RU2727148C1 - Device for compensation of reactive power in high-voltage networks - Google Patents
Device for compensation of reactive power in high-voltage networks Download PDFInfo
- Publication number
- RU2727148C1 RU2727148C1 RU2019143473A RU2019143473A RU2727148C1 RU 2727148 C1 RU2727148 C1 RU 2727148C1 RU 2019143473 A RU2019143473 A RU 2019143473A RU 2019143473 A RU2019143473 A RU 2019143473A RU 2727148 C1 RU2727148 C1 RU 2727148C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- low
- compensating
- capacitors
- power
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/18—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/30—Reactive power compensation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для компенсации реактивной мощности (РМ) в высоковольтных электрических сетях напряжением 6-35 кВ с переменной нелинейной нагрузкой.The invention relates to electrical engineering, namely to devices for compensation of reactive power (RM) in high-voltage electrical networks with a voltage of 6-35 kV with a variable non-linear load.
Коэффициент мощности электроустановки можно повысить, если установить в цепи дополнительный источник реактивной энергии, компенсирующий реактивную энергию основной нагрузки. Источниками реактивной энергии могут служить различные устройства, но наиболее распространенными являются фазокомпенсаторы и шунтирующие конденсаторы (параллельно подключенные), или последовательно подключенные конденсаторы в линиях электропередачи.The power factor of the installation can be increased by installing an additional reactive energy source in the circuit to compensate for the reactive energy of the main load. Various devices can be used as sources of reactive energy, but the most common are phase compensators and shunt capacitors (connected in parallel), or series-connected capacitors in power lines.
Наиболее часто применяются конденсаторы, поскольку они:Capacitors are most commonly used because they:
- не потребляют активной энергии;- do not consume active energy;
- имеют низкую стоимость;- have a low cost;
- просты в эксплуатации;- easy to operate;
- имеют длительный срок службы;- have a long service life;
- почти не нуждаются в техническом обслуживании (в связи с отсутствием движущихся частей).- almost maintenance-free (due to the absence of moving parts).
Существующие высоковольтные конденсаторные установки со ступенчатым регулированием недостаточно эффективны по следующим причинам:The existing high-voltage capacitor units with step regulation are not efficient enough for the following reasons:
- небольшое число ступеней регулирования (как правило, менее 4-х);- a small number of regulation steps (as a rule, less than 4);
- высокая стоимость высоковольтных вакуумных контакторов;- high cost of high-voltage vacuum contactors;
- отсутствие защиты от влияния высших гармоник на работу конденсаторов.- lack of protection against the influence of higher harmonics on the operation of capacitors.
Увеличение числа ступеней регулирования высоковольтных конденсаторных установок до 6-ти и наличие защиты от высших гармоник по опенкам производителей подобных установок приводит к росту их стоимости в 1,5-2 раза. Также коммутация конденсаторных установок с помощью контакторов сопровождается появлением коммутационных перенапряжений, что снижает срок эксплуатации конденсаторов.An increase in the number of control steps for high-voltage capacitor installations up to 6 and the presence of protection against higher harmonics according to the estimates of manufacturers of such installations leads to an increase in their cost by 1.5-2 times. Also, the switching of capacitor units using contactors is accompanied by the appearance of switching overvoltages, which reduces the life of the capacitors.
Использование конденсаторных установок с тиристорным регулированием позволяет обеспечить плавное регулирование реактивной мощности, однако при данном способе регулирования на вводах конденсаторной установки генерируются высшие гармоники тока, которые вызывают преждевременный выход из строя конденсаторных установок за счет термического воздействия. Поэтому конденсаторные установки с тиристорным регулированием необходимо эксплуатировать совместно с активными фильтрами, что неминуемо ведет к росту стоимости и снижению эксплуатационной надежности установки.The use of capacitor units with thyristor regulation allows for smooth regulation of reactive power, however, with this method of regulation, higher current harmonics are generated at the inputs of the capacitor unit, which cause premature failure of capacitor units due to thermal effects. Therefore, thyristor-controlled capacitor banks must be operated together with active filters, which inevitably leads to an increase in cost and a decrease in the operational reliability of the installation.
Известно устройство централизованной компенсации реактивной мощности в n-фазной высоковольтной сети [патент РФ №2561192 МПК H02J 3/18, от 26.03.20141, содержащее регулятор реактивной мощности, измеритель реактивной мощности, трансформатор напряжения, n батарей косинусных конденсаторов, каждая из которых включает m косинусных конденсаторов, первые выводы которых объединены и подключены к общей шине, n блоков контакторов, каждый из которых включает m контакторов, также введены n батарей подстроечных косинусных конденсаторов, каждая из которых включает k подстроечных косинусных конденсаторов, первые выводы которых объединены и подключены к общей шине, n блоков коммутаторов, каждый из которых включает k коммутаторов, контроллер, n анализаторов гармонического состава сигнала, при этом суммарную емкость С∑бп в каждой из n батарей подстроечных конденсаторов выбирают из соотношения С∑бп=Ск, где Ск - емкость единичного конденсатора в каждой из n батарей косинусных конденсаторов, где n, m, k>/=1.A device for centralized compensation of reactive power in an n-phase high-voltage network is known [RF patent No. 2561192 IPC H02J 3/18, dated 26.03.20141, containing a reactive power regulator, a reactive power meter, a voltage transformer, n batteries of cosine capacitors, each of which includes m cosine capacitors, the first leads of which are combined and connected to a common bus, n blocks of contactors, each of which includes m contactors, n banks of trimming cosine capacitors are also introduced, each of which includes k trimming cosine capacitors, the first leads of which are combined and connected to a common bus , n switch blocks, each of which includes k switches, a controller, n analyzers of the harmonic composition of the signal, while the total capacity C∑bp in each of the n banks of trimming capacitors is chosen from the ratio C∑bp = Ck, where Ck is the capacity of a single capacitor in each of n banks of cosine capacitors, where n, m, k> / = 1 ...
Недостатком данного устройства является отсутствие возможности плавного регулирования РМ, а также наличие дополнительной защиты от воздействия высших гармоник в виде анализаторов гармонического состава сигнала приводит к удорожанию устройства и усложнению его конструкции.The disadvantage of this device is the lack of the possibility of smooth regulation of the PM, as well as the presence of additional protection against the effects of higher harmonics in the form of analyzers of the harmonic composition of the signal leads to an increase in the cost of the device and complication of its design.
Наиболее близким техническим решением является известный источник реактивной мощности (ИРМ) [патент РФ №2410786, МПК H01F 29/14, от 18.01.20101, содержит трехфазную конденсаторную батарею, выполненную из подключенных через выключатели секций, трехфазный, управляемый подмагничиванием реактор (УШР) с шестью стержнями, причем стержни охвачены сетевыми обмотками, подключенными к сети высокого напряжения, и разделенными на части обмотками управления, фильтры высших гармоник, управляемый выпрямитель, ввод для заземления, систему автоматического управления. При этом части обмоток управления включены в открытые двойные треугольники и соединены с трансформатором питания управляемого выпрямителя и фильтрами высших гармоник. Отличие от известных устройств заключается в том, что введена вторая трехфазная конденсаторная батарея, два открытых двойных треугольника частей обмоток управления соединены последовательно, общая точка последовательно соединенных двойных открытых треугольников подключена к вводу для заземления, а вторая трехфазная конденсаторная батарея подсоединена к обмоткам управления.The closest technical solution is a well-known source of reactive power (IRM) [RF patent No. 2410786, IPC H01F 29/14, dated 01/18/20101, contains a three-phase capacitor bank, made of sections connected through switches, a three-phase, bias-controlled reactor (CSR) with six rods, and the rods are surrounded by mains windings connected to the high voltage network, and divided into parts by control windings, high harmonic filters, controlled rectifier, grounding input, automatic control system. In this case, parts of the control windings are included in open double triangles and are connected to the power transformer of the controlled rectifier and higher harmonic filters. The difference from the known devices lies in the fact that a second three-phase capacitor bank is introduced, two open double delta parts of the control windings are connected in series, the common point of the series-connected double open triangles is connected to the grounding input, and the second three-phase capacitor bank is connected to the control windings.
Положительной отличительной особенностью известного ИРМ, принятого за прототип, является возможность компенсации РМ с плавным регулированием.A positive distinguishing feature of the well-known IRM, taken as a prototype, is the possibility of compensation of the RM with smooth regulation.
Однако недостатками такого ИРМ являются высокая стоимость, значительные габаритные размеры и сложность конструкции, что обусловлено наличием в составе устройства фильтров высших гармоник, а также тем фактом, что известное устройство подключается непосредственно к линейным проводам высоковольтной сети, в связи, с чем отсутствует возможность использования низковольтных конденсаторов и катушек индуктивности.However, the disadvantages of such an IRM are the high cost, significant overall dimensions and the complexity of the design, which is due to the presence of higher harmonic filters in the device, as well as the fact that the known device is connected directly to the linear wires of the high-voltage network, in connection with which there is no possibility of using low-voltage capacitors and inductors.
Технической задачей настоящего изобретения является повышение надежности и экономичности устройства для автоматической компенсации РМ с плавным регулированием, используемого в n-фазных высоковольтных электрических сетях с переменной нелинейной нагрузкой, при одновременном обеспечении защиты компенсирующего устройства от воздействия высших гармоник.The technical objective of the present invention is to improve the reliability and efficiency of a device for automatic compensation of PM with smooth control used in n-phase high-voltage electrical networks with variable non-linear load, while ensuring the protection of the compensating device from the effects of higher harmonics.
Данная техническая задача решается за счет того, что в устройство для компенсации РМ в высоковольтных сетях, содержащее автоматически регулируемую компенсирующую установку, подключенную соответствующими выводами к вторичной обмотке силового трансформатора, три низковольтных косинусных конденсатора с соединением по схеме треугольник в компенсирующей установке, блок регулирования РМ на базе программируемых электронных контроллеров, подключенный к высоковольтной сети через трансформатор тока и трехфазный измерительный трансформатор напряжения, введены три низковольтные регулируемые катушки индуктивности. Упомянутые катушки подключены параллельно к соответствующим косинусным конденсаторам и входам блока регулирования. Силовой трансформатор напряжения, мощность которого не превышает 1000 кВА, позволяет защитить косинусные конденсаторы и катушки индуктивности от воздействия высших гармоник тока и напряжения, присутствующих в высоковольтной сети. Выводы первичной обмотки трансформатора подключены к соответствующим линейным проводам n-фазной высоковольтной сети, а выводы вторичной обмотки подключены к компенсирующей установке.This technical problem is solved due to the fact that in a device for compensating PM in high-voltage networks, containing an automatically adjustable compensating installation connected by appropriate terminals to the secondary winding of a power transformer, three low-voltage cosine capacitors with a delta connection in a compensating installation, a PM control unit on On the basis of programmable electronic controllers, connected to the high-voltage network through a current transformer and a three-phase measuring voltage transformer, three low-voltage adjustable inductors are introduced. The said coils are connected in parallel to the corresponding cosine capacitors and the inputs of the control unit. The power voltage transformer, whose power does not exceed 1000 kVA, protects cosine capacitors and inductors from the effects of higher harmonics of current and voltage present in the high-voltage network. The terminals of the primary winding of the transformer are connected to the corresponding line wires of the n-phase high-voltage network, and the terminals of the secondary winding are connected to the compensating installation.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом. На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого изобретения. В состав изобретения входят следующие элементы: компенсирующая установка 1, состоящая из первой нерегулируемой ступени в виде косинусных конденсаторов 2 с соединением треугольником и регулируемых катушек индуктивности 3, подключенных параллельно конденсаторам, блок регулирования РМ 4, подключенный к высоковольтной сети через трансформатор тока 5 и трехфазный измерительный трансформатор напряжения 6, силовой трансформатор напряжения 7 с соединением обмоток звезда-треугольник.The essence of the invention is illustrated by a drawing. FIG. 1 shows a functional diagram of the invention. The invention includes the following elements: a compensating unit 1, consisting of a first unregulated stage in the form of
Изобретение работает следующим образом.The invention works as follows.
Для управления компенсацией РМ используется блок регулирования РМ 4, подключенный к высоковольтной сети через трансформатор тока 5 и трехфазный измерительный трансформатор напряжения 6. С помощью трансформатора тока 5 определяется действующий ток в сети, с помощью трехфазного измерительного трансформатора напряжения 6 определяется действующее значение напряжения. На блок регулирования РМ 4 поступают измеренные сигналы тока и напряжения. После замера тока и напряжения блок регулирования РМ 4 определяет угол фазового сдвига между током и напряжением, учитывая, что коэффициент мощности соответствует косинусу угла фазового сдвига, блок регулирования РМ 4 определяет текущее значение коэффициента мощности и сравнивает его с установленными допустимыми значениями. Eсли текущее значение коэффициента мощности не соответствует допустимому значению, блок регулирования РМ 4 подает сигнал на компенсирующую установку 1 для увеличения или уменьшения индуктивности с помощью регулируемых катушек индуктивности 3, которые позволяют плавно регулировать значение РМ и тем самым исключить появление коммутационных перенапряжений, которые снижают срок службы низковольтных косинусных конденсаторов 2 и катушек индуктивности 3. Так если текущее значение коэффициента мощности больше допустимого значения, режим перекомпенсации, индуктивность компенсирующей установки 1 увеличивается, что приводит к снижению индуктивного тока и росту результирующего емкостного тока. Если же текущее значение коэффициента мощности меньше допустимого значения, режим недокомпенсации, индуктивность компенсирующей установки 1 уменьшается, что приводит к росту индуктивного тока и снижению результирующего емкостного тока. Таким образом, блок регулирования РМ 4 стремится свести коэффициент мощности сети до допустимых значений. Исходя из данных сети, а именно максимальной составляющей РМ нагрузки, где будет производиться компенсация РМ, задается мощность первой нерегулируемой ступени в виде косинусных конденсаторов 2 компенсирующей установки 1, соединенных по схеме треугольник. Силовой трансформатор напряжения 7 трансформирует емкостную/индуктивную составляющую реактивной мощности компенсирующей установки 1 в сеть 6-35 кВ, тем самым производя компенсацию реактивной мощности в этой сети и доводя коэффициент мощности до установленных допустимых значений. Также силовой трансформатор напряжения 7 с установленной мощностью, не превышающей значение 1000 кВА, позволяет за счет сравнительно большого внутреннего индуктивного сопротивления исключить трансформацию высших гармоник во вторичную обмотку. Подключение компенсирующей установки 1 к высоковольтной сети через силовой трансформатор напряжения 7 позволяет ограничить негативное влияние высших гармоник на работу катушек индуктивности 3 и косинусных конденсаторов 2 без введения в устройство дополнительных средств защиты от высших гармоник, установка которых неминуемо приводит к усложнению и удорожанию устройства. Таким образом, устройство осуществляет компенсацию РМ в высоковольтной сети с плавным регулированием РМ, при одновременной защите компенсирующей установки 1 от воздействия негативных факторов без введения в устройство дополни тельного оборудования.To control the PM compensation, the PM control unit 4 is used, connected to the high-voltage network through the
Питание функциональных блоков может осуществляться от внешнего источника бесперебойного питания, который на чертеже не показан.The functional units can be powered from an external uninterruptible power supply, which is not shown in the drawing.
Предлагаемое техническое решение экономичное, надежное, эффективное и отличается от аналогов простым исполнением, меньшими габаритами, меньшим количеством элементов при той же функциональности, отсутствием коммутационных устройств, может заменить известные устройства для компенсации РМ и уменьшения сдвига фаз, используемые в n-фазных высоковольтных электрических сетях электроснабжения с переменной нелинейной нагрузкой.The proposed technical solution is economical, reliable, effective and differs from analogues in simple design, smaller dimensions, fewer elements with the same functionality, the absence of switching devices, can replace the known devices for compensating PM and reducing phase displacement used in n-phase high-voltage electrical networks power supply with variable non-linear load.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019143473A RU2727148C1 (en) | 2019-12-19 | 2019-12-19 | Device for compensation of reactive power in high-voltage networks |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019143473A RU2727148C1 (en) | 2019-12-19 | 2019-12-19 | Device for compensation of reactive power in high-voltage networks |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2727148C1 true RU2727148C1 (en) | 2020-07-21 |
Family
ID=71741150
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019143473A RU2727148C1 (en) | 2019-12-19 | 2019-12-19 | Device for compensation of reactive power in high-voltage networks |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2727148C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0431967A2 (en) * | 1989-12-08 | 1991-06-12 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Device for suppressing voltage fluctuation and higher harmonics |
WO2010040388A1 (en) * | 2008-10-07 | 2010-04-15 | Abb Technology Ag | Multilevel converter and method for compensating active and reactive power in a high voltage network |
RU2410786C1 (en) * | 2010-01-18 | 2011-01-27 | Александр Михайлович Брянцев | Source of reactive power |
RU2585007C1 (en) * | 2014-10-13 | 2016-05-27 | Нисонович Конторович Леонид | Device for control of reactive power of electric network (versions) |
-
2019
- 2019-12-19 RU RU2019143473A patent/RU2727148C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0431967A2 (en) * | 1989-12-08 | 1991-06-12 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Device for suppressing voltage fluctuation and higher harmonics |
WO2010040388A1 (en) * | 2008-10-07 | 2010-04-15 | Abb Technology Ag | Multilevel converter and method for compensating active and reactive power in a high voltage network |
RU2410786C1 (en) * | 2010-01-18 | 2011-01-27 | Александр Михайлович Брянцев | Source of reactive power |
RU2585007C1 (en) * | 2014-10-13 | 2016-05-27 | Нисонович Конторович Леонид | Device for control of reactive power of electric network (versions) |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10811988B2 (en) | Power management utilizing synchronous common coupling | |
US10608545B2 (en) | Power management utilizing synchronous common coupling | |
US7573253B2 (en) | System for managing electrical consumption | |
Salomonsson et al. | Low-voltage DC distribution system for commercial power systems with sensitive electronic loads | |
EP2733809B1 (en) | Power quality control | |
CN101860035A (en) | Reactive compensation system of thyristor controlled magnetically controlled reactor | |
RU144504U1 (en) | REVERSE CENTRALIZED COMPENSATION DEVICE | |
RU2585007C1 (en) | Device for control of reactive power of electric network (versions) | |
US20100061028A1 (en) | System for managing electrical consumption with coaxial communication line protection | |
RU2754426C1 (en) | Double-pole bidirectional dc converter, as well as a method and device for controlling it | |
Rodda Shobha Rani | VSC based DSTATCOM & pulse-width modulation for power quality improvement | |
RU2561192C1 (en) | DEVICE OF CENTRALISED COMPENSATION OF REACTIVE POWER IN n-PHASE HIGH-VOLTAGE NETWORK | |
US9859049B2 (en) | System for reducing electrical consumption with triple core iterative transformers | |
RU2727148C1 (en) | Device for compensation of reactive power in high-voltage networks | |
RU2282912C2 (en) | Static compensator of reactive power | |
Chen et al. | Flexible transformers for distribution grid control | |
Zmieva | Modeling of an industrial enterprise power supply system using direct current | |
RU181451U1 (en) | ADAPTIVE THREE-PHASE NETWORK ENERGY SAVING SYSTEM | |
RU2643350C1 (en) | Distribution device in ac network | |
US20150256090A1 (en) | Systems for reducing electrical consumption using triple core iterative transformers | |
RU2337424C1 (en) | Method of reactive power source control | |
RU2818292C1 (en) | Device for independent phase-by-phase compensation of reactive power | |
RU2410786C1 (en) | Source of reactive power | |
RU2715731C1 (en) | Voltage control system in alternating current distribution network | |
NL2029006B1 (en) | Device for control of power exchange in a grid |