Статический компенсатор реактивной мощности Советский патент 1984 года по МПК H02J3/18 

:С

05

1n Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для компенсации реактивной мощности линий электропередач высокого напряжения, преобразовательных подстанций постоянного тока и систем промышленного электроснабжения. Известен статический тиристорный компенсатор реактивной мощности, содержащий реактор-трансформатор с магнитной системой и обмотками, тиристорньй ключ, регулятор, конденсаторную батарею, фильтровый реактор и высоковольтные выключатели. Первичная обмотка реактора-трансформатора подключена через выключатель к питающей сети., а вторичная обмотка - к тиристорному ключу. Конденсаторная батарея включена пос ледовательно с фильтровым реактором, .. и через высо Ьвольтньй выключатель они подключены к сети параллельно реактору-трансформатору. Регулятор подключен к сети и изменяет угол зажигания тиристоров, а также управляет выключателями в цепи конденсаторной батареи и реактора-трансформатора TlJ Недостатком статического компенсатора является наличие дорогостоящего высоковольтного выключателя в цепи конденсаторной батареи. Кроме удорожания устройства выключатель снижает быстродействие и надежность статического компенсатора. При отсутствии выключателя в цепи конденсаторной батареи необходимо увеличивать мощность реактора-трансформатора и тиристорного ключа для компенсации реактивной мощности конденсаторной батареи, что также приводит к удорожанию устройства. Известен также статический тиристо ный компенсатор, содержащий реактортрансформатор с магнитной системой и тремя обмотками,концентрически расположенными на стержнях, а также тиристорный ключ, конденсаторную батарею и регулятор. Первичная обмотка реактора-трансформатора подсоединена к питающей сети. Одна из вторичных обмоток подключена к тиристорному включу, другая - к конденсаторной батарее Управление тиристорным ключом,осущест вляет регулятор, вход которого подклю чен к первичной обмотке реактора-трансформатора 2 . Недостатком известного статического компенсатора является невозмож672кость изготовления трехобмоточного реактора-трансформатора достаточно большой мощности в транспортабельных по железной дороге габаритах из-за наличия на каждом стержне магнитной системы реактора-трансформатора трех концентрических обмоток и необходимости увеличения каналов между ними сверх необходимых по требованию изоляции для получения нужных для фильтрации высших гармоник тока сопротивлений короткого замыкания. Перечисленные обстоятельства заставляют в значительной степени увеличивать наружный диаметр обмоток, от которого, главным образом зависят внешние размеры реактора-трансформатора. Увеличение габаритных размеров реактора-трансформатора делает невозможным провоз по железной дороге и приводит к необходимости дробления его мощности и исполнения в нескольких единицах с подключением нескольких статических компенсаторов в параллельную работу к мощной высоковольтной линии, что влечет за собой удорожание всего устройства. Цель изобретения - повышение единичной мощности компенсатора без увеличения массогабаритов. Поставленная цель достигается тем, что в статическом компенсаторе реактивной мощности, каждая фаза которого содержит реактор-трансформатор, имеющий стержневую магнитную систему первичную обмотку, подключенную к сети через выключатель, вторичную обмотку параллельно которой включен тиристорный ключ с регулятором, связанным с сетью, и конденсаторную батарею, связанную с вспомогательной обмоткой реактора-трансформатора, благодаря тому, что первичная и вторичная обмотки реактора-трансформатора расположены на разньк стержнях магнитной системы, вспомогательная обмотка выполнена в виде двух обмоток, соединенных между собой параллельно и рас положенных коаксиально одна с первичной, а другая - с вторичной обмотками, а конденсаторная батарея подключена параллельно вспомогательной обмотке. На чертеже приведена принципиальная электрическая схема компенсатора. Статический компенсатор состоит из реактора-трансформатора 1, тиристорного ключа 2, конденсаторной батареи 3, фильтрового реактора 4 и регулятора 5. Реактор-трансформатор содержит магнитопровод 6, первичную обмотку 7, которая подключена через выключатель 8 к сети 9, вторичную j обмотку 10, подключенную к тиристорному ключу 2, а также вспомогатель ные обмотки 11 и 12, соединенные между собой параллельно и расположенные коаксиально с первичной и вторич- ю ной обмотками. Регулятор 5, вход которого подключен к первичной обмотке реактора-трансформатора, осуществляет управление тиристорным ключом 2. Конденсаторная батарея 3 и последователь-15 но соединенный с ней фильтровый реактор включены параллельно вспомогательным обмоткам 11 и 12.

Устройство работает следующим образом.20

При отсутствии управляющих импульсов на тиристорном ключе 2, вьфабатываемых регулятором 5 в зависимости от режима сети 9, вторичная обмотка 10 реактора-трансформатора разомкнута 25 и конденсаторная батарея 3 оказьшается подключенной к сети через индуктивное сопротивление рассеяния между обмотками 7 и 11. В этом режиме стати ческий компенсатор выдает в сеть реак- д тивную мощность. При появлении управляющих импульсов на тиристорном ключе г вторичная обмотка оказьшается закороченной в течение всего периода напряжения сети или его части.При этом из ceTHj потребляется реактивная мощность,величина которой зависит от индуктивного сопротивления рассеяния между обмотками 7 и 11,12 и 10 и момента времени подачи на тиристорньш ключ управляющих импульсов.

При замыкании тиристорного ключа прпроисходит уменьшение напряжения на конденсаторной батарее 3 за счет падения Нсьпряжения на индуктивном сопротивлении рассеяния между обмотками 7 и 11. Это обстоятельство позволяет в режиме потребления реактивной мощности компенсировать только незначительную часть мощности конденсаторной батареи, что приводит к уменьшению стоимости статического компенсатор.

При работе СТК генерирует высшие гармоники тока. Для предотвращения попадания их в сеть служит фильтровый реактор Д, который совместно с конденсаторной батареей и реактором-трансформатором образует широкополосный фильтр, через который в основном замыкаются высшие гармоники.

Благодаря тому, что предлагаемый статический компенсатор имеет на каждом стержне только по две обмотки, появляется возможность увеличить мощность реактора-трансформатора, что в свою очередь приводит к снижению стоимости всего устройства. Кроме того появляется возможность изменять в более широких пределах индуктивные сопротивления рассеяния пар обмоток реактора-трансформатора. Для дальнейшего увеличения единичной мощности компенсатора первичная вторичная и вспомогательная обмотки реактора-трансформатора могут быть разделены на части, расположенные на разных стержнях.

u

CNJ

СТАТИЧЕСКИЙ КОМПЕНСАТОР РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ, каждая фаза которого содержит реактор-трансформатор, имеющий стержневую магнитную систему. первичную обмотку, подключенную к сети через выключатель, вторичную обмотку, параллельно которой включен тиристорный ключ с регулятором, связанным с сетью, и конденсаторную батарею, связанную с вспомогательной обмоткой реактора-трансформатора, отличающийся тем, что, с целью повышения единичной мощности компенсатора без увеличения массогабаритов, первичная и вторичная обмотки реакторатрансформатора расположены на разных стержнях магнитной системы, вспомогательная обмотка выполнена в виде двух обмоток, соединенных между собой 9 параллельно и расположенных коаксиально одна - с первичной, другая - с вторичной, обмотками, а конденсаторная батарея подключена параллельно вспомогательной обмотке.

Oj

-rVY.

N.

t

l

I ,