Компенсатор реактивной мощности Советский патент 1989 года по МПК H02J3/18 

1 Изобретение oтнoa тcя к электротехнике и может быть использовано в электрических сетях для компенсации реактивной мощности и регулирования напряжения.

Цель изобретения - повьшение коммутационного ресурса выключателей компенсатора,

На фиг,1-10 приведены схеьы компенсатора.

Компенсатор (фиг.О содержит выкчатели l-A, тиристорный регулятор 5 реактивного индуктивного тока, блок б управления, конденсаторные батареи 7 и 8, датчик 9 состояния сети 10 переменного тока и датчик 11 ток тирнсторного регулятора 5, Конденсаторные батареи. 7 и 8 через выключат

Компенсатор (фиг,4) содержит датчик 16 минимального тока силовой цепи выключателя 1 и управляемый ключ 17, включенный в рассечку цепи 18 отключения выключателя 1. При этом

ли 1 и З-) соответственно подсоединены 20 управляющий вход ключа 17 соединен

к шинам сети 10 переменного тока, Батареи 7 и 8 могут подсоединяться к одной системе шин или к разным системам щин подстанции Тиристорный

регулятор 5 через выключатели 2 и 4 25 го .регулятора 5, логический элемент подключен к точкам соединения коцден- И 20 и управляемый ключ 21, вкпючен- саторных батарей 7 и 8 с выключателями 1 и 3, Датчик 9 соединения сети подключен входом к шинам подстанции, на которых осуществляется регулирова- 30 элемента И 20, входы которого под- ние с помощью компенсатора заданного ключены к выходу датчика 19 минис выходом датчика 16 минимального тока.

Компенсатор (фиг,5) содержит дат чик 19 минимального тока тиристорно

ный в рассечку цепи 22 отключения выключателя 2, Управляющий вход ключа 21 соединен с выходом логического

0

тор, тиристор и т,п., включенный в рассечку 15 включения выключателя 1, Управлянищй вход ключа 14 подключен J к каналу управления тиристорным регулятором 5, В цепь включения выключателя 3 также включен управляемый ключ.

В компенсаторе (фиг.З) в рассечку цепи 15 включения выключателя 1 включен замыкающий блок-контакт выключателя 2. Соответственно в рассечку цепи включения выключателя 3 включен замыкакнций блок-контакт выключателя 4.

Компенсатор (фиг,4) содержит датчик 16 минимального тока силовой цепи выключателя 1 и управляемый ключ 17, включенный в рассечку цепи 18 отключения выключателя 1. При этом

5

0 управляющий вход ключа 17 соединен

с выходом датчика 16 минимального тока.

Компенсатор (фиг,5) содержит датчик 19 минимального тока тиристорного .регулятора 5, логический элемент И 20 и управляемый ключ 21, вкпючен- элемента И 20, входы которого под- ключены к выходу датчика 19 мининый в рассечку цепи 22 отключения выключателя 2, Управляющий вход ключа 21 соединен с выходом логического

Изобретение относится к области электротехники. Цель - повышение коммутационного ресурса выключателей компенсатора. В стационарном режиме конденсаторная батарея 7 подключена к сети с помощью выключателя I. Сигнал с выхода датчика 9 состояния сети поступает на вход элемента сравнен ния блока 6 управления. По величине (Сигнала рассогласования в блоке 6 .управления вырабатывается сигнал управления тиристорными вентилями регулятора 5. Ток, протекающий через реакторы, является функцией угла управления тиристорными вентилями 13. Мощность тиристорного регулятора 5 выбирается равной мощности конденсаторной батареи 7. При необходимости увеличить выдаваемую реактивную мощность компенсатора отключается выключатель 2 и включаются выключатели 3 и 4. Устранение перегрузок.при отключении достигается отключением выключателя 1 с нулевым током за счет того, что в момент отключения мощность, потребляемая тиристорным регулятором 5, устанавливается равной мощности конденсаторной батареи 7. Отключение конденсаторной батареи 8 от сети производится, когда реактивная мощность компенсатора должна быть меныие мощности одной батареи. 9 з.п. ф-лы, 10 ил, i (Л о: СХ)

параметра, например напряжения или реактивной мощности. В первом случае используется датчик н&пряжения, а во втором - датчик реактивной мощности. Входа блока 6 управления соединены с выходами датчиков 9 и 11, Выходы блока 6 управления, предназначенные для управления тиристорным регулятором 5, подключены к управляющим входам вентилей регулйтора 5, Выходы блока 6 управления, предназначенные для управления выключателями компенсатора, подключены к цепьям включения и отключения выключателей 1-4, Тиристорный регулятор 5 реактивного тока может быть выполнен в виде тиристорно-реакторных групп, соединенных в треугольник. Каждая тиристорно-р еак- торная группа регулятора 5 состоит из последовательно соединенных ре актора 12 и тиристорного ключа в вид встречно-параллельно соединенных ти

,-

ристорных вентилей 13, Тиристорный регулятор 5 может быть выполнен по другой схеме, например в виде мостового преобразователя.

Компенсатор (фиг,2) содер.жит управляемый ключ 14 (например транзисг

мального тока и выходу элемента 23 сравнения блока 6 управления В элементе 23 происходит сравнение сигнала, поступающего из датчика 9 состояния сети, с сигналом уставки.

Компенсатор (фиг.6), кроме того, содержит управляе№1Й ключ 24, вклкг- ченный в рассечку цепи 25 включения выключателя 4, При этом управляющий вход ключа 24 соединен с выходом логического элемента И 20.

В компенсаторе (фиг, 7) размыкающий блок-контакт выключателя 2 включен 3 рассечку цепи 25 включения выключателя 4,

В компенсаторе (фиг,8) раз№1каю- щий блок-контакт выключателя 4 включен в рассечку цепи 26 включения выключателя 2,

Q

Компенсатор (фиг,9) содержит управляемый ключ 27, включенный в . рассечку цепи управления управляемого 55 ключа 28, причем управляющий вход ключа 27 соединен с выходом элемен- .та 23 сравнения. Управляемый ключ 28 включен в рассечку цепи 29 отключения выключателя 3, Вход ключа 28 свяэан с выходом датчика 30 минимального тока силовой цепи выключателя 3

Компенсатор (фиг,10) содержит датчик 31 максимального тока тирис торного регулятора 5, логический элемент И 32 и управляеьый ключ 33, включенный в рассечку цепи 29 отключения выключателя 3. При этом выход элемента И 32 соединен с управляющи входом ключа 33, а два входа элемента И 32 подключены соответственно к выходам датчика 31 максимального тока и элемента 23 сравнения.

Компенсатор работает следующим образом,

В стационарном режиме (например, при включенной одной батарее) конденсаторная батарея 7 подключена к сети с помощью выключателя 1, Выдаваемая реактивная мощность батареи 7 является нерегулируемой величиной, Тирис-. торный регулятор 5 индукт;ивного тока подключен параллельно конденсаторной батарее 7 с помощью выключателя 2, Сигнал с выхода датчика 9 состояния сети поступает на вход элемента сравнения блока 6 управления. На другой вход элемента сравнения поступает сигнал уставки регулируемой величины. На выходе элемента сравнения присутствует сигнал рассогласования, по величине которого в блоке 6 управления вырабатывается сигнал, про- порци.ональный требуемому углу управления тиристорными вентилями регуляг тора 5, Этот сигнал поступает на управляющие входы вентилей 13, которые открываются с заданным углом управления. Ток, протекающий через реакторы 12, является функцией угла уп-7 равления тиристорными вентилями 13, В результате реактивная мощность,потребляемая тиристорным регулятором 5, может изменяться от нулевого до номинального значения, которое опреде ляется установленной мощностью реакторов 12 и вентилей 13, Мощность . . тиристорного регулятора 5 выбирается равной мощности конденсаторной батареи 7, Это позволяет регулировать суммарную реактивную мощность батареи 7 и регулятора 5 от нулевого до номинального значения реактивной мощности, выдаваемой батареей 7,

Если из условия работы сети 10 Требуется увеличить выдаваемую реактивную мощность ;компенсатора,;, т,е. сделать ее больше, чем может выдать

.-

.

- м . 10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

конденсаторная батарея 7, -то в этом случае отключается выключатель 2, и включаются выключатели 3 и 4, Тирис- торный регулятор 5 оказывается подключенным параллельно конденсаторной батарее 8, и начинает происходить регулирование их суммарной реактивной мощности,. В результате общая мощность компенсатора будет равна мощности конденсаторной батареи 7 плюс суммарная мощность батареи 7 и тиристорного регулятора 5, Таким образом, компенсатор обеспечивает плавное изменение выдаваемой реактивной мощности от нулевого значения до суммарной мощности конденсаторных батарей 7 и 8 при использовании регулятора 5 индуктивного тока с мощностью, равнрй половине от мощности всего компенсатора.

Подключение к сети параллельно соединенных конденсаторной батареи 7 и тиристорного регулятора 5 необходимо проводить при наличии импульсов управления на вентилях 13 регулятора. Для осуществления данного алгоритма пуска в рассечку цепи 15 включения выключателя 1 включен управляе- ключ 14 (фиг,2), управляющий вход которого соединен с каналом упранпе ния тиристорного регулятора 5, Замыкание ключа 14 произойдет только при наличии сигнала в канале управления тиристорного регулятора 5, т,е, при наличии импульсов управления на вентилях регулятора 5, В результате сигнал на включение выключателя 1 из блока 6 управления пройдет только при включенных вентилях регулятора 5,

Кроме того, в рассечку цепи 15 включения выключателя 1 включен замыкающий блок-контакт выключателя 2 (фиг,3), что препятствует подключению конденсаторной батареи 7 к сети без подключенного к батарее тиристорного регулятора 5, .

Отключение конденсаторной батареи от сети переменного тока сопровождается значительными перегрузками. Устранение этих перегрузок достигается тем, что отключение выключателя 1 конденсаторной батареи 7 осуществляется с нулевым током за счет того, что в момент отключения мощность, потребляемая тиристорным регулятором 5, устанавливается равной мощности конденсаторной батареи 7,

При снижении тока через выключатель 1 ниже заданного значения на выходе датчика 16 минимального тока появляется сигнал, поступающий на вход управляемого ключа 17, в результате чего последний заьикается. Сигнал на отключение выключателя 1 может пройти из блока 6 управления только при замкнутом ключе 17, Отсюда следует I ч то отключение выключателя 1 может быть осуществлено только при токе через него ниже заданного значения (фиг.4),

Переключение тиристорного регулятора 5 с конденсаторной батареи 7 на конденсаторную батарею 8 требуется производить в момент, когда батарея 7 будет выдавать в сеть полную мощность, что соответствует нулевому значению потребляемой мощности тиряс- торного регулятора 5,. а также когда состояние сети такое, что требуется увеличивать выдачу реактивной мощности. Последнее определяется наличием сигнала рассогласования на выходе элемента 23 сравнения (фиг,5), При нулевом значении мощности тиристорного регулятора 5 ток в его депи равен нулю или току холостого хода промежуточного трансформатора при его использовании. На выходе датчика 19 минимального тока появляется сигнал, поступающий на вход логического элемента И 20, на другой вход которого поступает сигнал, присутствукмций на выходе элемента 23 сравнения. Совпадение во времени указанных сигналов .приводит к появлению сигнала на выхо- де элемента И 20. и, соответственно, поступлению его на управляющий вход ключа 21, который замыкается.

Замыкание ключа 21 дает возможность пройти сигналу на отключение выключателя 2, Включение выключателя 4 должно происходить при тех же условиях. Поэтому сигнал с. выхода логического элемента И 20 поступает также на управляющий вход ключа 24 (фиг,6), который включен в рассечку цепи 25 включения выключателя 4,

. Включение выключателя 4 произво- . дится после отключения выключателя 2, например, если конденсаторные батареи 7 и8 подключены к разным системам шин 10 подстанции. Это достигается .включением размыкающего блок-контакта выключателя .2 в цепь 25 включения выключателя 4 (фиг, 7), Выключение выклю

7668ь

чателя 2 производится при отключенном выключателе 4 за счет наличия в цепи 26 включения размыкающего блок контакта выключателя 4 (фиг.8),

. Отключение конденсаторной батареи 8 от сети производится, когда реактивная мощность компенсатора должна быть меньше мощности одной батареи,

10 В этом случае ток через выключатель 3 будет иметь нулевое значение и, со- ответственно, на выходе датчика 30 минимального тока появится сигнал (фиг.9), На выходе элемента 23 срав15 нения также будет присутствовать сигнал, который поступит на вход управляемого ключа 27, последний замкнется, и сигнал с выхода датчика 30 пройдет- на вход ключа 28, Замыкание

20 последнего позволяет пройти команд е в цепь 29 отключения выключателя 3. Другим фактором необходимости отключения конденсаторной батареи 8 является достижение тока тиристорного ре25 гулятора 5 максимального значения, что фиксируется датчиком 31 максимального тока (фиг,10), Совпадение по времени сигнала на выходе датчика 31 и элемента 23 сравнения приводит

30 к появлению сигнала на выходе элемента И 32 и включению управляемого ключа 33,

Формула изобретения

35

1, Компенсатор реактивной мощност

ти, содержащий две конденсаторные батареи, тиристорный регулятор реактивного тока, выключатели, блок уп40 равления, датчик состояния сети и

датчик тока тиристорного регулятора, при этом выходы датчиков подключены к входу блока управления, а его выходы связаны с управляющими входами тирис45 торного регулятора и цепьями управления выключателей,отличающий- с я тем, что, с целью повышения коммутационного ресурса выключателей компенсатора, количество выключателей

50

55

равно четырем, причем первый и третий выключатели включены между конденсаторными батареями и сетью, а второй и четвертый подключены к тиристорному регулятору и соответствующей конденсаторной батарее, а цепи управления выключателей связаны с выходами блока управления,

2, Компенсатор по п,1, о т л и- чающийся тем, что он снабжен

расдвумя управляемыми ключами, включенными в рассечки цепей включения первого и третьего выключателей, при этом управляющие входы ключей подключены к каналу управления тиристор ным регулятором,

3,Компенсатор попп.1,2, отличающий ся тем, что замыкаклцие блок-контакты второго и четвертого . выключателей включены в рассечку цепи включения первого и третьего выключателей.

4,Компенсатор по пп.1-3, отличающий ся тем, что он снабжен датчиком минимального тока силовой цепи первого и третьего выключателей управляе№1м ключом, в-ключенным в сечку цепи отключения первого и третьего выключателей, при этом управляющий вход ключа соединен с выходом датчика минимальнрго тока,

5,Компенсатор по пп,1-4, отличающийся тем, что он снабжен датчиком минимального тока тиристор- ного регулятрра, логическим элементо И и управляемым ключом, включенным

в рассечку цепи отключения второго выключателя, при этом управляющий вход управляемого ключа соединен с выходом элемента И, два входа которого подключены сортветственно к выходу датчика минимального тока и выходу -Элемента сравнения блока управления, ..

6,Компенсатор по п,5, от л и- чающийся тем, что он снабжен

Фиг. 2

0

5

0

5

0

5

управляем 1м ключом, включенным в рассечку цепи включения четвертого выключателя, при этом управляющий вход ключа соединен с выходом элемента И,

7,Компенсатор по пп,1-6, о т л и- ч ающий ся тем, что раэмыкаюа(ий блок-контакт второго выключателя включен в рассечку цепи включения четвертого выключателя,

8,Компенсатор по пп,1-7, о т л и- чающий ся тем, что размыкающий блок-контакт четвертого выключателя включен в рассечку цепи включения второго выключателя,

9,Компенсатор по п,4, от л и- чающийся тем, что он снабжен вторым управляемым ключом, включенным в рассечку цепи первого управляемого ключа, при этом управляющий вход второго ключа подключен к выходу элемента сравнения блока управления,

10,Компенсатор- по пп,1-8, о т- личающийся тем, что он снабжен датчиком максимального тока ти- ристорного регулятора, логическим элементом И и управляемым ключом, включенным в рассечку цепи отключения третьего выключателя, при этом выход элемента И соединен с управляющим входом управляемого ключа, а два входа элемента И подключены соответственно к выходам датчика максимального тока и выходу элемента сравнения блока управления.

СИ

П

ФизЛ

фуг.7

Фиг. 8

±il TLXJ

-

25

32

3/

Фиг.Ю