Устройство для регулирования напряжения и реактивной мощности Советский патент 1985 года по МПК H02J3/12 H02J3/18 

Изобретение относится к системам распределения электрической энергии, предназначено для регулирования напряжения, компенсации колебаний напряжения и может быть одновременно использовано в качестве статического источника реактивной мош,ности. Известно устройство для регулирования напряжения и реактивной мощности в электрических сетях, содержащее трансформатор, имеющий регулировочную обмотку для изменения коэффициента трансформации под нагрузкой с помощью, переключателя ответвлений и шунтовую конденсаторную батарею, часть конденсаторов которой включена параллельно регулировочной обмотке через переключатель ответвления 1. Однако это устройство предназначено для дискретного регулирования напряжения и реактивной мощности и имеет низкое быстродействие. Известно также устройство для компенсации колебаний напряжения, состоящее из сдвоенного реактора, первичная обмотка которого включена последовательно с нагрузкой, а вторичная обмотка включена последовательно с конденсаторной батареей на напряжение сети между первичной обмоткой и источником питания 2. Однако такое устройство не обеспечивает точной стабилизации напряжения при изменении сопротивления питающей сети, не устраняет колебаний при наличии их в напряжении питающей сети, не допускает регулирование напряжения по величине и имеет небольщой диапазон регулирования реактивной мощности. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для компенсации колебаний напряжения, состоящее из сдвоенного реактора (трансформатора-реактора), первичная обмотка которого соединена последовательно с нагрузкой, а вторичная обмотка (первая вторичная обмотка), включена последовательно с конденсаторной батареей на напряжение сети между первичной обмоткой и нагрузкой, причем параллельно первой вторичной обмотке присоединена дополнительная конденсаторная батарея и трансформатор-реактор снабжен обмоткой подмагничивания 3. Однако регулирование напряжения по величине в известном устройстве влияет на точность компенсации колебаний напряжения вызванных колебаниями тока нагрузки. Стабилизация напряжения на нагрузке осуществляется здесь за счет компенсации падения напряжения в сети, т. е. устройство нормально компенсирует колебания напряжения, вызванные нестабильностью тока нагрузки. При наличии колебаний в самом напряжении питающей сети устройство не устраняет, а усиливает их. Использование обмотки подмагничивания в качестве регулирующего органа снижает его быстродействие. Кроме того, устройство имеет небольшой диапазон регулирования реактивной мощности. Цель изобретения - повыщение точности стабилизации напряжения, увеличение быстродействия его регулирования и расщирение диапазона регулирования реактивной мощности. Указанная цель достигается тем, что в устройстве регулирования напряжения и реактивной мощности, содержащем трансформатор-реактор, первичная обмотка которого соединена последовательно с нагрузкой, а его первая вторичная обмотка включена последовательно с конденсаторной батареей на напряжение сети, причем начало этой обмотки присоединено к сети между концом первичной, обмотки и нагрузкой, трансформатор-реактор снабжен второй вторичной обмоткой, включенной через тиристорный ключ на напряжение сети, причем начало второй вторичной обмотки соединено с началом первой вторичной обмотки. На чертеже изображено предлагаемое устройство для регулирования напряжения и реактивной мощности. Устройство содержит трансформаторреактор 1, первичная обмотка 2 которого соединена последовательно с нагрузкой 3, а его первая вторичная обмотка 4 включена последовательно с конденсаторной батареей 5на напряжение сети, причем начало первой вторичной обмотки 4 присоединено к сети между концом первичной обмотки 2 и нагрузкой 3. Вторая вторичная обмотка 6 трансформатора-реактора 1 включена через тиристорный ключ 7 на напряжение сети, причем начало второй вторичной обмотки 6соединено с началом первой вторичной обмотки 4. Устройство может быть использовано как в однофазных цепях, так и в трехфазных. Работу устройства можно описать исходя из двух крайних режимов работы тиристорного ключа 7. Ток в ветви обмотки 4 и конденсаторной батареи 5 во всех режимах носит емкостной характер. При полностью запертых тиристорах ключа 7 этот ток и напряжение на конденсаторной батарее 5 имеют максимальное значение. Этому режиму соответствует наибольшая положительная добавка напряжения на обмотке 2, создаваемая как за счет индуктивной связи между обмотками 4 и 2, так и за счет снижения падения напряжения на обмотке 2 вследствие компенсации реактивной составляющей тока нагрузки. При отпирании тиристоров ключа 7 индуктивный ток в ветви обмотки 6 оказывает размагничивающее действие по отношению к действию емкостного тока ветви обмотки 4, что приводит к компенсации положительной добавки напряжения на обмотке 2. В этом режиме за счет индуктивной связи между обмотками снижаются напряжение на конденсаторной батарее 5 и соответственно, емкостной ток в ее ветви. Таким образом, компенсация положительной добавки напряжения на обмотке 2 при увеличении тока в обмотке 6 происходит за счет снижения положительной добавки от тока обмотки 4, увеличения отрицательной добавки от тока обмотки 6 и увеличения падения напряжения на обмотке 2. Вместе с компенсацией положительной добав ки напряжения происходит снижение генерируемой устройством реактивной мощности. При полностью открытых тиристорах ключа 7 на обмотке 2 получается наименьшая положительная добавка напряжения и устройство генерирует минимальную реактивную мощность. При соответствующем выборе сопротивления обмотки 6 можно получить на обмотке 2 отрицательную добавку напряжения и осуществить работу устройства в режиме потребления реактивной мощности. В диапазоне изменения углов отпирания тиристоров ключа 7 производится плавное и безынерционное регулирование напряжения на нагрузке по требуемому закону. Компенсация колебаний напряжения, вызванных колебаниями тока нагрузки, осуществляется в устройстве не только за счет регулирования угла отпирания тиристоров ключа 7, но и за счет индуктивной связи между обмотками 2 и 4. Так, с увеличением тока нагрузки возрастает падение напряжения в питающей сети,-и за счет индуктивной связи между обмотками 2 и 4 увеличивается напряжение на конденсаторной батарее 5, что в свою очередь вызывает увеличение емкостного тока, возрастание положительной добавки напряжения на обмотке 2 и компенсацию падения напряжения в сети. Однако колебания тока нагрузки могут быть вызваны колебаниями в самом напряжении источника питания. В этом случае увеличение напряжения питающей сети приводит к увеличению тока нагрузки, что в свою очередь вызывает еще большее увеличение напряжения, т. е. колебания усиливаются. В предлагаемом устройстве это устраняется за счет соответствующего регулирования тока в ветви обмотки б тиристорным ключом 7. При работе устройства как источника реактивной мощности регулирование реактивной мощности осуществляется не только за счет изменения ее потребления в ветви вторичной обмотки 6, но и за счет изменения ее генерации в ветви вторичной обмотки 4, причем увеличение потребления реактивной мощности в ветви обмотки 6 приводит к снижению ее генерации в ветви обмотки 4 и наоборот. Наличие второй вторичной обмотки и применение в качестве регулирующего органа тиристорного ключа позволяют улучшить технические характеристики предлагаемого устройства по сравнению с известным В предлагаемом устройстве регулирование напряжения по величине и его стабилизация осуществляются путем регулирования тока во второй вторичной обмотке тиристорым ключом. Это позволяет осуществлять регулирование и стабилизацию одновременно и с одинаковой точностью, как при воздействии отдельных возмущающих факторов - изменении питающего напряжения, изменении сопротивления питающей сети или тока нагрузки, так и их совокупности. Предлагаемое устройство обладает больщим быстродействием, так как его регулирующий орган - тиристорный ключ менее инерционен, чем обмотка подмагничивания, применяемая в известном устройстве. Диапазон регулирования в предлагаемом устройстве шире, так как оно может работать как в режиме генерации реактивной мощности, так и в режиме ее потребления.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ И РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ, содержащее трансформатор-реактор, первичная обмотка которого соединена последовательно с нагрузкой, а его первая вторичная обмотка включена последовательно с конденсаторной батареей на напряжение сети, причем начало этой обмотки присоединено к сети между концом первичной обмотки и нагрузкой, отличающееся тем, что, с целью повышения точности стабилизации напряжения, увеличения быстродействия его регулирования и расширения диапазона регулирования реактивной мощности, трансс|)орматор-реактор снабжен второй вторичной обмоткой, включенной через тиристорный ключ на напряжение сети, причем начало второй вторичной обмотки соединено с началом первой вторичной обмотки. (Л UD САЭ -- X