Устройство для компенсации реактивной мощности Советский патент 1983 года по МПК H02J3/18 

Изобретение относится к .электротехнике и может быть использовано в статических компенсаторах с повышенным быстродействием и независимым пофазным регулированием реактивной мощности. Типичная схема вентильного статического компенсатора содержит конденсаторную батарею, параллельно которой подключен реактор, содиненный последовательно с тирис торными венти лями, включенными между собой встреч но-параллельно и снабженными системой фазного регулирования. Однако фа ное регулирование моментов включения тиристорных вентилей приводит к появ лению высших гармоник тока, -зависящих от угла регулирования вентилей. Наибольшей величины достигают третья пятая и седьмая гармоники тока, амплитуды которых соответственно ранны 13,8, 5 и 2,5% от амплитуды тока основной частоты, замеренной при Пол ностью открытых вентилях. Известна схема статического компенсатора, в которой с целью компенсации третьейг армоникйхока реакторы трех фаз, подразделенные на два, с включенными между ними тиристорными вентилями, соединены в треуголь ник а с целью компенсации пятой и седьмой гармоник тока параллельно каждой фазе устройств дополнительно подключены фильтры L-C ij . Недостаток этой схемы заключается в том, что в общем случае, если нагрузки трех фаз не сбалансированы |компенсация токов третьей гармоники может нарушиться. Для этого общего случая известная схема компенсации, в которой конденсаторная -батарея, включенная параллельно управляемому реактору, представляет собой группу фильтров L-C высших гармоник, обеспечивая не только выдачу необходимой реактивной мощности, но и фильтрацию указанных выше гармоник тока 2j . Недостатком этой схемы является необходимость изготовления нескольких фильтровых реакторов и увеличения установленной мощности конденсаторной батареи для компенсации потер реактивной мощности в фильтровых реакторах. Целью изобретения является повышение экономичности. Поставленная цель достигается в устройстве для компенсации реактив ной мощности, содедокащем конденсаторную батарею, параллельно которой подключен реактор, соединенный последовательно с тиристорным ключом, причем управляющие электроды тиристоров соединены с системой фазного регулирования, а также блок фильтрации нечетных высших гармоник тока, включающий L-C-фильтр, благодаря тому, что реактор выполнен из двух последовательно включенных частей, в общую точку которых подключен L-C-фильтр, настроенный на третью гармонику тока. При этом последовательно соединенные части реактора индуктивно связаны и соединены встречно. На фиг. 1 изображена схема устройства для компенсации реактивной мощ.ности на подстанции переменного тока, в котором управляемый реактор выполнен из двух последовательно включенных частей; на фиг. 2 - то же, реакторы индуктивно связаны, на фиг. 3 т- линия электропередачи переменного тока с управляемым реактором, подключенным к линии, и шунтовой конденсаторной батареей, установленной на подстанции} на фиг.4 то же, управляемый реактор подключен к линии через промежуточный трансформаторНа фиг. 1 к нинам 1 подстанции переменного тока присоединен, автотрансформатор 2, к вторичной обмотке которого подключено устройство для компенсации реактивной мощности содержащее шунтовую конденсаторную батарею 3 и параллельную цепь управляемого реактора, включающую соединенные последовательно части 4 и 5 и тиристорный ключ 6, образованный , встречно-параллельно включенными типисторными вентилями с системой 7 фазного регулирования. В общую точ:ку частей реактора подключен (фильтр L-Сз-е-Г гармоники тока, включающий последовательную цепочку из конденсаторов 8 и фильтрового реактора 9. На .фиг. 2 части 4 и 5 реактора индуктивно связаны, что позволяет при их встречном включении и определенном соотноиюнии индуктивностей и взаимной индуктивности между частями реактора исключить необходимость применения фильтрового реактора 9 при сохранении фильтрующих свойств цепи, включающей только конденсаторы Bv При соответствую1чей конструкции части 4 и 5 реактора также могут быть объединены в один реактор. На фиг. 3 управляемый реактор непосредственно подключен к линии 10 . электропередачи переменного тока, присоединенной к шинам 1 подстанции через выключатель 11, причем конденсаторная батарея 3 установлена как обычно на подстанции. На фиг. 4 управляелвлй реактор подключен к линии 10 электропередачи через промежуточный трансформатор 12. Устройство работает следующим образом. Когда тиристорный ключ б полностью закрыт, устройство выдает в

энергосистему полную реактивную мощность конденсаторной батареи 3 и больною часть установленной мснцности фильтровых конденсаторов 8„ Когда ткристорный ключ 6 полностью открыт, реактивные мощности конденсаторной батарей 3 и реактивов 4 и взаимно компенсируются. В промежуточных точках моменты включения тиг ристорного ключа б регулируются по фазе, т.е. в течение каждого полупериода основной чаизтоты включение тиристоров под действием системы 7 управления происходит с запаздыванием на регулируемый угол oi относительно амплитуды напряжения, чем и достигается регулирование тока через части реактора 4 и 5. При увеличений угла регулирования происходит уменьшение как амплитуды, так и длительности протекания тока через части реактора 4 и 5, т.е. уменьшается зффективное значение тока управляемого реактора , а следовательно, и его реактивная мощность.

При открытых тиристорах реакторы 4 и 5 образуют делитель напряжения, к которому подключен фильтр третьей гармоники L-C, включакщий Чсонденсаторы 8 и Фильтровой реактор 9. Такое подключение позволяет в отличие от схемы прототипа уменьшить напряжение на фильтровых конденсаторах 8 и тем сакблм уменьшить мощность частей реактора 4 и 5 и исключить наложение максимумов первой и третьей гармоник тока в цепи фильтра, поскольку напряжение в общей точке частей реактора изменяется в зависимости от угла регулирования тиристоров и эффективное значение тока третьей гармоники достигает максимума в то время, когда

ток основной частоты управляемого реактора равен примерно половине номинального. При запертых тиристорах, когда напряжение в общей точке частей реактора 4 и 5 становится максимальным и -соответственно возрастает до максимального ток основной частоты в цепи фильтра 8 и 9, высшие гармоники в токе отсутствуют. Таким образом подключение фильтра

10 L-C в общую точку реакторов позволяет существенно уменьшить мощность силовых и фильтрового реактора 3-еЙ гармоники и соответственно потери мощности и энергии в устройстве.

5 Части реактора 4 и 5 с конденсаторами 8 и фильтровым реактором 9 образуют низкочастотный Т-образный фильтр, эффективно ограничивающий содержание токов высьих гармоник

Q пятой, седьмой и более высокого порядка в рабочем токе устройства. Таким образом, предлагаемое подключение фильтра L-C, настроенного на треть гармонику тока, позволяет

5 отказаться от применения допош1ительных фильтров пятой и седьмой гармоник и широкополосного фильтра высших гармоник.

Дополнительным важным преимуществом данной сясеки является ее нечув0ствительность с точки зрения фильтрующих свойств к разбросу параметров и изменению ЧАСТОТЫ в энергосистеме. Указанное свойство позволяет не прибегать к подстройке фильтра в процес5се :эксплуатгш1ии.

Экон(шческий эффект данного предложения складывается из экономии ус тановлеиной мощности силовых и филытровых реакторов и конденсаторной 0 батареи, а также потерь мощности и энергии.

Ю

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПЕНСАЦИИ РБАКТИВНСЙ1 МОЩНОСТИ, содержащее конденсаторную батарею, параллельно Которой подключен реактор, соединенный последовательно с тиристорным клкпом, причем управляющие электроды тиристоров соединены с системой,Фазного регулирования, а также блок фильтрации нечетных высших гармоник,тока, включаяишй L-C-фильтр, отличающееся тем, что, с целью повышения экономичности, реактор выполнен из двух последовательно включенных частей, в об1чую точку которых подключен ь-й-Фильтр, йастроенный. на третью гармонику тока. 2. Устройство по п. 1, о т л и- $ чающееся тем, что последова-1 тельно включенные части реактора // индуктивно связаны и соединены встречно.