| початок розділу
Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві |
хитрощі майстру
електроніка фізика технології винаходи |
таємниці космосу
таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу |
  |
| Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання) | |||
Навігація: => |
На головну / Каталог патентів / В розділ каталогу / Назад / |
|
ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2282912
СТАТИЧНИЙ КОМПЕНСАТОР реактивної потужності
Ім'я винахідника: Брянцев Олександр Михайлович (RU); Долгополов Андрій Геннадійович
Ім'я патентовласника: Брянцев Олександр Михайлович
Адреса для листування: 111123, Москва, Вул.2-я Володимирська, 8, корп.1, кв.18А, А.М. Брянцеву
Дата початку дії патенту: 2004.07.16
Винахід відноситься до області електротехніки, зокрема до високовольтних регульованим електротехнічним комплексам, і може використовуватися в високовольтних електричних мережах напругою 110 ... 750 кВ для компенсації реактивної потужності і стабілізації напруги. Технічним результат - підвищення ефективності регулювання реактивної потужності в високовольтних електричних мережах, зниження вартості встановленого обладнання і підвищення його надійності. Це досягається тим, що в статичному компенсаторі реактивної потужності, що складається з регульованою індуктивності, конденсаторної батареї і фільтрів вищих гармонік, як регульованої індуктивності використовують трифазний керований підмагнічуванням реактор і підключають його безпосередньо до мережі високої напруги, фільтри п'ятої і сьомої гармонік підключають до висновків вторинної обмотки реактора, а конденсаторних батарей підключають до мережі високої напруги з секціонуванням через вимикачі або до висновків вторинної обмотки реактора паралельно фільтрам.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до області електротехніки, зокрема до високовольтних регульованим електротехнічним комплексам, і може використовуватися в високовольтних електричних мережах напругою 110 ... 750 кВ для компенсації реактивної потужності і стабілізації напруги.
Відомі традиційні засоби компенсації та регулювання реактивної потужності в електричних мережах - синхронні компенсатори (СК) і статичні тиристорні компенсатори (СТК). Перші є обертовими електричними машинами, які вимагають закритих приміщень і постійного кваліфікованого обслуговування. У СТК відсутні рухливі елементи, проте вони так само, як і СК, потребують охолодження, закритому приміщенні, обслуговуванні, оскільки засобом регулювання в них є високовольтні тиристорні ключі на повну потужність.
Крім того, і СК, і СТК не можуть бути виконані на напругу безпосереднього підключення до мереж високої напруги 110 ... 750 кВ, що вимагає проміжного трансформатора на повну потужність і знижує ефективність регулювання реактивної потужності на стороні високої напруги. СТК генерують спектр канонічних гармонік, що вимагає установки додаткових фільтрів значної потужності, оскільки в них циркулюють і гармоніки паралельно підключених навантажень.
Зазначені вище особливості знижують техніко-економічні показники СК і СТК, збільшують вартість обладнання, монтажу і експлуатації, в основному, через додаткового трансформатора зв'язку і приміщення з системою охолодження. Технічні проблеми при використанні цих пристроїв пов'язані з додатковими втратами і неефективністю регулювання потужності на високій стороні за знижувальним трансформатором або автотрансформатором, а для СТК ще й з необхідністю установки додаткових фільтрів великої потужності.
У той же час існує новий тип регульованою силовий індуктивності - керований підмагнічуванням реактор [1], на базі якого можна створити статичний компенсатор реактивної потужності, позбавлений зазначених вище недоліків і здатний замінити СК і СТК в мережах напругою 110-750 кВ.
Найближчим аналогом запропонованого винаходу за призначенням і складом устаткування є статичний тиристорний компенсатор, що містить трифазну силову індуктивність, регульовану послідовними тиристорн ключами на повну потужність, паралельно підключену конденсаторних батарей і фільтри основних вищих гармонік - 3, 5, 7, 9 і 11 [2]. Такі СТК в електричних мережах високої напруги підключаються або на третинні обмотки існуючих автотрансформаторів, або, за відсутності таких, через додаткові знижувальні трансформатори.
Метою даного винаходу є підвищення ефективності регулювання реактивної потужності в високовольтних електричних мережах, зниження вартості встановленого обладнання і підвищення його надійності.
Зазначена мета досягається тим, що в статичному компенсаторі реактивної потужності, що складається з регульованою індуктивності, конденсаторної батареї і фільтрів вищих гармонік, регульована індуктивність є трифазний керований підмагнічуванням реактор з безпосереднім підключенням до мережі високої напруги, нерегульована конденсаторна батарея підключається паралельно фаз реактора з секціонуванням через вимикачі, а фільтри п'ятої і сьомої гармонік підключаються до висновків вторинної обмотки реактора.
 |
Різновидом такого статичного компенсатора реактивної потужності є схема без конденсаторної батареї на стороні високої напруги, коли конденсаторна батарея для видачі реактором реактивної потужності підключається до висновків вторинної обмотки реактора паралельно фільтрам. Принципова схема підключення статичного компенсатора реактивної потужності зображена на фіг.1. До шин мережі 110 ... 750 кВ через вимикачі підключені секції конденсаторної батареї 1, висновки з'єднаної в зірку мережевий обмотки реактора 2 і стандартний трансформатор напруги (ТН), що забезпечує зворотний зв'язок для регулювання реактора через його вторинну обмотку системою автоматичного управління 3 (САУ) . До висновків вторинної обмотки реактора, з'єднаної в трикутник, підключають фільтри 5 і 7 гармонік 4. При відсутності конденсаторної батареї на стороні високої напруги і необхідності не тільки споживання, але і видачі реактором реактивної потужності до цих же висновків підключається конденсаторна батарея 5. |
Наведений на схемі статичний компенсатор реактивної потужності працює наступним чином. При зниженні навантаження мережі і появі надлишку реактивної потужності, пов'язаної з підвищенням напруги на шинах, реактор 2 автоматично переходить в режим споживання реактивної потужності і стабілізації напруги за допомогою своєї системи автоматичного управління САУ 3. У цих режимах споживання реактивної потужності частина секцій або всі секції конденсаторної батареї 1 відключені своїми вимикачами. В процесі автоматичної стабілізації напруги в добовому графіку навантажень потужність реактора 2 приймає довільні значення від холостого ходу до номінального значення. При цьому максимальна сума вищих гармонік в мережевому струмі реактора досягає 4% без урахування впливу фільтрів 4. Для зниження рівня основних гармонік до необхідного за нормами рівня на висновках вторинної обмотки реактора постійно включені фільтри 5 і 7 гармонік (4) загальною потужністю близько 12% від потужності реактора. Потужність цих фільтрів суттєво менше відповідних фільтрів СТК завдяки тому, що вони електрично розташовані за індуктивністю зв'язку мережевий обмотки і вторинної обмотки реактора, тим самим виключається їх перевантаження гармоніками навантаження мережі.
Слід пояснити, що з основного спектру непарних вищих гармонік (3, 5, 7, 9, 11, 13 ...) гармоніки, кратні трьом (3, 9 ...), завдяки наявності вторинної обмотки реактора, з'єднаної в трикутник, замикаються в ньому і не виходять в мережу. Тому фільтри 3, 9 і наступних кратних їм вищих гармонік не потрібні. З решти канонічних гармонік 5 і 7 є основними, найбільш енергетично потужними. Тому введення фільтрів зазначених 5 і 7 гармонік є достатнім, щоб знизити спотворення напруги в місці підключення статичного компенсатора в 2 і більше разів.
В режимах, коли потужність навантаження зростає, а напруга мережі відповідно знижується, до складу статичного компенсатора вимикачами послідовно вводяться секції конденсаторної батареї 1, яка забезпечує видачу необхідної реактивної потужності і компенсацію зниження напруги. При цьому плавність регулювання, як і раніше забезпечує реактор 2. Кількість секцій конденсаторної батареї і відповідних вимикачів може бути будь-яким і залежить від потреби у видачі реактивної потужності в точці підключення реактора.
Практично в мережах напругою 330 кВ і вище надлишкова реактивна потужність ліній електропередач така, що значною видачі реактивної потужності від статичного компенсатора не потрібно. У цих випадках Секціонірованние конденсаторних батарей з вимикачами 1 на стороні високої напруги можна виключити, а конденсаторних батарей для переходу в режим видачі реактивної потужності при максимумі навантажень перенести на сторону 35 кВ вторинної обмотки реактора. При цьому виключаються не тільки конденсаторна батарея (і її вимикачі на боці високої напруги), а й можуть бути виключені комутації вимикачем конденсаторної батареї на стороні 35 кВ. Це можливо завдяки тому, що при напрузі короткого замикання між мережевий обмоткою і вторинною обмоткою реактора не менше 50% напруга на конденсаторної батареї в міру зростання навантаження реактора знижується в кілька разів, а відповідна потужність видачі конденсаторної батареї - в квадратурі напруги, тобто в десять і більше разів.
Таким чином, склад і потужність встановленого обладнання знижена в порівнянні з СТК за рахунок відсутності трансформатора зв'язку, меншої потужності фільтрів, відсутність необхідності комутації конденсаторної батареї з боку вторинної обмотки (у другому варіанті її підключення) і незначною потужності управління - близько 1% потужності реактора в порівняно з 100% тиристорним блоком в СТК [1].
Слід і відзначити режимні переваги підключення статичного компенсатора реактивної потужності безпосередньо до шин високої напруги, тобто саме до того вузла мережі, де потрібно компенсація реактивної потужності і стабілізація напруги. При цьому за рахунок виключення проміжної індуктивності (трансформатора зв'язку) підвищується ефективність регулювання в місці підключення і знижуються втрати від перетоків реактивної потужності через трансформатор зв'язку.
Таким чином, сутність запропонованого винаходу полягає в тому, що в статичному компенсаторі реактивної потужності, що складається з регульованою індуктивності, конденсаторної батареї і фільтрів вищих гармонік, як регульованої індуктивності використовують трифазний керований підмагнічуванням реактор і підключають його безпосередньо до мережі високої напруги, фільтри п'ятої та сьомий гармонік підключають до висновків вторинної обмотки реактора, а конденсаторних батарей підключають до мережі високої напруги з секціонуванням через вимикачі або до висновків вторинної обмотки реактора паралельно фільтрам.
Відмінними ознаками і перевагами пропонованого статичного компенсатора реактивної потужності в порівнянні з традиційними СТК є наступні:
1. Відсутні зустрічно-Паралельно тиристорні ключі на повну потужність, що вимагають охолодження, закритих приміщень і кваліфікованого персоналу.
2. Компенсатор підключається безпосередньо до шин високої напруги мережі, що виключає необхідність трансформатора зв'язку і забезпечує ефективне регулювання реактивної потужності в точці підключення без додаткових втрат.
3. Знижено потужність фільтрів, оскільки їх підключення на вторинній обмотці реактора виключає споживання ними вищих гармонік, наявних в електричній мережі.
4. Є можливість підключення конденсаторної батареї на висновках 35 кВ вторинної обмотки реактора, при цьому за рахунок параметричного регулювання напруги на її висновках по мірі зростання споживаної реактором потужності до номінальної видача реактивної потужності конденсаторної батареєю знижується практично до нуля без комутації додатковими вимикачами.
5. За рахунок зниження потужності управління і розташування всього силового реакторного обладнання на відкритій території підстанції в масляних баках знижується вартість монтажу та експлуатації, підвищується термін служби і надійність обладнання.
ВИКОРИСТОВУВАНА ЛІТЕРАТУРА
1. Керовані підмагнічуванням шунтуючі реактори - нове електротехнічне обладнання. / Брянцев А.М. та ін. Електротехніка, №7, 1999. стр.1-7.
2. Статичні тиристорні компенсатори для енергосистем і мереж електропостачання. / Бортник І.М. та ін. Електрика, 1985, №2.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
Статичний компенсатор реактивної потужності, що складається з регульованою індуктивності, конденсаторної батареї і фільтрів вищих гармонік, що відрізняється тим, що в якості регульованої індуктивності використовують трифазний керований підмагнічуванням реактор і підключають його безпосередньо до мережі високої напруги, фільтри п'ятої і сьомої гармонік підключають до висновків вторинної обмотки реактора , а конденсаторних батарей підключають до мережі високої напруги з секціонуванням через вимикачі або до висновків вторинної обмотки реактора паралельно фільтрам.
Версія для друку
Дата публікації 15.02.2007гг
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.