Способ коммутации статических конденсаторов,соединенных в треугольник Советский патент 1983 года по МПК H02J3/18 

Изобретение относится к регулированию реактивной мощности в элект рических сетях с подключением и отключением треугольника статических конденсаторов.с помощью управляемых вентилей. Известен способ подключения конденсаторной батареи с уменьшением бросков тока в момент коммутации, заключающийся в том, что длительнос горения вентилей изменяют подзарядкой конденсаторов до напряжения, превышающего напряжение сети, токовыми импульсами, момент подачи кото рых зависит от режима сети l . ; Недостатками этого способа являются необходимость подачи чередующе ся полярности токовых импульсов, та как это усложняет устройство для ос ществления способа, а также невозможность подключения к трехфазной сети статических конденсаторов, соединенных в треугольник. Известен также способ регулиров ния реактивной мощности в электрических сетях посредством коммутации статических конденсаторов, соединен ных в треугольник, путем его поочередного подключения и отключения, причем подключение производят в моменты, когда разность соответствующих линейных напряжений сети и треугольника равна нулю, а отключение треугольника осуществляют от одной из фаз сети в момент времени, когда ток в данной фазе равен нулю, затем отключают треугольник от двух доугих фаз в момент равенства тока в этих фазах нулю, а включение осуществляют в обратной последовательности 2j , Недостатком известного способа является низкое быстродействие коммутации,, приводящее к времени переходных процессов, равно ЗбОэл.гра Целью изобретения является повышение быстродействия коммутации за счет сокращения времени переходных процессов с 360 до О эл.град. Указанная цель достигается тем, что согласно способу коммутации статических конденсаторов, соединен ных в треугольник, один вывод которого соединен с одной из фаз потребителя непосредственно, а с двумя другими - через встречно-параллельно включенные управляемые вентили, путем включения и отключения конден саторов в момент равенства нулю первого линейного напряжения между фазами, соединенными с управляемыми Вентилями, коммутируют конденсаторы треугольника одновременно, при этом подключение осуществляют после заряда двух конденсаторов, общая точ ка соединения которых связана с фазой потребителя непосредственно, от.носителько этой точки постоянным напряжением, численно равным величине второго или третьего линейного напряжения относительно этой же точки в момент равенства нулю первого линейного напряжения при переходе его из области отрицательных в область положительных значений, а отключение осуществляют в аналогичный момент времени подзарядкой упомянутых конденсаторов дО напряжения, превышающего номинальное. На фиг. 1 изображено устройство для реализации способа, на Фиг. 2 графики линейных напряжений конденсаторов и потребителей. Способ осуществляют следующим образом . Предположим, что cos ср потребителя 1 достиг некоторой уставки электронной системй управления 2 коммутацией треугольников. Система управления 2 выдала сигнал на подключение 1-го треугольника в блок 3 или 2-го треугольника в блок 4, или обоих треугольников одновременно. Пусть в исходном состоянии конденсаторы 5-10 заряжены до напряжения , величина которого равна U cos 30° ( амплитуда линейного напряжения), например, при эффективном значении линейного напряжения 380 В, имеющего амплитуду 537 В, заряд необходимо осуществлять до напряжения 465 В относительно фидера фазы В потребителя непрерывной подачей сигналов включения на управляемые вентили 11 и 12, обеспечивающие подключение стабилизированного системой управления 13 однофазного выпрямителя 14 со значением выходного напряжения, численно равным cos 30, через диоды 15-19 к упомянутым конденсаторам. Конденсаторы будут разряжены резисторами 20 и 21. При поступлении сигнала превышения уставки блок 3 или 4 или блоки 3 и 4 снимают сигналы включения вентиля II или 12, или вентилей 11 и 12 соответственно и подают сигналы включения вентилей 22-25 или 26-29, или вентилей 22-25 и.26-29 соответственно в ближайший после поступления сигнала превышения уставки момент равенства нулю фазы линейного напряжения иАс при одновременном равенстве 120 фазы линейного напряженияU ос и 240 фазы линейного напряжения Цдв . При этом произойдет подключение разряженного конденсатора 5 или 6, или конденсатора 5 и 6 к имеющему нулевое значение линейному напряжению и АС , заряженного к cos 30 конденсатора 7 или. 9, или конденсаторов 7 и 9 к линейному напряжению UAB значением U cos 30° и заряженного до и cos 30° кондедсатора 8 или 10, или конденсаторов

8 и 10 к линейному напряжению Uce значением U cos 30°,

Вентили 11, 15,. 16 или 12, 17, 18, или вентили 11, 15, 16 и 12, 17, 18 будут закрыты обратным напряжением.

Другими словами, для каждого из конденсаторов треугольника будет выполнено условие равенства мгновенного значения линейного напряжения, к которому подключается данный конденсатор, и напряжения на обкладках конденсатора в момент подключения. При этом все конденсаторы подключаются одновременно.

Так как ток через конденсатор выражается формулой

; dUc 7Г

- ток конденсатора (мгногде 1

венное значение) , . С - емкость конденсатора;

Uc - напряжение между обкладками конденсатора (мгновенное значение), то для каждого из конденсаторов треугольника при подключении УС О и, следовательно, Д(. 0. Это означает что все конденсаторы треугольника подключаются по предлагаемому способу без бросков свободного тока через конденсаторы, т.е. и через управляег«ле вентили 22-29. При этом также не возникает переходных процессов.

Дальнейшее изменение напряжения на конденсаторах определяется изменением линейных напряжений потребителя (фиг. 2) .

По истечении определенного времени cosqi выровняется из-за подключения конденсаторов и возникает необходимость их отключения. Этот промежуток времени - надобности в подключенных конденсаторах равен 360 эл.град. Отключение производится в ближайший после получения команды на отключение момент равенства нулю фазы напрядения UАС равенства 120° фазы напряжения U вс или 240° фазы напряжения U де, . В этот момент подают сигналы включения на вентиль 30, связывающий стабилизированный . на уровне, не ниже., например, 110%, от амплитуды линейного напряжения . потребителя системой управления 31, выпрямитель 32 и на вентили 11 .или 12, или вентили 11 и 12. Произойдет формирование импульсов тока, запирающих вентили 23 и 25 (если с них и вентилей 22 и 24снять в этот же момент сигналы включения) 27 и 29, или вентили vi 21 vi 29 при аналогичном снятии сигналов включен

Остальные вентили.22 и 24 или 26 и.28 или вентили 22, 24 и 26, 28 в этот момент уже закрыты обратным напряжением.

Если частота электропитания и рабочие токи конденсаторов столь значительны, что угол запирания управляекялх вентилей имеет существенное значение, отключение следует производить в момент, предшествующий упомянутому на этот угол запирания.

Аналогично при существенности угла включения следует производить под ключение треугольника в момент, предшествующий уп янутому на этот угол включения.

После отключения конденсаторы 7, 8 или 9, 10, или конденсаторы 7-10 заряжены до напряжения- выпрямителя 32, а конденсаторы 5 или 6, или 5 и 6 разряжены. Вентили 22-25 или 26-29, или вентили 22-29 закрыты. 3 акрыт и диод 19.

Через вентили 15, 16, 11 или 17, 18, 12, или вентили 15, 16, 11 и 17 18, 12 протекает ток через вентиль 30 и от выпрямителя 32.

Снятие сигналов включения с вентиля 30 не приведет к его закрытию, если он частично управляем. Однако в случае частичной управляемости для закрытия этого вентиля достаточно снять сигналы включения с вентиля выпрямителя 32, который будет закрыт обратным напряжением на соответствующей вторичной обмотке 33 трансформатора 34.

После вакрытия вентиля 30 про-изойдет разряд конденсаторов 7-10 черев резистора 35-38 до уровня cos 30°, так как при достижении этого уровня откроется диод 19 и устройство вернется в исходное .состояние.

Отсутствие несимметрии при коммутации конденсаторов, а также наличие высокого быстродействия кс 1мутации выгодно отличают предлагаемый способ от известных. I

Высокое быстродействие существенно облегчает защиту управляемых вентилей от чрезмерной скорости нарастания анодного напряжения, так как своевременное восполнение дефицита или отбор излишка реактивной мощности ко « 1утацией треугольников по предлагаемсйлу способу не дает развиться перенапряжению на фидерах потребителя.

Таким образом, изобретение обеспечивает построение малогабаритных и быстродействующих автоматических устройств компенсации реактивной мощности.

J

rwwv

i/i/ S -4 со, . Т-1-7 сt

СПОСОБ КОММУТАЦИИ СТАТИЧЕСКИХ КОНДЕНСАТОРОВ, СОЕДИНЕННЫХ В ТРЕУГОЛЬНИК , один вывод которого соединен с одной из фаз потребителя непосредственно, а с двумя другими через встречно-параллельно включенные управляемые вентили, путем включения и отключения конденсаторов в момент равенства нулю первого линейного напряжения между фазами, соединенными с управляемыми вентилями, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, коммутируют все конденсаторы одновременно, при Э.ТОМ подключение осуществляют после заряда двух конденсаторов , общая точка соединения которых связана с фазой потребителя непосредственно, относительно этой точки постоянным напряжением, численно равным величине второго или третьего линейного напряжения относительно этой же точки в момент равенства нуJBO первого линейного напряжения при переходе его из области отрицательных, в область положительных значений , а отключение осуществляет в аналогичный момент времени подзаряд(П кой упсмянутых конденсаторов до напряжения, превышаюй|его номинальное. С