УСТРОЙСТВО КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ Российский патент 1997 года по МПК H02J3/18 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам компенсации реактивной мощности в сетях переменного тока высокого напряжения, и может быть использовано на подстанциях с шунтовыми конденсаторными батареями (ШКБ).

Известно устройство компенсации реактивной мощности, содержащее стандартный сетевой выключатель в цепи шунтовой конденсаторной батареи.

Недостатком этого технического решения являются высокие перенапряжения при отключении конденсаторов и, как следствие этого, отказы выключателей.

Известно устройство емкостной компенсации с резистором, шунтирующим один полюс выключателя.

Недостатком этого технического решения является необходимость разземления нейтрали ШКБ для ликвидации контура фаза-земля без резистора при отключении 2-й и 3-й фазы ШКБ, что требует дополнительной изоляции нейтрали и коммутационного аппарата в нейтрали. Кроме этого при отключении 2-й фазы имеется контур фаза-фаза без резистора.

Известно шунтирование выключателя в цепи конденсаторной батареи варистором с целью уменьшения перенапряжений при отключении.

Недостатком этого технического решения является усложнение выключателя вследствие создания в нем второй системы контактов для отключения варистора. Отказ от использования вспомогательных контактов ведет к существенному увеличению токовых нагрузок варистора и снижению его эффективности.

Известно также устройство ограничения перенапряжений при отключении конденсаторных батарей, состоящее из резистора и выключателя, включаемых параллельно конденсаторной батарее перед ее отключением для разряда конденсаторов за время до 0,01 с. Данное техническое решение является наиболее близким к предлагаемому и поэтому принято в качестве прототипа.

Недостатками прототипа являются отсутствие автономности действия и высокая стоимость, связанная с установкой дополнительного выключателя с номинальным напряжением, равным напряжению ШКБ.

Целью изобретения является повышение надежности работы устройства в результате автономного снижения напряжения на конденсаторах и на выключателе при отключении ШКБ.

Цель достигается тем, что устройство компенсации реактивной мощности, содержащее шунтовую конденсаторную батарею (ШКБ) с выключателем в ее цепи, а также шутирующий резистор, присоединенный параллельно по крайней мере одному конденсатору указанной батареи через коммутационный аппарат с вводом управления включением, дополнительно содержит логический блок и датчик факта отключения ШКБ, а указанный ввод управления включения коммутационного аппарата в цепи шунтирующего резистора соединен с источником энергии через силовую цепь логического блока, управляющие входы которого присоединены к выходам указанного датчика, входы которого включены в цепь ШКБ. При этом датчик факта отключения ШКБ может быть выполнен в виде последовательно соединенных реактора и продольного резистора, сопротивления которых при частоте 50 Гц примерно равны между собой и много меньше сопротивления ШКБ, два входа логического блока, выполненного по схеме И, могут быть соединены с выходами датчика, а его третий вход с точкой соединения реактора и продольного резистора датчика; вход силовой цепи логического блока может быть соединен с источником оперативного тока или с конденсатором ШКБ.

Изобретение поясняется фиг.1 и 2.

На фиг.1 и 2, изображены конденсаторы 1 ШКБ и выключатель 2, соединяющий их с объектом высокого напряжения 3, а также резистор 4, шунтирующий конденсаторы 1 ШКБ в цепь которого включен быстродействующий коммутационный аппарат 7, соединенный с датчиком 5 факта отключения ШКБ, который может быть выполнен в виде последовательно соединенных резистора 8 и реактора 9, через логический блок 6, подающий энергию на ввод управления включением быстродействующего коммутационного аппарата 7 после отключения ШКБ.

Сущность изобретения состоит в том, что подача сигнала на включение фазы резистора 4 и его включение осуществляются после отключения фазы ШКБ, что позволяет шунтировать часть конденсатоpов. В прототипе шунтирование части конденсаторов до отключения ШКБ привело бы к почти мгновенному подъему напряжения на нешунтированной части конденсаторов. Включение резистора после отключения ШКБ позволяет также уменьшить сопротивление резистора, а следовательно, и время разряда шунтированных конденсаторов.

При включенной ШКБ мгновенное значение тока через датчики и напряжения на нем не совпадают. Быстродействующий коммутационный аппарат 7 в этом режиме отключен.

Начиная с момента отключения ШКБ ток через ШКБ и напряжение на реакторе, пропорциональное производной этого тока, равны между собой и равны нулю, что может служить достоверным и, главное, более быстрым сигналом о факте отключения ШКБ, чем сигнал от блок-контактов выключателя 2.

Коммутационный аппарат 7 подключает шунтирующий резистор 4, который может быть относительно низкоомным в отличие от резистора в прототипе, так как в предложенном устройстве резистор включается после отключения ШКБ, а не заранее.

Логический блок 6 соединяет управляющий ввод коммутационного аппарата 7 при совпадении мгновенных значений тока через ШКБ и его производной между собой и с нулем. При этом сопротивление R шунтирующего резистора 4 подбирают из условия
t₅+t₆+t₇+RC<0,01 с,
где С емкость шунтируемой части ШКБ;
t₅,t₆ и t₇ время работы блоков 5,6 и 7.

Если шунтировать одну тpеть батареи 220 кВ 52 МВА, то при R 300 Ом, RC 3,4 мс.

Поскольку ток через ШКБ может прекращаться не только в результате отключения ШКБ, но и в других режимах, например при К.3. при отключении объекта 3, при асинхронном ходе (если ШКБ окажется в электрическом центре системы), может потребоваться дополнительный вход в логический блок 6 для связи с релейной защитой энергообъекта. Любой сигнал на отключение ШКБ сначала должен включить схему через логический блок или отсутствие этого сигнала должно блокировать ее действие.

Быстродействующий коммутационный аппарат 7 может быть выполнен тиристорным, вакуумным или элегазовым, т.е. без подвижных частей и со способностью самовосстановления электрической прочности. Быстрота работы при использовании вакуумной или элегазовой камеры обеспечивается электрическим поджигом искрового промежутка. Точка подключения шунтирующего резистора 4 к ШКБ определяется допустимым напряжением на изоляции коммутационного аппарата 7.

Блоки 1-5 размещаются на открытом РУ, а для размещения блоков 6 и 7 может потребоваться закрытое помещение. Поэтому перемычка между блоками 4 и 7 должна быть выполнена кабелем с изоляцией, соответствующей напряжению в точке присоединения резистора 4 к ШКБ. Перемычка между блоками 5 и 6 должна быть выполнена кабелем с номинальным напряжением не выше 1 кВ.

Предложенное устройство может быть реализовано как при соединении конденсаторов ШКБ в звезду, так и при их соединении в треугольник.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано на подстанциях с шунтовыми конденсаторными батареями. С целью повышение надежности работы устройства путем автономного снижения напряжения на конденсаторах и на выключателе при отключении устройства оно снабжено логическим блоком и датчиком факта отключения конденсаторной батареи. Логический блок выполнен с возможностью подключения к вводу управления включением коммутационного аппарата источника энергии при наличии двух сигналов на его входе от вышеупомянутого датчика, а датчик факта отключения шунтовой конденсаторной батареи выполнен в виде последовательно соединенных реактора и резистора с возможностью появления на выходах сигналов при равенстве нулю тока через батарею конденсаторов и его производной. 3 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Устройство компенсации реактивной мощности, содержащее шунтовую конденсаторную батарею (ШКБ) с выключателем в ее цепи и шунтирующий резистор, включенный параллельно по крайней мере одному конденсатору указанной батареи через коммутационный аппарат с вводом управления включением и источник энергии, отличающееся тем, что оно снабжено логическим блоком и датчиком факта отключения батареи, причем логический блок выполнен с возможностью подключения к вводу управления включением коммутационного аппарата источника энергии при наличии двух сигналов на его входе от упомянутого датчика, входы которого включены в цепь ШКБ. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что датчик факта отключения ШКБ выполнен в виде последовательно соединенных реактора и резистора с возможностью появления на выходах сигналов при равенстве нулю тока через ШКБ и его производной. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве источника энергии использован источник оперативного тока. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве источника энергии использован конденсатор ШКБ.