Управляемый источник реактивной мощности Советский патент 1980 года по МПК H02J3/18 

(54) УПРАВЛЯЕМЫЙ ИСТОЧНИК РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ

I

Изобретение относится к мощным вентильным устройствам,предназначенным для быстродействующего регулирования напряжения энергетической сети, а также для компенсации реактивной мощности, потребляемой различными энергетическими установками.

Для указанных целей известно применение синхронных компенсаторов, силовых конденсаторов 1, статических источников реактивной мощности с принудительной коммутацией вентилей 2.

Конденсаторы нащли щирокое применение для повыщения коэффициента мощности, однако им присущи трудность плавного регулирования генерируемой мощности, отрицательный регулирующий эффект по напряжению, отсутствие режима потребления для поглощения избыточной реактивной мощности, броски тока и напряжения при включении и отключении, которые составляют 4-16 номинальных значений. Синхронные компенсаторы имеют недостаток, связанный с устройством и обслуживанием вращающихся механических узлов и активными потерями в обмотках. Преобразовательные схемы с принудительной коммутацией вентилей обеспечивают дискретную связь цепи сглаживающего реактора с фазами энергетической сети переменного тока для принудительного перераспределения потока избыточной мощности между фазами, что аналогично эффекту включения конденсатора.

Однако для схемы, в которой происходит поочередная коммутация вентилей предществующей и очередной фазы, скачки напряжения на вентилях возрастают в несколько раз. Двухмостовая схема дающая выигрыш на мощности конденсаторов 1,5-2 раза, также имеет недостаток, связанный с коммутационными перенапряжениями. Статический источник реактивной мощности с двухступенчатой коммутацией имеет повыщенные скачки прямого напряжения и значительные перенапряжения на вентилях и оборудовании.

Наиболее близким к предложенному является компенсатор реактивной мощности, выполненный на полупроводниковых управляемых вентилях, осуществляющих под воздействием системы управления принудительную коммутацию тока 3.

Однако в нем силовые управляемые ртутные вентили и тиристоры не могут быть принудительно закрыты воздействием только системой управления. Силовая схема на тиристорах может работать в области режимов., когда потенциальный барьер коммутируемых фаз по отношению к очередному вентилю положителен. При этом предельный коэффициент использования шунтовых батарей составит .Ос ... Qwy уча ( -относительное сопротивление шунтовых батарей на одну фазу.

Цель изобретения увеличение коэффициента использования конденсаторных батарей, снятие коммутационных перенапряжений, увеличение устойчивости к срыву генерирования, подавление высших гармонических составляюших тока обмоток трансформатора.

Цель достигается тем, что в управляемом источнике реактивной мошности, подсоединенном к энергосистеме через согласующий трансформатор, содержащем вентильный мост, подключенный к вентильной обмотке трансформатора, шунтовые конденсаторы, подсоединенные параллельно вентильной обмотке трансформатора и реактор, подключенный между выводами анодных и катодных полюсов моста, параллельно одному вентильному мосту через конденсаторы подсоединен второй вентильной мост, причем выводы его анодных и катодных полюсов подсоединены к указанному реактору.

На фиг. 1 показана эквивалентная принципиальная схема силовой части; на фиг. 2 осциллограммы работы предлагаемого устройства.

Управляемый источник реактивной мошности содержит шесть силовьгх вентилей катодной 1 и анодной 2 групп второго мрста, шесть силовых вентилей катодной 3 и анодной 4 групп первого моста, сириесные 5 и шунтовые 6 коммутирующие батареи силовых конденсаторов, согласующий трансформатор представлен эквивалентным сопротивлением 7 рассеяния, соединенный с энергетической сетью, представленной эквивалентной системой 8 трехфазных ЭДС.

Работа преобразователя происходит следующим образом.

В момент принудительной коммутации вентиля, например, анодной группы первого моста, открываются два вентиля анодной группы второго моста в предшествующей и очередной ф)азе. На силовых выводах гасимого вентиля, на время восстановления, принудительно создается запирающее напряжения, равное разности напряжений сириесного конденсатора и отрицательного потенциального барьера коммутируемых фаз. После закрытия силового вентиля первого моста открыты два вентиля второго моста коммутируемых фаз. Через два сириесных конденсатора происходит перераспределение тока реактора по двум коммутируемым фазам, что является существенным фактором для уменьщения уровня высщих гармоник тока в обмотках трансформатора. По заверщению

перераспределения тока, открытием очередного вентиля анодной группы первого моста, создаются два контура принудительного запирания двух вентилей коммутируемых фаз второго моста. Сириесные батареи отделяются от энергетической сети, сохраняя

накопленные заряды для очередной коммутации в катодной группе.

Эффективность применения предлагаемого устройства заключается в отсутствии вертикальных положительных коммутационных всплесков напряжения и высокочастотных соcfaвляющиx свободных колебаний на закрытых вентилях и оборудовании, уменьшает затраты на изоляцию и облегчает работу вентилей при их последовательном соединении. Отпадает надобность в демпфирующих цепочках и устройствах ограничения скорости нарастания прямого напряжения. Частичное подавление гармоник тока обосновывает достаточную компенсацию оставшихся гармоник применением только двенадцатифазного режима без резонансного

S фильтра высших гармоник.

Увеличение коэффициента использования конденсаторных батарей дает экономический эффект, составляюший 5700-11400 тыс.руб. на 1000 мвар мощности источника.

JO

Формула изобретения

Управляемый источник реактивной мошности, подсоединенный к энергосистеме через согласующий трансформатор, содержащий вентильный мост, подключенный к вентильной обмотке трансформатора, шунтовые конденсаторы, подсоединенные параллельно вентильной обмотке трансформатора и реактор, подключенный между выводами анодных и катодных полюсов моста, отличающийся тем, что, с целью увеличения коэффициента использования конденсаторных батарей, снятия коммутационных перенапряжений и подавления высших гармоник тока,

параллельно указанному вентильному мосту через конденсаторы подсоединен второй вентильный мост, причем выводы его анодных и катодных полюсов подсоединены к указанному реактору.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе .1. Ильяшов В. П. Автоматическое регулирования мощности конденсаторных установок. М., «Энергия, 1966.

№ 136453, кл. Н 02 J 3/18, 1960 (прототип).