Статический компенсатор реактивной мощности Советский патент 1992 года по МПК H02J3/18 

Изобретение относится к электротехнике и может быть применено в устройствах компенсации реактивной мощности стабилизации и регулирования напряжения энергопотребителей.

Целью изобретения является уменьшение установленной мощности оборудования.

На фиг.1 представлена электрическая схема статического компенсатора реактивной мощности (СТК) в однофазном исполнении; на фиг.2 - схема трансформатора-реактора с необходимой связью секций вторичной обмотки с первичной; на фиг.З - СТК, в котором секции вторичной обмотки и ключей выполнены потенциально не связанными.

Статический тиристорный компенсатор содержит трансформатор-реактор 1, первичная обмотка которого 2 предназначена для подключения в сеть и зашунтирована генератором реактивной мощности, например фильтрокомпенсирующей цепью 3. Вторичная обмотка трансформатор-реактора состоит из п секций 4-9, включенных последовательно и зашунтированных каждая тиристорным ключом 10, разбитым на секции 11-16 по количеству секций вторичной обмотки трансформатор-реактора. Каждая секция тиристорного ключа через систему управления 17 шунтирует соответствующую

ч|

го о

ю ел

секцию вторичной обмотки трансформатора-реактора 1,

Если задана желаемая ступень регулирования индуктивности, например Д 0,01 L, то это значит, что закорачивание одной, первой ступени уменьшит индуктивность трансформатор-реактора 1 на 0,01 часть от LHOMMH., закорачивание следующей ступени уменьшит индуктивность на 0,02, третьей на 0,04 и т,д. Шунтирование одновременно первой и третьей секций снизит индуктивность на 0,01 + 0,04 0,05. Таким образом, при пяти отпайках, не считая выводов начала и концы вторичной обмотки трансформатор-реактора 1, ступени регулирования распределятся так, при замыкании первой ступени 1; второй 2; четвертой 4; пятой 8; шестой 16; седьмой 32; восьмой 64,

Общая формула AU 2, где п 0-3..., т.е. принадлежит расширенному ряду натуральных чисел. Индуктивность трансформатор-реактора 1 rip1/; незамкнутой вторичной обмотке выбирается такой, чтобы она не влияла существенно на напряжение а сети. На фиг.2 представлена схема трансфор- .матора-реактора 1 с необходимой связью секций вторичной обмотки с первичной.

Трансформатор-реактор содержит первичную обмотку 2, размещенную на магни- топроводе, состоящем из секций 18-22 по числу секций вторичной обмотки 4-8, Каж-. дая секция вторичной обмотки охватывает .только соответствующую секцию магнито- провода, а первичная обмотка 2 охватывает все секции магнитопровода. На фиг.2 секции магнитопровода даны в разрезе. Сече- ние каждой последующей секции магнитопровода & два раза больше предыдущей. Этим и обеспечивается различный по величине размагничивающий магнитный поток,

Величина размагничивающего потока секций магнитопровода может быть обеспечена различным конструктивным расположением вторичных обмоток, величинами воздушных зазоров в магнитопроводах каждой секции, различным числом витков и сопротивлением каждой секции вторичной обмотки.

При малой величине индуктивности полностью закороченного со стороны вторичной обмотки трансформатор-реактора нз входе его может быть установлен дополнительный реактор 23.

При закорачивании одной секции вторичной обмотки, например, первой секции тиристорного ключа 11 в первой секции магнитопровода 18 произойдет уменьшение

магнитного потока, в результате чего возрастет ток в первичной обмотке для того чтобы ЭДС, индуктируемая на первичной обмотке, уравновесила приложенное сетевое напряжение, т.е. произойдет увеличение м.д.с. первичной обмотки за счет увеличения тока в ней на величину, компенсирующую размагничивающий поток закороченной секции трансформатора-реактора.

0 Таким образом, комбинируя замкнутое и разомкнутое состояние ключей секций, производится регулирование индуктивного тока на входе, т.е. реактивной мощности. При полностью закороченных секциях ин5 дуктивность трансформатора-реактора будет минимальной, при этом СТК будет потреблять максимальную реактивную мощность. Величина этой мощности определяется величиной потока рассеяния пер0 вичной обмотки, который и выбирается из расчета максимальной потребляемой реактивной мощности.

Нз фиг.З представлен СТК, в котором секции вторичной обмотки 4-8 и секции ти5 ристорного ключа 11-15, шунтирующие их, не соединены в последовательную цепочку, а выполнены потенциально не связанными. При определенных мощностях и уровнях напряжения это может оказаться более легким

0 решением исполнения тиристорного ключа. При этом на тиристорном ключе не суммируется напряжение секций. Применение данного СТК позволяет избежать генерации высших гармоник, что исключает необходи5 мость в фильтрах, снижаются потери электроэнергии, стоимость и габариты, так как трансформатор-реактор является одной единицей оборудования, Упрощается и система регулирования, так как при уже шести

0 отпайках имеется 127 ступеней регулирования, нет нужды изменять фазу угла включения тиристоров. Тиристорные секции или включены, или выключены.

Шунтирование секций вторичной об5 мотки в данном СТК обеспечивается уже имеющимся большим количеством последовательно включенных тиристоров. Нет необходимости для каждой секции иметь самостоятельный ключ. Достаточно вывести

0 контакт из цепи уже имеющихся последовательно включенных тиристоров. При этом на каждой секции тиристорного ключа напряжение жестко определяется витками обмотки соответствующей секции. Количеством

5 витков вторичных обмоток можно обеспечить одинаковую нагрузку током и напряжением тиристоров в каждой секции ключа. Кроме этого, в каждой секции ключа напряжение по последовательно включенным тиристорам может быть также жестко

поделено с помощью отпаек от обмоток внутри секций.

Данный принцип ступенчатого регулирования не исключает возможности фазового регулирования мощности СТК в пределах одной ступени регулирования. При этом изменение угла включения тиристорного ключа может быть выбрано в таких пределах, что уровень высших гармоник будет пренебрежимо мал и не потребуются специальные устройства для их фильтрации. В этом случае будет обеспечено абсолютное плавное регулирование реактивной мощности СТК. Формула изобретения 1. Статический компенсатор реактивной мощности, содержащий секционированный индуктивный элемент, ключи из последовательно-параллельно включенных тиристоров, каждый из которых шунтирует соответствующую секцию указанного индуктивного элемента, генератор реактивной мощности, включенный параллельно входу секционированного индуктивного элемента, отличающийся тем, что, с целью уменьшения установленной мощно J

сти оборудования, в качестве секционированного индуктивного элемента применен трансформатор-реактор, зажимы первичной обмотки которого использованы в каче- стве входа указанного индуктивного элемента, а в качестве секционированной части индуктивного элемента использована вторичная обмотка трансформатора-реактора.

2. Компенсатор по п.1, отличающий- с я тем, что трансформатор-реактор выполнен с магнитопроводом из секций по числу секций вторичной обмотки, причем поперечное сечение каждой последующей секции магнитопровода в два,раза больше предыдущей, первичной обмоткой охвачены все секции магнитопровода, а каждой секцией вторичной обмотки охвачена только соответствующая ей секция магнитопровода,

3. Компенсатор по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что секция вторичной обмотки и шунтирующая ее секция тиристорного ключа выполнены как электрически не связанные узлы.

Изобретение предназначено для стабилизации и регулирования напряжения у энергопотребителей. Цель - уменьшение установленной мощности оборудования. Для этого статический тиристорный компенсатор выполняют в виде трансреактора, первичная обмотка которого подключена к сети и шунтирована фильтрокомпенсирующей цепью. Вторичная обмотка состоит из п секций, включенных последовательно, каждая из которых шунтирована индивидуальным тиристорным ключом с соответствующей системой управления. Для осуществления регулирования выполняют замыкание и размыкание требуемого по данному режиму числа, секций вторичной обмотки трансреактора. Кроме того, магни- топровод трансреактора выполнен из секций по числу секций вторичной обмотки с последовательным нарастанием сечения каждой последующей секции магнитопро- вода вдвое по отношению к предыдущей. Каждая секция магнитопровода охвачена только одной соответствующей ей секцией вторичной обмотки. Каждая секция вторичной обмотки и шунтирующий ее тиристорный ключ могут быть выполнены как электрически не связанные узлы. 2 з.п. ф-лы, 3 ил. (Л С

I Т1

/

4

J

W

3

18

Y//////A

19

:J

20

21

L..J

22

О

фиг. 2

ЛЖ

11

12

13

llll

И 11111 ПТПТ

т

AY

W

8

15 M

AY

фиг 3

в

75