Устройство компенсации реактивной мощности

Авторы патента:

H02J3/18 - устройства для регулирования, устранения или компенсации реактивной мощности в сетях (для регулирования напряжения H02J 3/12; использование катушек Петерсена H02H 9/08)

Владельцы патента RU 2479907:

Брянцев Михаил Александрович (RU)

Использование: в области электротехники. Технический результат - улучшение качества стабилизации напряжения сети и дополнительное снижение потерь мощности в сети и в нагрузке. Устройство содержит шунтирующую конденсаторную батарею статических конденсаторов, состоящую из последовательно включенных конденсаторов, один ввод батареи подключен к линейной шине, а другой ввод - к заземлению, замыкающий выключатель, подсоединенный параллельно части конденсаторов, расположенных со стороны заземленного ввода, причем один ввод выключателя находится на потенциале земли, и управляемый шунтирующий реактор. При этом соотношение мощностей управляемого шунтирующего реактора и части батареи конденсаторов соответствует условию: Q_УШР≥Q_БСК, где Q_УШР - мощность управляемого реактора, a Q_БСК - мощность шунтирующей конденсаторной батареи статических конденсаторов при отключенном замыкающем выключателе. Расширен диапазон изменения реактивной мощности (вместо диапазона от

-Q_{БСКмакс} до 0 получен диапазон от -Q_{БСКмакс} до +Q_УШР. 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам компенсации реактивной мощности в сетях переменного тока высокого напряжения, и может быть использовано на подстанциях воздушных линий передач с установленными на них шунтирующими реакторами и батареями статических конденсаторов.

Известен аналог [1] - устройство компенсации реактивной мощности (источник реактивной мощности - ИРМ), содержащее шунтовую конденсаторную батарею статических конденсаторов (БСК), состоящую из последовательно включенных конденсаторов. Один ввод БСК подключен к линейной шине, а другой ввод - к заземлению. В схеме имеется замыкающий выключатель, подсоединенный параллельно конденсаторам. Недостатки устройства: отсутствие возможности плавного регулирования реактивной мощности, ограниченный диапазон изменения реактивной мощности, более сложный и менее надежный выключатель, все вводы которого находятся под высоким напряжением.

Указанные недостатки частично устранены в устройстве [2] - прототипе. Это устройство компенсации реактивной мощности содержит шунтовую конденсаторную батарею статических конденсаторов (БСК), состоящую из последовательно включенных конденсаторов. Один ввод БСК подключен к линейной шине, а другой ввод - к заземлению. В схеме имеется выключатель, подсоединенный параллельно конденсаторам, расположенным около заземленного ввода. Один ввод выключателя находится на потенциале земли, что позволяет применять более простой и надежный выключатель. Однако в прототипе сохраняются недостатки: ограниченный диапазон изменения реактивной мощности, отсутствие возможности плавного регулирования реактивной мощности.

Целью настоящего изобретения является ликвидация отмеченных недостатков прототипа - увеличение функциональных возможностей за счет плавного регулирования реактивной мощности и расширения диапазона регулирования реактивной мощности ИРМ.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство компенсации реактивной мощности, содержащее шунтирующую конденсаторную батарею статических конденсаторов, состоящую из последовательно включенных конденсаторов, причем один ввод батареи подключен к линейной шине, а другой ввод - к заземлению, замыкающий выключатель, подсоединенный параллельно части конденсаторов, расположенных со стороны заземленного ввода, причем один ввод выключателя находится на потенциале земли, введен управляемый шунтирующий реактор, при этом соотношение мощностей управляемого шунтирующего реактора и указанной части батареи конденсаторов соответствует условию:

Q_УШР≥Q_БСК,

где Q_УШР - мощность управляемого шунтирующего реактора,

a Q_БСК - мощность шунтирующей конденсаторной батареи статических конденсаторов при отключенном замыкающем выключателе.

Предлагаемое устройство компенсации реактивной мощности источник реактивной мощности (ИРМ) поясняется чертежом. На фигуре показана высоковольтная воздушная линия, содержащая ИРМ.

К высоковольтной электрической сети 1 (110÷750 кВ) на подстанции через выключатель 2 и разъединитель 3 подключен источник реактивной мощности (ИРМ) - параллельно соединенные шунтирующая конденсаторная батарея статических конденсаторов БСК 4 и управляемый шунтирующий реактор УШР 5. БСК 4 подсоединена через выключатель 6 и разъединитель 7, а УШР 5 - через выключатель 8 и разъединитель 9. Замыкающий выключатель 10 подсоединен параллельно части конденсаторов, расположенных со стороны заземленного ввода 11, т.е. один ввод выключателя находится на потенциале земли. В схеме имеется система автоматического управления (САУ) 12, которая регулирует мощность управляемого шунтирующего реактора 5 и управляет коммутацией выключателей 2, 6, 8, и 10. При этом для информации о токах ИРМ, БСК и УШР для САУ 12 в схеме предусмотрены трансформаторы тока 13-15, а о напряжении сети - трансформатор напряжения 16.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. При нормальной работе сети при умеренных нагрузках происходит снижение напряжения за счет падения напряжения в подводящей линии, которое фиксируется трансформатором напряжения 16, при этом САУ 12, настроенная на стабилизацию напряжения (задана уставка напряжения), снижает реактивную мощность УШР 5. За счет возрастания в токе ИРМ емкостного тока БСК 4, регистрируемого трансформаторами тока 13 и 14, происходит компенсация падения напряжения в подводящей сети. При увеличении нагрузки до максимальной САУ 12 дает команду на включение выключателю 11. При этом мощность БСК 4 возрастает до максимальной Q_{БСКмакс}, и происходит дополнительная компенсация падения напряжения. В этом случае ИРМ работает в режиме выдачи в сеть максимально возможной реактивной мощности Q_{БСКмакс}.

В режимах минимальной нагрузки (например, в ночное время) в сети возникает увеличение напряжения из-за емкости сети на землю. При этом необходимо снизить емкостную составляющую тока ИРМ до минимальной Q_БСКмин путем отключения выключателя 10 и плавного увеличения мощности УШР 5 до максимальной Q_УШР, а при необходимости и путем отключения БСК 4 выключателем 6. В последнем случае ток ИРМ становится не емкостным, а индуктивным. В этом случае ИРМ работает в режиме приема из сети максимально возможной реактивной мощности Q_УШР.

Переход от одного рабочего режима к другому при наличии УШР 5 и САУ 12 во всем диапазоне мощности ИРМ от емкостной Q_БСКмин до индуктивной Q_УШР происходит плавно, при этом обеспечивается стабилизация напряжения сети, то есть необходимое качество электрической энергии, важное для работы электротехнического оборудования и бытовой нагрузки. Отсутствие скачков напряжения оказывается возможным при соблюдении следующего соотношения:

Q_УШР≥Q_БСК,

где Q_УШР - мощность управляемого шунтирующего реактора,

Q_БСК - мощность шунтирующей БСК 4 при отключенном выключателе 10.

При аварийных ситуациях в ряде случаев требуется быстрый переход от режима к режиму, что обеспечивается УШР (например, управляемым подмагничиванием), имеющем необходимое быстродействие при наборе и сбросе своей мощности.

Предложенный ИРМ по сравнению с аналогами и прототипом имеет увеличенные функциональные возможности за счет расширения диапазона изменения реактивной мощности (вместо диапазона от -Q_{БСКмакс} до 0 получен диапазон от -Q_{БСКмакс} до +Q_УШР). Появилась возможность не ступенчатого, а плавного изменения реактивной мощности ИРМ во всем диапазоне изменения мощности, что позволяет существенно улучшить качество стабилизации напряжения сети. При качественной стабилизации достигается дополнительное снижение потерь мощности в сети и в нагрузке.

ЛИТЕРАТУРА

1. Taylor C.W. Power system voltage stability. McGrau-Hill, 1994, s.212-213.

2. Славин Г.А. Устройство компенсации реактивной мощности. Патент РФ №2074474, заявка: 94017982/07, 16.05.1994, опубликовано: 27.02.1997.

Устройство компенсации реактивной мощности, содержащее шунтирующую конденсаторную батарею статических конденсаторов, состоящую из последовательно включенных конденсаторов, причем один ввод батареи подключен к линейной шине, а другой ввод - к заземлению, замыкающий выключатель, подсоединенный параллельно части конденсаторов, расположенных со стороны заземленного ввода, причем один ввод выключателя находится на потенциале земли, отличающееся тем, что в источник реактивной мощности введен управляемый шунтирующий реактор, при этом соотношение мощностей управляемого шунтирующего реактора и части указанной батареи конденсаторов соответствует условию
Q_УШР≥Q_БСК,
где Q_УШР - мощность управляемого шунтирующего реактора,
a Q_БСК - мощность шунтирующей конденсаторной батареи статических конденсаторов при отключенном замыкающем выключателе.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано и может быть использовано в силовой электронике. .

Фильтрокомпенсирующее устройство // 2479088

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для компенсации реактивной мощности трехфазных потребителей, преимущественно промышленных предприятий. .

Система автоматической компенсации реактивной мощности и отклонения напряжения с широтно-импульсной модуляцией на высокой стороне трансформаторной подстанции // 2475917

Изобретение относится к электротехнике, в частности к системам электроснабжения, и может быть использовано при создании трансформаторных подстанций с высокой эффективностью потребления и использования электроэнергии и стабильным напряжением у потребителей.

Устройство компенсации реактивной мощности (варианты) // 2475916

Изобретение относится к области электроэнергетики, а именно к устройствам компенсации реактивной мощности в сетях переменного тока. .

Способ настройки компенсации емкостных токов замыкания на землю в электрических сетях // 2475915

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для автоматической компенсации емкостных токов замыкания на землю в электрических сетях 6-35 кВ путем воздействия на индуктивность дугогасящего реактора.

Конденсаторная установка для автоматической компенсации реактивной мощности // 2467448

Устройство и способ управления для передачи электроэнергии // 2465704

Однофазный активный электрический фильтр // 2458381

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано в автономных трехфазных электроэнергетических сетях. .

Компенсатор реактивной мощности // 2453964

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано для компенсации реактивной мощности в автономных трехфазных электроэнергетических сетях.

Активный фильтр с многоуровневой топологией // 2453963

Изобретение относится к устройству для оказания влияния на передачу электроэнергии к имеющей несколько фаз линии переменного тока с фазовыми модулями, которые содержат, соответственно, контактный вывод переменного напряжения для соединения с одной фазой линии переменного тока и два соединительных вывода, причем между каждым соединительным выводом и каждым контактным выводом переменного напряжения проходит ветвь фазового модуля, состоящая из последовательного соединения подмодулей, которые содержат, соответственно, схему на силовых полупроводниковых приборах и накопитель энергии, параллельно подключенный к схеме на силовых полупроводниковых приборах, причем соединительные выводы соединены друг с другом.

Датчик реактивной мощности резкопеременной нагрузки для управления статическим компенсатором реактивной мощности // 2488204

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для регулирования реактивной мощности резкопеременных нагрузок (РПН)

Способ управления устройством компенсации реактивной мощности в питающей сети // 2498475

Использование: в области электротехники. Технический результат заключается в повышении качества электрической энергии за счет исключения в сетевом токе гармонических составляющих, генерируемых нелинейной нагрузкой без применения дополнительных силовых фильтрующих LC-цепей. Согласно способу измеряют мгновенные значения трехфазного тока сети, выделяют выбранные гармонические составляющие этого тока, производят пофазное сложение данных гармонических составляющих, формируют токи коррекции для каждой фазы сетевого тока, содержащие выделенные гармонические составляющие и имеющие фазовый сдвиг 180 электрических градусов, и, выдавая в каждую фазу соответствующие токи, добиваются компенсации гармонических составляющих сетевого тока. 1 ил.

Устройство фильтрации и компенсации системы тягового электроснабжения переменного тока // 2499341

Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к устройствам фильтрации и компенсации (УФК) в тяговой сети переменного тока системы 25 кВ и 2×25 кВ. Устройство фильтрации и компенсации системы тягового электроснабжения содержит последовательно соединенные главный выключатель с замыкающим блок-контактом и пультом управления на его включение, первый реактор и первую секцию конденсаторов, вторую секцию конденсаторов с параллельно включенным вторым реактором, и третью секцию конденсаторов с третьим реактором и демпфирующим резистором, подключенным между точкой соединения второй и третьей секцией конденсаторов и рельсом. В схему устройства введен контактор с приводом, включенный между третьим реактором и рельсом, а цепь включения контактора соединяет пульт управления с его приводом через замыкающий блок-контакт главного выключателя. Технический результат - повышение эффективности снижения бросков тока и напряжения при одновременном упрощении устройства. 1 ил.

Устройство для бесконтактной передачи электроэнергии на подводный объект (варианты) // 2502170

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам с использованием полупроводниковых приборов для передачи по кабелю на подводный объект электрической энергии, которая, в частности, применяется для зарядки электрической аккумуляторной батареи, установленной на этом подводном объекте. Технический результат заключается в улучшении технико-экономических показателей, увеличении коэффициента связи между обмотками трансформатора повышенной частоты, улучшении электромагнитной совместимости трансформатора повышенной частоты и других элементов устройства, снижении пульсации выходного напряжения устройства до допустимого уровня, а также повышении качества электроэнергии, получаемой от устройства потребителями электроэнергии подводного объекта. Для этого заявленное устройство (варианты) содержит следующие основные элементы, установленные на судне-носителе в блоке инвертора: однофазный автономный инвертор напряжения повышенной частоты, блок управления этим инвертором, входной конденсатор и первичную обмотку трансформатора повышенной частоты, а также расположенные на подводном объекте в блоке выпрямителя вторичную обмотку трансформатора, однофазный мостовой неуправляемый выпрямитель, сглаживающий реактор и выходной конденсатор, при этом обмотки трансформатора повышенной частоты снабжены в первом варианте плоскими магнитными экранами, а во втором - чашечными сердечниками и центральными стержнями. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Мачтовая электростанция-компенсатор реактивной мощности воздушной линии электропередачи // 2503115

Изобретение относится к электрическим сетям и предназначено для повышения коэффициента полезного действия воздушной линии электропередачи, а также качества электроэнергии, отпускаемой сельскохозяйственным потребителям. Технический результат заключается в снижении потерь активной мощности, электроэнергии и потерь напряжения в воздушной электрической сети, что повысит коэффициент полезного действия воздушной линии электропередачи, а также качество электроэнергии, отпускаемой сельскохозяйственным потребителям. Мачтовая электростанция-компенсатор содержит синхронный генератор, присоединяемый к воздушной линии электропередач через управляемый разъединитель, и газовый двигатель внутреннего сгорания, установленные на АП-образной опоре виброустойчивого исполнения. Разъединитель выполнен с индивидуальным ручным приводом. Электростанция снабжена устройствами управления и контроля параметров воздушной линии электропередачи, а также выключателем синхронного генератора, клапаном подачи газа и фрикционной муфтой сцепления, имеющими индивидуальные электромагнитные приводы, активизируемые устройством управления. Фрикционная муфта сцепления связывает или разъединяет валы синхронного генератора и газового двигателя внутреннего сгорания. 1 ил.

Установка для компенсации реактивной мощности и плавки гололеда // 2505898

Изобретение относится к области электротехники и может найти применение на электрических подстанциях, требующих компенсации реактивной энергии и плавки гололеда на воздушных линиях электропередачи. Техническим эффектом изобретения является минимизация количества выключателей, необходимых для перехода из режима компенсации в режим управляемой плавки гололеда и обратно. Устройство содержит двунаправленные высоковольтные тиристорные вентили (1, 2, 3), последовательно с которыми соединены реактивные элементы (дроссели или конденсаторы) (4, 5, 6). Переключение с режима компенсации реактивной мощности на режим плавки гололеда производится с помощью двух выключателей (7, 8). Для этого точки соединения реактивных элементов (4, 5, 6) и тиристорных вентилей (1, 2, 3) подсоединены к трехфазной питающей сети А, В, С, свободные выводы указанных вентилей (1, 2, 3) через контакты первого выключателя (7) соединены по схеме «треугольник» со свободными выводами реактивных элементов (4, 5, 6), а через контакты второго выключателя (8) - с проводами воздушной линии для плавки гололеда. 2 ил.

Комбинированная установка для плавки гололеда и компенсации реактивной мощности // 2505899

Изобретение относится к области электротехники и может найти применение на электрических подстанциях, требующих плавки гололеда на воздушных линиях электропередачи и компенсации реактивной мощности. Техническим эффектом изобретения является упрощение организации и сокращение продолжительности процесса плавки с одновременным уменьшением количества дополнительного коммутационного оборудования. Комбинированная установка содержит два трехфазных мостовых преобразователя на полностью управляемых полупроводниковых вентилях, шунтированных встречно включенными диодами, конденсаторную батарею на стороне постоянного тока преобразователей, первый трехполюсный выключатель и два последовательно соединенных трехфазных дросселя, параллельно одному из которых подсоединен второй трехполюсный выключатель - на стороне переменного тока. При плавке гололеда первый преобразователь работает в режиме управляемого выпрямителя, а второй в режиме автономного инвертора напряжения, к выходу которого через третий трехполюсный выключатель подсоединены провода воздушной линии, замкнутые на противоположном конце, для одновременной плавки гололеда на них переменным током низкой частоты, при которой индуктивная составляющая сопротивления проводов практически не оказывает влияния на эффективную величину тока плавки. 1 ил.

Комбинированная установка для компенсации реактивной мощности и плавки гололеда (варианты) // 2505903

Изобретение относится к области электротехники и может найти применение на электрических подстанциях, требующих компенсации реактивной мощности и плавки гололеда на воздушных линиях электропередачи. Технический результат - сокращение продолжительности процесса плавки с одновременным уменьшением количества дополнительного коммутационного оборудования. Установка содержит трехфазный мостовой преобразователь на полностью управляемых полупроводниковых вентилях, шунтированных встречно включенными диодами, конденсаторную батарею на стороне постоянного тока, первый трехполюсный выключатель и два последовательно соединенных трехфазных дросселя, параллельно одному из которых подсоединен второй трехполюсный выключатель, - на стороне переменного тока. По первому варианту конденсаторная батарея в режиме компенсации реактивной мощности соединена контактами третьего трехполюсного выключателя, разомкнутыми в режиме плавки гололеда, с эмиттерными (коллекторными) выводами вентилей преобразователя, которые в этом режиме посредством четвертого трехполюсного выключателя соединены с проводами воздушной линии для управляемой плавки гололеда переменным током. По второму варианту конденсаторная батарея в режиме компенсации реактивной мощности контактами третьего и четвертого трехполюсных выключателей, разомкнутыми в режиме плавки гололеда, соединена с эмиттерными и коллекторными выводами вентилей преобразователя, которые в этом режиме посредством пятого и шестого трехполюсных выключателей соединены с проводами двух воздушной линии для одновременной управляемой плавки на них гололеда переменным током. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

Устройство для компенсации реактивной мощности // 2506677

Изобретение предназначено для повышения коэффициента мощности потребителей, в частности электроподвижного состава переменного тока с зонно-фазовым регулированием напряжения. Технический результат заключается в максимальном повышении коэффициента мощности км электровоза до 0,95 за счет учета как фазового угла сдвига φ (на 0,03), так и коэффициента ν искажения формы потребляемого тока (на 0,08). Для этого заявленное изобретение содержит трансформатор напряжения, нагрузку, источник реактивной мощности, представляющий собой последовательно соединенные индуктивность L, емкость С и два встречно-параллельно включенных тиристора, датчик напряжения и датчик тока, блок синхронизирующих импульсов, блок управления, блок импульсно-фазового управления, блок вычисления заданного тока, блок вычисления фактического тока и элемент сравнения. 3 ил.

Статический компенсатор реактивной мощности // 2510556

Изобретение относится к области электротехники и может использоваться в качестве управляемых систем регулирования, автоматической стабилизации напряжения и компенсации реактивной мощности в высоковольтных электрических сетях без ограничения класса напряжения. Технический результат - повышение эффективности и надежности. В статическом компенсаторе регулируемая индуктивность представляет собой двухобмоточный трансформатор с регулятором насыщения магнитопровода, причем номинальное входное сопротивление трансформатора от полутора до шести раз превышает сумму приведенных к номинальному напряжению индуктивных сопротивлений его обмоток, устройство фильтрации высших гармоник выполнено в виде фильтрокомпенсирующего устройства, номинальная мощность которого составляет от одной десятой до половины номинальной мощности батареи конденсаторов, а сумма номинальных мощностей фильтрокомпенсирующего устройства и батареи конденсаторов равна номинальной мощности трансформатора. 2 ил.