RU2024152C1 - Three-phase symmetric power capacitor bank - Google Patents

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: three-phase symmetric power capacitor bank is used for compensation of reactive power. Multipole integrated circuit which contact points are linked to three-phase system through five three-pole switches is composed of nine sections of similar units of single-phase capacitors delta-connected by sequential joining of contacts. EFFECT: improved operational efficiency. 1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к электроэнергетике трехфазного переменного тока и может быть использовано на любом промышленном предприятии с переменной электрической нагрузкой для электрических сетей напряжением до 1000 В с целью уменьшения капитальных затрат и эксплуатационных расходов на системы электроснабжения предприятия и повышения качества электроэнергии на зажимах его нагрузки. The invention relates to the electric power industry of three-phase alternating current and can be used at any industrial enterprise with a variable electric load for electric networks with voltage up to 1000 V in order to reduce capital costs and operating costs for the enterprise’s power supply systems and improve the quality of electricity at its load terminals.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является выбранное в качестве прототипа, устройство, описанное в авторском свидетельстве СССР N 1241349. Прототип содержит в блоке управления тринадцать однофазных выключателей и три трехфазных звена силовых конденсаторов. Каждое звено состоит из трех одинаковых по емкости однофазных конденсаторов соединенных в треугольник. Путем управления тринадцатью однополюсными выключателями в устройстве прототипа можно получать пять различных по мощности ступеней конденсаторной батареи со следующими величинами мощностей в долях от суммарной установленной мощности всей батареи Q_н (0,20; 0,33; 0,50; 0,66; 1,00) Q_н; Достоинством прототипа является возможность получения от конденсаторной батареи большого числа ступеней мощности при наличии только трех конденсаторных звеньев.The closest in technical essence to the proposed device is the device selected as a prototype, described in USSR author's certificate N 1241349. The prototype contains thirteen single-phase circuit breakers and three three-phase power capacitors in the control unit. Each link consists of three single-phase capacitors of the same capacity connected in a triangle. By controlling thirteen single-pole circuit breakers in the prototype device, five capacitor stages of a capacitor bank with different powers can be obtained with the following capacities in fractions of the total installed power of the entire battery Q _n (0.20; 0.33; 0.50; 0.66; 1, 00) Q _n ; The advantage of the prototype is the ability to obtain from a capacitor bank a large number of power steps in the presence of only three capacitor links.

К недостаткам прототипа относятся следующие: конструктивная сложность схемы управления; значительные трудности операций управления; на всех ступенях мощности в устройстве прототипа, кроме первой, силовые конденсаторы после их предварительной разрядки включаются под полное номинальное напряжение сети, что ведет к росту потерь электроэнергии и токов коммутации, а также сокращению срока службы конденсаторов. The disadvantages of the prototype include the following: structural complexity of the control circuit; significant difficulties in management operations; at all power levels in the prototype device, except for the first, power capacitors, after their preliminary discharge, are switched on under the full rated voltage of the network, which leads to an increase in energy losses and switching currents, as well as to a reduction in the service life of capacitors.

Важнейшими требованиями к устройствам данного вида являются: минимальные потери электроэнергии при эксплуатации в конденсаторах и электросети, увеличение срока службы силовых конденсаторов, уменьшение токов коммутации, максимальное упрощение схемы управления, построение простейших автоматизированных систем. Всем этим требованиям рассмотренной выше прототип не удовлетворяет. The most important requirements for devices of this type are: minimal loss of electricity during operation in capacitors and the mains, an increase in the life of power capacitors, a decrease in switching currents, the maximum simplification of the control circuit, and the construction of simple automated systems. The prototype does not satisfy all of the above requirements.

Техническим результатом предложенного решения является уменьшение потерь электроэнергии в силовых конденсаторах и электросети; увеличение срока службы силовых конденсаторов; уменьшение токов коммутации и мощности коммутационной аппаратуры; упрощение конструкции устройства и операций управления; получение от устройства примерно одинаковых по мощности ступеней управления; обеспечение в устройстве длительной работы силовых конденсаторов при пониженном напряжении на их зажимах. The technical result of the proposed solution is to reduce the loss of electricity in power capacitors and mains; increase the service life of power capacitors; reduction of switching currents and power of switching equipment; simplification of device design and control operations; receiving from the device about the same power levels of control; providing the device with long-term operation of power capacitors with reduced voltage at their terminals.

Для достижения технического результата в трехфазной симметричной силовой конденсаторной батарее, содержащей секции одинаковых силовых однофазных конденсаторов, соединенных в треугольник, и трехфазные выключатели для подключения батареи к трехфазной сети переменного тока, две вершины каждого из трех треугольников соединены каждая соответственно с вершиной одного из двух оставшихся треугольников так, что в полученном большом треугольнике каждая грань имеет три зажима и две батареи конденсаторов. To achieve a technical result in a three-phase symmetric power capacitor bank containing sections of the same power single-phase capacitors connected in a triangle, and three-phase switches for connecting the battery to a three-phase AC network, two vertices of each of the three triangles are connected each respectively to the vertex of one of the two remaining triangles so that in the resulting large triangle, each face has three clamps and two capacitor banks.

Полученные треугольники аналогичным образом соединены в треугольник, грань которого содержит пять зажимов и четыре батареи конденсаторов, причем зажимы подключены к трехфазной сети через пять трехфазных выключателей таким образом, что фазы одного выключателя подключены к вершинам треугольника, фазы другого выключателя подключены к средним зажимам на гранях треугольника, третьего и четвертого - соответственно к вторым и четвертым зажимам по порядку отсчета в заданном направлении от вершин треугольника, а пятого - к средним зажимам треугольника, грани которого соединяют средние зажимы внутри полученного большого треугольника. The resulting triangles are likewise connected into a triangle, the face of which contains five terminals and four capacitor banks, the terminals being connected to the three-phase network through five three-phase switches so that the phases of one switch are connected to the vertices of the triangle, the phases of the other switch are connected to the middle terminals on the edges of the triangle , the third and fourth - respectively, to the second and fourth clamps in the order of reference in a given direction from the vertices of the triangle, and the fifth - to the middle clamps of the tre Golnik, the edges of which connect clamps medium obtained within the larger triangle.

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого устройства. В этом устройстве из девяти одинаковых трехфазных звеньев, соединенных в треугольник однофазных конденсаторов, собирается по новым электрическим связям многополюсник 9.Многополюсник 9 соединен с трехфазными ключами управления 4, 5, 6, 7 и 8. Все ключи управления связаны с трехфазной сетью 1, 2 и 3. Устройство позволяет получить пять различных ступеней мощности трехфазной симметричной конденсаторной батареи при пониженных дискретных напряжениях на ее однофазных конденсаторах. Эти мощности составляют следующие доли от установленной суммарной мощности всей батареи Q_н: (0, 10; 0, 20; 0,38; 0,67; 1,0) Q_н.The drawing shows a schematic diagram of the proposed device. In this device, out of nine identical three-phase links connected into a triangle of single-phase capacitors, a multipole 9 is assembled through new electrical connections. A multi-terminal 9 is connected to three-phase control keys 4, 5, 6, 7 and 8. All control keys are connected to a three-phase network 1, 2 and 3. The device allows you to get five different power levels of a three-phase symmetric capacitor bank with reduced discrete voltages on its single-phase capacitors. These capacities comprise the following fractions of the installed total capacity of the entire battery Q _n : (0, 10; 0, 20; 0.38; 0.67; 1.0) Q _n .

В таблице приведены мощность батареи при различном состоянии ключей управления 4, 5, 6, 7 и 8. Если необходимо получить десять ступеней управления, то собирается второй аналогичный многополюсник из девяти звеньев, и после включения первых пяти ступеней, включаются таким же образом следующие пять ключей управления второго аналогичного многополюсника, подключенного к сети параллельно, и аналогично первому многополюснику. The table shows the battery power for different conditions of the control keys 4, 5, 6, 7 and 8. If you need to get ten control levels, then a second similar multipole of nine links is assembled, and after turning on the first five stages, the following five keys are turned on in the same way control of a second similar multipole connected to the network in parallel, and similarly to the first multipole.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. С появлением потребности в реактивной мощности конденсаторов первым включается трехполюсный ключ 4. После этого все конденсаторы батареи получают пониженное напряжение, и мощность всей батареи составит 0,10 Q_н. С ростом потpебности в реактивной мощности батареи после ключа 4 замыкаются в последовательном порядке ключи 5, 6, 7 и 8. Мощность всей батареи при этом постепенно возрастает, достигая при замыкании всех ключей номинальной величины Q_н. При этом каждый из однофазных конденсаторов батареи переключается с пониженного напряжения на номинальное.The proposed device operates as follows. With the emergence of the need for reactive power of the capacitors, the three-pole switch 4 is first turned on. After that, all the capacitors of the battery receive a reduced voltage, and the power of the entire battery will be 0.10 Q _n . With an increase in the need for reactive power of the battery, switches 5, 6, 7 and 8 are closed in sequential order after key 4. The power of the entire battery gradually increases, reaching a nominal value of Q _n when all the keys are closed. In this case, each of the single-phase capacitors of the battery switches from undervoltage to nominal.

Проведенные расчеты показали, что применение предлагаемого устройства на современных промышленных предприятиях увеличивает срок службы силовых конденсаторов примерно в 1,5 раза. При этом также уменьшается износ коммутационной аппаратуры и уменьшаются потери электроэнергии. В результате обеспечивается значительный экономический эффект практически без дополнительных капитальных затрат на основное электрооборудование. The calculations showed that the use of the proposed device in modern industrial enterprises increases the service life of power capacitors by about 1.5 times. At the same time, the wear of switching equipment is also reduced and the loss of electricity is reduced. As a result, a significant economic effect is achieved with virtually no additional capital costs for the main electrical equipment.

Claims (1)

ТРЕХФАЗНАЯ СИММЕТРИЧНАЯ СИЛОВАЯ КОНДЕНСАТОРНАЯ БАТАРЕЯ, содержащая секции одинаковых силовых однофазных конденсаторов, соединенных в треугольник и трехфазные выключатели для подключения батареи к трехфазной сети переменного тока, отличающаяся тем, что две вершины каждого из трех треугольников соединены каждая соответственно с вершиной одного из двух оставшихся треугольников так, что в полученном большом треугольнике каждая грань имеет три зажима и две батареи конденсаторов, полученные треугольники аналогичным образом соединены в треугольник, грань которого содержит пять зажимов и четыре батареи конденсаторов, причем зажимы подключены к трехфазной сети через пять трехфазных выключателей таким образом, что фазы одного выключателя подключены к вершинам треугольника, а фазы другого выключателя подключены к средним зажимам на гранях треугольника, третьего и четвертого - соответственно ко вторым и четвертым зажимам по порядку отсчета в заданном направлении от вершин треугольника, а пятого - к средним зажимам треугольника, грани которого соединяют средние зажимы внутри полученного большого треугольника. THREE-PHASE SYMMETRIC POWER CAPACITOR BATTERY, containing sections of the same power single-phase capacitors connected in a triangle and three-phase switches for connecting the battery to a three-phase AC network, characterized in that the two vertices of each of the three triangles are connected respectively to the top of one of the two remaining triangles so, that in the resulting large triangle, each face has three clamps and two capacitor banks, the resulting triangles are similarly connected in a triangle whose face contains five clamps and four capacitor banks, and the clamps are connected to the three-phase network through five three-phase switches in such a way that the phases of one switch are connected to the vertices of the triangle, and the phases of the other switch are connected to the middle terminals on the faces of the triangle, the third and fourth respectively, to the second and fourth clamps in the order of reference in a given direction from the vertices of the triangle, and the fifth to the middle clamps of the triangle, the edges of which connect the middle clamps inside The resulting large triangle.

Images