Устройство для регулирования напряжения и реактивной мощности

 

Использование: в системах распределения электрической энергии для компенсации колебания напряжения в зависимости от колебаний величины нагрузки и регулирования напряжения в питающей сети. Сущность изобретения: устройство снабжено потенциал-регулятором, подключенным к вторичной обмотке трансформатора-реактора, конденсаторная батарея подключена к точке соединения первичной и вторичной обмоток потенциал-регулятора и к началу вторичной обмотки трансформатора-реактора, индуктивное сопротивление первичной обмотки потенциал-регулятора должно быть равно емкостному сопротивлению конденсаторной батареи. При изменении угла магнитной связи между первичной и вторичной обмотками потенциал-регулятора изменяется ток во вторичной обмотке трансформатора-реактора, а следовательно, и эквивалентное сопротивление первичной обмотки трансформатора-реактора. 1 ил.

Изобретение относится к системам распределения электрической энергии, предназначено для компенсации колебаний напряжения в зависимости от колебаний величины нагрузки, а также для регулирования реактивной мощности.

Известно устройство для регулирования напряжения и реактивной мощности, содержащее трансформатор-реактор, первичная обмотка которого соединена последовательно с нагрузкой, а первая вторичная обмотка включена последовательно с конденсаторной батареей на напряжение сети, причем начало этой обмотки присоединено к сети между концом первичной обмотки и нагрузкой; трансформатор-реактор снабжен второй вторичной обмоткой, включенной через тиристорный ключ на напряжение сети, причем начало второй вторичной обмотки соединено с началом первой вторичной обмотки [1] .

Известно также устройство для регулирования напряжения и реактивной мощности, содержащее трансформатор-реактор, первичная обмотка которого соединена последовательно с нагрузкой, а вторичная обмотка включена последовательно с конденсаторной батареей на напряжение сети, причем начало этой обмотки присоединено к сети между концом первичной обмотки и нагрузкой [2] .

Эти устройства имеют следующие недостатки.

Они содержат тиристорный ключ, наличие которого вызывает искажение формы кривой напряжения; конденсаторная батарея включается на полное напряжение сети, что влечет за собой увеличение ее размеров и стоимости; обеспечивает возможность компенсации колебаний напряжения, вызываемых изменениями величины нагрузки, не дают возможности регулирования напряжения в питающей сети; недостаточные пределы регулирования напряжения и реактивной мощности.

Задачей изобретения является повышение качества электрической энергии за счет улучшения формы кривой напряжения (по сравнению с другими способами регулирования) и расширение пределов и плавности регулирования последнего.

На чертеже дана электрическая схема устройства.

Устройство содержит потенциал-регулятор 1, подключенный к вторичной обмотке трансформатора-реактора 2, конденсаторную батарею 3, подключенную к точке соединения первичной и вторичной обмоток потенциал-регулятора 1 и к началу вторичной обмотки трансформатора-реактора 2. Первичная обмотка трансформатора-реактора соединена последовательно с нагрузкой 4. Индуктивное сопротивление первичной обмотки потенциал-регулятора 1 должно быть равно емкостному сопротивлению конденсаторной батареи 3. Первичная обмотка трансформатора-реактора 2 через сопротивление 5 линии подключена к источнику напряжения 6.

Принцип работы устройства основан на изменении эквивалентного сопротивления первичной обмотки трансформатора-реактора 2 посредством регулирования тока в его вторичной обмотке при помощи потенциал-регулятора 1.

При изменении угла магнитной связи α между первичной и вторичной обмотками потенциал-регулятора 1 изменяется ток во вторичной обмотке трансформатора-реактора 2, а следовательно, и эквивалентное сопротивление первичной обмотки трансформатора-реактора 2.

При этом изменение напряжения на нагрузке 4 определяется следующими зависимостями: _. = , где U₁ - напряжение сети, В; - сопротивление нагрузки, Ом; - сопротивление линии, Ом; - эквивалентное сопротивление первичной обмотки трансформатора-реактора, Ом.

Эквивалентное сопротивление Z_э первичной обмотки трансформатора-реактора определяется следующим соотношением: = jx₄+ , где х₁ - индуктивное сопротивление первичной обмотки потенциал-регулятора, Ом; х₂ - индуктивное сопротивление вторичной обмотки потенциал-регулятора, Ом; х₃ - индуктивное сопротивление вторичной обмотки трансформатора-реактора, Ом; х₄ - индуктивное сопротивление первичной обмотки трансформатора-реактора, Ом; х_С - емкостное сопротивление конденсаторной батареи, Ом;
К_св1 - коэффициент магнитной связи между первичной и вторичной обмотками трансформатора-реактора;
К_св2 - коэффициент магнитной связи между первичной и вторичной обмотками потенциал-регулятора;
α - угол магнитной связи между первичной и вторичной обмотками потенциал-регулятора.

Конденсаторная батарея 3 и потенциал-регулятор 1 при указанном соединении и с данными параметрами представляют собой индуктивно-емкостный преобразователь, являющийся источником реактивной мощности.

При изменении угла магнитной связи α между первичной х₁ и вторичной х₂ обмотками потенциал-регулятора 1 изменяются токи в этих обмотках. Величина реактивной мощности, вырабатываемой индуктивно-емкостным преобразователем, зависит от тока I₂ во вторичной обмотке потенциал-регулятора 1:
Q= | I₂| ² (x x .

Данное устройство не содержит нелинейных элементов, поэтому не искажается форма кривой напряжения при компенсации его колебаний.

В процессе регулирования эквивалентное сопротивление первичной обмотки трансформатора-реактора может носить как емкостный, так и индуктивный характер, поэтому увеличивается диапазон регулирования напряжения.

Применение потенциал-регулятора обеспечивает плавность регулирования напряжения на нагрузке.

Кроме того, сеть и конденсаторная батарея электрически разделены, что позволяет рассчитывать батарею на меньшее напряжение. Это уменьшает ее габариты и снижает ее стоимость.

Известные устройства широко применяются в электрических сетях для регулирования напряжения и реактивной мощности. Предлагаемое устройство, обладающее рядом преимуществ перед известными, окажется предпочтительнее других, особенно в сетях с нагрузками, чувствительными к качеству напряжения /форме кривой/, а также в тех случаях, когда требуются большие пределы регулирования и его плавность.

Данное устройство может быть собрано из элементов, выпускаемых промышленностью серийно.

(56) Авторское свидетельство СССР N 1149347, кл. H 02 J 3/12, 1982.

Авторское свидетельство СССР N 1282258, кл. H 02 J 3/18, 1984.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ И РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ, содержащее трансформатор-реактор, первичная обмотка которого соединена последовательно с нагрузкой, и конденсаторную батарею, отличающееся тем, что оно снабжено потенциал-регулятором, подключенным к вторичной обмотке трансформатора-реактора, конденсаторная батарея подключена к точке соединения первичной и вторичной обмоток потенциал-регулятора и к началу вторичной обмотки трансформатора-реактора, а индуктивное сопротивление первичной обмотки потенциал-регулятора должно быть равно емкостному сопротивлению конденсаторной батареи.

РИСУНКИ

Рисунок 1