССР N 1241349. Прототип содержит в блоке управления тринадцать однофазных выключателей и три трехфазных звена силовых конденсаторов. Каждое звено состоит из трех одинаковых по емкости однофазных конденсаторов соединенных в треугольник. Путем управления тринадцатью однополюсными выключателями в устройстве прототипа можно получать пять различных по мощности ступеней конденсаторной батареи со следующими величинами мощностей в долях от суммарной установленной мощности всей батареи Q_н (0,20; 0,33; 0,50; 0,66; 1,00) Q_н; Достоинством прототипа является возможность получения от конденсаторной батареи большого числа ступеней мощности при наличии только трех конденсаторных звеньев.

К недостаткам прототипа относятся следующие: конструктивная сложность схемы управления; значительные трудности операций управления; на всех ступенях мощности в устройстве прототипа, кроме первой, силовые конденсаторы после их предварительной разрядки включаются под полное номинальное напряжение сети, что ведет к росту потерь электроэнергии и токов коммутации, а также сокращению срока службы конденсаторов.

Важнейшими требованиями к устройствам данного вида являются: минимальные потери электроэнергии при эксплуатации в конденсаторах и электросети, увеличение срока службы силовых конденсаторов, уменьшение токов коммутации, максимальное упрощение схемы управления, построение простейших автоматизированных систем. Всем этим требованиям рассмотренной выше прототип не удовлетворяет.

Техническим результатом предложенного решения является уменьшение потерь электроэнергии в силовых конденсаторах и электросети; увеличение срока службы силовых конденсаторов; уменьшение токов коммутации и мощности коммутационной аппаратуры; упрощение конструкции устройства и операций управления; получение от устройства примерно одинаковых по мощности ступеней управления; обеспечение в устройстве длительной работы силовых конденсаторов при пониженном напряжении на их зажимах.

Для достижения технического результата в трехфазной симметричной силовой конденсаторной батарее, содержащей секции одинаковых силовых однофазных конденсаторов, соединенных в треугольник, и трехфазные выключатели для подключения батареи к трехфазной сети переменного тока, две вершины каждого из трех треугольников соединены каждая соответственно с вершиной одного из двух оставшихся треугольников так, что в полученном большом треугольнике каждая грань имеет три зажима и две батареи конденсаторов.

Полученные треугольники аналогичным образом соединены в треугольник, грань которого содержит пять зажимов и четыре батареи конденсаторов, причем зажимы подключены к трехфазной сети через пять трехфазных выключателей таким образом, что фазы одного выключателя подключены к вершинам треугольника, фазы другого выключателя подключены к средним зажимам на гранях треугольника, третьего и четвертого - соответственно к вторым и четвертым зажимам по порядку отсчета в заданном направлении от вершин треугольника, а пятого - к средним зажимам треугольника, грани которого соединяют средние зажимы внутри полученного большого треугольника.

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого устройства. В этом устройстве из девяти одинаковых трехфазных звеньев, соединенных в треугольник однофазных конденсаторов, собирается по новым электрическим связям многополюсник 9.Многополюсник 9 соединен с трехфазными ключами управления 4, 5, 6, 7 и 8. Все ключи управления связаны с трехфазной сетью 1, 2 и 3. Устройство позволяет получить пять различных ступеней мощности трехфазной симметричной конденсаторной батареи при пониженных дискретных напряжениях на ее однофазных конденсаторах. Эти мощности составляют следующие доли от установленной суммарной мощности всей батареи Q_н: (0, 10; 0, 20; 0,38; 0,67; 1,0) Q_н.

В таблице приведены мощность батареи при различном состоянии ключей управления 4, 5, 6, 7 и 8. Если необходимо получить десять ступеней управления, то собирается второй аналогичный многополюсник из девяти звеньев, и после включения первых пяти ступеней, включаются таким же образом следующие пять ключей управления второго аналогичного многополюсника, подключенного к сети параллельно, и аналогично первому многополюснику.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. С появлением потребности в реактивной мощности конденсаторов первым включается трехполюсный ключ 4. После этого все конденсаторы батареи получают пониженное напряжение, и мощность всей батареи составит 0,10 Q_н. С ростом потpебности в реактивной мощности батареи после ключа 4 замыкаются в последовательном порядке ключи 5, 6, 7 и 8. Мощность всей батареи при этом постепенно возрастает, достигая при замыкании всех ключей номинальной величины Q_н. При этом каждый из однофазных конденсаторов батареи переключается с пониженного напряжения на номинальное.

Проведенные расчеты показали, что применение предлагаемого устройства на современных промышленных предприятиях увеличивает срок службы силовых конденсаторов примерно в 1,5 раза. При этом также уменьшается износ коммутационной аппаратуры и уменьшаются потери электроэнергии. В результате обеспечивается значительный экономический эффект практически без дополнительных капитальных затрат на основное электрооборудование.

Установка используется для компенсации реактивной мощности. Сущность изобретения: из девяти секций одинаковых блоков однофазных конденсаторов, соединенных в треугольник путем последовательного объединения контактов, составлен многополюсный единый контур, из контактных точек которого через пять трехполюсных выключателей выполнены соединения с трехфазной сетью. 1 ил., 1 табл.

ТРЕХФАЗНАЯ СИММЕТРИЧНАЯ СИЛОВАЯ КОНДЕНСАТОРНАЯ БАТАРЕЯ, содержащая секции одинаковых силовых однофазных конденсаторов, соединенных в треугольник и трехфазные выключатели для подключения батареи к трехфазной сети переменного тока, отличающаяся тем, что две вершины каждого из трех треугольников соединены каждая соответственно с вершиной одного из двух оставшихся треугольников так, что в полученном большом треугольнике каждая грань имеет три зажима и две батареи конденсаторов, полученные треугольники аналогичным образом соединены в треугольник, грань которого содержит пять зажимов и четыре батареи конденсаторов, причем зажимы подключены к трехфазной сети через пять трехфазных выключателей таким образом, что фазы одного выключателя подключены к вершинам треугольника, а фазы другого выключателя подключены к средним зажимам на гранях треугольника, третьего и четвертого - соответственно ко вторым и четвертым зажимам по порядку отсчета в заданном направлении от вершин треугольника, а пятого - к средним зажимам треугольника, грани которого соединяют средние зажимы внутри полученного большого треугольника.