Способ управления компенсатором реактивной мощности Советский патент 1991 года по МПК H02J3/18 

Изобретение относится к области -электротехники и может быть использовано в устройствах компенсации реактивной мощности.

Цель изобретения - увеличение ресурса компенсатора за счет снижения перегрузок его элементов по напряже- :Нию и току при отключении выключателя .

На фиг.1 показана схема одной фазы (СТК) статических тиристорных компенсаторов; на фиг.2 - рабочая схема замещения; на фиг.З - диаграмма тока и напряжений в схеме при отключе-- нии СТК от сети с выключенными венти- .рями; на фиг.4 - диаграмма токов и (напряжений в схеме СТК при его отключении от сети с включенными вентиля-w

ми; на фиг. 5-8 - функциональные схе мы устройств, осуществляющих предлагаемый способ управления.

На фиг.1 показана схема одной из фаз СТК, подключенного к сети 1 переменного напряжения через выключатель 2 с приводом 3, имеющим управляющий вход. СТК содержит конденсаторную батарею 4,, параллельно которой через встречно-параллельно соединенные управляемые вентили 5 подключен индук- тивный элемент 6„ Индуктивный элемент 6 может быть выполнен в виде реактора, трансформатора-реактора, комбина ции реактор - трансформатор и т„п. На фиг.2 дана расчетная схема эамеще- ния для процесса отключения СТК от сети переменного тока. На схеме введены следующие обозначения 1 х sin 9 ЭДС сети 1 переменного тока; Ет амплитуда ЭДС сети; где СО круговая частота ЭДС сети; t - время; 1Ф- ток фазы СТК; ic - ток конденсаторной батареи 4; ib - ток индуктивного элемента 6; - реактивное сопротивление элемента 6; Xfi- реактив- ное сопротивление конденсаторной батареи 4; UЈ - напряжение на выключателе 2; Uc - напряжение на конденсаторной батарее 4.

Устройства (фиг.5-7) содержат ав тематический регулятор 7, соединенный через переключатель 8 с входом системы 9 импульсно-фазового управления, выход которой соединен с управляющими входами вентилей 5 непо средственно либо через ключ 10„ Второй вход переключателя 8 подключен к выходу блока 11 установки угла управления в режиме отключения. Управ.ляющий вход переключателя 8 соединен с выходом элемента 12 времени либо через первый элемент НЕ 13 с выходом датчика 14 наличия тока, включенного последовательно с выключателем 2, либо с выходом датчика 15 разности напряжений, входы которого присоединены к выводам выключателя 2.

Управляющий вход ключа 10 соединен с выходом элемента И 16, первый вход которого соединен с управляющим входом привода 3, а второй вход либо через элемент НЕ 17 присоединен к выходу элемента 12 времени или датчи- (ка 15 разности напряжений либо непосредственно к выходу датчика 14 наличия тока.

Способ управления СТК заключается в следующем.

Отключение от сети 1 конденсаторной батареи 4 с помощью выключателя 2 сопровождается сверхтоками и перенапряжениями, которые сокращают ресурс СТК и могут привести к пробою вентилей 5j на которые воздействуют повышенные напряжения. Это вызвано тем, что к контактам выключателя 2 на время его коммутации прикладывается напряжение, рапное двойной амплитуде напряжения сети 1. Это напряжение может привести к повторным пробоям межконтактного промежутка выключателя 2. Предотвратить повторные пробои можно путем снижения напряжения, прикладываемого к контактам выключателя 2 на время его коммутации

Из диаграммы на фиг,3 виден механизм образования напряжения на контактах выключателя 2 (Ua) при отключении СТК с закрытыми вентилями 5„ I

Процесс отключения СТК с заданным

углом включения вентилей 5 иллюстрируется диаграммой на фиг.4. Перед отключением выключателя 2 вентили 5 заперты, через выключатель 2 протекает ток конденсаторной батареи 4 (1ф ic), Обрыв тока в выключателе 2 происходит в момент снижения тока iq, до нулевого значения (0 0,), напряжение на конденсаторной батарее 4 в этот момент равно Uc Ew и сохраняется неизменным до момента включения вентилей 5 (б б2). В момент времени @2. включается один из вентилей 5, для которого напряжение является положительным. В схеме происходит колебательный перезаряд конденсаторной

батареи 4 через Хд, и вентиль 5. Напряжение на конденсаторной батарее 4 без учета активных сопротивлений элементов схемы изменяется по следующему закону (следует из анализа расчетной схемы замещения на фиг„2)„

и,

Uco-cos(0c ;

U,

Со

Етнапряжение на конденсаторной батарее 4 в момент включения вентиля 5 (момент 0-);

СО,

1

- --

, - собственно частота

-vJLC колебательного контура, образованного конденсаторной батареей и индуктивным элементом 6 (L - индуктивность элемента 6 СТК, С - емкость конденсатора- батареи 4). Представим собственную частоту олебательного контура в виде

a.-ofif.

Тогда для напряжения на батарее 4 ожно записать

m

cos

Л

-i -e.

X

ф

Здесь отсчет времени ведется с момента включения вентиля 5, т.е. с момента 9 92.

Напряжение на выключателе 2 равно разности напряжений на конденсаторной батарее 4 и ЭДС сети 1 (фиг.2)

U,

U, - 1,

Анализируя механизм образования Ua (фиг.4), можно увидеть, что его амплитуда минимальна в режиме, когда ЭДС сети 1 и основная гармоника напряжения на конденсаторной батарее 4 синфазны. Условием такого режима является совпадение моментов перехода через нулевое значение ЭДС сети и напряжение Ufc (момент 63 иа Фиг.4). Это, как следует из анализируемой диаграммы, наступает при

1о 4

где &0 - угол включения вентиля 5;

Т --- период собственных колеба- ° ний колебательного контура. После преобразований с учетом приведенных соотношений получим лрв-- гш4Гс ,

5

0

5

0

5

0

5

На диаграммах (фиг.З и 4) итри- ховкой показано напряжение, прикладываемое к выключателю 2 при отключении СТК от сети 1. Из диаграмм видно, что управление СТК при отключении от сети 1 по предлагаемому алг ритму дает значительное снижение напряжения на выключателе 2, что практически исключает возникновение повторных пробоев мекконтактного промежутка выключателя 2.

Приведенные рассуждения основаны на том, что ток выключателя 2 обрывается в момент времени Q 9 . Это происходит в том случае, когда через выключатель 2 до момента его отключения протекал реактивный ток значительной величины, иначе обрыв тока может произойти в другой момент. Например , СТК может работать с углами включения вентилей 5, обеспечивающими ток индуктивного элемента 6, соизмеримый по величине с током конденсаторной батареи 4. В этом режиме ток выключателя 2 близок к нулю и его обрыв при коммутации выключателя 2 может произойти в произвольный момент, что не позволит обеспечить требуемый алгоритм отключения СТК. Поэтому до момента отключения выключателя 2 блокируют импульсы управления вентилями 5 с тем, чтобы при отключении выключателя 2 через него протекал значительный реактивный ток (ток конденсаторной батареи 4) и обрыв тока произошел при переходе напряжения сети через амплитудное значение.

Время срабатывания выключателя 2 может составлять несколько перио- доз. Поэтому удобно осуществлять блокирование импульсов управления вентилями 5 с момента подачи команды на отключение выключателя 2 до момента прекращения тока через выключатель 2. За время срабатывания выключателя 2 ток через него успевает достичь требуемого значения. Момент обрыва тока через выключатель 2 можно фиксировать как путем измерения тока через выключатель 2, так и путем измерния напряжения на выключателе 2.

Устройства, осуществляющие предлагаемый способ управления, работают следующим образом,

В рекиме, предшествующем отключению, угол управления вентилями 5 определяется значением сигналов на выводе автоматического регулятора 7 в соответствии с заданным законом регулирования (например, по отключ е HHJO напряжения в сети 1) . После поступления на управляющий вход привода 3 команды извне на отключение выключателя 2 установка угла управления от блока 11 производится с по - мощью переключателя 8 через время, ре ализуемое в элементе 12 (фиг.5 и 6) в момент прекращения тока в це- пи выключателя 2 (фиг.7), либо в момент появления разности напряжений н4 его контактах (фиг.8).

Выдержка времени элемента 12 устанавливается несколько меньшей, не- жфпи время отключения выключателя 2 с приводом 3, определяемое по их техническим данным либо опытным путем.

Предварительное блокирование импульсов управления производится с мрмента поступления команды на отключение до окончания выдержки времени элемента 12 (фиг.6), до момента прекращения тока в цепи выключателя 2 (фиг.7) либо до момента по- я вления разности напряжения на его контактах (фиг.8),

Формула изобретения

1. Способ управления компенсатором реактивной мощности, содержащим В каждой фазе выключатель и параллельно включенные конденсаторную батарею и цепь из последовательно соединенных индуктивного элемента и встречно-параллельно включенных управляемых вентилей, при котором в нормальном режиме вентили включают

с частотой сети, угол управления вентилями поддерживают в функции параметра сети, а при отсоединении от сети производят отключение выключателя, отличающийся тем, что, с целью увеличения ресурса компенсатора за счет снижения перегрузок его элементов по току и напряжению при отключении выключателя не позже момента разрыва тока, через него устанавливают угол управления вентилями, определяемый по соотношению

pc- -COjLC

где

Р

JQ - угол управления вентилями, отсчитываемый до момента включения вентиля до момента перехода мгновенного значения напряжения сети через нулевое значение;

(О - круговая частота напряжения

сети; L - индуктивность индуктивного

элемента;

С - емкость конденсаторной батареи.

2.Способ поп.1, отличающийся тем, что блокируют импульсы управления вентилями в интервале времени с момента подачи команды на отключение выключателя до момента разрыва тока через выключатель,

3.Способ по п.1, отличающийся тем, что измеряют ток через выключатель и блокируют импульсы управления вентилями в интервале времени с момента подачи команды на отключение выключателя до момента прекращения тока через выключатель,

4.Способ по п.1, отличающийся тем, что измеряют напряжение на контактах выключателя и блокируют импульсы управления вентилями в интервале времени с момента подачи команды на отключение выключателя до момента появления напряже-( яия на контактах выключателя.

L Ц

V 9

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах компенсации реактивной мощности. Цель - увеличение ресурса компенсатора за счет снижения перегрузок его элементов по напряжению и току при отключении рпошчателя. Отключение от сети 1 конденсаторной батареи 4 с помощью выключателя 2 сопровождается сверхтоками и перенапряжениями, которые сокращают ресурс компенсатора и могут привести к пробою вентилей 5, на которые воздействуют повышенные напряжения. Это вызвано тем, что к контактам выключателя 2 на время его коммутации прикладывается напряжение, равное двойной амплитуде напряжения сети 1„ В режиме, предшествующем отключению, угол управления вентилями 5 определяется значением сигналов на выходе автоматического регулятора в соответствии с заданным законом регулирования, например, по отклонению напряжения в сети 1. После поступления на управляющий вход привода 3 команды извне на отключение выключателя 2 установка угла управления производится в момент прекращения тока в цепи выключателя 2 либо в момент появления разности напряжений на его контактах. 3 з.п. ф-лы, 8 ил. о 9 (Л о ел 4ь СО СО

риг,3

Pui 4.

e

Фиг.З

M

Фиг е

f

LJJ

O1

tt

16

5

2f

Фиг. %

л

//

Г

. лг1

Ь